教案+无人机第二课

1、课题第2课DYI无人机+试飞1.认识夹子积未无人机的组成部件；课程2.掌握夹子积未无人机的组装要领；目标3 .掌握四旋翼无人机的飞行姿态原理；4 .了解夹子无人机的基本操控方法。工具和材料全套LiteBeeBrix夹子积未无人机、5号电池、停机坪、电脑、投影仪教学成果组装并飞行LiteBeeBrix夹子积木无人机教学过程备注一、认识夹子无人机的组成部分20min自我介绍（活泼生动的语言）师：哈喽，大冢好，我是你们的创客老师xx,欢迎大家冉次回到我们的空中机器人课堂。导入要尽量第二页回顾A课课课纲生动活泼，激发学生的兴趣。师：上节课我们学习了有关空中机器人也就是无人机的相关知识，现在请大家先来回

2、忆卜后关航空的知识。卜面我们再来回忆卜什么是尢人机，以及它的构成及H行原埋、分类和应用！第二贝本次课纲接下来进入本次课程。复习理论部刚才大家回忆了有关无人机的一些概念及理论知识，由此我们算是认识了无人分可以适当简单机。那同学们想不想自己动手制作一架无人机呢？提问。本次课程我们就来学习LiteBeeBrix夹子积未无人机的组装知识及飞行姿态原理。如果大家掌握的好，我们还会进行试飞练习哦！第四贝认识夹子无人机的组成部分师：首先，我们来认识下今天的主角：LiteBeeBrix夹子积未无人机，它属于四旋翼无人机，主要由两大系统组成，分别是控制系统和动力系统。卜面我们来逐一认识卜：第五页飞控讲解飞控的作

3、用，让学生明白它的重要性。师：我们先来看下这款无人机的控制系统由什么组成;它是由飞控、遥控器和接收机组成。接下来讲解飞控。，并能彳导到准确的控制：是解决“无人机怎么去”的问题首先得到准确的位置和姿态信息根据任务，通过算法计算出控制量，输出给电调，进而控制电机转速。决策：是解决“无人机去哪儿”的问题。去哪儿可能是操作手决定的，也可能是为了安全，按照规定流程的紧急处理方案。第六页遥控器和接收机学生思考，答案可能很多，教师注意收集答案，思考结束后给予适当的评价。师：飞控是无人机飞行控制系统的简称，是指能够稳定无人机飞行姿态控制无人机自主或半自主飞行的控制系统，是无人机的大脑，。飞控的作用:导航：是解

4、决“无人机在哪”的问题。如何发挥各自传感器优势位置和姿态信息，是自驾仪飞控要做的首要的事情。了解完飞控，下面我们再来看下控制系统的另一部分：遥控器和接收机遥控器和接收机遥控器发送飞控手的遥控指令到接收器上，接收机解码后传给飞控制板多旋翼根据指令做出各种飞行动作。油门：油门杆自动回中，属于增量式油门。这种油门大小对应的是期望的速度大小。油门回中，多旋翼的期望速度为零，也就意味着多旋翼在当地悬停。还有一种油门杆不会自动回中，最低点为0%油门，最高点为100%油门。这种油门主要对应的是期望的推力的大小，称直接式油。UteBeeBrx油门属于自动回中油门。第七页电机师：无人机要起飞，动力系统无疑是最重

5、要的，下面我们就进入动力系统的学习。无人机的动力系统包括了电机、电池和桨叶。先来看电机电机分有刷电机和无刷电机两种有刷电机：最基本的组成部分除了定子，转子，还有碳刷（电刷），有刷电机因此也叫碳刷电机，碳刷通过与绕组上的换向器（铜头）接触，让电机得以转动。但是由于电机高速转动时，会带来碳刷的磨损，因此有刷电机需要在碳刷用完之后，更换碳刷。而换向器也会磨损，因此在有碳刷时代的竞赛电机，除了更换碳刷，还需要打磨换向器，让换向器保持光滑。更换碳刷后还需要磨合，让碳刷与换向器的接触面积最大化，以实现最大电流来提高电机的转速/扭矩。无刷电机：既然有刷有以上的弊端，于是无刷便应运而生。无刷是把线圈绕在定子上

