《多旋翼無人機操作教案》

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哈爾濱四通技工學校第三教學站 延壽農(nóng)民工綜合培訓學校 多旋翼無人機操作教案 2018年春季生 課程名稱： 多旋翼無人機操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 第一章 無人飛行器概述 教學目標 1、 無人飛行器發(fā)展簡史 2、 無人飛行器的優(yōu)缺點 3、 無人飛行器應(yīng)用領(lǐng)域 教學重點 1、 什么事無人機 2、 無人機的應(yīng)用 3、 無人機未來的發(fā)展趨勢 教材分析 無人機的概述重要性，幫助學員更好的了解無人機。 教學方法 講授法 授課類型 新課 課 時 二課時 課程內(nèi)容 1、 組織教學 2、 課前提問 3、 導入新課 4、 教學內(nèi)容： 1、 1910年，在萊特兄弟所取得的成功的鼓舞下，來自俄亥俄州的年輕軍事工程師查爾斯?科特林建議使用沒有人駕駛的飛行器：用鐘表機械裝置控制飛機，使其在預(yù)定地點拋掉機翼并象炸彈一樣落向敵人。在美國陸軍的支持和資助下，他制成并試驗了幾個模型，取名為“科特林空中魚雷”、“科特林蟲子”。 2、 二戰(zhàn)期間，美國海軍首先將無人機作為空面武器使用。1944年，美國海軍為了對德國潛艇基地進行打擊，使用了由B-17轟炸機改裝的遙控艦載機。 3、 上世紀70-90年代及其以后，以色列軍事專家、科學家和設(shè)計師對無人駕駛技術(shù)裝備的發(fā)展做出了突出貢獻，并使以色列在世界無人駕駛系統(tǒng)的研制和作戰(zhàn)使用領(lǐng)域占有重要地位。 4、 最著名的是“捕食者” 可復用無人機，世界上最大的無人機––“全球鷹”，“影子-200”低空無人機， “掃描鷹”小型無人機，“火力偵察兵” 無人直升機。 5、 理論開創(chuàng)階段，多旋翼無人飛行器理論開創(chuàng)于上世紀10年代，直升機研發(fā)之前。幾家主要飛機生產(chǎn)商開發(fā)出的在多個螺旋槳中搭乘飛行員的機型。這種設(shè)計開創(chuàng)了多旋翼飛行器的理論。 6、 加速發(fā)展階段，2007年以后，裝配高性能壓電陶瓷陀螺儀和角速度傳感器（六軸陀螺儀）的多旋翼無人飛行器開始出現(xiàn)加速發(fā)展。 7、 未來發(fā)展階段，伴隨著飛行器技術(shù)的進步，多旋翼無人飛行器使用者會急劇增加。這樣一來，事故和故障也會相應(yīng)增加，甚至會發(fā)展成社會問題。今后不僅是制造商和商店一級，協(xié)會和主管部門面向多旋翼無人飛行器的飛行會和培訓班也會增加。 8、 優(yōu)點的特性。 9、 避免犧牲空勤人員，因為飛機上不需要飛行人員，所以最大可能地保障了人的生命安全。 10、 無人機尺寸相對較小，設(shè)計時不受駕駛員生理條件限制，可以有很大的工作強度，不需要人員生存保障系統(tǒng)和應(yīng)急救生系統(tǒng)等，大大地減輕了飛機重量。 11、 制造成本與壽命周期費用低，沒有昂貴的訓練費用和維護費用，機體使用壽命長，檢修和維護簡單。 12、 無人機的技術(shù)優(yōu)勢是能夠定點起飛，降落，對起降場地的條件要求不高，可以通過無線電遙控或通過機載計算機實現(xiàn)遠程遙控。 課程后記 給學生留了上網(wǎng)查詢無人機的信息的作業(yè)。 程名稱： 多旋翼無人機操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 無人飛行器應(yīng)用領(lǐng)域及分類 教學目標 1、 無人飛行器的應(yīng)用理解 2、 無人飛行器的分類識別 教學重點 多旋翼概述及分類 教材分析 無人機的種類劃分 教學方法 講授法 授課類型 新課 課 時 二課時 課程內(nèi)容 一、組織教學 二、復習前一節(jié)課的內(nèi)容 三、導入新課 四、教學內(nèi)容： 1、無人飛行器的種類繁多，主要包括飛艇、固定翼無人機、傘翼無人機、撲翼無人機、變翼無人機、旋翼式無人機等。 2、多旋翼飛行器也稱為多軸飛行器，是直升機的一種，它通常有3個以上的旋翼。飛行器的機動性通過改變不同旋翼的扭力和轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。相比傳統(tǒng)的單水平旋翼直升機，它構(gòu)造精簡，易于維護，操作簡便，穩(wěn)定性高且攜帶方便。常見的多旋翼飛行器。 