無人機組裝與調(diào)試實訓教案

1、無人機組裝與調(diào)試教案首頁（無人機組裝與調(diào)試實訓）授課內(nèi)容多旋翼無人機的組裝準備與自制機架12學時實訓注意總事項組裝無人機實訓的時候，建議最多24個人一次實訓，3人一組，每組一架450無人機。3人一組共同協(xié)作組裝一架無人機。（還沒有實訓的學生安排在教室里自習，為了校園的學習環(huán)境，可安排紀律委員管理班級紀律）教學任務了解多旋翼無人機硬件配置、軟件環(huán)境、組裝工具、零部件、工作要求等；了解各種自制機架的材料、制作流程、制作要求。教學重點、難點教學重點：多旋翼無人機組裝前的準備及注意事項；教學難點：認識組裝零件與材料。教學材料或用具教材：PPT課件、教材。學生課后任務自行安排。教學后記通過教學教會同學們

2、對組裝前有一個對組裝的整體認識，并為后期組裝的實施奠定基礎。對自制機架的認識及各種材質(zhì)的了解。無人機組裝與調(diào)試教案紙步驟及時間教學內(nèi)容及實施過程教學活動（包括教師活動與學生活動設計）【引言】本節(jié)需要教會學生，在組裝之前的準備實訓和需要注意的事項，根據(jù)課本教會同學們認識基礎的無人機組裝工具，以及無人機各個零件的作用和注意事項?！咎釂枴客瑢W們，請思考兩個問題：1. 在前理論課的學習中，一架最基本的四旋翼無人機需要哪些器件？答：2. 我們在準備對一架四旋翼無人機進行組裝時，需要哪些準備？答：【講授內(nèi)容】1.制定組裝方案（如果所有無人機已組裝完畢那么可先拆除無人機以便于組裝）制訂組裝方案是組裝工作的第

3、一步，先要擬訂符合個人要求的配件清單，見表 （實訓清單）。如：以下為例（具體配件以學校的實訓工具和零件為準） 然后，根據(jù)配件清單檢查組裝所需的零部件是否齊全。如果發(fā)現(xiàn)缺少零部件，要立即補充。2組裝的注意事項正式開展組裝工作前，還需要將組裝工作所需的工具和輔助設備清點列表，如 （口水鉗丶內(nèi)六角螺絲刀套裝丶維修十字螺絲刀套裝丶3m膠丶扎帶）， 以各個學校擁有的工具來做實訓。3組裝準備工作的注意事項 1）按要求擺放好組裝工具和零部件，以保證組裝流程簡捷、順暢，組裝節(jié)拍協(xié)調(diào)， 組裝方法可靠、方便且有效。 2）要優(yōu)先保證關(guān)鍵或重要零部件，如電動機、電調(diào)、槳片、飛控板、傳感器、遙控 器和遙控接收機等零部件

4、的精度和產(chǎn)品質(zhì)量，進而確保整機質(zhì)量。 3）組裝過程中一定要注意正確的安裝方法，不可粗暴或強行安裝，因為稍微用力過 度就可能造成零部件變形或損壞。對于安裝位置不到位的零部件，不要強行使用螺釘或螺栓定位。 4）對于要用多個螺釘或螺栓固定的組件，要經(jīng)過“帶上螺栓、輕擰緊、初擰緊和終擰緊” 四個步驟，且須依次對稱擰緊對角線上的兩個螺釘或螺栓，以保證固定牢靠。 5）組裝過程中對所有的零部件應輕拿輕放，避免手指碰到卡板上的集成電路組。 二、任務實施（一）自制機架機架是多旋翼無人機的基礎平臺，相當于人體的骨骼，機架決定了無人機的主體結(jié)構(gòu)，電動機、電調(diào)和飛控板等設備都要安裝在機架上。機架的主要作用如下： 1）

