教案+無人機(jī)第二課

1、課題第2課DYI無人機(jī)+試飛1.熟悉夾子積未無人機(jī)的組成部件；課程2.掌握夾子積未無人機(jī)的組裝要領(lǐng)；目標(biāo)3 .掌握四旋翼無人機(jī)的飛行姿態(tài)原理；4 .了解夾子無人機(jī)的根本操控方法.工具和材料全套LiteBeeBrix夾子積未無人機(jī)、5號(hào)電池、停機(jī)坪、電腦、投影儀教學(xué)成果組裝并飛行LiteBeeBrix夾子積木無人機(jī)教學(xué)過程備注一、熟悉夾子無人機(jī)的組成局部20min自我介紹活潑生動(dòng)的語言師：哈嘍,大冢好,我是你們的創(chuàng)客老師xx,歡送大家冉次回到我們的空中機(jī)器人課堂.導(dǎo)入要盡量第二頁回憶A課課課綱生動(dòng)活潑,激發(fā)學(xué)生的興趣.師：上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了有關(guān)空中機(jī)器人也就是無人機(jī)的相關(guān)知識(shí),現(xiàn)在請大家先往返憶卜

2、后關(guān)航空的知識(shí).卜面我們再往返憶卜什么是尢人機(jī),以及它的構(gòu)成及H行原埋、分類和應(yīng)用！第二貝本次課綱接下來進(jìn)入本次課程.復(fù)習(xí)理論部剛剛大家回憶了有關(guān)無人機(jī)的一些概念及理論知識(shí),由此我們算是熟悉了無人分可以適當(dāng)簡單機(jī).那同學(xué)們想不想自己動(dòng)手制作一架無人機(jī)呢提問.本次課程我們就來學(xué)習(xí)LiteBeeBrix夾子積未無人機(jī)的組裝知識(shí)及飛行姿態(tài)原理.如果大家掌握的好,我們還會(huì)進(jìn)行試飛練習(xí)哦！第四貝熟悉夾子無人機(jī)的組成局部師：首先,我們來熟悉下今天的主角：LiteBeeBrix夾子積未無人機(jī),它屬于四旋翼無人機(jī),主要由兩大系統(tǒng)組成,分別是限制系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng).卜面我們來逐一熟悉卜：第五頁飛控講解飛控的作用,讓

3、學(xué)生明白它的重要性.師：我們先來看下這款無人機(jī)的限制系統(tǒng)由什么組成;它是由飛控、遙控器和接收機(jī)組成.接下來講解飛控.,并能彳導(dǎo)到準(zhǔn)確的限制：是解決“無人機(jī)怎么去的問題首先得到準(zhǔn)確的位置和姿態(tài)信息根據(jù)任務(wù),通過算法計(jì)算出限制量,輸出給電調(diào),進(jìn)而限制電機(jī)轉(zhuǎn)速.決策：是解決“無人機(jī)去哪兒的問題.去哪兒可能是操作手決定的,也可能是為了平安,根據(jù)規(guī)定流程的緊急處理方案.第六頁遙控器和接收機(jī)學(xué)生思考,答案可能很多,教師注意收集答案,思考結(jié)束后給予適當(dāng)?shù)脑u價(jià).師：飛控是無人機(jī)飛行限制系統(tǒng)的簡稱,是指能夠穩(wěn)定無人機(jī)飛行姿態(tài)限制無人機(jī)自主或半自主飛行的限制系統(tǒng),是無人機(jī)的大腦,.飛控的作用:導(dǎo)航：是解決“無人機(jī)

4、在哪的問題.如何發(fā)揮各自傳感器優(yōu)勢位置和姿態(tài)信息,是自駕儀飛控要做的首要的事情.了解完飛控,下面我們再來看下限制系統(tǒng)的另一局部：遙控器和接收機(jī)遙控器和接收機(jī)遙控器發(fā)送飛控手的遙控指令到接收器上,接收機(jī)解碼后傳給飛限制板多旋翼根據(jù)指令做出各種飛行動(dòng)作.油門：油門桿自動(dòng)回中,屬于增量式油門.這種油門大小對應(yīng)的是期望的速度大小.油門回中,多旋翼的期望速度為零,也就意味著多旋翼在當(dāng)?shù)貞彝?還有一種油門桿不會(huì)自動(dòng)回中,最低點(diǎn)為0%油門,最高點(diǎn)為100%油門.這種油門主要對應(yīng)的是期望的推力的大小,稱直接式油.UteBeeBrx油門屬于自動(dòng)回中油門.第七頁電機(jī)師：無人機(jī)要起飛,動(dòng)力系統(tǒng)無疑是最重要的,下面我