3、四旋翼，六旋翼和八旋翼，被廣泛用于影視航拍、安全監(jiān)控、農(nóng)業(yè)植保、電力巡線等領(lǐng)域 （多旋翼無人機） （航拍無人機） （固定翼無人機） 課程后記 學員對無人機的用途很有興趣 程名稱： 多旋翼無人機操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 多旋翼飛行器的構(gòu)造 教學目標 1、 多旋翼飛行器的原件構(gòu)造和組成。 2、多旋翼飛行器各個配件的應(yīng)用。 教學重點 多旋翼飛行器組成構(gòu)造及應(yīng)用 教材分析 多旋翼飛行器重要組成構(gòu)件的理解 教學方法 講授法 授課類型 新課 課 時 四課時 課程內(nèi)容 一、組織教學 二、復習前一節(jié)課的內(nèi)容 三、導入新課 四、教學內(nèi)容： 1、多旋翼飛行器主要由機架、電機、電調(diào)和槳葉組成，為了滿足實際飛行需要，一般還需要配備電池、遙控器及飛行輔助控制系統(tǒng)。 （無人機的組成及構(gòu)造） 2、機架：機架是指多旋翼飛行器的機身架，是整個飛行系統(tǒng)的飛行載體。一般使用高強度重量輕的材料，例如碳纖維、PA66+30GF等材料。 3、 電機是由電動機主體和驅(qū)動器組成，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。在整個飛行系統(tǒng)中，起到提供動力的作用。 4、電調(diào)全稱電子調(diào)速器，英文electronic speed controller,簡稱ESC。在整個飛行系統(tǒng)中，電調(diào)主要提供驅(qū)動電機的指令，來控制電機，完成規(guī)定的速度和動作等。 5、電池是將化學能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。在整個飛行系統(tǒng)中，電池作為能源儲備，為整個動力系統(tǒng)和其他電子設(shè)備提供電力來源。目前在多旋翼飛行器上，一般采用普通鋰電池或者智能鋰電池等。 6、遙控系統(tǒng)由遙控器和接收機組成，是整個飛行系統(tǒng)的無線控制終端。 7、飛行控制系統(tǒng)集成了高精度的感應(yīng)器元件，主要由陀螺儀（飛行姿態(tài)感知），加速計，角速度計，氣壓計，GPS及指南針模塊（可選配），以及控制電路等部件組成。通過高效的控制算法內(nèi)核，能夠精準地感應(yīng)并計算出飛行器的飛行姿態(tài)等數(shù)據(jù)，再通過主控制單元實現(xiàn)精準定位懸停和自主平穩(wěn)飛行。根據(jù)機型的不一樣，可以有不同類型的飛行輔助控制系統(tǒng)，有支持固定翼、多旋翼及直升機的飛行控制系統(tǒng)。 課程后記 課程名稱： 多旋翼無人機操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 多旋翼飛行原理 教學目標 1、 多旋翼飛行器的飛行原理詳解。 2、 飛行動作的垂直運動，即升降控制了解。 3、 飛行動作的俯仰運動，即前后控制了解。 教學重點 多旋翼飛行器的各種飛行動作的原理 教材分析 從實際飛行動作來了解無人機的飛行姿態(tài) 教學方法 講授法 授課類型 新課 課 時 四課時 課程內(nèi)容 一、組織教學 二、課前提問 三、導入新課 四、教學內(nèi)容： 1、多旋翼飛行器是通過調(diào)節(jié)多個電機轉(zhuǎn)速來改變螺旋槳轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)升力的變化，進而達到飛行姿態(tài)控制的目的。 2、以四旋翼飛行器為例，飛行原理如下圖所示，電機1和電機3逆時針旋轉(zhuǎn)的同時，電機2和電機4順時針旋轉(zhuǎn)，因此飛行器平衡飛行時，陀螺效應(yīng)和空氣動力扭矩效應(yīng)全被抵消。與傳統(tǒng)的直升機相比，四旋翼飛行器的優(yōu)勢：各個旋翼對機身所產(chǎn)生的反扭矩與旋翼的旋轉(zhuǎn)方向相反，因此當電機1和電機3逆時針旋轉(zhuǎn)時，電機2和電機4順時針旋轉(zhuǎn)，可以平衡旋翼對機身的反扭矩。 3、垂直運動，即升降控制，在圖（a）中，兩對電機轉(zhuǎn)向相反，可以平衡其對機身的反扭矩，當同時增加四個電機的輸出功率，旋翼轉(zhuǎn)速增加使得總的拉力增大，當總拉力足以克服整機的重量時，四旋翼飛行器便離地垂直上升；反之，同時減小四個電機的輸出功率，四旋翼飛行器則垂直下降，直至平衡落地，實現(xiàn)了沿z軸的垂直運動。