5、提供安裝接口，包括安裝和固定電動機、電調(diào)、飛控板的螺紋孔。 2）提供穩(wěn)定和堅固的平臺，保證無人機飛行過程中整體穩(wěn)定，電動機轉(zhuǎn)動過程中不 會毀壞其他設備，并為傳感器提供一個穩(wěn)定的平臺。 3）提供保護裝置，如起落架等緩沖裝備，為無人機提供安全的起飛和降落條件。 1自制輕型四旋翼無人機的機架 輕型四旋翼無人機的機架一般比較大，可以自制的部分比較多。例如，用廢棄的硬盤盒、 玻璃鋼、鋁片等，使用手鉆可自制，中心板、4 個懸臂、電動機固定座以及起落架等部分。 中心板是機架的核心，用于固定 4 個懸臂，其上有安裝孔用于安裝飛控板。中心板有 兩層，懸臂通過中心板上的緊固螺栓固定到兩層中心板的中間，懸臂的頂端有

6、電動機座固定螺紋孔和起落架固定螺紋孔。在購買電動機的時候會附送電動機座，通過螺釘將電動機 固定到電動機座上，然后用螺釘將電動機座固定到 4 個懸臂上。 2用KT板自制機架 自制機架所用的材料有多種，KT 板是常見的自制機架材料。KT 板是一種聚苯乙烯 發(fā)泡板材，板體挺括、輕盈、不易變質(zhì)、易于加工，并可直接在板上進行絲網(wǎng)印刷、涂漆（需要檢測油漆適應性）及噴繪，廣泛應用于廣告展示、建筑裝飾、文化藝術(shù)及包裝等領(lǐng)域。KT板的生產(chǎn)工藝可分為冷復合與熱復合，對應的板稱為冷板和熱板。冷板板面平整， 板材整體硬度高，因此在航模制作中常用冷板。 在固定翼航模運動中，用 KT 板材料制造的飛機屢見不鮮。這一方面是

7、因為飛機本身 低速、重量輕、過載小的特點，另一方面是由于 KT 板本身的強度基本符合飛行要求。在 面積大、受載荷作用強的KT 板上需要用一到兩根直徑為3 6mm 的玻璃纖維桿或碳纖 維桿做加強，這樣的組合使 KT 板的強度和重量有了最佳的配比和平衡。 四旋翼無人機在飛行過程中不會像固定翼航模那樣有較高的速度、較大的過載。但由 于結(jié)構(gòu)的特殊性，四旋翼無人機自身的重量比固定翼航模稍重，在使用 KT 板材料做主體 的同時，使用玻璃纖維桿來加強，理論上能承受住飛行時電動機的拉力、飛機自身的重力 等。因此，使用這種 KT 板加玻璃纖維桿的組合來替代普通機架是可行的。 使用 KT 板材料自制機架主體時，需

8、要經(jīng)過機架設計與機架制作兩個步驟。 機架設計 參照市場上銷售的普通機架，在 AutoCAD 軟件中畫出適合用 KT 板 自制機架的零件設計圖。其中，每個懸臂采用 KT 板，做成三層，中間用兩根直徑為 5mm 的玻璃纖維桿加強。中心板采用輕木板，做成上下兩層，使用熱熔膠和尼龍扎帶連接懸臂，形成不可拆卸式。然后將圖樣送至模型店加工，為了制作精確，使用激光切割機加工，制 出 KT 板四旋翼無人機所需零件。 機架制作 KT 板與 KT 板之間、KT 板與玻璃纖維桿之間、KT 板與中心板之間 主要使用熱熔膠粘接，以保證強度符合要求。兩層中心板之間夾入玻璃纖維桿，用尼龍扎帶扎緊，用熱熔膠固定。 用 KT

