论文部分内容阅读
【摘要】：结合消费级无人机的设计，从消费级无人机本身的特点、模块化设计方法的分析、具体实物中的模块化设计这几个方面来分析探寻消费级无人机行业中模块化的发展状况，体现出模块化设计在消费级无人机设计研究上的深远作用，此外还表达了对消费级无人机未来的展望。
【关键词】：消费级无人机；模块化设计
自从消费级无人机面世以来，人们一直给予者其很高的关注度。和专业级无人机所不同的是，普通大众通过专门的设计，也能轻松玩转无人机，从而让无人机真正走进千家万户，而不是极客们或富人们的高级玩具。设计师需要综合运用流体力学、工程力学、人机工程学、材料力学、美学等学科的知识，从而设计出适合普通大众的消费级无人机。模块化的设计方法是一种独具风格的设计方法，这种方法兼顾到了机动变通性和功能性，所以很多设计师乐于运用这种方法。在我们的消费级无人机设计中怎样运用这种方法是一个颇具价值的研究项目。
1.消费级无人机的特点
价格是消费级无人机设计中需要考虑的重点。消费级无人机与工业级的区别有很大一部分就在于价格，在功能相差不多的基础上价格亲民，保证普通大众能消费得起。某种意义上来说，无人机就是可以飞行的机器人。无人机结合了飞行和机器人的乐趣，这些都大大地满足了大众的好奇心和探索欲。熟练之后用户也能进行特技飞行，使得其乐趣更进一层。同时它也能搭配扩展模块实现很多意想不到的功能，大大增强了其趣味性。
因为无人机在飞行过程中螺旋桨高速旋转，操作不慎就会发生意外，所以要注重设计的安全性，加装防护装置。同时也要考虑到结构的稳定性，从而保证飞行的安全。
2.模块化设计方法
“模块是具有可组成系统、良好的可重用性和完整接口的单元”[1]。.模块化是指模块结构标准化，尤其是模块接口标准化。模块化设计所依赖的是模块的组合，即联接或啮合，又称为接口。显然，为了保证不同功能模块的组合和相同功能模块的互换，模块应具有可组合性和可互换性两个特征，而这两个特征主要体现在接口上，必须提高其标准化、通用化、规格化的程度。
模块化的思想在无人机软件研发中也有着重要的意义。其中最好的应用就是图形模块化编程。图形模块化编程就是运用模块化的思维将细碎且难懂的编程语言整合为一小块一小块的图形模块式语言，简单易懂，又能对程序语言进行模块式的编辑。由模块式思维而设计的程序编辑软件对于不懂编程的门外汉来说无疑是一道曙光，图形模块化编程可以快速地让门外汉入门。不仅如此，对于专业人员来说，这方法也是很有作用的，图形模块化的编程方式可以大大提高编程效率。
3.设计实物“Airblock”中的模块化设计
3.1Airblock简介
研发团队赋予了“Airblock”“让更多人入门”的主题。六棱柱的几何形的运用使得其组合形式多变，乐趣多多，而且线条简约大方。每个六边形模块都是独立的，用户可按照自己的意愿自由组合与调配。研发团队专门给它设计了图形模块化的编程软件，使得入门玩家能够接触到代码相关的知识，这也是这款无人机的一大卖点，让用户真正参与到了无人机的功能的创造中。如图1
3.1.2单元模块的确定
按功能进行划分，形成单个的功能模块，确定模块间的交互关系和功能的依存性，最终统一起来，这就是模块化设计的原理。“Airblock”的设计采用的是组合式模块。每个独立的模块都设计为大小相同的正六棱柱的几何形态，这种形态使其具有不固定的多样化的形态，玩法也更多样，使用者的创造力能得到极大的发挥空间。“Airblock”单元模块的确立也从功能的角度考虑了。动力模块，主控和电源模块。研发团队根据功能的不同将无人机进行了拆分，单个模块的功能性被巧妙地保存了。
3.2模块化设计在产品的硬件上的体现
流线型的造型设计及是多数消费级无人机的选择，但是Airblock的外形采用规则几何形态，每个模块都是一样的正六棱柱体，六边形的硬朗线条使得其拥有了视觉上的力量感。“诸如太极图和七巧板就是契合形的代表”[2]。六边形在数学上是能“密铺”的，这也是契合性的体现。使得Airblock能契合为一个整体，如图2。
