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主权个人的小玩具：Mercury 变形无人机如何能飞又能跑

    • 2026 年 5 月 28 日 上午 6:51 #34042
      Brave

      2026 年 3 月 6 日，GitHub 用户 L42ARO（Alvaro L）提交了 Mercury 变形无人机的第一个 commit。项目上线当天登上 Hacker News，两周获得 547 Star、67 Fork，被 Hackster、FabScene、Helicomicro 等多家硬件媒体转载。

      这不是一个”有趣的项目”。它是一个完整的空地两栖变形机器人——从 PCB 到 STL 到每一行 Python，全部用 CERN 强互惠许可证开放。任何人只要有 3D 打印机、烙铁和足够的耐心，可以在自家桌上复刻一台既能飞、又能跑、还能搭载 1kg 载荷的机器人。

      Mercury 的隐喻是露骨的：当 DJI 因为政治原因被封禁时，一个人用一个月造出了替代方案。

      一、技术架构拆解：一台两栖机器人的每一层

      Mercury 由四个子系统构成，每层都是标准化的开源组件。

      1.1 飞控层：ArduPilot 的全栈兼容

      飞行控制器选用 Cube Orange+（CubePilot 出品），这是 Pixhawk FMUv5 标准的旗舰飞控：

      参数规格
      MCUSTM32H753 (Cortex-M7 @ 480 MHz)
      IMUICM-20689 + ICM-20948 + BMI088（三冗余）
      气压计MS5611（双冗余）
      接口14x PWM, 6x UART, 2x CAN, I2C, SPI, USB
      固件ArduPilot Copter 4.5+ / Rover 4.5+

      运行 ArduPilot Copter 4.6（飞行模式）和 ArduPilot Rover 4.6（地面模式）——两套固件共用同一套硬件，模式切换时通过参数集热切换。

      值得注意的是作者的固件选择。他没有使用 PX4，而是选用了 ArduPilot。原因推测有二：

      1. ArduPilot 的 Rover 固件是开源地面无人车领域最成熟的方案，支持阿克曼、四轮差速、履带等多种底盘模型
      2. ArduPilot 的 MAVLink 协议配合 MAVProxy 桥接，在 Raspberry Pi 上做二次开发的开销远小于 PX4 的 uXRCE-DDS

      飞控与上游 Raspberry Pi 5 通过 UART → USB 桥接（MAVProxy 监听 /dev/ttyACM0），速率 921600 baud。

      1.2 计算层：Raspberry Pi 5 作为大脑

      主计算单元是 Raspberry Pi 5（8GB），运行 Debian Bookworm，承载：

      软件模块技术栈作用
      MAVProxy 桥接pymavlink飞控 ↔ 上位机双向通信
      视觉管线OpenCV 4.xRGB/深度/热成像帧的采集与处理
      Web 控制端Three.js + Leaflet3D 可视化 + 地图显示 + 遥控面板
      自主导航Python 状态机GPS 航点追踪、避障逻辑、变形指令下发
      远程访问Tailscale跨网络安全连接

      视觉系统由三种摄像头组成：

      1. RGB 深度相机（ToF） — VL53L1X 或 Intel RealSense，用于飞行中的障碍物感知和地面行驶时的环境建图
      2. USB 广角摄像头 — 标准 UVC，640×480 @ 30fps，提供第一人称视角
      3. 热成像摄像头 — MLX90640（32×24 像素，约 110 美元）或更高规格的 Lepton 3.5（160×120 像素，约 300 美元），用于弱光和人员检测

      地面上还有一个光流传感器（PMW3901），通过 I2C 挂载在 ESP32-S3 上，在 GPS 信号弱时提供位移估算——这是室内导航的基础。

      1.3 动力与变形层：两套执行器

      Mercury 有两套完全独立的动力系统：

      飞行动力（四旋翼）：

      组件型号数量
      电机A2812 900KV 无刷（~200W）4
      螺旋桨8 英寸三叶桨4
      电调30A BLHeli_S4
      电池3S 2200mAh LiPo（11.1V）2（并联，~150Wh）

