无人机组装与调试-教案 第四章 多旋翼无人机的组装与调试

《无人机组装与调试》课程教案课题：多旋翼无人机的组装与调试教学目的：知识目标：掌握电动系统的基本组成，以及电机与电调的连接方式；掌握多旋翼无人机开源飞控的安装方法，以及固件烧写方法；巩固焊接技术的运用，熟练使用焊接工具完成分电板、电调及电源插头的焊接；掌握无人机遥控器的通道定义和通道反向设置方法；了解飞控映射通道和遥控器定义通道的区别。技能目标：能正确并安全地使用无人机装调工具和材料进行装配；能够在实际安装过程中辨别机头方向，并区分正、反桨；能够在焊接时确保电调及电源插头稳固且饱满地焊接在分电板上，避免虚焊、漏焊；能够自行定义无人机遥控器通道；能够根据飞控说明书，完成多旋翼无人机各硬件之间的连接；能够独立完成多旋翼无人机的飞控调试，同时能够自行安装和调试一架多旋翼无人机。素质目标：做事认真细致，仔细检查每一步的操作，因为每一步的成功都离不开前期的努力和准备。无人机的顺利起飞和飞控的正常工作，依赖于每一根线的正确焊接和每一个接口的正确连接。任何一点错误都可能导致无人机无法正常工作。课型：新授课课时：本章安排2个课时。教学重点：重点：掌握电动系统的基本组成，以及电机与电调的连接方式。教学难点：难点：掌握无人机遥控器的通道定义和通道反向设置方法。教学过程：教学形式：讲授课，教学组织采用课堂整体讲授和分组演示。教学媒体：采用启发式教学、案例教学等教学方法。教学手段采用多媒体课件、视频等媒体技术。板书设计：本课标题多旋翼无人机的组装与调试课次1授课方式理论课□讨论课□习题课□其他□课时安排2学分共2分授课对象普通高等院校学生任课教师教材及参考资料1.《无人机组装与调试》；电子工业出版社。2.本教材配套视频教程及学习检查等资源。3.与本课程相关的其他资源。教学基本内容教学方法及教学手段课程引入多旋翼无人机作为现代航拍、农业植保、物流运输等领域的重要工具，其性能的稳定性和操作的便捷性对于任务的完成至关重要。组装与调试是确保无人机安全飞行的关键环节，本文将从工具准备、零部件选型、分步组装、系统调试等方面详细介绍多旋翼无人机的组装与调试技术。参考以下形式：1.衔接导入2.悬念导入3.情景导入4.激疑导入5.演示导入6.实例导入7.其他形式4.1F450多旋翼无人机的组装与调试F450多旋翼无人机是市场上广受欢迎的多旋翼无人机之一，由大疆公司生产。该无人机搭配飞行控制系统使用，能够稳定地悬停在空中，适用于各种应用领域，如农业、搜救、考古、地质等。任务1常用遥控器的基本操作知识要点遥控器和遥控接收机是遥控接收链路的重要组成部分，它们负责将地面操控人员的控制指令传送到机载飞控上，以便飞控按照指令执行相应操作。1．遥控器通道遥控器通道数指的是遥控的自由度，即通过遥控接收机能控制多少个部件（如舵机、电调等）或者实现多少种功能（如激活或调整某个参数）。2．遥控接收机模式遥控接收机模式是指接收机编码的模式，主要包括PWM编码（PulseWidthModulation脉冲宽度调制）、PPM编码（PulsePositionModulation脉冲位置调制）、S.BUS编码（SerialBus串行通信协议）。（1）PWM编码PWM编码是由周期性跳变的高低电平组成的方波，主要用于控制单个电调或单个舵机。（2）PPM编码PPM编码简单地将多个脉冲组合成一组，并以组为单位周期性发送，通过组内各个脉冲之间的宽度来传输相应通道的控制信号。（3）S.BUS编码S.BUS编码是一个串行通信协议，最早由日本厂商FUTABA引入，随后FrSky的很多遥控接收机也开始支持该协议。3．遥控器使用注意事项（1）请不要在夜晚或雷雨天气使用遥控器，恶劣的天气环境有可能导致遥控器失灵。（2）请不要在雨雪或有水的地方使用遥控器。（3）2.4GHz无线电波段完全不同于之前所使用的低频无线电波段。（4）在使用过程中，严禁紧握发射机天线，否则将会大大减弱无线电传播信号的质量和强度，导致遥控失灵或模型失控。（5）使用前必须确保遥控器与模型安装正确，否则可能导致模型发生严重损坏。（6）关闭时，请务必先关闭遥控器接收机电源，然后关闭发射机。（7）操控时，请先确认模型所有舵机的动作方向与操控方向一致。（8）当遥控距离持续较远时，有发生失控的可能。4．FS-i6X遥控器基本介绍FS-i6X遥控器和FS-iA6遥控接收机组成了一个6通道2.4GHzAFHDS2A（第二代增强型自动跳频数字系统）。