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无人机热将从消费级转向专业级,国内电机尚不能满足
浏览次数:6 次  发布时间:2015-08-14  

据美国权威研究机构BIIntelligence最新报道,2015到2020年期间,消费级无人机市场年增长率为19%。国内无人机也是一片欣欣向荣的景象,大疆创新公布其2014年总营收接近30亿元,5年时间总营收翻了100倍;亿航6个月估值翻了25倍。这种前景也吸引了更多业者的参与,有消息称小米也将进入该市场,雷柏科技5000万人民币注资零度智控进军消费级无人机市场,试图通过强强联合,改变行业的竞争格局。

但是日前,国家商务部官网发布的《关于加强部分两用物项出口管制的公告》却在业界掀起了一场不小的舆论风波。该公告提到,为维护国家安全,自今年8月15日起,对部分无人驾驶航空飞行器和高性能计算机实施出口管制,相关无人驾驶航空飞行器如要出口,需获得商务部签发的许可。

此公告引起了业界很多人担忧,出口管制会不会对无人机产业造成打击?无人机市场的热度还能够持续多久?当然,也有乐观的业内人士表示,从技术角度来看,限制规定的出台标志着我国的无人机技术水平已上升至世界前列,限制出口或许是技术保护措施,中国的无人机技术确实是世界第一,限制出口很有必要。甚至有分析人士认为以前都是美国禁止向中国出口高科技产品,现在轮到我们限制高技术出口了,这是中国科技强盛的标志,可以预见,中国以后限制出口类别和范围将渐渐扩大。

但值得深思的是,中国的无人机电机技术真的领先于世界吗?

消费级无人机市场并非无止境

现在市场最火爆的是消费级无人机,所谓“消费级无人机”,就是指适合普通消费者操作,入门简单,主要用于飞行和娱乐的民用无人机。目前消费级无人机市场鱼龙混杂,除了监管标准模糊之外,国家也还没有形成权威的技术质量标准,这在一定程度上拉低了国内民用无人机的竞争门槛。现在整个消费级无人机市场正在迅速膨胀,并呈现爆发增长的态势,作为无人机动力来源,微电机行业对此也广为关注,大部分人都认为消费级无人机市场将会持续上涨。

但是,微电机世界网在采访过程中却发现电机企业对此有不同的意见。西子富沃德电机的技术中心高级经理范坚坚就对消费级无人机的市场前景持保留态度。范坚坚表示:“现在无人机市场虽说上升快,但是它毕竟不像汽车那样是家家家户户都需要的,我觉得国产消费级无人机的电机技术方案是没有太多问题的,而且这也不是特别难做到的。因为消费级无人机不是必需品,所以它的发展前景谁也不敢保证,现在消费级无人机的市场越是火爆,电机行业就越需要冷静。”

除了市场前景之外,随着无人机深入百姓家,不少消费者对无人机热潮中潜伏的安全使用问题也心存担忧。由于消费级的无人机大部分研制门槛都很低,再加上无相关资格审查,因此,其可靠性难以保证,同时,在空中飞行的无人机也会对空中交通、空中线路等造成安全隐患。中国最大的无人机电池生产企业、深圳市格瑞普电池有限公司总经理刘冰表示,目前无人机的政策配套落后、监管缺位,低空空域开放步伐缓慢,缺乏相应的产业标准。

范坚坚对此也有同样的担忧,他认为消费级无人机的门槛太低,而且标准不统一,再加上无人机电机本身的技术方案提供商比较多,也没有统一的标准,这直接导致了消费级无人机设计的材料、工艺无法得到保障,有可能会造成无人机寿命短、质量不稳定或其他安全隐患。

相比消费级无人机,应用于行业当中的无人机就相对专业和要求更高一些,应用在行业市场中的无人机被称为专业级无人机。例如前段时间Facebook发布的无人机,其翼展达到了波音737的水平,计划将向全球最偏远的地区提供互联网接入服务。自此,无人机从消费级市场转向专业级市场(专业级包括工业级和军工级等更高端的无人机)的呼声就不绝于耳,能否尽早研发出安全性高、可操控性强的产品,成为了无人机产业研发需要重点攻关的方向。