5、們就進(jìn)入動(dòng)力系統(tǒng)的學(xué)習(xí).無人機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)包括了電機(jī)、電池和槳葉.先來看電機(jī)電機(jī)分有刷電機(jī)和無刷電機(jī)兩種有刷電機(jī)：最根本的組成局部除了定子,轉(zhuǎn)子,還有碳刷電刷,有刷電機(jī)因此也叫碳刷電機(jī),碳刷通過與繞組上的換向器銅頭接觸,讓電機(jī)得以轉(zhuǎn)動(dòng).但是由于電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),會(huì)帶來碳刷的磨損,因此有刷電機(jī)需要在碳刷用完之后,更換碳刷.而換向器也會(huì)磨損,因此在有碳刷時(shí)代的競賽電機(jī),除了更換碳刷,還需要打磨換向器,讓換向器保持光滑.更換碳刷后還需要磨合,讓碳刷與換向器的接觸面積最大化,以實(shí)現(xiàn)最大電流來提升電機(jī)的轉(zhuǎn)速/扭矩.無刷電機(jī)：既然有刷有以上的弊端,于是無刷便應(yīng)運(yùn)而生.無刷是把線圈繞在定子上,然后把磁鐵彳物或轉(zhuǎn)

6、子,轉(zhuǎn)動(dòng)的是磁鐵,而不是線圈,因此就沒有了碳刷這個(gè)消耗品.電機(jī)的作用：多旋翼的電機(jī)主要以無刷直流電機(jī)為主,將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能.它一頭固定在機(jī)架力臂的電機(jī)座,一頭固定螺旋槳,通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生向下的推力.不同大小、負(fù)載的機(jī)架,需要配合不同規(guī)格、功率的電機(jī).第八頁電池師：無人機(jī)起飛需要電機(jī)提供機(jī)械能,而電機(jī)要運(yùn)轉(zhuǎn)還得有能量來源,這就用到了我們接下來要學(xué)習(xí)的電池.電池主要用于提供能量.現(xiàn)可用來做模型動(dòng)力的電池種類很多,常見的有鋰電池LiPo和饃氫電NiMh.放電時(shí),其放電倍率為0.2C.電池放電倍率是表示放電快慢的一種量度.鋰聚合物電池一般屬于高倍率電池,可以給多旋翼提供動(dòng)力.第九頁槳葉1、作用螺旋槳的作

7、用主要是給飛行器提供升力.2、螺旋槳有正、反槳之分.槳葉高的一面為迎風(fēng)面,槳葉順時(shí)針旋轉(zhuǎn)那么該螺旋槳為正槳,反之,那么為反槳.3、參數(shù)一般螺旋槳會(huì)標(biāo)有數(shù)值,如“6045,前面兩位“60代表槳槳直徑是指槳轉(zhuǎn)動(dòng)所形成的圓的直行單為in,后面兩位“45代表槳角槳距同一片槳葉旋轉(zhuǎn)一圈所形成的螺旋的距離,就稱為槳距.4、槳的材質(zhì)現(xiàn)在市面上有的包括碳纖槳、木槳、注塑槳.二、組裝要點(diǎn)20min第十頁組裝要點(diǎn)介紹師：了解了無人機(jī)的兩大組成系統(tǒng)后,下面我們就來看下這款無人機(jī)它的組裝要點(diǎn).第H一頁組裝LiteBeeBrix夾子積木無人機(jī)前解備的和單重點(diǎn)讓學(xué)生有足夠的時(shí)間去動(dòng)手操作.*0,'i1!第十二、十

8、三頁白裝藥項(xiàng)3卜,>師：下面我們來看此機(jī)嬴組Q在組裝過際中需4k意哪些問題：老師按步驟講解,完了讓學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)踐1 .將2凸粒積木塊裝在機(jī)架上,兩邊各一塊.具體安裝參照PPT.2 .將夾子部件單獨(dú)取出來注意電機(jī)線的顏色有2個(gè)紅藍(lán)線；2個(gè)黑白線,具體安裝參照PPT.3 .將夾子局部安裝到幾家上面夾緊,注意區(qū)分電機(jī)線的方位,長的一方朝前,左上角和右下角為紅藍(lán)電機(jī),右上角和左下角為黑白電機(jī),對角線電機(jī)顏色要一樣.具體安裝參照PPT.4 .安裝飛控,將機(jī)架安裝在飛控上,注意機(jī)頭方向(燈的朝向?yàn)闄C(jī)頭方向).具體安裝參照PPT.5 .將電機(jī)線連接到飛控板上(注意接線端子勿接反,金屬面朝下).具體安