5．遥控器硬件说明（1）微调杆遥控器一共有4组微调杆，可用于调节副翼（通道1），俯仰（通道2），油门（通道3）和偏航方向（通道4）的舵机中位。（2）电压状态遥控器硬件说明和遥控接收机电池的电压状态。6．遥控接收机（1）遥控接收机天线为保证信号质量，安装遥控接收机时请尽量避开电子调速机及其他金属部件。（2）接口接口用于连接模型部件和遥控接收机。7．对码遥控器和遥控接收机在出厂前已对码成功。如果要使用其他发射机或遥控接收机，请按照如下步骤进行对码。（1）将对码线连接到遥控接收机上的B/VCC接口。（2）将电源线连接到遥控接收机上的任意其他接口。（3）打开发射机电源，同时常按发射机“BINDKEY”键，进入对码状态。（4）将对码线和电源线从遥控接收机上断开，然后重新将电源线连接到B/VCC接口。（5）检查发射机、遥控接收机和模型是否正常工作。如有异常，重复以上步骤重新对码。任务实施1．对码过程2．遥控器常用按键3．巩固练习任务2F450多旋翼无人机的组装知识要点（1）多旋翼无人机的组装步骤：本次实训依次进行分电板焊接、机臂安装、电机安装和桨叶安装。（2）正反桨的概念：反桨CW顺时针旋转、正桨CCW逆时针旋转。（3）电机的安装位置：左上和右下电机顺时针旋转；左下和右上电机逆时针旋转，这样安装后不会射桨。（4）香蕉插头：在电机一侧的为公头，在电调一侧的为母头。（5）电调：全称为电子调速器，英文为ElectronicSpeedController，简称ESC。（6）动力系统：由电池、电机和电调组成。（7）分电板：也称中心板，它相当于一种电路管理器，与电源线、电调进行焊接，可以将电源均衡分配，使得每个电调得到稳定且相等的电压和电流。（8）分电板焊接检查项目：焊点要光滑、饱满，焊锡要覆盖整个焊点和接线。任务实施1．准备工作：清点实训器材2．香蕉插头焊接3．中心板焊接4．机架组装任务3F450多旋翼无人机的调试（基于塔罗飞控）知识要点1．进行多旋翼无人机调试的原因将机架、飞控、动力系统和通信系统等多旋翼无人机硬件组装后，为了实现多旋翼无人机的良好飞行并满足其功能要求，必须进行合理的调试。2．飞行控制系统飞行控制系统（FlightControlSystem）简称飞控，是控制无人机飞行姿态和运动的设备。任务实施1．认识和清点塔罗飞控配件包2．调参软件安装、飞控连接测试3．飞控连线4．上电前检查5．遥控器对码6．飞控调参7．校准陀螺仪和加速度计8．电机测试9．GPS模块安装位置测量10．感度调节11．通道映射12．飞行模式切换13．一键返航设置14．解锁任务4F450多旋翼无人机的调试（基于Pixhawk飞控）知识要点1．开源飞控（Pixhawk飞控）随着无人机技术的迅猛发展，无人机爱好者为了追求无人机性能和功能的强大，开始对其飞控融入自己想要的功能电子扩展模块，使其完成特定任务。2．遥控器通道分配目前，使用最多的是左手油门（也称美国手：油门摇杆在左边，且不能自动回中）。3．失控保护使用最多的失控保护包括油门失控保护和低电压失控保护（需电流计）。任务实施1．零部件清点2．MissionPlanner地面站安装3．飞控安装与硬件连接（1）安装减震板（2）Pixhawk主控板端口解析（3）主控位置固定（4）蜂鸣器安装（5）安全开关安装（6）安装电流计（7）GPS模块安装（8）电调接线（9）PWM遥控接收机接线4．上电前检查5．遥控器对码6．飞控调参（1）飞控与电脑连接（2）固件的刷写（3）设置机架类型（4）校准加速度计（5）指南针校准（6）遥控器校准（7）飞行模式设置（8）设置SwA开关，切换简单模式（9）飞控的解锁与上锁（10）电机旋转方向调整（11）失控保护设置（12）电流计的设置与使用（13）整理绑扎，安装桨座及桨叶7．调试过程中的注意事项（1）电调油门行程的统一校准（2）起飞侧倾严重（3）需要调试PID的几种情况（4）调试PID无法解决的情况4.2F450多旋翼无人机的飞行测试任务5F450多旋翼无人机的试飞知识要点F450多旋翼无人机的试飞主要包括飞行测试场地的选择、起飞前的检验与调试、降落后的检查与调整，以及设备的保存和养护。任务实施1．通电前（1）机械部分检查（2）电气部分检查2．通电后3．预飞行1．教学以学生学习教材的基本内容为主，系统全面地了解如何尝试创业实践。2．整个教学过程中，各教学点可根据实际情况，进行拓展知识的讲解。本章小结：多旋翼无人机的组装与