9、板自制的機架承載較小，僅適合小載重、低過載的四旋翼無人機，不適合大中型機。3K碳纖維板一體、分體機架 機架需要材質(zhì)輕、結(jié)構(gòu)硬而又韌性的特點。碳纖維具有許多優(yōu)良性能：碳纖維的軸向強度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過性好。良好的導電導熱性能、電磁屏蔽性好外觀靚麗立體感強等。F450沉金PCB版機架（尼龍+纖） 機架參數(shù)： 機身重量 上機架290克 云臺腳架232克 簡易腳架76克電機軸距 450mm 起飛重量 8001500g機架中心板：上板+下板    

10、                         力臂： 4個                    螺絲： M2.5*6機架螺絲25個、M3*8電機螺絲16個【作業(yè)布置】1. 組裝無人機的時候需要用什么基本組裝工具？答：內(nèi)六角螺絲刀丶3d膠丶扎帶（這三項必填）2. 具體時間自行安排【提問】5分鐘啟發(fā)式提問、交流互動【講授內(nèi)容】35分鐘主要講授組裝

11、前的各項準備工作40分鐘2分鐘作業(yè)布置，推薦一些參考教材、網(wǎng)站論壇授課內(nèi)容多旋翼無人機機架、整體的組裝學時12學時教學目標通過本章節(jié)學習，使同學們了解多旋翼無人機的組裝作流程和注意事項；讓同學們動手組裝無人機機架；使同學們利用焊接制作完整的機架以及無人機的整體組裝。教學任務掌握多旋翼無人機機架、整體的組裝要求、流程和技巧。教學重點、難點教學重點：多旋翼無人機組裝流程；教學難點：焊接機架的制作教學材料或用具教材：PPT課件、教材、各種自制材料學生課后任務自己將設計制作的兩種不同型號的多旋翼自制機架進行組裝教學后記通過教學教會同學對機架組裝有一個整體認識，并通過動手組裝鍛煉組裝機架的精準度和熟練程

12、度。對自制機架的認識及各種材質(zhì)的了解，并對自己設計不同型號的機架進行組裝評價。無人機組裝與調(diào)試教案紙步驟及時間教學內(nèi)容及實施過程教學活動（包括教師活動與學生活動設計）【引言】無人機組裝的第一步就是機架的組裝，對機架有一個整體的認識并能夠成功組裝出一個合格的無人機機架對后期無人機組裝有著開篇的作用。 “根基不牢地動山搖”。一個好的無人機系統(tǒng)，其各種零部件的分布、功能實現(xiàn)都依賴于一具合格的機架?！咎釂枴客瑢W們，請思考兩個問題：1. 在前理論課的學習中，是否所有的無人機的組裝都是一樣的機架嗎？請舉例說明2. 我們在準備對一架四旋翼無人機進行組裝時，需要哪些準備？【講授內(nèi)容】現(xiàn)以某公司的 F450 機

13、架為例，介紹機架的組裝步驟。 F450 機架目前在市面上較為流行。進行組裝之前，先要仔細閱讀該產(chǎn)品說明書。由 于 F450 機架結(jié)構(gòu)簡單，說明書上只展示了組裝結(jié)構(gòu)圖，根據(jù)其內(nèi)容，就能夠掌握 F450 機 架的組裝方法。若要使用原廠電調(diào)，還需要將 4 只電調(diào)焊接在機身下板上。F450 機架的 規(guī)格參數(shù)如下： 1）對稱電動機軸距：450mm。 2）機架重量：282g。 3）起飛載重：800 1200g。 1F450機架的組裝過程 單獨安裝機架時比較簡單，但要注意托架比較脆弱，安裝時不要損壞托架。機架的安裝步驟如下：1）先將4 個懸臂與1 個托架固定。托架需要在懸臂之上，安裝時只需要將托架的4 個孔