无人机未来的发展方向

现在国内电机行业只能满足消费级无人机的市场需要,所以,专业级无人机市场将会成为国产无人机电机行业的奋斗方向。此前,深圳彩虹鹰无人机研究院项目的总监张科在接受微电机世界网采访时就很明确地表示:“其实无人机市场也有所区分的,如果说消费级无人机市场前景有待观察的话,那么专业级无人机市场可以说已经蓄势待发。”由于专业级无人机对相关的电机和电机控制的要求也特别高,所以会要求相关的厂商提供更加精确更加稳定的电机及控制方案。

中科德润研发中心的开发部部长朱海军也赞同发展专业级无人机的观点,他认为虽然目前国内消费级无人机已经达到世界领先的水平,但是专业级无人机却尚未取得更高的成就。朱海军说道:“因为消费级无人机的电机处于较低功率的水平,从相同体积、相同重量级别的电机来看,国产技术的要求比较低,如果要改进的话,包括整个材料和设计在内的一条线都需要改进。现在在消费级无人机领域,国产电机和电机控制做得还不错,但是从更高端的市场来看,国产的无人机电机系统总体还是比较落后。”

目前很多电机厂商已经推出专业级无人机的相关电机方案,专业级别无人机未来发展无需担忧。作为已经转入无人机领域的微电机企业,要看到专业级无人机在电力、安防、农业、森林防火、警用等不同细分领域的应用正在稳步增长。在无人机市场未来不明朗的情况下,相关电机厂商应当提升产品的质量以满足专业级无人机的要求。那么,电机要怎样才能满足专业级无人机的要求呢?

无人机电机


电机控制满足工业级苛刻要求

对比消费级无人机,专业级无人机在安全性、稳定性、模块化、便携化和服务保障都有更高的要求,业界也对专业级无人机与消费级无人机的进行了区分,判断一架无人机是专业级还是消费级,关键在于其是否拥有智能化的飞行控制系统及特种功能。也就是说,专业级无人机不仅可以实现自主飞行,而且其载重负荷能力更强,续航能力突出,飞行半径大,遥控半径大,可实现自动定位追踪、红外热像仪和地形勘探测绘等功能。

虽然消费级无人机所采用的直流无刷电机在电机结构设计和电机控制算法等技术方面都有一定的要求,也需要严格的性能测试与技术验证体系来保证产品的可靠性,但是只要一个高性能FPGA芯片就可以在无人机上实现双CPU的功能,不仅能够满足导航传感器的信息融合,而且可以实现无人机的最优控制,所以并没有太大的技术难度。

据意法半导体高级市场工程师介绍,无人机主要部件包括飞行控制以及遥控器两部分,消费级无人机还只是简单地在空中飞行或停留,所以在无人机的飞控主板上,需要用到的芯片并不多。原则上一个电机需要配置一颗8位MCU来做控制,但也有一颗MCU控制多个无刷直流电机的方案。专业级无人机由遥控、飞控、动力系统、航拍等不同模块构成,根据不同等级产品的需求,会采用到不同CPU内核,在飞控主板上,目前控制和处理用得最多的还是MCU而不是CPU。

ADI亚太区微机电产品市场和应用经理表示,对于专业级无人机的应用来说,电机及控制器的稳定性能指标尤为重要,因为无人机中的电机一般会带来较强烈的振动,一旦减震控制不好,就会在飞行过程中产生很大的加速度,势必会带来陀螺输出的变化,进而引起角度变化,电机就会延误动作,最后给用户的直观感觉就是无人机不平稳。

加速度和重量的增加会给整个电机系统带来更大的压力,无人机之所以能悬停,可以做航拍,是因为MEMS传感器可以检测无人机在飞行过程中的俯仰角和滚转角变化。当电机控制系统检测到角度变化后,就可以控制电机向相反的方向转动,进而达到稳定的效果。专业级无人机至少需要用到四至六颗无刷电机,用来驱动无人机的旋翼,电机驱动控制器则用来控制无人机的速度与方向。电机控制系统对无人机的稳定性至关重要,因此,专业级无人机的电机系统要更精准可靠,这也是无人机电机领域的电机企业需要改进的方向。

越多人说中国的无人机是世界第一,相关的电机行业就越应该客观分析无人机未来的发展趋势,只有占领专业级无人机电机的市场之后,中国的无人机电机乃至中国无人机才称得上是真正的强者。

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