當外界擾動量為零時，在旋翼產(chǎn)生的升力等于飛行器的自重時，飛行器便保持懸停狀態(tài)。保證四個旋翼轉(zhuǎn)速同步增加或減小是垂直運動的關(guān)鍵。 4、 俯仰運動，即前后控制，在圖（b）中，電機1的轉(zhuǎn)速上升，電機3的轉(zhuǎn)速下降，電機2、電機4的轉(zhuǎn)速保持不變。為了不因為旋翼轉(zhuǎn)速的改變引起四旋翼飛行器整體扭矩及總拉力改變，旋翼1與旋翼3轉(zhuǎn)速該變量的大小應(yīng)相等。由于旋翼1的升力上升，旋翼3的升力下降，產(chǎn)生的不平衡力矩使機身繞y軸旋轉(zhuǎn)（方向如圖所示），同理，當電機1的轉(zhuǎn)速下降，電機3的轉(zhuǎn)速上升，機身便繞y軸向另一個方向旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)飛行器的俯仰運動。 5、 橫滾運動，即左右控制，與圖（b）的原理相同，在圖（c）中，改變電機2和電機4的轉(zhuǎn)速，保持電機1和電機3的轉(zhuǎn)速不變，便可以使機身繞x軸方向旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)飛行器橫滾運動。 6、 偏航運動，即旋轉(zhuǎn)控制， 四旋翼飛行器偏航運動可以借助旋翼產(chǎn)生的反扭矩來實現(xiàn)。旋翼轉(zhuǎn)動過程中由于空氣阻力作用會形成與轉(zhuǎn)動方向相反的反扭矩，為了克服反扭矩影響，可使四個旋翼中的兩個正轉(zhuǎn)，兩個反轉(zhuǎn)，且對角線上的各個旋翼轉(zhuǎn)動方向相同。 課程后記 課程名稱： 多旋翼無人機操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 第二章 多旋翼飛行控制系統(tǒng)概述 教學目標 1、 了解飛行控制系統(tǒng)存在的意義 2、掌握飛行控制系統(tǒng)主要部件 教學重點 無人機飛行控制系統(tǒng)主要功能的學習 教材分析 主要講述無人機的控制系統(tǒng) 教學方法 講授法 授課類型 新課 課 時 四課時 課程內(nèi)容 一、組織教學 二、課前提問 三、導入新課 四、教學內(nèi)容： 1、飛行控制系統(tǒng)通過高效的控制算法內(nèi)核，能夠精準地感應(yīng)并計算出飛行器的飛行姿態(tài)等數(shù)據(jù)，再通過主控制單元實現(xiàn)精準定位懸停和自主平穩(wěn)飛行。 2、 飛行控制系統(tǒng)是目前實現(xiàn)簡單操控和精準飛行的必備武器。 3、 飛行控制系統(tǒng)一般主要由主控單元、IMU（慣性測量單元）、GPS指南針模塊、LED指示燈模塊等部件組成。 （1）主控單元是飛行控制系統(tǒng)的核心，通過它將IMU、GPS指南針、舵機和遙控接收機等設(shè)備接入飛行控制系統(tǒng)從而實現(xiàn)飛行器自主飛行功能。 （2）MU（慣性測量單元），包含3軸加速度計、3軸角速度計和氣壓高度計，是高精度感應(yīng)飛行器姿態(tài)、角度、速度和高度的元器件集合體，在飛行輔助功能中充當極其重要的角色。 （3）GPS指南針模塊，包含GPS模塊和指南針模塊，用于精確確定飛行器的方向及經(jīng)緯度。 （4）LED指示燈模塊，用于實時顯示飛行狀態(tài)，是飛行過程中必不可少的，它能幫助飛手實時了解飛行狀態(tài)。 4、 飛行控制系統(tǒng)主要功能包括： （1） 實現(xiàn)精準定位懸停飛行控制系統(tǒng)，由于配置有GPS指南針模塊，可以實現(xiàn)鎖定經(jīng)緯度和高度的精準定位。 （2） 智能失控保護/自動返航降落，飛行控制系統(tǒng)能自動記錄返航點，當飛行過程中，出現(xiàn)控制信號丟失，即無線遙控控制鏈路中斷的情況，飛行控制系統(tǒng)能自動計劃返航路線，實現(xiàn)自動返航和降落，使飛行或航拍更加安全可靠。 （3） 低電壓報警或自動返航降落 （4） 內(nèi)置（兩軸）云臺增穩(wěn)功能 （5） 可擴展地面站功能，飛行控制系統(tǒng)還可擴展成更加強大的地面站功能，從而實現(xiàn)超視距全自主飛行。 （6） 智能方向控制，智能方向控制（IOC, Intelligent Orientation Control），分為航向鎖定和返航點鎖定，是一種為多旋翼飛行器量身定制的輔助方向控制功能。 （7） 航向鎖定，在使用航向鎖定時，飛行前向和主控記錄的某一時刻的機頭朝向一致。 （8） 返航點鎖定，在使用返航點鎖定時，飛行前向為返航點到飛行器的方向。 （9） 熱點環(huán)繞（POI）， 熱點環(huán)繞（POI，Point of Interest）功能，在GPS信號良好的情況下，可以通過撥動遙控器上預(yù)先設(shè)置好的開關(guān)，將飛行器當前所在的坐標點記錄為熱點。 （10） 斷槳保護功能（六軸及以上的機型），斷槳保護功能是指在姿態(tài)或GPS姿態(tài)模式下，飛機意外缺失某一螺旋槳動力輸出時，飛機可以采用犧牲航向軸控制的辦法，繼續(xù)保持飛行水平姿態(tài)。 課程后記 課上最后10分鐘給學員演示功能的應(yīng)用，取得很好的教學效果。 課程名稱： 多旋翼無人機操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 飛行控制系統(tǒng)控制模式 教學目標 1、 GPS姿態(tài)模式的操作飛行 2、 姿態(tài)模式的操作飛行 3、 手動模式的操作飛行 教學重點 三種飛行的操作方式的運用 教材分析 飛行模式下的正確認識和了解為本課重點 教學方法 講授法 授課類型 新課 課 時 四課時 課程內(nèi)容 一、組織教學 二、課前提問 三、導入新課 四、教學內(nèi)容： 1、GPS姿態(tài)模式，必須要有選配GPS模塊，除了能自動保持飛行器姿態(tài)平穩(wěn)外，還能具備精準定位的功能，在該種模式下，飛行器能實現(xiàn)定位懸停，自動返航降落等功能。 2、 姿態(tài)模式，適合于沒有GPS信號或GPS信號不佳的飛行環(huán)境，能實現(xiàn)自動保持飛行器姿態(tài)和高度，但是，不能實現(xiàn)自主定位懸停。 3、 手動模式，只能由比較有經(jīng)驗的飛手來控制，在該模式下，飛行控制系統(tǒng)不會自動保持飛行姿態(tài)和高度的穩(wěn)定，完全由飛手手動控制，非受過專業(yè)飛行訓練的飛手，請勿嘗試。 4、 在以上三種模式下，進行基礎(chǔ)飛行演示。 5、 在飛行中講解之前學習的理論內(nèi)容。 課程后記 在飛行中，復習之前的內(nèi)容，可以鞏固所學習知識，讓學生更好、更多的去了解所學的內(nèi)容。 課程名稱： 多旋翼無人機操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 飛行控制系統(tǒng)地面站功能 教學目標 教學重點 教材分析 教學方法 講授法 授課類型 新課 課 時 四課時 課程內(nèi)容 一、組織教學 二、課前提問 三、導入新課 四、教學內(nèi)容： 1、地面站系統(tǒng)專為高端的商用及工業(yè)用無人機進行超視距(BVR)全自動飛行作業(yè)而設(shè)計，配備了可靠的遠程無線通訊設(shè)備(Data Link)和人性化設(shè)計的地面站控制軟件(GCS)。 2、使用者可以在地面站控制軟件中預(yù)先規(guī)劃整個飛行航線，以及預(yù)設(shè)拍照、空投等作業(yè)動作。通過軟件的航線自檢功能和3D化的地理信息顯示，對飛行任務(wù)的合理性和準確性一目了然。 3、整套系統(tǒng)不僅能確保飛行器穩(wěn)定的飛行狀態(tài)和安全性，精確地航線飛行、再輔以全自動起飛/降落，自適應(yīng)轉(zhuǎn)彎調(diào)整，遇險自動返航等高級功能，實現(xiàn)整個飛行任務(wù)在無人干預(yù)的情況下全自動執(zhí)行，大大降低了無人機專業(yè)應(yīng)用的復雜程度，可廣泛應(yīng)用于專業(yè)航拍(AP)、遙感測繪、航空探礦、災(zāi)情監(jiān)視、交通巡邏、治安監(jiān)控、森林防火、電力巡線等領(lǐng)域。 4、地面站類型及硬件需求： （1）PC 地面站（以WKM為例） （2）2、iPad地面站（以Phantom 2為例） （3） 智能手機地面站（以Phantom 2 Vision +為例） （4） 地面站特點：人性化界面設(shè)計、谷歌3D地圖視角、工業(yè)級飛行控制算法、實時飛行儀表盤、遇險自動返航/一鍵返航、鍵盤/自定義搖桿飛行控制隨點隨行功能、全自主起飛/降落、自定義航點、種預(yù)設(shè)航線模板、3種航點轉(zhuǎn)彎模式可選、自定義舵機通道控制、批量航線動作任務(wù)設(shè)置、實時飛行航線編輯 F通道控制器、相對坐標編輯器、攝影測量工具包、仿真飛行模擬、飛行任務(wù)導入/導出。 