图2是最初始的完整形态，而各个模块都有一边可以互相吻合，可以产生1+n的拼装方式。任何一种形态都有其整体性，在功能上也保持完整性，这种模块设计的方式了实现形态与功能的统一。如图3
3.3模块化设计对于功能实现的重要性
模块化程序设计方法将使图形程序简洁，编写及调试均很方便。[3]Makeblock的教育专家和工程师开发了Makeblock App，购买了Airblock的用户只需在移动设备上下载Makeblock App，打开蓝牙连接，就可以完成对无人机简单的圖形模块式编程，如图4。图形化编程 app 每个按钮的功能和位置都可以自定义，也可以定义每一个螺旋桨，这就保证玩家能把硬件的性能到极致。
3.4单元模块及组装方式与产品安全
模块体系中所有的单元模块皆采用工程塑料材质，相当牢固，不会因长期使用而出现松动、开裂的现象。即使在飞行过程中坠落，每个模块也不会损坏。单元模块和结构设计使得拼装方式的稳定性也得到保证。接口的十字形设计使得每个模块能进行横向和纵向两种拼装方式。
3.5 Airblock的成功之处
硬件和软件上的模块化设计使得Airblock 有很强兼容性和可扩展性，因此带来了非常多有趣的玩法，从而得到了大众的认可。
4.结语
消费级无人机设计引入模块化设计能够解决大众在使用过程中出现的问题，形态的单一导致的视觉疲劳，操作失误导致无人机损毁，控制程序编写门槛高+等。模块化设计对于消费级无人机设计而言具有重大意义，其商业前景很大，值得我们进一步研发与完善。
参考文献：
[1]李梦奇，谢志江.模块化设计在包装机械设计中的应用[J].包装工程，2008，29（10）：140-142.
[2]陈慎任.设计形态语义学[M].北京：化学工业出版社，2005.
[3] 蒋日东.VGA卡的高效模块化图形程序设计[J].计算机应用研究，1994（1）.
作者简介：肖鑫荣（1997.08.13—），男，江苏省泰州人，学历：本科，就读于湖北师范大学，专业：工业设计。
指导老师：杨锦园，职称：副教授。
【关键词】：消费级无人机；模块化设计
自从消费级无人机面世以来，人们一直给予者其很高的关注度。和专业级无人机所不同的是，普通大众通过专门的设计，也能轻松玩转无人机，从而让无人机真正走进千家万户，而不是极客们或富人们的高级玩具。设计师需要综合运用流体力学、工程力学、人机工程学、材料力学、美学等学科的知识，从而设计出适合普通大众的消费级无人机。模块化的设计方法是一种独具风格的设计方法，这种方法兼顾到了机动变通性和功能性，所以很多设计师乐于运用这种方法。在我们的消费级无人机设计中怎样运用这种方法是一个颇具价值的研究项目。
1.消费级无人机的特点
价格是消费级无人机设计中需要考虑的重点。消费级无人机与工业级的区别有很大一部分就在于价格，在功能相差不多的基础上价格亲民，保证普通大众能消费得起。某种意义上来说，无人机就是可以飞行的机器人。无人机结合了飞行和机器人的乐趣，这些都大大地满足了大众的好奇心和探索欲。熟练之后用户也能进行特技飞行，使得其乐趣更进一层。同时它也能搭配扩展模块实现很多意想不到的功能，大大增强了其趣味性。
因为无人机在飞行过程中螺旋桨高速旋转，操作不慎就会发生意外，所以要注重设计的安全性，加装防护装置。同时也要考虑到结构的稳定性，从而保证飞行的安全。
2.模块化设计方法
“模块是具有可组成系统、良好的可重用性和完整接口的单元”[1]。.模块化是指模块结构标准化，尤其是模块接口标准化。模块化设计所依赖的是模块的组合，即联接或啮合，又称为接口。显然，为了保证不同功能模块的组合和相同功能模块的互换，模块应具有可组合性和可互换性两个特征，而这两个特征主要体现在接口上，必须提高其标准化、通用化、规格化的程度。