9、裝參照PPT.6 .將機(jī)架安裝在夾子上方.具體安裝參照PPT.7 .(1)將電池安裝在積木中,注意電池線的朝向,電池線一端靠近機(jī)尾.如要開機(jī)那么將電池端口連接飛控即可.(2)再將5凸粒積木塊安裝至機(jī)架上固定電池.具體安裝參照PPT.8 .(1)用魔術(shù)貼扎帶固定LiteBeeBrix積木飛機(jī).(2)最后將四個(gè)保護(hù)圈固定在電機(jī)座上,兩邊卡扣卡緊即可.具體安裝參照PPT.9 .完成安裝.如PPT.第十四頁安裝后的檢查師：同學(xué)們,組裝完成后是不是就可以直接起飛呢答案是no.很多同學(xué)以為安裝完無人機(jī)后就全部已經(jīng)好了,其實(shí)還缺少非常重要的一步,就是檢查你安裝的無人機(jī)是否正確,無人機(jī)檢查對后續(xù)的飛行有很重要

10、的影響,如安裝不正確會(huì)無法起飛甚至?xí)苯诱C(jī).所以,下面我們就來一起檢查吧.(1)檢查LiteBeeBrix電機(jī)是否安裝正確.(2)檢查槳葉安裝是否正確.(3)檢查電機(jī)和飛控連接線是否正確.(4)檢查電機(jī)蓋安裝是否緊湊.(5)檢查保護(hù)環(huán)安裝是否緊湊.第十五頁翹槳小工具使用和電池充電師：在飛行當(dāng)中,槳葉需要更換時(shí),要用到翹槳小工具,把工具卡扣放在槳葉下方輕輕一翹即可.如果電池沒電了需要先把電池從飛行器中拔出來,將USB充電線一端連接電腦USB接口處或者輸出5V電的USB充電接口,另一端連接電池充電插口,充電時(shí)USB燈亮,充滿時(shí)USB燈滅,充電時(shí)間約為30-40分鐘.三、DIY無人機(jī)10min讓學(xué)

11、生自己動(dòng)手來進(jìn)行組裝,老師在一旁觀察第十六頁DIY無人機(jī)師：下面就是大家一展身手的時(shí)候,請大家先把每一個(gè)部件按先后順序排列放好,然后就開始動(dòng)手吧！安裝過程中有疑問的同學(xué)及時(shí)告訴老師.我們有10分鐘的時(shí)間來完成.組裝好以后記得按步驟進(jìn)行檢查哦！老師要在學(xué)生組裝完成后,逐一進(jìn)行安裝檢查.四、飛行姿態(tài)原理及實(shí)戰(zhàn)40min第十七頁飛行姿態(tài)原理及實(shí)戰(zhàn)師：同學(xué)們,我們的無人機(jī)已經(jīng)組裝好了,下面就該進(jìn)行飛行操作了.先用組裝好的無人機(jī)給學(xué)生演示飛行的不同姿態(tài),然后提問.大家剛剛看到老師在飛行中有變換姿勢,那大家知道無人機(jī)在飛行過程中都有哪些姿態(tài)呢這就需要我們掌握飛行姿態(tài)原理第十八頁三軸、六個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)師：首先

12、是三軸、六個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)無人機(jī)的飛行過程其實(shí)是在做三軸、六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng).三軸分別為：X軸、Z軸、Y軸.六個(gè)自由度分別為：沿x軸平移,沿y軸平移,沿z軸平移,繞x軸轉(zhuǎn)動(dòng),繞y軸轉(zhuǎn)動(dòng),繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng).我們通過圖片來了解下X1縱箱】名聞?dòng)?事三總示率M注1磯亦個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)示圖第十九頁繞軸運(yùn)動(dòng)師：剛剛我們學(xué)習(xí)了無人機(jī)在飛行中進(jìn)行三軸、六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng),那三軸、六個(gè)自由度分別是怎樣的運(yùn)行過程呢?卜面我們就來學(xué)習(xí)1繞軸運(yùn)動(dòng)分別是：繞縱軸、繞橫軸、繞立軸.那么分別對應(yīng)的動(dòng)作是什么呢?老師用PPT動(dòng)圖結(jié)合實(shí)際操作來演示繞縱軸是做橫滾運(yùn)動(dòng)繞橫軸是做俯仰運(yùn)動(dòng)繞立軸是做偏航運(yùn)動(dòng)第二卜五頁無人機(jī)飛行姿態(tài)原理也就是它的飛行

