【趣玩】放飞自由，大疆Spark无人机入手体验 - 简书
【趣玩】放飞自由，大疆Spark无人机入手体验
无人机这玩意，对我这个伪科技爱好者来说，一直是心驰神往的，当然，爱好和平的我所说的，是偏娱乐的四轴飞行器，而不是像“捕食者”这种能背得起反坦克导弹的固定翼暗杀利器。
所以，自打大疆进入消费领域的那天起，我就一直琢磨着啥时搞它一台玩玩，奈何，人穷志短，加上领导“勤俭节约”的家教工作又做得很好，所以这么多年过去了，大疆精灵系列都出到4代了，我还在琢磨中。。。
直到有一天，Mavic “御” 姐来了，一切看起来都很好。足够便携：可以折叠；简单：开箱即飞，实用：超长飞行时间，续航13公里。靠谱：三轴稳定云台，七公里距离实时图传。最重要的是，周围的小伙伴们都纷纷入手了。。。
可是，我又无节操的忍了。。。因为，还是有点贵（配齐8K左右，贵不贵，关键是领导怎么看这个无用的家伙。。。），然后，最好还能再小点，再轻点，毕竟对我来说无人机的最大应用场景，就是出去旅行时装个B，做为摄影爱好者，背个单反，带两镜头，已经代价不小了，搞不好还要带上三脚架，这时候，再来个快一公斤的“御”姐和各种配件，对于出行时背包越来越轻，越来越懒的我来说，还是有些顾虑的。
所以，我给自己找了个理由，哥明白自己想要什么：哥想要一个比“御”功能差一点（拍个照，没必要飞七公里远吧），体积再小一点，重量再轻一半的产品，然后，价格最好再便宜一半（这才是关键哈），这样，旅行时才能毫无顾虑，说带走就带走 ：）于是，依托这个理由，我成功的阻断了自己剁手的欲望。
然后，又有一天，毫无预兆的，晴天霹雳，Spark “晓” 来了。
手掌大小，起飞重量300克，两公里图传，2轴机械防抖云台，3-5公里续航，可以手势操控装B，更重要的是，“御”姐 60%左右的价格。这还让人活么？简直忍无可忍了，于是发布会后第一时间预定了全能套装。
整体来说，Spark的做工还算精良，从包装到收纳到使用流程，很多细节考虑得不错，也从一个侧面说明产品的质量应该OK。举个例子，电池第一次使用前，是需要充电激活以后才能开机的，这应该能有效的防止运输过程中电池的误开机。
第一次上手起飞，折腾了好长时间才搞定，倒不是产品设计问题，而是各种认证注册和系统更新，起飞地点等等（这个后面再说）。实际开始飞的时候，还算顺利，整个起飞过程，从折叠状态放包里开始到起飞悬停，动作慢点，1-2分钟也足够了。主要时间花在打开手机App，链接飞行器上，如果手势起飞或者不连APP，遥控器直接起飞估计半分钟能够搞定。
在买Spark之前，买过两个几十元到上百元的玩具四轴练手，你要说最大的区别是什么？其实就两点：
第一：省心
玩具四轴基本纯粹依靠加速度计控制姿态，稍微强一点的带个气压测量，具备简单的定高能力。所有每次开机都要对加速度计进行水平校准，且不说户外能否找到水平面，即使找到了，做完校准，飞行过程中基本上也很难自主保持固定悬停，纯粹依靠手动调节遥控器，小心控制油门大小和方向力度，才能勉强控制姿态，要是撒手不管，立马飞丢。因此通常玩具四轴飞行起来都是忽高忽低，左右晃悠，一个搞不好，偏到一边，飞行器机头方向判断不准，就控制不回来了。所以飞个几分钟，撞树砸地，摔上好几次都很正常，幸好，玩具四轴通常都很耐摔。
和大疆多数产品一样，Spark的悬浮定位系统，结合了多种方式，最主要的是GPS定位，外加气压和指南针，以及前部3D景深避障和下部视觉光流定位系统，所以在GPS信号稳定，光线充足的情况下，基本上能够做到悬浮定位时，纹丝不动。你要喝个水，回个微信，看个片大概也没啥问题。真正做到指哪飞哪，随心控制。除非自己作孽，基本不太可能炸机。 当然，精密的设备也不扛摔，五米以上的高度一个带螺旋桨的硬家伙砸下来，不伤到人就算万幸，机器本身基本就要报废返修了。
第二：真正可以用做自拍／航拍
摄像头的分辨率，像素大小其实不是航拍最关键的因素，航拍最大的问题是图像的稳定性。想象一下你拿着一个手机在颠簸的汽车上徒手拍摄窗外的风景，拍出来的图像要是能看，那就见鬼了。所以没有机械稳定功能的云台，谈航拍都是瞎扯。
