物流无人机操作与运维（高级） 课件 单元1　物流无人机的安装与调试

物流无人机操作与运维（高级）单元1物流无人机的安装与调试单元2任务载荷调试单元3系统任务准备单元4无人机视距内飞行基础单元5无人机视距内飞行进阶单元6物流无人机超视距飞行单元7调度与信息整理单元8作业数据处理单元9无人机日常检查维护单元10无人机系统试飞数据单元1物流无人机的安装与调试单元1物流无人机的安装与调试单元1物流无人机的安装与调试【知识目标】1.熟悉无人机的系统构成。2.熟悉无人机各部件的功能及工作原理。【技能目标】1.能依据无人机类别及作业性质选配无人机部件。2.能正确安装调试物流无人机并完成飞控参数适应性调整。3.能依据作业需求选择合适的物流无人机。【素养目标】1.掌握物流无人机机械师和系统工程师的工作内容。2.提高分析问题、解决问题的能力。任务1认识无人机系统任务描述任务分析相关知识1.多旋翼无人机系统的组成任务1认识无人机系统2.多旋翼无人机飞行器的组成（1）动力系统动力系统主要为无人机提供飞行动力，由电动机、电子调速器、螺旋桨和电池等组成，如图1-2所示。任务1认识无人机系统1）电动机。2）电子调速器。3）螺旋桨（见图1-4）。任务1认识无人机系统4）电池（见图1-5）任务1认识无人机系统（2）机身系统1）机架。2）起落架。（3）飞控飞控是无人机的核心部分，它能稳定无人机的飞行姿态，并能控制无人机自主飞行，实现无人机智能无人驾驶，相当于无人机的“大脑”任务1认识无人机系统（4）图传设备多旋翼无人机图传设备主要由发射端、接收端和显示端三部分组成，如图1-7所示。1）图传设备的工作方式：①模拟图传。②数字图传。2）图传设备的功能：①视频采集功能。②视频编码功能。（5）机载设备1）云台。2）相机。任务1认识无人机系统3）载货设备。任务准备1.多旋翼无人机一台。2.多旋翼无人机资料一套（含说明书、操作手册等）。3.专用工具一套。4.标签纸、拍照设备等辅助设备。任务实施任务1认识无人机系统1）任务实施之前仔细阅读本任务知识点，在熟悉知识点的基础上拆卸和组装无人机。2）详细阅读多旋翼无人机的使用说明、注意事项和操作手册。3）在拆卸前对无人机进行拍照，记录好每个部件的位置。4）将拆卸下的部件分类摆放（和连接件放置在一起）并贴上标签，标注好部件名称。5）若部件不影响观察结构和连接方式，可不用拆卸。6）整理各部件的功能及原理，以图表形式表示。任务1认识无人机系统检查评议任务1认识无人机系统知识拓展1.固定翼无人机（1）机翼无人机飞行时，机翼在空气动力的作用下产生升力，可克服无人机的重力，维持无人机在空中的飞行。（2）机身机身连接着发动机、机翼和起落架，内部装载有动力装置、遥控装置、飞控等设备。（3）尾翼水平尾翼用于保持无人机纵向的稳定性和操纵性，当无人机抬头或低头时，作用在水平尾翼上的空气动力能使无人机恢复到水平姿态。（4）起落架起落架分为三轮式、两轮式和收放式。任务1认识无人机系统2.自转旋翼无人机任务1认识无人机系统3.升力公式任务小结课后训练1.简述多旋翼无人机系统的组成。2.升力公式是什么？影响无人直升机升力的因素有哪些？任务2物流无人机数据链路系统的调试任务描述任务分析相关知识1.数据链路系统的组成（1）遥控器遥控器主要用于视距内无人机驾驶员对无人机的手控操纵，如图1-12所示，也有人称其为RC（RadioControl，无线电控制）遥控器。（2）数传电台数传目前是无人机行业应最多的一种无线通信方式。任务2物流无人机数据链路系统的调试任务2物流无人机数据链路系统的调试2.数据链路系统的调试（1）遥控器的调试遥控器上的摇杆位置信息通过无线电波发送给接收机，接收机接收该信息并将其转换为数字信号，然后将该信号发送到无人机的控制器中，如图1-14所示。任务2物流无人机数据链路系统的调试1）频段的选择。2）接收模式的类型。①PWM（PulseWidthModulation，脉宽调制）在航模中主要用于舵机的控制。②PPM（PulsePositionModulation，脉冲位置调制）信号把多路PWM信号调制到一路通道上，接收机接收到该信号后再将其还原成多路PWM信号从各通道输出。③S.BUS的全称是SerialBus，是一个串行通信协议，最早由日本厂商Futaba引入，随后FrSky的很多接收机也开始支持。3）接收模式的选择。①如果配置的是不加飞控的固定翼无人机，那么选择PWM；如果是普通物流、航拍等的多轴无人机，选择PPM。②如果需要配置无线教练机或者无线模拟器，选择支持PPM输出的接收机。③如果是需要特技表演或者需要功能丰富的航拍机，除了控制飞机，还要控制云台等一系列其他任务2物流无人机数据链路系统的调试附加设备，那么选择S.BUS，其低延迟和多通道的特点会带来很大便利。（2）接收机的调试在安装接收机天线时，尽量保证天线笔直，否则将会减小有效控制范围；两根天线保持90°夹角。1）接收机通电，注意电源正负极是否正确和电压是否在安全工作范围内。2）长按SET键3～4s，状态灯变为橙色灯慢闪，进入对码状态。3）遥控器开机，检查工作模式，应为PCMS，PPM模式不能对码。4）对码菜单及操作：MENU→高级设置→对码→确定→接收机灯灭→对码成功。任务准备1.物流无人机。2.物流无人机接收机。3.物流无人机遥控器。4.物流无人机安装工具套装。任务2物流无人机数据链路系统的调试任务实施1）将接收机安装到无人机相应位置，注意调整天线的角度与位置。2）按照说明书要求和步骤对码。3）校准遥控器（见图1-15）。任务2物流无人机数据链路系统的调试检查评议任务2物流无人机数据链路系统的调试问题管理1.数据链路故障2.干扰3.安全4.带宽限制5.地理障碍6.法规遵从性7.维护和监控8.天气条件任务2物流无人机数据链路系统的调试知识拓展1.无线电波传播的基础知识任务2物流无人机数据链路系统的调试2.天线的基础知识任务小结课后训练1.如何防止无人机接收机天线受到干扰？2.简述Futaba遥控器对码流程。3.常用的遥控器频段有哪些？任务3