13、姿態(tài)原理.師：大家注意,本節(jié)課的重點(diǎn)來了.理解了無人機(jī)它可以進(jìn)行不同姿態(tài)的運(yùn)動(dòng),卜面我們來學(xué)習(xí)下這些不同的飛行姿態(tài)都是怎樣實(shí)現(xiàn)的,我們通過一組圖片來看下老師要通過PPT圖片結(jié)果現(xiàn)實(shí)模擬來呈現(xiàn)不同的飛行姿態(tài)原理.以四旋翼無人機(jī)為例,飛行姿態(tài)分別為：垂直運(yùn)動(dòng)、左右運(yùn)動(dòng)、滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、偏航運(yùn)動(dòng)、前后運(yùn)動(dòng)、側(cè)向運(yùn)動(dòng).1垂直運(yùn)動(dòng)相對來說比擬容易.在右叁中,因鄢§對班機(jī)轉(zhuǎn)向相反,可以單奇其對扒身的反密矩,當(dāng)利時(shí)期肥四個(gè)電機(jī)的輸出功率,旋翼轉(zhuǎn)速堵加使博總的拉力用大,當(dāng)亍拉力足以克運(yùn)菜機(jī)的中員時(shí),四旋翼飛行舉門地茅直上升；反之.同時(shí)送小四個(gè)電機(jī)就筋出切率,四旋翼飛行器即圜直下降.£平衡落地.當(dāng)

14、外界擾就,i型L在旋,產(chǎn)生的升力等于飛行器的向重時(shí),飛行器便保持息停魁保證四個(gè)頤轉(zhuǎn)速同闞加成渝J顯香言運(yùn)動(dòng)的關(guān)睚.2左右運(yùn)動(dòng)麴場飛行曲平面內(nèi)左比畫,胸田K平面內(nèi)對飛行器物揖九在右圖軋甑電機(jī)1和電網(wǎng)艇集揖增大的帕派和電心轉(zhuǎn)速,使拉力減小.飛行器首先妊一$程度陪、順融0啦加5相的1.因此可崛防S的右飛運(yùn)動(dòng).向£TSg的飛行畫相反3滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中,妓旦粕玷電機(jī)做髓,網(wǎng)電機(jī)床電機(jī)瑜陋變.啊使機(jī)身軸旋轉(zhuǎn)正向版向,覿1行曲潦疑的4偏航運(yùn)動(dòng)四罐飛行耨倡航運(yùn)動(dòng)可以借助債量產(chǎn)生的反蛔實(shí)現(xiàn).當(dāng)四個(gè)電機(jī)鶯速相同肘四個(gè)茂翼產(chǎn)生的反扭矩相互平衡四旋管飛行需不發(fā)生轉(zhuǎn)或：當(dāng)四個(gè)田機(jī)轉(zhuǎn)新完全相同時(shí).碼腦反蹦會(huì)引幽旋諱飛

15、行器轉(zhuǎn)動(dòng),在右圖中.當(dāng)電機(jī)1和電機(jī)3的轉(zhuǎn)速上升,電影和電機(jī)4的轉(zhuǎn)速1淮時(shí),艇翼1和旋翼3加身的反扭拒大于旋胃腐喔4對機(jī)身的反扭矩f機(jī)身便在充裕反田矩的作閏下氟觸動(dòng),實(shí)現(xiàn)飛行器的告謊動(dòng),轉(zhuǎn)向與電機(jī)L電機(jī)3的轉(zhuǎn)向相反5前后運(yùn)動(dòng)要嫩現(xiàn)飛儲(chǔ)s捋®堤垢腌a,蹄初平面內(nèi)對飛行器勉定的力,在右圖中,憎加電機(jī)3和電機(jī)4轉(zhuǎn)速使拉力增大,相應(yīng)癱小電加和電機(jī)2轉(zhuǎn)速,使拉力減小.飛行器苜先發(fā)生一謔度蒯斛,從而畫城力產(chǎn)生水平分量,因此可以朝飛行器的前飛運(yùn)動(dòng),向后飛行與向前飛行正好相反在中,電機(jī)1的轉(zhuǎn)速上升.電機(jī)3的特速下降,電機(jī)2、電機(jī)4的轉(zhuǎn)速嗥持不變,為了不由于施翼轉(zhuǎn)速的改變引起四旋翼飛行器整體膜及總拉力改變旋施1與旋等3轉(zhuǎn)速該變星的大小應(yīng)相等.由于旋翼1的升力上升,艇翼3的升力下建,產(chǎn)生的不平衡力矩使機(jī)身繞y軸旋輯方向處圖所示,同理,當(dāng)電