      悬停续航约 12-15 分钟，巡航约 18 分钟。这不算出色，但对于一台变形机器人而言在预期范围内。

      地面行驶动力：

      组件型号数量
      轮毂电机140KV BLDC2
      轮子3D 打印保护罩（兼作螺旋桨护罩）4（两驱）
      电机驱动专用 BLDC 驱动板（搭载 ESP32-S3）1

      地面续航推测在 45-60 分钟（视路面和负载而定），远高于飞行时间。这正是这个形态的核心优势：长距移动靠地面，短距/跨越障碍靠飞行。

      变形执行器：

      组件参数数量
      线性推杆120N 推力，行程 50mm2
      驱动方式PWM 控制（舵机协议）—
      变形耗时~3 秒—

      两个推杆安装在机身中线两侧，同步伸缩。伸出时机臂展开（飞行态），缩回时机臂收起、螺旋桨护罩触地（行驶态）。

      护罩的机械设计是关键细节：它同时是螺旋桨保护罩和车轮。飞行时保护桨叶和人身；落地后由推杆压下，配合独立轮毂电机驱动。一套模具，两套工况。

      1.4 通信层

      链路协议用途
      飞控 ↔ RPi5MAVLink (UART-USB)自动驾驶指令
      ESP32 ↔ RPi5UART / I2C轮毂电机驱动控制
      RPi5 ↔ 用户WebSocket (LAN/Tailscale)Web 遥控界面
      GPS 模块 ↔ 飞控UART (NMEA)定位数据
      RC 接收机 ↔ 飞控SBUS/PPM安全手动接管

      整个系统的单点故障是 Raspberry Pi 5——如果它挂掉，Web 控制端和自主导航都会失效。ArduPilot 飞控本身仍能独立维持最后接收到的飞行指令（FAILSAFE 机制），但不会自主决策。

      这是一个实际的可靠性约束。

      二、Mercury 在飞行器演化中的定位

      2.1 消费级无人机四十年简史

      时期代表核心特征用户自主权
      2000s航模（Pixhawk 前）手动遥控，无飞控，纯 PWM高（但门槛极高）
      2010s大疆 Phantom / Inspire闭源飞控，APP 遥控，地理围栏低（不可修改）
      2015-开源飞控（ArduPilot/PX4）专业级能力，DIY 组装，MAVLink高（需自行集成）
      2018-DJI Tello / Ryze可编程 SDK，闭源硬件中（SDK 边界内）
      2026Mercury全栈开源 + 两栖变形 + 载货最高（可修改每一层）

      Mercury 没有发明任何底层技术。ArduPilot 有 15 年历史，树莓派有 14 年，3D 打印有 20 年。Mercury 做的是集成——将这些成熟层拼接成一个前所未见的完整系统，并把拼接图纸无偿公开。

      2.2 “DJI 禁令”——不是背景，是原因

      作者在 interview 中明确表示：Mercury 的直接动机是 DJI 被美国禁售后留下的空白。

      2024-2026 年间，美国国防部、商务部先后将 DJI 列入实体清单，禁止新品进口和固件更新。已售产品不受影响，但市场对”依赖中国供应链的封闭无人机系统”的信心急剧下降。

      这暴露了一个更深层的结构问题：

      全球消费级无人机的软件栈和供应链高度集中于一家公司。当政治决策切断供应链时，用户不仅买不到新机器，已有机器的固件更新、配件供应、云服务都可能中断。

      Mercury 在这个缺口出现时给出了一种回答：如果封闭系统不可靠，那你就自己建一个。

      这不是技术方案，而是退出策略。

      三、范式移转：从”购买服务”到”建造能力”

      3.1 旧模型：你拥有一台无人机，但你不拥有它

      购买一架 DJI 消费级无人机（以 2025 年的 DJI Mini 4 Pro 为例）：

      维度旧模型特征
      硬件全封闭，无原理图，无维修手册，授权维修站
      固件闭源，空中升级（可被强制），不可降级
      软件APP 仅限 iOS/Android，禁掉 API 调用
      云服务飞行记录、地理围栏、固件下载全部依赖 DJI 服务器
      定位系统GPS + 视觉定位，但飞控日志不可访问
      修改无（硬件加密芯片校验固件签名）
      可用性如果 DJI 被封或倒闭，机器变砖