物流无人机飞控的调试任务描述任务分析相关知识1.飞控简介2.飞控的功能1）具有实时、有效地采集加速度计、陀螺仪、磁罗盘、气压计等机载传感器信息的能力。2）能够快速从机载传感器中获取到所需要的有用数据和信息，确定当前无人机的飞行状态。3）能够通过无线通信链路实现控制指令的传送，并将无人机的飞行状态传给地面接收装置，方便地面站对多旋翼无人机进行控制和飞行状态监测。4）可手控也可自控，通过手控和自控的双保险，保证无人机的安全飞行，并可应对一些突发状况。5）能够实现无人机的飞行姿态控制、航向控制、高度控制，以及自主飞行等模式的控制律解算。任务3

物流无人机飞控的调试3.飞控中的传感器（1）加速度计加速度计能够检测出物体受到的加速度，通过积分运算可求出物体的速度和位移，通过测量重力加速度还可以计算出物体的倾斜角度。（2）陀螺仪陀螺仪主要测量无人机的俯仰角、横滚角和偏航角。（3）磁罗盘磁罗盘是多旋翼无人机中特有的一种传感器，小型固定机翼无人机上并没有磁罗盘。（4）气压计当无人机飞行高度较高时则无法使用超声波传感器来测量高度，这时应使用气压计。（5）GPS模块无人机GPS模块的主要作用是导航和定位。无人机常将卫星导航系统和加速度计、陀螺仪、磁罗盘结合使用，从而实现精准定位。4.主控5.PID参数调整口诀任务3

