大疆mini无人机拆解

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重要声明:

请勿尝试自行拆解您的无人机! 大疆无人机高度集成化,内部有精密的传感器、排线和脆弱的部件,非专业人士拆解几乎必然导致设备永久性损坏,且会失去保修,本拆解仅为技术分析和科普目的。

大疆mini无人机拆解-第1张图片-广州国自机器人
(图片来源网络,侵删)

拆解概览:从外到内,层层递进

大疆Mini的设计遵循了“一体化”和“模块化”的思想,我们可以将其拆解为以下几个主要部分:

  1. 机身外壳与起落架
  2. 云台相机系统
  3. 机臂与螺旋桨
  4. 核心动力与飞控系统
  5. 电池与供电系统
  6. 遥控器与智能飞行电池

第一部分:机身外壳与起落架

这是无人机的“骨架”和“皮肤”,主要作用是保护内部元件、提供空气动力学外形和支撑。

  • 材料:主要采用工程塑料,如聚碳酸酯,这种材料重量轻、强度高、抗冲击性好,非常适合无人机的应用场景。
  • 设计特点
    • 流线型设计:外壳线条流畅,有助于减少飞行时的空气阻力。
    • 模块化:机身由上壳、中壳和下壳组成,通过大量的螺丝卡扣固定,这使得维修和更换相对容易。
    • 起落架:采用“X”型起落架,由玻璃纤维增强尼龙制成,这种材料既有足够的弹性以吸收着陆冲击,又有足够的刚性支撑整个飞机,起落架末端配有减震球,可以缓冲不平地面的冲击。
    • 传感器窗口:机身下壳和前方有多个透明窗口,用于接收GPS信号、视觉定位系统信号和接收遥控器信号。

第二部分:云台相机系统

这是Mini系列的核心和灵魂,负责捕捉稳定、清晰的影像。

  • 结构:这是一个高度集成的三轴机械增稳云台。
    • 俯轴:控制相机的上下转动。
    • 横滚轴:控制相机的左右倾斜。
    • 偏航轴:控制相机的水平旋转。
  • 核心部件
    • 相机模组:包含镜头、图像传感器和图像信号处理器,Mini 2搭载了1/2.3英寸CMOS传感器,可拍摄4K/30fps视频。
    • 无刷电机:三个高精度的无刷电机分别驱动三个轴,实现快速、安静、精准的增稳,无刷电机寿命长、控制精度高,是专业云台的标准配置。
    • 减震球:在云台与机身连接处,使用了高弹性硅胶减震球,这是消除高频振动和机身抖动的关键,确保画面稳定。
    • 电路板:云台自带一块小型PCB,负责处理电机控制信号和图像数据。

第三部分:机臂与螺旋桨

这是无人机的“肌肉”,提供升力。

大疆mini无人机拆解-第2张图片-广州国自机器人
(图片来源网络,侵删)
  • 机臂
    • 材料:采用碳纤维复合材料,碳纤维具有极高的“比强度”(强度与重量之比),非常轻但刚性极好,这使得机臂在提供强劲支撑的同时,几乎不增加额外重量。
    • 设计:机臂可以向上折叠,极大地缩小了无人机的收纳尺寸,方便携带。
  • 螺旋桨
    • 材料:采用增强型尼龙碳纤维混合材料,具有很好的韧性和抗形变能力。
    • 设计:为高效、低噪的“快拆”设计,安装时对准卡槽,轻轻一按即可固定;拆卸时按压中心的卡扣即可取下,正反螺旋桨(CW/CCW)成对出现,通过旋转抵消反扭力,保持机身稳定。