課程后記 課程名稱： 多旋翼無人機操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 第三章 模擬訓練 教學目標 1、 常用模擬器的使用 2、 鳳凰PHOENIX的正確使用 教學重點 模擬器的實際操作 教材分析 教材針對模擬器的使用和安裝做了詳細的解讀 教學方法 講授法 授課類型 新課 課 時 四課時 課程內(nèi)容 一、組織教學 二、課前提問 三、導入新課 四、教學內(nèi)容： 1、常用模擬器介紹，常用模擬器主要有RealFlight 、Reflex XTR、Aerofly、鳳凰Phoenix等。 2、RealFlight是目前普及率最高的一款模擬飛行軟件，它具有擬真度高、功能齊全、畫面逼真等優(yōu)點，最新版本為RealFlight Generation7。 3、 Reflex XTR 是老牌的德國模擬軟件，適合直機的模擬練習，附帶精選的26個飛行場景，一百多架各個廠家的直升機，一百多架各個廠家的固定翼，60部飛行錄像。 4、 AEROFLY是一款德國的模擬軟件，象真度較高，適合中高級訓練者使用，但價格昂貴，對電腦硬件要求較高。 5、 鳳凰模擬器是一款受歡迎的國產(chǎn)模擬器軟件，效果逼真，場景迷人。 6、模擬器軟件安裝，以RealFlight7.0為例，模擬器軟件的安裝方法如下： （1） 打開光盤根目錄下setup.exe文件（有些情況光盤會自動運行）。 （2） 點擊Run setup.exe按鈕，出現(xiàn)；點擊Advanced按鈕之后會出現(xiàn)下拉窗口，開始安裝。 （3） 接下來運行桌面上的RealFlight控制臺，輸入序列號，在光盤包裝上。 （4） 輸入序列號后，點擊OK鍵，這時出現(xiàn)注冊成功，接下來會出現(xiàn)有新版本是否下載更新，請選擇online update。之后會出現(xiàn)下圖，點運行RealFlight。 課程后記 課程名稱： 多旋翼無人機操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 模擬器軟件使用 教學目標 1、 掌握模擬器的調(diào)試和設(shè)置 2、 模擬器練習的基本操作 教學重點 模擬器的基本操作基礎(chǔ) 教材分析 教材針對模擬器的飛行操作做了詳細的解讀 教學方法 講授法、模擬演練法 授課類型 新課 課 時 四課時 課程內(nèi)容 一、組織教學 二、課前提問 三、導入新課 四、教學內(nèi)容： 1、模擬器的調(diào)試和設(shè)置要根據(jù)通道來設(shè)定，一定要在遙控器設(shè)置的選項里設(shè)置好搖桿的位置，校準中立點，通道的正反向，這樣才能實現(xiàn)對飛機的精準操控。 2、接下來運行桌面上的控制臺，運行RealFlight G7.0，出現(xiàn)下面的軟件界面選擇FLY按鈕。 3、現(xiàn)在設(shè)置遙控器，選擇Simulation菜單里的Select Controller。 4、接下來彈出菜單選擇InterLink Elite。 5、再選擇彈出對話框里的通道校準Calibrate。會出現(xiàn)下圖，這時搖桿最大范圍來回打方框幾次。最后都放在中位。讓最上面的4個通道都在中間。 6、模擬器練習手法，遙控手法的選擇：分為美國手、日本手和其他手法，前兩者為主流對象！ 7、美國手：美國手的油門和方向在左邊，副翼和升降在右邊； 8、日本手：日本手的油門和副翼在右邊，方向和升降在右邊； 9、模擬器練習標準； 10、模擬器練習技術(shù)標準： 關(guān) 數(shù) 技 術(shù) 標 準 第1關(guān) 對尾懸停 第2關(guān) 對尾懸停 第3關(guān) 對尾懸停 第4關(guān) 對頭懸停 第5關(guān) 對頭懸停 第6關(guān) 對頭對尾交叉懸停 第7關(guān) 對頭對尾交叉懸停 第8關(guān) 對側(cè)邊懸停 第9關(guān) 對側(cè)邊懸停 第10關(guān) 對45度懸停和對頭對尾懸停 第11關(guān) 對45度懸停和對頭對尾懸停 第12關(guān) 對45度懸停和對頭對尾懸停 課程后記 課程名稱： 多旋翼無人機操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 模擬器練習考核標準 教學目標 1、 模擬器練習考核標準的認知 2、 模擬器練習考核標準的實際操作 教學重點 模擬器練習考核實踐操作 教材分析 教材針對模擬器的飛行操作考核標準做了詳解。 教學方法 講授法、模擬演練法。 