14、對準懸臂的 4 個孔，然后擰緊螺釘。2）電池托架的安裝。安裝電池托架時應該先將安裝好的機架翻過來，讓懸臂的“腳” 朝上。固定電池托架的螺釘共有 8 個，每個懸臂上需要 2 個螺釘來固定電池托架。安裝時 將電池托架平放在機架上，并將電池托架上對應的螺紋孔與機架對齊，分別將 4 個懸臂的 螺釘安裝并固定好后完成安裝。 2機架組裝完成后需要考慮的問題 1）飛控板的安裝位置，以飛控板為中心考慮其他部件的安裝（同時考慮飛控板的 朝向）。 2）電調(diào)的安裝位置和電調(diào)電源線和信號線的走線方式。 3）電動機的安裝位置。此時要注意機架上固定電動機的螺紋孔及螺釘是否符合規(guī)定， 同時還要注意電動機安裝槳葉后，兩槳葉是

15、否會有交叉。4）其他設備的安裝。例如，安裝接收器或GPS時需要考慮是否有安裝這些部件的位置， 應既不影響原走線方式，也不妨礙槳葉的旋轉(zhuǎn)，同時不受其他部件的電磁干擾。1電調(diào)焊接 先準備好4塊XYT系列動力系統(tǒng)30A電調(diào)把電調(diào)焊接到中心板上（注意接線口紅正黑負，以及電調(diào)背面朝上），確保焊點牢固并且不會出現(xiàn)短路。 焊接電源線接頭（用XT60公頭，焊接時，注意接頭上的+、接口對應著紅線與黑線），剝線長度4mm為剛好插入XT60接口。電源線（用14AWG軟硅膠線）（注意紅線接正黑線接負），剝線時注意不要破壞紅色電源線的硅膠層，以免造成短路，并且長度剛好夠焊接到板上即可。將（PMU）電源管理模塊電源線焊接

16、至底板電源焊盤上（PMU的紅線黑線焊接至電源焊盤的紅線黑線接口處，一一對應）。2電機安裝使用的16顆內(nèi)六角螺絲型號為M3*8即為直徑為3mm,長度為8mm，2312電機即為定子尺寸為23*12mm，分別有各2個CW、CCW機臂組裝過程（小細節(jié)：將電機裝到機臂上，打螺絲先打?qū)?，打?/3深度后打其余兩顆，再固定就完成了。），電機線頭一定要朝著機臂方向，還有就是紅色機臂，黑色機臂各CW、CCW（切記不要黑色和紅色都裝一種）。組裝好的電機3安裝底中心板安裝機身下板。擰螺絲時，力度要適度，避免擰壞螺絲，先打?qū)锹萁z，擰至2/3處，全部擰完后統(tǒng)一擰緊。4飛控安裝DJINAZA-M Lite飛控清單為：

17、主控器（MC）、電源管理模塊（PMU）、GPS及支架、LED指示燈、3P舵機線*8、3M膠紙。樂迪R9D接收機在底中心板上安裝Naza-MLite主控器、電源管理模塊（PMU）以及R9D接收機。第一步，將電源管理模塊（PMU）信號線一端接到主控器X2位置處。第二步，樂迪R9D接收機與主控器連接時，取5根3P舵機線，從樂迪R9D接收機1-5端口接主控器A、E、T、R、U端口，切記一一對應。第三步，將M1M4電調(diào)上的3P舵機信號線連接到主控器端M1M4，切記一一對應。第四步，使用3M膠紙來固定主控器，并使其與飛行器機身水平面保持平行；主控器電調(diào)輸出端應朝向飛行器正前方，并盡量將其安裝在飛行器底板中

18、心；需要注意的地方是，確保主控器的所有端口不要被遮擋，方便布線及后面連接電腦進行調(diào)參。第五步，確保各接線無誤后，可以把各舵機線用扎帶扎好5.安裝上中心板安裝機身上板。同樣，擰螺絲時，力度要適度，先擰至2/3處，后全部擰緊。（此時可以把GPS底座安在M4機臂螺絲孔上）6.安裝電機和電調(diào)電機3根接線（黃、紅、黑），以及電調(diào)3個接線柱（U、V、W）的連接方式，根據(jù)多次嘗試得出，紅接-U，黑接-W，黃接-V（這樣接線99%是沒有問題的）；倘若個別出現(xiàn)問題的話，連接電腦調(diào)參時，再任意交換2根接線即可。7.GPS及LED安裝注意點（GPS指南針模塊為磁性敏感設備，應遠離所有其他電子設備。）首先，使用502