Spark因为体积和重量的限制，没有做三轴稳定，而是使用了二轴稳定云台，牺牲了Z轴，也就是水平旋转方向的稳定能力，稳定效果肯定不如三轴云台，不过从我实际飞行的效果来看，多数情况下也足够了，因为飞行器的主要机动动作是前后左右的变速飞行，这时候需要控制稳定减少抖动的，是上下方向的俯仰和左右方向的倾斜。自身轴向旋转的动作一来做得不多，而来变化速率通常也不快。所以在平飞时，拍摄的图像还是非常顺滑的，堪比在地面上相机使用滑轨拍摄图像的效果。
飞行能力：
使用遥控器进行控制时，Spark的飞行限高是500米（相对于起飞地点），不过如果在航空管制，限高区域飞行，飞行高度的限制是120米，120米的高度大概是什么概念，差不多就是巴掌大的Spark你基本上是看不见了，从Spark上俯拍，地面上的行人也就是几个像素大小，勉强能够分辨。
飞行距离方面受续航时间和遥控器功率的限制，有人实际飞到过4公里以外，往返8公里，不过稳妥点，还是保持视线内飞行吧，毕竟你是用来自拍装B的 ；）
飞行速度方面，正常模式20公里／小时，运动模式下50公里／小时，这个速度对于这么小个的飞行器来说，也基本够了，实际飞行的时候，运动模式下每秒15的速度从头顶呼啸而过，飞得我心慌慌啊 ；）
再谈谈续航时间，官方标称16分钟，实际上，如果带上旋翼保护罩飞行的话，因为空气动力受阻，正常飞基本都是在12分钟左右，这段时间，升空100米，周边500米范围内兜个圈，找几个角度拍几段视频，基本没有问题。如果要飞得更远，那还是得开启运动模式，加快飞行速度。所以要想玩得爽，还需要多买几块电池备用。
关于飞行相关法规限制
最大的问题，当然是限飞区域了。。。 比如帝都，六环以内都是禁止飞行的，北京人民从此安全了。。。
大疆的限飞机制，是机器内建的，强制执行，不靠自觉，通过GPS定位，如果识别到位置在禁飞区域内，压根连马达都无法启动。禁飞的区域，随固件更新而更新，你要问，我不更新不就好了？ 不更新固件，过段时间系统同样强制要求更新，否则一样飞不起来 ；）
那么，哪里禁飞呢？ 除了帝都，以及一些特殊敏感区域。剩下，主要是一些机场附近，不要觉得你家离机场远就没事，经过几次调整，机场附近的禁飞／限飞区域面积已经拓展到机场跑道半径20公里以外。具体看下图：
红色区域是禁飞的，灰色区域限高120米。基本上，只要机场不在远郊的城市，多半市区范围内都会是被禁飞区覆盖的... 比如杭州，按照最新的规定，主城区基本在禁飞范围内，西溪湿地也都在120米限高范围内，虽然西湖有一小部分看起来不在机场限飞覆盖范围内，但事实是，也是被公安管制的：
日后有没有可能再扩大的可能？有可能啊，如果发生更多的无人机肇事事件的话。。。所以，要飞得趁早。。。
那你说飞都飞不动，那买来干嘛？没让你在家里装B啊，出去旅行，才是正道 ；）比如，到新西兰的雪山上自拍一段指环王？
不过，即使在荒郊野外，也得小心，别没事飞个军事管制区域什么的，小心被人一枪打下来。
第二个问题，是登记。六一儿童节开始，250克以上的飞行器都要求网上注册登记了（spark 300克）注册完毕还要打印二维码贴在机身上，便于别人追踪。。。你说我不登记黑飞了又能咋的？我不知道，就好比无证驾驶汽车，运气好或许没人会来查你，但是，出了事，别以为不登记别人就找不到你哈，你的购买记录，价格，机器SN号对公安同学来说都是透明的 ；）所以，还是做个守法的好公民吧～～～
实际航拍效果
你说实际航拍效果？可怜，倒手两周了，仅有的一个不下雨的周末，我还在市区限高区域内的公园里晃悠呢。。。
贴两张实拍图，随便看个效果吧，景色，构图等请忽略，主要看一下100-120米高度大概拍摄效果长什么样：
垂直俯拍，110米左右高度
平拍，100米左右高度
雪山，草原，大海，等等我呗。。。
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程序员，喜欢钻研有趣的东西，公众号：“ 望月的蚂蚁”，关于：乐高，桌游，摄影，旅行等有趣的东东雷锋网按：本文作者YY硕大疆工程师教你如何成为一名机器人工程师（下） - 热点_【北京联盟】
大疆工程师教你如何成为一名机器人工程师（下）