模块化的思想在无人机软件研发中也有着重要的意义。其中最好的应用就是图形模块化编程。图形模块化编程就是运用模块化的思维将细碎且难懂的编程语言整合为一小块一小块的图形模块式语言，简单易懂，又能对程序语言进行模块式的编辑。由模块式思维而设计的程序编辑软件对于不懂编程的门外汉来说无疑是一道曙光，图形模块化编程可以快速地让门外汉入门。不仅如此，对于专业人员来说，这方法也是很有作用的，图形模块化的编程方式可以大大提高编程效率。
3.设计实物“Airblock”中的模块化设计
3.1Airblock简介
研发团队赋予了“Airblock”“让更多人入门”的主题。六棱柱的几何形的运用使得其组合形式多变，乐趣多多，而且线条简约大方。每个六边形模块都是独立的，用户可按照自己的意愿自由组合与调配。研发团队专门给它设计了图形模块化的编程软件，使得入门玩家能够接触到代码相关的知识，这也是这款无人机的一大卖点，让用户真正参与到了无人机的功能的创造中。如图1
3.1.2单元模块的确定
按功能进行划分，形成单个的功能模块，确定模块间的交互关系和功能的依存性，最终统一起来，这就是模块化设计的原理。“Airblock”的设计采用的是组合式模块。每个独立的模块都设计为大小相同的正六棱柱的几何形态，这种形态使其具有不固定的多样化的形态，玩法也更多样，使用者的创造力能得到极大的发挥空间。“Airblock”单元模块的确立也从功能的角度考虑了。动力模块，主控和电源模块。研发团队根据功能的不同将无人机进行了拆分，单个模块的功能性被巧妙地保存了。
3.2模块化设计在产品的硬件上的体现
流线型的造型设计及是多数消费级无人机的选择，但是Airblock的外形采用规则几何形态，每个模块都是一样的正六棱柱体，六边形的硬朗线条使得其拥有了视觉上的力量感。“诸如太极图和七巧板就是契合形的代表”[2]。六边形在数学上是能“密铺”的，这也是契合性的体现。使得Airblock能契合为一个整体，如图2。
图2是最初始的完整形态，而各个模块都有一边可以互相吻合，可以产生1+n的拼装方式。任何一种形态都有其整体性，在功能上也保持完整性，这种模块设计的方式了实现形态与功能的统一。如图3
3.3模块化设计对于功能实现的重要性
模块化程序设计方法将使图形程序简洁，编写及调试均很方便。[3]Makeblock的教育专家和工程师开发了Makeblock App，购买了Airblock的用户只需在移动设备上下载Makeblock App，打开蓝牙连接，就可以完成对无人机简单的圖形模块式编程，如图4。图形化编程 app 每个按钮的功能和位置都可以自定义，也可以定义每一个螺旋桨，这就保证玩家能把硬件的性能到极致。
3.4单元模块及组装方式与产品安全
模块体系中所有的单元模块皆采用工程塑料材质，相当牢固，不会因长期使用而出现松动、开裂的现象。即使在飞行过程中坠落，每个模块也不会损坏。单元模块和结构设计使得拼装方式的稳定性也得到保证。接口的十字形设计使得每个模块能进行横向和纵向两种拼装方式。
3.5 Airblock的成功之处
硬件和软件上的模块化设计使得Airblock 有很强兼容性和可扩展性，因此带来了非常多有趣的玩法，从而得到了大众的认可。
4.结语
消费级无人机设计引入模块化设计能够解决大众在使用过程中出现的问题，形态的单一导致的视觉疲劳，操作失误导致无人机损毁，控制程序编写门槛高+等。模块化设计对于消费级无人机设计而言具有重大意义，其商业前景很大，值得我们进一步研发与完善。
参考文献：
[1]李梦奇，谢志江.模块化设计在包装机械设计中的应用[J].包装工程，2008，29（10）：140-142.
[2]陈慎任.设计形态语义学[M].北京：化学工业出版社，2005.
[3] 蒋日东.VGA卡的高效模块化图形程序设计[J].计算机应用研究，1994（1）.
作者简介：肖鑫荣（1997.08.13—），男，江苏省泰州人，学历：本科，就读于湖北师范大学，专业：工业设计。
指导老师：杨锦园，职称：副教授。