      在这个模型下，用户不是 owner，而是 licensee（授权用户）。无人机本身是一个”服务终端”。

      3.2 新模型：你建造它，你拥有它

      Mercury 模型：

      维度新模型特征
      硬件通用计算板 + 开源飞控 + 3D 打印结构件，无专用芯片
      固件ArduPilot 全开源，可 fork 可修改
      软件全部 Python，完全可控
      网络选择任意 VPN（Tailscale/ZeroTier/WireGuard）
      定位任意 GNSS 模块，可替换成 UWB/视觉/激光
      修改可更换电机、加大电池、换螺旋桨、重写控制律
      可用性只要你能买到 STM32 芯片和碳板，就能再建一台

      核心差异不在功能，而在依赖结构。

      3.3 主权个人的七个维度

      1. 制造权

      Mercury 的所有结构件可以 3D 打印，PCB 可以交给任意制板厂生产，电子元件在 DigiKey/Mouser/淘宝均可零散采购。没有单一故障点。如果某个零件停产，你可以重新设计它——STL 和 Gerber 文件为你所控。

      2. 飞行自由

      DJI 的地理围栏（Geofence）内置在固件中，由服务器更新，不可绕过。Mercury 的地理围栏由你自己在 ArduPilot 参数中设定。你可以设定也可以不设定。你不会被判”越狱”——因为你原本就在墙外。

      这同时也意味着你必须为自己的一切决策负责。没有厂商替你背锅。

      3. 数据主权

      Mercury 不需要任何云服务。完全离线可运行。摄像头画面、GPS 轨迹、传感器日志全部存储在本地 Raspberry Pi 上。如果你想加密或销毁它们，你可以。没有第三台服务器知道你飞过哪里。

      4. 任务自主性

      由于 Mercury 的 Python 层完全开放，你可以编写任何自定义任务：自主送货（A 点到 B 点）、远距离侦察（飞到目标区域，降落，开车搜索）、灾害救援（携带急救包，变形规避废墟）。编程接口是完整的 Python + MAVSDK + OpenCV，不是受限的 SDK。

      5. 政治不敏感

      Mercury 的生产体系分布在标准工业供应链中：3D 打印耗材、碳纤维板、M3 螺丝、STM32、树莓派。没有任何组件来自单一国家或受出口管制的专用芯片。从供应链角度看，Mercury 是”去中心化的”。

      6. 修复权

      这是最容易被忽视的维度。大疆的维修是黑箱——你寄回去，他们报价，你不接受就付费拆解检查。Mercury 的所有模块都是标准接口：USB、PWM、I2C、CAN。坏了就换模块。飞控坏了再买一块烧固件。树莓派坏了换 SD 卡重新部署。

      7. 演进权

      大疆的新功能只能通过官方固件更新获得，且新机器一旦发布，旧机器的固件更新就会停止。Mercury 的 ArduPilot 固件仍然持续在更新（2026 年已到 4.7 beta），新增的功能（如避障算法改进、EKF 融合优化）你和任何商业用户同时获得。

      四、局限性——没有银弹

      Mercury 是迄今为止表达”去中心化机器人平台”这一主张最具体的方案。但它有不可忽略的约束。

      4.1 续航

      飞行 12-15 分钟，对于任何需要实际作业的场景都太短。地面行驶的 45-60 分钟虽然改善明显，但低于主流消费级机器人的续航（扫地机器人 90-120 分钟，RC 车 30-60 分钟但不具备飞行能力）。

      作为参考：DJI Mini 4 Pro 的续航是 34 分钟。差距是 2x 以上。电池能量密度是物理天花板，Mercury 的变形机构和两套动力系统增加了额外重量。

      4.2 制造门槛

      项目所需的硬件投入包括：

      • 3D 打印机（建议 220x220mm 以上热床）— ¥1500-4000
      • 烙铁 / 热风枪 — ¥200-500
      • 碳纤维板切割工具 — ¥100-300
      • 测试场地（室外开阔空间）