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雷锋网按：本文作者YY硕，来自大疆工程师。原文标题《机器人工程师学习计划》，全文篇幅较长，为了方便阅读，故分为三篇，此为下篇。联盟 /研究生一年级北京联盟 /研究生的时候，你的目标比较清晰了，就是做一种机器人至少两年时间，并从中发掘出可以发表论文的知识点。上面我给出的书单里面，你要开始精读里面的几本。北京联盟 /如果做机器人视觉定位、传感器融合方面的研究，1、4、5、7四本书一定要精读。北京联盟 /如果做控制系统的研究，3、8、9、10一定要精读。北京联盟 /如果做规划算法的研究，那么还要读其他偏CS一些的书，比如讲A* search，random forest，图论方面知识的教材。由于我在这方面造诣不深，就不托大了。北京联盟 /如果学习随机系统的控制和最优控制，除了1、2、3，还要读一本神书Stochastic models estimation and control。北京联盟 /如果研究机器人视觉定位，几种常用的定位算法：PTAM，ROS的标配VO，SVO，LSD-SLAM，ORB-SLAM，都必须自己学习之后全部跑一遍。只会用OpenCV的函数和这些工具包并不能说明你会视觉定位，必须要能自己手写出一个能用的才算。国内有一个很厉害的SLAM专家叫高翔，他的博客要关注一下：机器人 - 标签。由于SLAM这两年很火，研究的人很多，所以网上可以参考的资料也很多，比如/hcdth011/ROS-Hydro-SLAM，就在ROS上实现了几种定位算法的对比。北京联盟 /我现在非常不建议同学们选择从四旋翼飞行器的动力学控制里找问题作为研究课题。因为四旋翼飞行器的特点已经被研究透了。目前国际上对多旋翼飞行器的研究主要集中在造一些奇葩形状的飞行器，以及给多旋翼飞行器上安装一个机械臂去做力控制，这样做就对多旋翼飞行器控制的动力学造成了一些影响。因此需要同学对动力学和多自由度机械臂控制有比较深的认识。北京联盟 /自动导航和驾驶是这两年的，一方面的自动化是大势所趋，另一方面多旋翼飞行器异军突起，产生了很多对自动飞行的需求。除了机器人视觉定位算法以外，同学还需要学习其他的传感器，以及这些传感器与视觉定位算法怎么融合。这里面有很多坑，比如计算量的问题，怎么保证融合算法不崩，怎么处理传感器的延时等等，都需要同学结合自己的项目去踩，坑踩得多了才能成长。如果大家想找一个多旋翼飞行器平台研究自动导航，我大疆的M100，我已经在知乎回答“RoboMasters2015夏令营是怎样的？” 里吹过一波M100，前面说过的今年夏令营的知乎回答“参加Robomasters 2016夏令营是怎样一种体验? ”里也有人帮我吹了一波。北京联盟 /一些大学里学过的知识点，是必须结合研究生期间的项目的需求弄得很清楚的，比如三大变换（傅里叶变换，拉普拉斯变换，Z变换），旋转表示法（欧拉角、四元数、旋转矩阵），数值计算怎么防止矩阵出现数值问题等等。除了自己的项目，还需要把凸优化、微分方程、卡尔曼滤波还有多自由度机械臂的控制学习一下。这三个领域的知识，是任何一种机器人都会用的到比较难的知识。北京联盟 /凸优化和凸优化的各种变形是非常重要的知识，因为各行各业里的研究问题，多半是会建立一个优化问题去解决的。上面提到的《Convex Optimization》，也是一本神书，同学们一定要认真读一读。Matlab、Python、C++都有一些现成的工具包可以帮助你解优化问题，不过最好同学们能自己手写一些基本的优化算法，比如gradient descend，barrier method等等。另外现在主流的SLAM算法，后端都是通过一种叫做g2o的优化算法来出效果的。而且g2o能够整合bundle adjustment 和structure-from-motion这两大计算机视觉里的关键问题，可以说是一种很好的计算思想了，非常有必要学习一下g2o。北京联盟 /卡尔曼滤波在上面书单里的1和3都有提到，同时在神书Stochastic models estimation and control也有相当多的篇幅。卡尔曼滤波有好几种证明的方法，同学最好能自己学会1-2种。