《无人机构造与制作》课程标准.docx

无人机构造与制作课程标准一、课程说明课程名称无人机构造与制作标准简称无人机制造适用专业应用电子技术修读学期第四制订时间2022年8月课程代码1343330课程学时64+22制订时间4+1课程类型B课程性质必修课程类别专业核心课程先修课程无人机概论、机械基础、单片机原理及应用后续课程无人机装调实训、无人机飞行训练、无人机操控对应职业资格证或内容AOPA合作开发企业无执笔人合作者无审核人修定日期2022年8月二、课程定位本课程是应用电子技术专业无人机应用技术方向的核心课程、专业必修课程。先修课程是无人机概论、电子技术基础、单片机原理及应用、机械基础等课程，后续课程无人机装调实训、无人机飞行训练、无人机操控。本课程通过项目式任务驱动方式，采取一体化教学方法，培养学生从事无人机生产、调试、维护的能力、具备上岗的基本综合专业能力以及可持续发展的社会能力。三、设计思路本课程是应用电子技术专业无人机应用技术方向的核心课程，是一门实践性强的理论结合实践的课程，要求学生学习本课程之前掌握电子技术、单片机理论知识，且有一定的动手能力即理论联系实践解决实际问题的能力。本课程重点讲解了无人机构造中电机、电路板、气动原理、飞控软件等所涉及技术知识体系，比较全面地介绍了四轴无人机的基本概念、结构、软硬件平台系统组成、关键技术以及主要应用领域与发展；描述了定位、姿态、视频传感器技术、无人机技术组成和原理及应用；ARM智能控制器的结构编程等基本知识及应用。本课程的学习按照工学结合的学习模式，以任务为载体，贯彻“做、学、教”的一体化项目教学模式的指导思想，运用项目教学法编制教学项目，使学生“一教就懂，一学就会，一做就成”，符合高职学生的知识水平、能力水平以及职业岗位的需求，充分运用互联网+教育信息化，在网络中开设网络课程及MOoC,校企合作共同开发的“做中学”网络平台项目驱动式与是课程+工程师讲解+互动答疑模式，时间长全部采用工程化实操方式,使学生真正掌握其基本设计、编程、工艺、操作等关键技能，为学习后续课程及从事无人机行业打下良好基础。四、课程培养目标1 .专业能力（1）了解各种无人机的基本构造，了解国内外无人机技术的发展技术，具有分析无人机结构的能力；（2）掌握电池供电式无人机的功能及其传感器技术，掌握无人机飞控电路的构成、类型和实现方式。（3了解电池式无人机的应用范围和特点。（4）具备配置不同传感器实现不同功能飞行特点的能力；了解无人机飞控软件的下载、安装、编程、调试的能力。2 .方法能力（1）通过该门课程的学习，掌握无人机技术发展的先进技术，关注无人机设计、调试、功能上的进展，思考实际应用，解决实际问题的能力，培养终生学习的能力；（2）具备参阅其它电子书籍的能力，具备较强的信息搜索能力；（3）良好的工作协调能力；（4）提高学习兴趣，掌握举一反三的学习方法。3 .社会能力（1）通过课程学习培养学生的信息意识和能力，提高专业实践能力；培养学生的信息意识和信息素养（2）具有较强的事业心和责任感，具有良好的心理素质和身体素质。具有理论联系实际的良好学风，具有发现问题、分析问题和解决问题的能力，以及理论联系实际的能力。（3）通过学习养成积极思考问题、自主学习和解决问题的习惯和能力；具备团队协作能力，吃苦耐劳、诚实守信的优秀品质。（4）通过学习学会收集、分析、整理参考资料的技能，培养对新技术信息的掌握能力;（5）爱岗敬业的职业态度与职业责任心，创新、创业、开拓能力。五、课程内容、要求及教学设计（1）标准教学周为16周，课时为64节，每周2次课4课时。其中1周用于复习和考试。其中理论课时安排为32课时，实践课时（含复习、习题课）为30课时，考试2课时；（2）实践项目包括：四轴飞行器PCB绘制，各种传感器与电路组装，软件编程（一）课程整体设计序号学习情境知识目标专业能力方法能力社会能力学时1.培养学生1 .课程介绍；2 .了解四旋翼飞行器1 .通过阅读参考资料加深所学知识；2 .通过网络平台学习无人机发展概况和应用情况。认真、仔细的工作态度及对待工作和1无人机技术发展概述发展历史；3 .了解四旋翼飞行器的研究现状；4 .了解四旋翼飞行器的主要应用。掌握无人机技术的发展现状，应用方向。学习一丝不苟、精益求精的精神；2.培养学生团队协作能力，吃苦耐劳的优秀品质。42四旋翼飞行器的控制原理1 .掌握四旋翼飞行器的结构；2 .了解四旋翼飞行器的运动控制方法；3 .掌握四旋翼飞行器各部分的工作原理；4 .了解姿态解算方法；5 .了解PlD控制算法。1.掌握飞行姿态与升力关系，了解飞行姿态的测量、加速度传感器工作陀螺仪传感器、磁力计传感器工作原理及角度测量方法；2、了解互补滤波算法、卡尔曼滤波算法、DMP姿态数据获取方法；3.掌握PID工作原理，并学会四轴飞L对其它无人机的结构及工作原理有所了解；2 .具有对所学姿态传感器灵活应用的能力；3 .了解PID在其它领域的应用情况；4 .通过网络平台学习无1 .培养学生认真、仔细的工作态度及对待工作和学习一丝不苟、精益求精的精神；2 .