物流无人机飞控的调试任务准备1.多旋翼无人机一台（建议选择教学用多旋翼无人机）。2.多旋翼无人系统一套（地面站、遥控设备）。任务实施1）将多旋翼无人机与地面站连接，查看该无人机的PID参数并记录。2）利用遥控器手动近距离飞行，注意保持无人机在较低的高度飞行，观察无人机飞行情况并记录。3）重新连接无人机与地面站，调节PID参数。4）重新试飞无人机，利用遥控器手动近距离飞行，注意保持无人机在较低的高度飞行，观察无人机飞行情况并记录。5）依次反复调整PID参数，观察无人机飞行情况并记录。6）填写任务记录表（见表1-3），分析PID参数对无人机的影响。任务3

物流无人机飞控的调试任务3

物流无人机飞控的调试任务3

物流无人机飞控的调试检查评议任务3

物流无人机飞控的调试知识拓展1.PID控制器的组成（1）比例环节比例环节主要用于提高系统的动态响应速度和减小系统的稳态偏差，即提高系统的控制精度。（2）积分环节积分环节将误差不断进行累积，可实现消除稳态误差的目的。（3）微分环节微分环节是一个超前环节，可提前预知控制量是该减少还是该增加，从而避免造成超调、振荡。2.PID参数对无人机飞行状态的影响（1）稳定性适当的比例环节和积分环节能确保系统的稳定性，不超调情况下微分环节能够提高系统的稳定性。（2）准确性比例环节和积分环节能提高稳态精度，微分环节无此作用。任务3