第四部分:核心动力与飞控系统

这是无人机的“大脑”和“心脏”,集中了最核心的电子设备。

  • 飞控导航系统
    • 主控板:位于机身中心,是整个无人机的大脑,它集成了飞控单元图传系统导航系统
    • 核心处理器:运行着大疆自研的飞控算法,处理来自遥控器、GPS、IMU、视觉系统等所有传感器的数据,并实时计算控制指令,驱动电机改变转速,从而实现飞行、悬停、航线规划等复杂动作。
    • 惯性测量单元:包含陀仪加速度计,以极高的频率检测无人机的姿态(俯仰、横滚、偏航)和加速度,是实现稳定飞行的关键。
    • 气压计:通过测量大气压力来计算无人机的高度,实现精准的高度锁定。
    • GNSS模块:接收GPS、GLONASS、Galileo、北斗等卫星信号,用于精准定位、悬停和自动返航。
    • 视觉定位系统:位于机身底部,包含一个下视摄像头和红外传感器,在无GPS信号(如室内)时,通过视觉和红外测距来实现精准悬停。
  • 电调与电机
    • 电调:全称电子调速器,它接收来自飞控的指令,精确地控制供给无刷电机的电流大小,从而调节电机的转速,每个电机都有一个独立的电调。
    • 无刷电机:四个高效的无刷电机直接驱动四个螺旋桨,它们响应迅速,动力强劲,是飞行动力的直接来源。

第五部分:电池与供电系统

这是无人机的“能量来源”。

  • 智能飞行电池
    • 设计:这是一块高度集成的“智能”电池,除了电芯本身,它还内置了BMS(电池管理系统)
    • BMS功能
      • 电量计量:精确计算剩余电量,并在App中显示。
      • 充放电保护:防止过充、过放,保护电芯寿命和安全。
      • 通信:通过触点与无人机和充电器通信,传输电池信息(如序列号、循环次数、健康状态)。
    • 锁扣机制:电池通过一个旋转的锁扣机构牢固地固定在机身内,防止飞行中意外脱落。
  • 电源管理:机身上的主PCB负责将电池的电压(约3.7V-4.2V)转换为各部件所需的电压,为飞控、图传、LED灯等供电。

第六部分:遥控器

这是飞行员的“操控杆”,负责与无人机通信。

  • 天线:采用高增益天线,确保信号传输距离和稳定性。
  • 摇杆:提供精准的操控手感。
  • 控制拨轮:用于控制相机参数、切换飞行模式等。
  • 内置屏幕:部分型号的遥控器(如RC系列)自带屏幕,可以直接显示高清图传画面和飞行状态,无需连接手机。
  • 图传发射模块:将操控信号和App指令编码后,通过2.4GHz或5.8GHz频段发射给无人机。
  • 通信协议:采用OcuSync技术(如Mini 2),可以实现高清、低延迟的数字图传回传。

拆解带来的启示

通过对大疆Mini 2的“虚拟拆解”,我们可以总结出其设计的几个核心优点:

大疆mini无人机拆解-第3张图片-广州国自机器人
(图片来源网络,侵删)
  1. 高度集成化:飞控、图传、导航等系统高度集成在一块主控板上,减少了线束和连接点,提高了可靠性,也减轻了重量。
  2. 模块化设计:外壳、云台、机臂等都采用模块化设计,便于生产和维修,用户可以自行更换损坏的螺旋桨或机臂。
  3. 材料科学的应用:在关键部位(如机臂)使用碳纤维,在需要缓冲和弹性的部位(如起落架、减震球)使用尼龙和硅胶,实现了性能与重量的完美平衡。
  4. 智能与安全:从智能电池的BMS到多重传感器(GPS+视觉+IMU)的融合冗余,处处体现着对飞行安全和用户体验的极致追求。
  5. 工程美学的体现:内部布局紧凑、有序,线束走向合理,充分展现了大疆在精密制造和工业设计上的深厚功力。

大疆Mini系列并非简单的玩具,而是一个融合了航空、材料、电子、软件和算法等多学科技术的精密工程产品,每一个部件都经过精心设计和选择,共同成就了其卓越的性能和可靠性。

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