授課類型 新課 課 時 六課時 課程內(nèi)容 一、組織教學 二、課前提問 三、導入新課 四、教學內(nèi)容： 1、模擬器練習考核標準： 等級 考核標準 初1級 10分鐘過1-4關(guān) 初2級 12分鐘過1-6關(guān) 初3級 14分鐘過1-8關(guān) 中1級 16分鐘過1-10關(guān) 中2級 18分鐘過1-12關(guān) 中3級 15分鐘過1-12關(guān) 2、模擬器練習中出現(xiàn)問題的及時應(yīng)對。 3、安全模擬飛行的練習的操作方式。 4、安全平穩(wěn)飛行的模擬器練習操作。 課程后記 學生對練習有這濃厚的興趣，可以再實踐操作中練習中把知識點融入到練習操作中。 課程名稱： 多旋翼無人機操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 第四章 安裝調(diào)試 教學目標 1、 遙控器使用和調(diào)試的掌握 2、 鋰電池和充電器的使用和保養(yǎng) 教學重點 遙控器的使用 教材分析 遙控器的使用及保養(yǎng)已經(jīng)在教材上詳細說明，重要的是要融匯貫通。 教學方法 講授法、模擬演練法。 授課類型 新課 課 時 六課時 課程內(nèi)容 一、組織教學 二、課前提問 三、導入新課 四、教學內(nèi)容： 1、遙控器，英文名（RemoteControl），意思是無線電控制，通過它可以對設(shè)備、電器等進行遠距離控制。主要分為工業(yè)用遙控器和遙控模型用遙控器兩大類。 2、常用遙控器品牌主要有FUTABA、JR、Spektrum、Hitec、WFLY。 3、遙控器參數(shù)設(shè)置： 第1步：在遙控器上選擇飛行器類型：假設(shè)您 現(xiàn)在已經(jīng)將主控連接至電腦，并打開調(diào) 參軟件。 第2步：為U通道選擇一個開關(guān)： 我們將第7通道和遙控器上的SC三 檔開關(guān)設(shè)置為控制模式切換開關(guān)（此 處為舉例，用戶可以根據(jù)自己的需要 設(shè)置其他通道為控制模式切換開 關(guān)）。 第3步：設(shè)置Fail-Safe： 雙擊LINK進入LINKAGE MENU頁面。選擇進入END POINT頁面的第二頁。此時第7通道AUX5中左側(cè)limitpoint值為135%。 第4步：設(shè)置控制模式： 回到LINKAGE MENU的ENDPOINT頁 面的第二頁，將第7通道AUX5中左 側(cè)limit point值調(diào)為80%，使得調(diào)參 軟件中控制模式切換開關(guān)的滑塊指 向M。 4、 鋰電池和充電器介紹，鋰聚合物電池（Li-polymer，又稱高分子鋰電池）是一種化學性質(zhì)的電池，相對普通電池來說，能量高、小型化、輕量化、放電電流大、單片電池電壓大。 5、 多旋翼飛行器常用鋰電池介紹。 6、 6S 10000mah電池，多用于S1000、S800 EVO等6軸及以上大型多旋翼飛行器。 7、 3S 5000mah電池，多用于風火輪F550等4軸中小型多旋翼飛行器。 8、 3S 2200mah電池，多用于Phantom1、風火輪F450等4軸小型多旋翼飛行器。 9、 3S 5200mah電池，用于Phantom2、Vision、Vision+等四軸小型多旋翼飛行器。 10、 鋰聚合物電池的參數(shù)說明，電池主要參數(shù)有C數(shù)、P數(shù)、S數(shù)等 11、 電池充電器用于為無人飛行器的動力電池充電。目前市場上比較常用的充電器有Cellpro PowerLab 8 v2 、Hyperion EOS-0720i-SDUO3等。 12、 充電器的特性 13、 電池充電器主要有以下特性： （1）平衡電壓測量分辨率，可以充分保護電池。 （2）節(jié)能環(huán)保的再生放電功能，當使用汽車電瓶供電時，放電電流可反向給汽車電瓶充電。 （3）超快平衡能力，平衡電流高達1000mA。 （4）提供智能電源管理系統(tǒng)，可設(shè)置放電電流、電壓限制和放電量告警，避免過度放電。 （5）支持并聯(lián)充電，在并聯(lián)充電板的支持下，可同時給多塊電池充電。 14、電池與充電器使用注意事項 （1）充電 （2）放電 （3）貯存 課程后記 課程名稱： 多旋翼無人機操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 多旋翼無人飛行器常見機型介紹 教學目標 1、 多旋翼無人飛行器常見機型介紹概述了解 2、 大眾用戶級多旋翼飛行器—Phantom 2 Vision了解 3、 多旋翼無人飛行器常見機型特性掌握 教學重點 多旋翼無人飛行器常用認知 教材分析 多旋翼無人飛行器的運用及詳細介紹 教學方法 講授法、模擬演練法。 