19、膠水組裝GPS碳桿支架；再把GPS底座安裝在飛行器的上中心板M4機臂螺絲孔上（提示：在安裝上中心板時就可以把GPS底座安上），再用3M膠紙把GPS固定在支架的頂盤上（注意支架置于至少遠離螺旋槳250px處）；將GPS蓋上標有箭頭指向飛行器機頭的正前方，固定即可。然后，將GPS接線口接到主控器EXP.接口處。LED安裝在機尾M3機臂處，用3M膠紙固定好，接線口接到主控器LED接口處。最后，多出的GPS和LED線用扎帶捆好，并且把電調(diào)用扎帶固定好即可。8.安裝槳葉【作業(yè)布置】1.列舉一些部位在組裝過程中可能會出現(xiàn)故障和任務失敗的地方。2.列舉并試設計兩種型號的自制機架。3.閱讀有關(guān)DIY無人機方面

20、的書籍。5分鐘可通過一兩個案例（失敗或成功）來引導6分鐘啟發(fā)式提問、交流互動38分鐘主要講授組裝前的各項準備工作如分電板的線已經(jīng)全部焊接上去，那此步驟焊接可以省略。4學時2分鐘作業(yè)布置，推薦一些參考教材、網(wǎng)站論壇無人機組裝與調(diào)試教案首頁授課內(nèi)容多旋翼無人機的調(diào)試學時12學時教學目標通過本章節(jié)學習，使同學們了解多旋翼無人機的調(diào)試工作和注意事項；讓同學們了解調(diào)試的軟件環(huán)境，調(diào)試技巧。教學任務無槳調(diào)試；有槳調(diào)試教學重點、難點教學重點：無槳調(diào)試；教學難點：有槳調(diào)試教學材料或用具教材：PPT課件、教材、無人機、電腦學生課后任務自己動手調(diào)試教學后記通過教學教會同學對調(diào)試熟練掌握。無人機組裝與調(diào)試教案紙步驟

21、及時間教學內(nèi)容及實施過程教學活動（包括教師活動與學生活動設計）【引言】四旋翼無人機的調(diào)試工作按階段劃分，可分為有槳調(diào)試和無槳調(diào)試兩類，顧名思義，無槳調(diào)試是指不帶槳葉的調(diào)試方式。采取這種調(diào)試方式雖然不能排除所有的問題，但是可以發(fā)現(xiàn)存在的大部分問題，主要優(yōu)點是在開展調(diào)試工作的初期，能避免因槳葉旋轉(zhuǎn)而帶來的可能危險?！咎釂枴客瑢W們，請思考：無槳調(diào)試與有槳調(diào)試的區(qū)別與聯(lián)系？【講授內(nèi)容】一、無槳調(diào)試 1連接線路檢查調(diào)試 飛控板與電調(diào)連接線路 檢查飛控板針腳上的 3 個標記是否與電調(diào)線的顏色對 應。除了線序，還要區(qū)分電調(diào)的順序，檢查電調(diào)連接的電動機是否連接到對應的飛控板的電調(diào)針腳上。 飛控板與遙控接收機連