北京联盟 /多自由度的机械臂的难点在于机械臂的运动学正反解、运动学控制和动力学控制，基本是一个建模分析和数值算法实现的问题。如果你所在的学校没有一个财力雄厚的机器人实验室的话，你基本上没有机会接触到多自由度的机械臂。这时候之前学到的Simulink和就要学的Gazebo就派上用场了，你可以用Simscape里面的刚体搭一个多自由度机械臂，然后通过Simulink仿真去学习机械臂的控制；也可以用Gazebo的URDF语言写一个机械臂，然后通过Gazebo和ROS的接口去控制机械臂；也可以用ROS里面的著名工具包MoveIt! Motion Planning Framework，不过MoveIt的问题是，他只能仿真运动学，而不能仿真动力学。工业领域对多自由度的机械臂控制通常用一个叫做D-H表示法的建模工具（Denavit），这个东西我并不太会。我只会向同学们推荐我导师的著作《A mathematical introduction to robotic manipulation》。北京联盟 /有一个非常神奇的事实：《A mathematical introduction to robotic manipulation》这本机械臂控制领域的著名教材的第二章和计算机视觉领域的著名教材《An Invitation to 3-D Vision》的第二章基本是一样的，都在讲旋转表示法。这是因为所有的旋转表示法都可以归纳为一种优雅的李群结构：SO(3)群。而计算机视觉和机械臂控制都涉及到理解刚体的旋转，事实上用计算系统去观测和控制所有的刚体构成的系统，理解旋转都是很关键的问题。旋转表示法应该作为研究生阶段的一个重要学习的知识点。北京联盟 /李群和李代数是刚体旋转表示背后的数学理论，如果想要深挖一些，可以看这篇文章An elementary introduction to groups and representations的前50页。这是我自己读着觉得最好的文章，当然网上也有很多其他的介绍。北京联盟 /研究生阶段还要培养的一个能力是借助各种工具仿真机器人系统的能力。显然地，很多机器人系统真的造出来的话造价昂贵，需要在实际制造之前写一个比较真实的仿真系统出来测试算法。我觉得做仿真系统的能力直接衡量了机器人工程师的技术水平。当你开始要搭一个仿真系统的时候，第一步是通过欧拉方程和牛顿方程确定刚体的运动特点，甚至要自己写刚体二阶微分方程；第二步是确定刚体之间的互联关系，设计不同类型的关节，如果有软性连接需要加入弹簧阻尼模型；第三步是确定被仿真的刚体系统会不会和外界产生碰撞或者其他形式的力，如果有的话，需要设计合适的接触力和摩擦力仿真的模型。多旋翼飞行器的仿真是很简单的，不需要考虑什么接触力。但是多自由度机械臂基本都需要仿真接触力，不和物理世界去交互的机械臂只有很小的实用意义。而能够自行运动locomotion系统，比如双足、多足机器人，则涉及到更多的接触力，多到接触力都会影响仿真系统的数值稳定性。搭建一个仿真系统需要很强的系统建模能力和数值分析的能力，虽然Simulink、Gazebo、Vrep提供了不同程度的工具简化你的工作，但是要让仿真系统能够稳定运行，必须要能深入其中的细节。有些看起来很高大上的仿真工具，比如Nvida的PhysX，在仿真的时候是忽略掉科里奥利力的，如果不理解仿真的本质，可能就会忽略这一个重要的缺陷。北京联盟 /北京联盟 /研究生二年级你的学习计划接近尾声。现在你已经进入了一个很好的状态：看到一个机器人，能够很果断地分析出它用了什么传感器、执行器、计算平台大概是什么量级，他的执行机构能够承受多少力量。看到一个新的算法，能够大约判断清楚它的执行流程，在什么环节做了优化。看到一个新的没学过的知识，能够分析出它和你以前学过的什么知识有联系，你还需要再学什么才能弄明白这个知识点。北京联盟 /研究生二年级要深化第一年学到的那些技术和知识，要做到完整地读过四五本书，五十篇以上的论文。你已经积累了几万行代码的经验，也能熟练地谈论谁家的电机回差小，谁家的电机线性程度好。北京联盟 /你这个时候可以去写作一些论文，也可以开始学习一些更高级的技术和工具，比如用FPGA和GPU优化算法、魔改Linux内核、玩玩液压系统、了解更多机器学习的知识比如强化学习等等。