培养学生团队协作能力，吃苦耐劳的优秀品质；3 .培养学生兢兢业业、刻苦钻研的工12行器PlD控制器的设计。人机发展概况和应用情况。匠精神。1.了解SPI、I2C、USART总线协议内容和应用方法；1.掌握无人机总体设2.掌握无人机遥计方案；控器电路基本框2.学会飞行器主控电路最小系统设计；架、飞行器主控电路基本框架；L通过阅读参考资料加3.了解无人机通信协议的基本内容；4掌握姿态传感器模块原理作用；3.学会使用飞行器主控电路最小系统设计基本原理、硬件电路设计；深所学知识；2.通过网络平台学习无人机发展概况和应用情1.培养学生认真、仔细的工作态度及对待工作和5.掌握无线通信模块4.姿态传感器模况；学习一丝不3无人机的硬件设计的工作原理；6.掌握定高模块的工作原理；块基本原理及硬件电路设计；5.掌握无线通信3.能够通过各种资讯，了解其它类似苟、精益求精的工匠精神精神；247 .掌握电机及驱动模块的工作原理；8 .掌握遥控器模块设计的流程和方法；模块基本原理及硬件电路设计；6.掌握定高模块的类型如超声波定高模块、气压计无人机的结构及原理，独立组装无人机；4.具备举一2.培养学生团队协作能力，吃苦耐劳的优秀品质。9.掌握电源模块选择定高模块的工作反三的学习依据；原理及应用；能力。10.完成四轴飞行器7.掌握电机及驱的组装。动模块基本原理及硬件电路设计8.掌握遥控器模块的基本原理及硬件电路设计；9.学会电源模块选择方法及依据；10.了解无人机的电机、浆、电池、机型的相互关系，完成四轴飞行器的组装。1.刚体的空间角位置描述；2.用欧拉角描述定点转动刚体的角位置；3.控制与滤波算L了解飞控软件的基法；4无人机的软件设计本知识；2 .掌握主控程序初始化设置及说明；3 .学会姿态传感器软件设计；4 .学会气压计软件设计；4 .SPEIlC的I/O口、定时器初始化、电子调速器初始化实现；5 .掌握软件设计基本思路代码实现及解析，姿态、气压计软件设计，L通过阅读参考资料加深所学知识；2.通过网络平台学习无人机软件类型和编程方1.培养学生认真、仔细的工作态度及对待工作和学习一丝不苟、精益求精的工匠精神精神；165 .学会遥控器软件设计；6 .学会摄像头软件设计；自主高度控制的实现；6.掌握遥控器软件设计基本思路，无线模块、摇杆代式；3.具备举一反三的学习能力。2.培养学生团队协作能力，吃苦耐劳的优秀品质。7.了解上位机设计。码实现及解析；7.了解摄像头软件设计基本思路，学会摄像头的数据读取及摄像头的数据处理；8.了解上位机设计，掌握帧头检测模块、3D模型路径模块、3D模型属性设置模块、陀螺仪3D数据显示模块应用。5调试1 .掌握无人机机械结构安装、调试方法；2 .掌握无人机飞控软件的使用、调试方法。1 .学会对无人机机械结构、安装的调试，使装配误差满足无人机飞行要求；2 .学会通过软件的改写、编程，实现无人机的飞控模式的改变；3 .学会通过调试，将无人机飞行状态调整至最优状态，续航时间长，操控准确。L通过阅读参考资料加深所学知识；2.通过网络平台学习无人机调试内容与步骤；3,能够通过各种资讯，了解其它类似无人机的结构及原理；4.具备举一反三的学习能力。L培养学生认真、仔细的工作态度及对待工作和学习一丝不苟、精益求精的工匠精神精神；2.培养学生团队协作能力，吃苦耐劳的优秀品质。46复习7考试合计讲授32学时、实践28学时、复习与习题课2学时，考试2学时，共64学时六、课程考核与评价本课程考核分为平时成绩、实践成绩和期末成绩三个部分，分别占总评成绩的30乐40%、30%o列表如下:总评成绩平时成绩实践成绩期末成绩出勤平时作业100%10%20%40%30%小计30%40%30%（1）平时成绩包括：出勤、平时作业、实践操作出勤占总成绩10%。迟到、早退一次扣1分，缺勤一次扣5分。正常请假不扣分。平时作业占总成绩20%,共计10次，每次10分计算。作业成绩等级分A、B、C、D四类。独立完成、书写工整，结论正确为A；独立完成、书写工整，结论有少量错误为B；书写笔记难以辨认，结论有较多错误为C；作业不完整为D。（2）实践操作占总成绩40%。独立完成为A,在他人指导下完成为B。（3）期末成绩为理论考试成绩。考试方式为考查。试卷中含超纲题目分值不低于3分，不高于10分。七、教材及相关资源教材采用清华大学出版社出版的，由冯新宇、范红刚、辛亮主编四旋翼无人飞行器设计。在网络中开设网络课程及MO0C,校企合作共同开发的“做中学”网络平台。八、任课教师要求任课教师应为本科及以上学历，教授过机械基础、机械制造、电子技术基础等课程,有3年以上教学经验，职业等级证书为无线电调试工三级或钳工三级，或指导过学生获得省级以上技能竞赛并获三等奖以上奖项。有无人机企业工作经历的优先考虑。九、教学实训场所无人机实训室，设备应该包括计算机，多媒体教学设备，综合工作台，机械装配工具，网络资源。十、其它说明本课程是理论结合实践的课程，特别是实践性强，需要教师和学生互动，实践教学课时较长，所以将在课余开辟第二课堂，鼓励学生自购工具，系部提供实训场所，组织学生在课余时间完成实践作业。