授課類型 新課 課 時 四課時 課程內(nèi)容 一、組織教學 二、課前提問 三、導入新課 四、教學內(nèi)容： 1、多旋翼無人飛行器概述，多旋翼飛行器在整個飛行系統(tǒng)中作為飛行的載體，根據(jù)飛行的實際需要（比如：載重）不一樣，需要選擇不一樣的飛行器作為合適的載體。 2、Phantom 2 Vision+ 的介紹： 秉承 Phantom 系列的簡單易用，Phantom 2 Vision+ 是真正意義上第一款到手即飛的航拍飛行器，不需要任何形式的 DIY。 3、雷達鎖定&自動返航： 雷達鎖定：手機上實時顯示飛機的方位朝向和飛行參數(shù)等。 自動返航：飛行器在超出遙控距離后也能自動返回起飛點并自動降落，免去后顧之憂。 4、 飛行參數(shù)實時顯示在手機屏幕上，隨時掌控飛行狀態(tài)。 5、 三軸陀螺穩(wěn)定云臺，高精度的三軸陀螺穩(wěn)定云臺，可以主動抵消相機的抖動，讓 Phantom 2 Vision+ 如同紋絲不動的空中三角架，拍出令人驚嘆的航拍畫面。 6、 相冊同步：可以通過 Wi-Fi 將儲存在相機 SD 卡內(nèi)的照片與視頻同步到手機相冊，免去上傳至電腦的麻煩。 7、 安全飛行特性：因安全和責任的考慮，Phantom 2 系列增加飛行區(qū)域限制功能。飛行器在靠近全球主要機場時，在機場中心一定區(qū)域范圍內(nèi)，飛行器的飛行將會受到限制。 8、 Phantom 2 Vision+ 與其它Phantom飛行器的區(qū)別： 課程后記 課程名稱： 多旋翼無人機操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 DIY用戶級多旋翼飛行器——Flame Wheel F450和專業(yè)用戶級多旋翼飛行器——Spreading Wings S1000應(yīng)用 教學目標 1、 學會Flame Wheel F450和專業(yè)用戶級多旋翼飛行器操作及構(gòu)造原理。 2、 掌握Spreading Wings S1000飛行器應(yīng)用的和工作原理。 教學重點 Flame Wheel F450和Spreading Wings S1000飛行的使用知識。 教材分析 掌握以上兩種飛行器的使用方式 教學方法 講授法、模擬演練法。 授課類型 新課 課 時 六課時 課程內(nèi)容 一、組織教學 二、課前提問 三、導入新課 四、教學內(nèi)容： 1、Flame Wheel（風火輪）系列產(chǎn)品是DJI開發(fā)的多旋翼飛行平臺。配合DJI的WooKong-M或Naza-M自動駕駛系統(tǒng)，可完成懸停、巡航、甚至滾轉(zhuǎn)等飛行動作，廣泛應(yīng)用于休閑娛樂、航拍以及FPV等航模運動中。 2、超高強度材料，力臂采用PA66+30GF超高強度材料制成，耐摔、耐撞擊。 3、集成PCB板連線，配備高強度復合PCB電路板，使電調(diào)、電源等連線更加快捷、安全。 4、超大安裝空間，采用優(yōu)化設(shè)計，為各種飛控系統(tǒng)及配件提供充足的安裝空間。 5、炫彩力臂，紅、白、黑三種力臂顏色供用戶選擇搭配，讓飛行更加炫麗多彩。 6、Spreading Wings S1000的介紹： S1000是一款專業(yè)級載機，具有便攜易用、操作友好、安全穩(wěn)定等特點，是專業(yè)航拍應(yīng)用的不二選擇。 特性：安全穩(wěn)定 (1)S1000采用V型8旋翼設(shè)計，配合DJI飛控使用時即使某一軸被意外停止工作也能最大幅度保證飛機處于穩(wěn)定狀態(tài)。 (2)機身板內(nèi)部集成了含DJI專利同軸接頭的電源分布設(shè)計；主電源線選用AS150防火花插頭與XT150的組合，可以防止用戶插錯電池極性，也能有效的防止電池自短路。 (3)從中心板到機臂、起落架等多處均使用全碳纖維材料，系統(tǒng)在低自重的基礎(chǔ)上做到了最高的結(jié)構(gòu)強度。 專業(yè)級載機： (1) 整機自重約4Kg，最大起飛重量約11Kg。 (2) 云臺安裝架下移設(shè)計，集合系統(tǒng)標配收放起落架。 (3) 全新的懸掛設(shè)計以及電機減震設(shè)計。新電池托盤位置設(shè)計，方便用戶安裝電池，電池更加穩(wěn)固。 (4) 支持當前所有的Z15云臺。 (5) 為A2優(yōu)化的安裝與布線設(shè)計，并允許A2天線遠離碳纖維、金屬等材料，獲得更加良好的信號質(zhì)量。 