      零件成本（BOM）约 ¥2000-3000（以国内市场淘宝价计）。这是 hobbyist 的水平，不是 consumer 产品。作为对比：DJI Mini 4 Pro 到手价约 ¥4000，开机即用。

      Mercury 的真正成本不是钱，是时间——从零到首次飞行可能需 2-4 周。

      4.3 可靠性

      DIY 系统的可靠性通常低于工业化产品。Mercury 的结构涉及多个关节和运动部件，长期使用的疲劳寿命（尤其是 3D 打印零件的层间结合强度）缺乏工程验证。线缆管理、防水防尘、电磁兼容性等维度取决于个人工艺水平。

      4.4 法律风险

      一台能在小区道路上自主行驶的 1kg 载货无人机，在中国的法律身份是模糊的。

      • 室外飞行适用《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》，即使自制也需要实名登记
      • 地面行驶如在公共道路适用”功能型无人车”相关标准（如 T/CIVEE 008-2025）
      • 但 Mercury 既不是纯粹无人机、也不是纯粹地面无人车，监管分类不清

      实操层面：私人领地、封闭场地、郊区院落可正常使用。但在城市公共空间合法运行需个案评估。

      4.5 社区规模

      ArduPilot 社区庞大，但 ArduPilot + 变形两栖 + Python 自主栈的组合在 Mercury 之前几乎不存在。项目目前仅有 2 位核心贡献者（L42ARO 和 ConnorRaymer），issue 区域和讨论区的深度有限。如果用户卡在某个特定问题上（如变形时 ArduPilot 参数集热切换导致的姿态跳变），可能只能自己 debug。

      4.6 无路线图

      截至 2026 年 4 月，项目已被作者归档（archived）。这意味着没有公开的开发计划、没有已知的下一个版本、没有对 PR 的响应承诺。这种模式在开源硬件项目中并不罕见（许多项目在发布后就进入”代码即文档”的维护模式），但如果你希望这是一个长期演进的平台，需要做好自行接管的准备。

      五、从项目到信念

      Mercury 是对一个正在扩大的人造真空的直接回应：当全球最大的无人机公司因为政治原因被系统性地挤出市场时，你能去哪里？

      主流答案是：等下一个商业替代品出现。

      Mercury 的答案是：你自己就是替代品。

      它不能取代 DJI Phantom 的专业航拍能力，不能取代 Mavic 的便携性。你可以把它看作一个反例——它证明了一台功能完整的空地两栖机器人在现有开源工具链的基础上，可以由一个人在一个月内设计和造出来。

      这不是量变。这是从”购买许可”到”建造能力”的切换。

      Mercury 提供了一个可验证的证据：以通用芯片、开源固件、标准制造工艺和足够的时间为基础，一个主权个人可以构建过去只有企业才能交付的系统。不是替代它们，而是在它们之外保留一种选备——当市场失灵、公司倒闭、政策封锁时，可以退回到这种能力。

      547 个 Star，67 个 Fork，一个月的开发时间。技术从来不是问题。问题是你是否接受”用钱换功能”作为唯一模式，以及你是否愿意为”不需要任何人批准”付出对价。

      六、代码获取

      Mercury 的原始 repo（L42ARO/Mercury-Transforming-Drone）在 2026-04-01 被作者 archived 了，而且主分支上实际代码文件已被移除，只剩 README 和 LICENSE。但 fork tobieapb/mercury-transforming-drone 保留了全部内容，可以正常访问和下载：

      GitHub: https://github.com/tobieapb/mercury-transforming-drone

      包含：

      • Autonomy Software — 完整 Python 飞控软件栈（MAVProxy bridge、Flask Web 界面、相机驱动、ESP32 驱动板固件、任务规划等）

      • STL Files — 全部 3D 打印件（机架、货舱、齿轮、电机座、外壳等，共 20+ 个 STL）

      • PCB Files — 两块定制 PCB 的 Gerber 文件（RatbirdV3-ActuationModule + MainModule）

      • Mercury BOM.csv — 物料清单

      • 许可证：CERN-OHL-S-2.0（开源硬件）

      另外你也可以直接通过 GitHub Archive 或 git clone 来保存该 fork 的完整副本。

      参考资源

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