22、接線路 遙控接收機不需要額外電源，其電源由飛控板提 供，要檢查遙控接收機的通道。遙控接收機的通道是6通道，應檢查其對應方式是否正確。 確認所有連接線路準確無誤后，在通電之前，先測試工作電壓，檢查插頭方向，然后接通電源（連接電池）進行首次通電測試，檢查飛控板、電調(diào)和電動機是否可以正常通電。 2遙控器檢查調(diào)試 遙控器檢查的內(nèi)容主要是通電后是否可以接通、發(fā)出信號。不同產(chǎn)品的遙控器與遙控接收機的匹配操作是不同的，這里以天地飛 WFT06X-A 遙控器為例。 遙控器對碼 1）接通電源后，按住遙控接收機（型號為WFR6S 2.4GHz）上的 SET鍵，直至STATUS（狀 態(tài)）進入慢閃狀態(tài)。 2）按住遙控

23、器上的 SET 鍵（按住 SET 鍵不松手，將電源開關(guān)撥動至開機處），開機 然后松開 SET 鍵。 3）再次按下SET 鍵，進入對碼功能。這時，遙控器上橙色燈 STATUS（狀態(tài)）常亮。 4）長按 SET 鍵，至橙色燈慢閃，進入對碼狀態(tài)。 5）等待對碼成功。對碼成功時遙控器綠燈常亮，遙控接收機指示燈熄滅。對碼成功 后切斷四旋翼無人機和遙控器的電源。 檢查電動機工作是否正常 1）遙控器和遙控接收機對碼成功后，接通四旋翼無人機電源，再打開遙控器電源， 等待遙控器與遙控接收機連接。切記不可推動遙控器搖桿。 2）遙控器與遙控接收機連接成功后，開始解鎖飛控板（解鎖后，推動飛控板油門即 可使電動機轉(zhuǎn)動）。

24、遙控器有日本手和美國手之分，兩者解鎖方式不同，解鎖后飛控板上的燈會常亮。 3）檢驗電動機旋轉(zhuǎn)方向。經(jīng)過以上兩步后可以推動飛控板油門，推到一定程度時電 動機開始轉(zhuǎn)動。油門推得越大，電動機轉(zhuǎn)速越高。判斷電動機旋轉(zhuǎn)方向的方法：準備一張 紙條（寬 1 2cm、長 5 8cm），拿這張紙條的一端，使紙條另一端接觸轉(zhuǎn)動的電動機， 通過查看紙條彎向哪一端來判斷電動機的轉(zhuǎn)動方向。如果電動機方向選擇得不正確，可以切斷電源，然后交換電動機的任意兩根線即可。4）遙控器中點校準：將飛控板 PITCH 電位計逆時針方向旋轉(zhuǎn)到底，遙控器上的微調(diào) 全部回零，打開發(fā)射機電源，接通KK飛控板電源，則KK飛控板上的LED燈會閃爍

25、數(shù)下。 稍等 2s，又閃動一下，將 KK 飛控板斷電，PITCH 電位計調(diào)回默認位置。5）校準油門行程：將YAW 電位計逆時針方向旋轉(zhuǎn)到底，遙控器油門調(diào)到最大（遙 控器不能斷電）。接通飛控板電源，在LED燈快速閃爍幾下、電動機發(fā)出“嘀嘀”兩聲后， 快速把油門拉到最低，電調(diào)發(fā)出數(shù)下短音，然后發(fā)出一聲長音，校準完成。此時推動油門， 4 臺電動機會同時起動。然后斷開飛控板電源和遙控器電源，YAW 電位計調(diào)回默認位置。 在逐個給電調(diào)加電校正油門行程的情況下，有可能會出現(xiàn)其中某臺或多臺電動機起動微調(diào)級別時發(fā)生起動不一致的情況，需要重新校準油門行程，直到所有電動機能夠同步起動和停止。 6）遙控器油門微調(diào)：向下按油門微調(diào)按鈕（微調(diào)值不宜過大，否則電動機無法提供 足夠的動力），然后接通飛控板電源，打開遙控器開關(guān)，等待遙控器與遙控接收機連接。遙控器與遙控接收機連接成功后，將油門置為最低，再緩慢推動油門，電動機就會慢慢開始轉(zhuǎn)動。調(diào)整完畢后需要將飛控板再次鎖定。二