課程后記 課程名稱： 多旋翼無人機操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 多旋翼飛行控制系統(tǒng)安裝調(diào)試 教學目標 1、 掌握多旋翼飛行控制系統(tǒng)是整個飛行系統(tǒng)的核心操作技術(shù)。 2、 怎樣完成NAZA-M飛行控制系統(tǒng)的安裝調(diào)試。 3、 智能方向控制操作技術(shù)的是掌握。 教學重點 多旋翼飛行控制系統(tǒng)學習 教材分析 學習多旋翼飛行控制系統(tǒng)，并要活用，會調(diào)試。 教學方法 講授法、模擬演練法。 授課類型 新課 課 時 六課時 課程內(nèi)容 一、組織教學 二、課前提問 三、導入新課 四、教學內(nèi)容： 1、多旋翼飛行控制系統(tǒng)是整個飛行系統(tǒng)的核心，其安裝和調(diào)試至關(guān)重要。目前普遍常用的DJI多旋翼飛行控制系統(tǒng)有：Naza-M, WooKong-M和A2。 2、Naza-M“哪吒”是DJI多旋翼新一代輕量級控制平臺，不同于WooKoog-M著重于大載重與專業(yè)航拍的應(yīng)用，它在繼承了DJI產(chǎn)品優(yōu)異的飛行穩(wěn)定性的同時，提供了卓越的手感和機動性。 3、在普通飛行過程中，飛行器的飛行前向為飛行器的機頭朝向。啟用智能方向控制后，在飛行過程中，飛行器的飛行前向與飛行器機頭朝向沒有關(guān)系。 4、 斷槳保護功能是指在姿態(tài)或 GPS 姿態(tài)模式下，飛機意外缺失某一螺旋槳動力輸出時，飛機可以采用犧牲航向軸控制的辦法，繼續(xù)保持飛行水平姿態(tài)。此時飛機可以繼續(xù)被操控，并安全返航。 5、當飛行器與遙控器之間，因為控制距離太遠或者信號干擾失去聯(lián)系時，系統(tǒng)將觸發(fā)失控保護功能，在 GPS 信號良好的情況下，自動觸發(fā)自動返航安全著陸功能。 6、NAZA-M安裝調(diào)試 7、WKM飛行控制系統(tǒng)的安裝調(diào)試： WKM介紹，DJI WooKong Multi-rotor(WKM)是一款多旋翼飛行控制系統(tǒng)。無論是搭載專業(yè)的還是業(yè)余的多旋翼飛行器平臺，WKM都可以為其提供穩(wěn)定的自主平衡和精準的GPS定位懸停功能。多旋翼飛行器平臺從四槳到八槳，WKM均適用。 課程后記 課程名稱： 多旋翼無人機操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 多旋翼飛行器云臺安裝調(diào)試 教學目標 1、 掌握Zenmuse H3-3D安裝調(diào)試。 2、 熟練操作云臺控制器與飛控系統(tǒng)連接。 教學重點 多旋翼飛行器云臺安裝與調(diào)試 教材分析 詳細的介紹了云臺從安裝到連接到調(diào)試。 教學方法 講授法、模擬演練法。 授課類型 新課 課 時 四課時 課程內(nèi)容 一、組織教學 二、課前提問 三、導入新課 四、教學內(nèi)容： 1、在絕大多數(shù)情況下，對于航拍來說，我們需要從高空拍攝出非常穩(wěn)定流暢的素材，相機云臺系統(tǒng)必不可少。 2、以Phantom2為例，具體安裝調(diào)試步驟如下： （1）H3-3D是開發(fā)的一款優(yōu)秀云臺，可廣泛應(yīng)用于休閑娛樂、航拍等航模運動中。它在機械結(jié)構(gòu)上內(nèi)部走線避免線材纏繞，內(nèi)置獨立慣性測量單元(Inertial Measurement Unit, IMU)精確控制云臺姿態(tài)，集成云臺專用伺服驅(qū)動模塊等。 3、安裝云臺到 Phantom 2 以下步驟引導您將云臺安裝到 Phantom 2，該步驟也適用于安裝到 DJI 其它類型飛行器或您自備的飛行器。 4、 將減震裝置上板上的減震球套進減震裝置下板的四個孔中，確保所有的減震球安裝牢固。 5、如下圖所示將云臺防脫落件盤推入云臺防脫落扣中的合適位置，并確保云臺防脫落件之間扣死。 6、將 Phantom 2 上的 8 針線插入到抗干擾加強板的 Phantom 2 端口，然后，使用 8 針線連接抗干擾加強板的 H3-3D 端口與云臺上的 8 針端口?？垢蓴_加強板既可安裝于機身外，也可以安裝于機身內(nèi)部的預(yù)留位上。 7、云臺控制器與飛控系統(tǒng)連接： 云臺控制器可以水平或者豎直地安裝于飛行器上，按照以下步驟完成云臺控制器與飛控的連接。 保持原有飛控系統(tǒng)的安裝連接不變，升級主控器至最新固件（如下表所示）。 連接飛控系統(tǒng)。 課程后記 對連接和調(diào)試操作的內(nèi)容還需要在細致的講解與練習。