物流无人机飞控的调试（3）快速性比例环节和微分环节能提高响应速度，积分环节能降低响应速度。3.PID参数的调整方法1）当控制偏差绝对值较大时，为加快系统的响应速度，使静差在短时间内降低或消除，应将比例系数增大，这样可以使系统时间常数和阻尼系数减小。2）当控制偏差绝对值处于中等大小时，应取较小的比例系数，以使系统响应的超调量变小一点儿。3）当控制偏差绝对值较小时，为使系统具有良好的稳定性能，可取较大的比例系数和积分系数。任务小结课后训练1.总结PID控制器的各环节对飞控的作用。2.简述PID参数调整口诀。3.请简要谈一谈你对PID控制器的理解。4.简述无人机飞控中有哪几种传感器，各传感器有什么作用。任务4多旋翼无人机机型的选择任务描述任务分析相关知识1.多旋翼无人机的布置形式2.机型选择需要考虑的因素（1）运单因素现代物流运输中，运送的物体大小、形状、重量差异较大，目前多旋翼无人机还不能配送大重量或大体积的物体。（2）环境因素在选择物流无人机前，需要考虑配送时间段的环境情况，并根据无人机任务4多旋翼无人机机型的选择的具体参数选择相应的无人机。（3）无人机技术指标选择物流无人机时，需要综合考虑无人机的历史运行数据，如查看无人机的飞行稳定性和事故频率，查看无人机的精度是否能满足配送要求。任务准备1.物流无人机清单。2.无人机技术指标。3.运单信息。任务实施1）运单分析。2）无人机技术指标分析。任务4多旋翼无人机机型的选择任务4多旋翼无人机机型的选择3）根据分析情况选定物流无人机的型号，如图1-21所示。任务4多旋翼无人机机型的选择检查评议任务4多旋翼无人机机型的选择知识拓展11.多旋翼无人机系统的坐标系2.多旋翼无人机的飞行原理（1）升降运动同时增加或减小4个电动机的转速，进而改变施加于四旋翼无人机上的升力。（2）俯仰运动使电动机2和3的转速上升，电动机1和4的转速下降，改变量大小相等。（3）横滚运动使电动机1和2的转速上升，电动机3和4的转速下降，改变量大小相等。（4）偏航运动偏航运动是指无人机绕Z轴自旋转。任务4多旋翼无人机机型的选择（5）前后、左右运动适当增加电动机2和3的转速，使旋翼2和3的升力上升，无人机向前倾斜，即电动机2和3的水平高度高于电动机1和4，使无人机产生前进方向的分力，使无人机向前飞行。任务小结课后训练任务5无人机主要部件的选择任务描述任务分析相关知识1.机架的选择2.电动机的选择3.螺旋桨的选择4.电调的选择5.电池的选择任务5无人机主要部件的选择任务5无人机主要部件的选择任务准备1.物流无人机主要用于快速、高效地运送货物，需要准备高性能的电动机和螺旋桨，以确保无人机具有足够的动力和稳定性。2.为了延长无人机的飞行时间，需要准备容量大、重量轻、安全性高的电池。3.考虑到物流无人机可能需要在各种环境中工作，还需要准备适应性强、易于维护的机身和起落装置。任务实施1）根据实际需求选择合适的机架、电动机、螺旋桨、电调和电池等。2）识别无人机螺旋桨的正反、前后、旋转方向，正确看懂螺旋桨的参数，检查每只螺旋桨是否完整，有无裂痕、变形、磨损和弯折。3）识别电动机上标明的参数，认清电动机旋转方向。任务5无人机主要部件的选择4）识别电调上标明的参数，认清电调每根线的连接位置和方式，检查电调有无破损、断裂、变形，用鼻子闻有无焦煳味。5）识别电池上标明的参数，认清电池的容量、电压、放电系数，检查电池有无鼓包、变形、漏液和温度失常，接口有无破损、开焊。6）检查完毕后，除螺旋桨外，将所有零件组装成一台无人机。7）将遥控器打开，在无人机通电后观察电调自检是否正常，电动机能否解锁，电动机旋转方向是否正常，旋转时有无杂音、焦煳味。8）确认无误后，停机断电，关闭遥控器，将螺旋桨归位。9）整理工位，清点工具，清洁场地。任务5无人机主要部件的选择检查评议任务5无人机主要部件的选择知识拓展1.主要部件的参数（1）电动机与螺旋桨电动机的功率和效率决定了无人机的最大载重量和飞行速度。（2）电池与能源管理电池的容量和充电性能决定了无人机的续航能力。（3）飞控飞控是无人机的“大脑”，负责接收指令、控制飞行姿态和导航。（4）传感器与导航系统传感器中的IMU（惯性测量单元）、GPS模块等用于监测无人机的姿态、位置和导航信息。（5）负载装置负载装置用于装载货物，其载重能力、尺寸和设计应与无人机的整体结构和性能相匹配。2.选择各部件需要考虑的因素（1）任务需求不同的物流任务对无人机的性能有不同的要求。任务5无人机主要部件的选择（2）环境条件环境条件如风速、温度、地形等对无人机的性能有显著影响，选择能够在复杂环境下稳定运行的部件和配置是必要的，例如具有较强抗风能力的电动机和螺旋桨、能够在不同温度下正常工作的电池等。（3）部件成本与维护成本部件成本和维护成本是选择时需要考虑的因素。（4）技术与规格随着技术的进步，不断有新的部件和配置出现，选择与时俱进、技术先进的部件有助于无人机保持竞争力。（5）安全性与可靠性安全性与可靠性是选择部件时最重要的因素之一。任务小结课后训练1.选择无人机电池时，需要考虑哪些因素？2.电动机的KV值的含义是什么？任务5无人机主要部件的选择3.电动机、螺旋桨、电池选择时需要综合考虑各部件的参数，选择合适的部件，请简述各部件选择的依据。任务6无人机的无桨调试任务描述任务分析相关知识1.多旋翼无人机的无桨调试（1）连接线路的检查调试1）检查飞控板与电调连接线路。2）检查电调线顺序与电调顺序。3）检查飞控板与接收机连接线路。4）检查S.BUS线是否插上或PPM模块插口是否正确，PPM模块与遥控器之间线序是否正确。（2）遥控器的检查调试1）查看遥控器通电后是否可以接收信号。任务6无人机的无桨调试2）遥控器对码后，检查遥控器与无人机接收机连接情况，检查遥控器信号是否能被无人机接收机接收。（3）电动机的检查调试1）检查电动机旋转方向。2）校准油门行程。任务6无人机的无桨调试2.固定翼无人机的无桨调试1）检查连接线路，查看连接顺序是否正确，连接是否可靠。2）检查遥控器，查看遥控器通电后能否接收和发送信号。3）检查电动机，查看连接线路顺序是否正确。4）检查电动机旋转方向。5）检查舵机行程，观察舵面是否处于水平面。任务准备1.无人机系统一套，包含飞行器、遥控器、地面站等。2.无人机系统说明书一份。3.工具箱一套，包含电路测试和机械安装工具。任务6无人机的无桨调试任务实施1）按照说明书要求组装好无人机系统，检查各连接件是否牢靠，各电