6、，然后把磁铁彳物或转子，转动的是磁铁，而不是线圈，因此就没有了碳刷这个消耗品。电机的作用：多旋翼的电机主要以无刷直流电机为主，将电能转换成机械能。它一头固定在机架力臂的电机座，一头固定螺旋桨，通过旋转产生向下的推力。不同大小、负载的机架，需要配合不同规格、功率的电机。第八页电池师：无人机起飞需要电机提供机械能，而电机要运转还得有能量来源，这就用到了我们接下来要学习的电池。电池主要用于提供能量。现可用来做模型动力的电池种类很多，常见的有锂电池（LiPo）和馍氢电（NiMh）。放电时，其放电倍率为0.2C。电池放电倍率是表示放电快慢的一种量度。锂聚合物电池一般属于高倍率电池，可以给多旋翼提供动力。

7、第九页桨叶1、作用螺旋桨的作用主要是给飞行器提供升力。2、螺旋桨有正、反桨之分。桨叶高的一面为迎风面，桨叶顺时针旋转则该螺旋桨为正桨，反之，则为反桨。3、参数一般螺旋桨会标有数值，如“6045”，前面两位“60”代表桨（桨直径是指桨转动所形成的圆的直行）单为（in）,后面两位“45”代表桨角（桨距）同一片桨叶旋转一圈所形成的螺旋的距离，就称为桨距。4、桨的材质现在市面上有的包括碳纤桨、木桨、注塑桨。二、组装要点20min第十页组装要点介绍师：了解了无人机的两大组成系统后，下面我们就来看下这款无人机它的组装要点。第H一页组装LiteBeeBrix夹子积木无人机前解备的和单重点让学生有足够的时间去

8、动手操作。*0,'i”1!第十二、十三页白装药项3卜,>师：下面我们来看此机嬴组Q在组装过际中需4k意哪些问题：老师按步骤讲解，完了让学生自己动手实践1 .将2凸粒积木块装在机架上，两边各一块。具体安装参照PPT。2 .将夹子部件单独取出来（注意电机线的颜色有2个红蓝线；2个黑白线），具体安装参照PPT。3 .将夹子部分安装到几家上面夹紧，注意区分电机线的方位，长的一方朝前，左上角和右下角为红蓝电机，右上角和左下角为黑白电机，对角线电机颜色要一样。具体安装参照PPT。4 .安装飞控，将机架安装在飞控上，注意机头方向(灯的朝向为机头方向)。具体安装参照PPT。5 .将电机线连接到飞

9、控板上(注意接线端子勿接反，金属面朝下)。具体安装参照PPT。6 .将机架安装在夹子上方。具体安装参照PPT。7 .(1)将电池安装在积木中，注意电池线的朝向，电池线一端靠近机尾。如要开机则将电池端口连接飞控即可。(2)再将5凸粒积木块安装至机架上固定电池。具体安装参照PPT。8 .(1)用魔术贴扎带固定LiteBeeBrix积木飞机。(2)最后将四个保护圈固定在电机座上，两边卡扣卡紧即可。具体安装参照PPT。9 .完成安装。如PPT。第十四页安装后的检查师：同学们，组装完成后是不是就可以直接起飞呢？答案是no。很多同学以为安装完无人机后就全部已经好了，其实还缺少非常重要的一步，就是检查你安装

10、的无人机是否正确，无人机检查对后续的飞行有很重要的影响，如安装不正确会无法起飞甚至会直接炸机。所以，下面我们就来一起检查吧。(1)检查LiteBeeBrix电机是否安装正确。(2)检查桨叶安装是否正确。(3)检查电机和飞控连接线是否正确。(4)检查电机盖安装是否紧凑。(5)检查保护环安装是否紧凑。第十五页翘桨小工具使用和电池充电师：在飞行当中，桨叶需要更换时，要用到翘桨小工具，把工具卡扣放在桨叶下方轻轻一翘即可。如果电池没电了需要先把电池从飞行器中拔出来，将USB充电线一端连接电脑USB接口处或者输出5V电的USB充电接口，另一端连接电池充电插口，充电时USB灯亮，充满时USB灯灭，充电时间约