你也可以从计算机图形学或者计算力学里面找到一些帮助你更好进行机器人仿真和系统分析的工具。由于你懂很多机器人方面的知识，你可以给学校的机器人队做指导，或者带队参加一些比较有挑战性的机器人比赛。北京联盟 /写到这里，我就不可能给出很多不同领域的指导了，因为随着学习的进一步深化，我自己熟悉的领域也在收缩。我只能对几个领域给出我的意见。北京联盟 /对视觉定位和传感器融合来说，SLAM急需新的突破，目前通过几何约束去实现loop closure看起来已经走入了死路，没法有更多的发展了，下一步可行的方向是与深度学习进行结合。具体的一些介绍可以阅读行业中大牛的一篇文章/2016/01/why-slam-matters-future-of-real-time.html，记述了几个业界大牛们的观点。传感器融合技术，目前还有很多问题可以探索，因为传感器的延时、不均匀的信号，会给定位系统造成困扰，如何去除这些干扰，需要建立比较复杂的非线性优化问题，具体可以关注香港大学Shaojie Shen的工作。北京联盟 /对于多自由度机械手和机器人的locomotion来说，这里面还有非常多可以探索的研究问题。我前面提过接触力和摩擦力很难仿真，大神告诉我现在没有任何一种工具和理论能把接触力和摩擦力正确仿真出来，因此如何在机器人系统里妥善处理对这些力的控制，就是很难的问题了。现在业界的一个前沿发展方向，也是利用机器学习技术来帮助机器人学会处理这些外力，不过人类目前最优秀的多自由度机器人系统，Berkeley的Brett机器人，叠几块积木就要用十分钟（New ‘deep learning’ technique enables robot mastery of skills via trial and error），显然还有很多提升的空间。这方面的问题同学可以关注知乎大神@戴泓楷@周佳骥。北京联盟 /最后我想再强调一遍表达能力的重要性。你可以从自己带的课程和机器人队入手，把自己这几年来学过的知识做成PPT讲给学生们听，然后让他们给你反馈。多做这样的练习，提升自己做演讲的能力，这将来会让你受益匪浅。北京联盟 /研究生二年级之后，你可以准备进机器人公司工作了，也可以根据你自己感兴趣的研究方向申请博士接着努力。由于你已经掌握了广博的知识和技能，你的职业生涯将会大有作为。北京联盟 /北京联盟 /结束语我从2008年展开自己的机器人生涯。那一年波士顿动力刚刚发布他们的大狗机器人，Python还是很小众的语言，Ubuntu 8.04还很不稳定，Chrome还没有多少人知道。在之后的几年中我目击了深度神经的复兴，看到波士顿动力的机器人日渐强大，经历了ROS的起源和繁荣，帮助了大疆的崛起，深深为这个产业的未来感到激动。我希望这篇文章能够帮助更多的年轻人进入机器人学的海洋，为未来机器人学的继续发展贡献力量。北京联盟 /
大疆工程师教你如何成为一名机器人工程师（下）
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作者：方查理
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9月27号晚上，大疆发布了一个
新机Mavic Pro的卖点是高度集成的小巧机身，以及不降反升的狂暴性能。配合6499元的价格，不要说同行，连大疆自家的精灵4都被砍于马下。
可以毫不夸张地说，它就是地表最强的消费级无人机，没有之一。
我们雷锋网爱搞机第一时间拿到了新机，和大家一起看看究竟是什么样的工业设计，可以把比精灵4还强的硬件塞进矿泉水大小的机身。
除了&御&Mavic Pro无人机本体和遥控外，配件只有遥控的转接线和充电器，后者可以同时为遥控和无人机电池充电，输出功率分别的5V/2A和13.05V/ 3.83A（折合约50W）。
遥控有安卓的mirco-USB和苹果的lighting接口的两种转接线，另外一端是为了方便用户分辨而定制的方形mirco-USB接口，充电时可以使用普通数据线进行连接。
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