11、为30-40分钟。三、DIY无人机10min让学生自己动手来进行组装，老师在一旁观察第十六页DIY无人机师：下面就是大家一展身手的时候，请大家先把每一个部件按先后顺序排列放好，然后就开始动手吧！安装过程中有疑问的同学及时告诉老师。我们有10分钟的时间来完成。组装好以后记得按步骤进行检查哦！老师要在学生组装完成后，逐一进行安装检查。四、飞行姿态原理及实战40min第十七页飞行姿态原理及实战师：同学们，我们的无人机已经组装好了，下面就该进行飞行操作了。先用组装好的无人机给学生演示飞行的不同姿态，然后提问。大家刚刚看到老师在飞行中有变换姿势，那大家知道无人机在飞行过程中都有哪些姿态呢？这就需要我们掌

12、握飞行姿态原理第十八页三轴、六个自由度运动师：首先是三轴、六个自由度运动无人机的飞行过程其实是在做三轴、六个自由度的运动。三轴分别为：X轴、Z轴、Y轴。六个自由度分别为：沿x轴平移，沿y轴平移，沿z轴平移，绕x轴转动，绕y轴转动，绕z轴转动。我们通过图片来了解下X1纵箱】名闻印.事三总示率M注）1矶亦个自由度运动示图第十九页绕轴运动师：刚才我们学习了无人机在飞行中进行三轴、六个自由度的运动，那三轴、六个自由度分别是怎样的运行过程呢?卜面我们就来学习1）绕轴运动分别是：绕纵轴、绕横轴、绕立轴。那么分别对应的动作是什么呢?（老师用PPT动图结合实际操作来演示）绕纵轴是做横滚运动绕横轴是做俯仰运动绕

13、立轴是做偏航运动第二卜五页无人机飞行姿态原理也就是它的飞行姿态原理。师：大家注意，本节课的重点来了。理解了无人机它可以进行不同姿态的运动,卜面我们来学习下这些不同的飞行姿态都是怎样实现的,我们通过一组图片来看下老师要通过PPT图片结果现实模拟来呈现不同的飞行姿态原理。以四旋翼无人机为例，飞行姿态分别为：垂直运动、左右运动、滚转运动、偏航运动、前后运动、侧向运动。1）垂直运动相对来说比较容易.在右叁中,因鄢§对班机转向相反，可以单奇其对扒身的反密矩，当利时期肥四个电机的输出功率，旋翼转速堵加使博总的拉力用大，当亍拉力足以克运菜机的中员时，四旋翼飞行举门地茅直上升；反之.同时送小四个电机

14、就筋出切率，四旋翼飞行器即圜直下降.£平衡落地.当外界扰就，i型L在旋,产生的升力等于飞行器的向重时，飞行器便保持息停魁保证四个颐转速同阚加成渝J显香言运动的关睚.2）左右运动麴场飞行曲平面内左比画，胸田K平面内对飞行器物揖九在右图轧甑电机1和电网艇集揖增大的帕派和电心转速，使拉力减小.飞行器首先妊一$程度陪、顺融0啦加5相的1.因此可崛防S的右飞运动.向£TSg）的飞行画相反3）滚转运动中，妓旦粕玷电机做髓,网电机床电机瑜陋变.啊使机身轴旋转（正向版向），觌1行曲潦疑的4）偏航运动四罐飞行耨倡航运动可以借助债量产生的反蛔实现.当四个电机莺速相同肘四个茂翼产生的反扭矩相互平

15、衡四旋管飞行需不发生转或：当四个田机转新完全相同时.码脑反蹦会引幽旋讳飞行器转动,在右图中.当电机1和电机3的转速上升，电影和电机4的转速1淮时，艇翼1和旋翼3加身的反扭拒大于旋胃腐喔4对机身的反扭矩f机身便在富余反田矩的作闰下氟触动，实现飞行器的告谎动，转向与电机L电机3的转向相反5）前后运动要嫩现飞储s捋®堤垢腌a,蹄初平面内对飞行器勉定的力,在右图中,憎加电机3和电机4转速使拉力增大，相应瘫小电加和电机2转速，使拉力减小.飞行器苜先发生一谑度蒯斛,从而画城力产生水平分量，因此可以朝飞行器的前飞运动，向后飞行与向前飞行正好相反在中，电机1的转速上升.电机3的特速下降，电机2、电机4的转速嗥持不变，为了不因为施翼转速的改变引起四旋翼飞行器整体膜及总拉力改变旋施1与旋等3转速该变星的大小应相等.由于旋翼1的升力上升，艇翼3的升力下建，产生的不平衡力矩使机身绕y轴旋辑（方向处图所示），同理，当