《無人機(jī)構(gòu)造與制作》課程標(biāo)準(zhǔn)

《無人機(jī)構(gòu)造與制作》課程標(biāo)準(zhǔn)一、課程說明課程名稱無人機(jī)構(gòu)造與制作標(biāo)準(zhǔn)簡稱無人機(jī)制造適用專業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)修讀學(xué)期第四制訂時(shí)間2022年8月課程代碼1343330課程學(xué)時(shí)64+22制訂時(shí)間4+1課程類型B課程性質(zhì)必修課程類別專業(yè)核心課程先修課程無人機(jī)概論、機(jī)械基礎(chǔ)、單片機(jī)原理及應(yīng)用后續(xù)課程無人機(jī)裝調(diào)實(shí)訓(xùn)、無人機(jī)飛行訓(xùn)練、無人機(jī)操控對應(yīng)職業(yè)資格證或內(nèi)容AOPA合作開發(fā)企業(yè)無執(zhí)筆人合作者無審核人修定日期2022年8月二、課程定位本課程是應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)方向的核心課程、專業(yè)必修課程。先修課程是無人機(jī)概論、電子技術(shù)基礎(chǔ)、單片機(jī)原理及應(yīng)用、機(jī)械基礎(chǔ)等課程，后續(xù)課程無人機(jī)裝調(diào)實(shí)訓(xùn)、無人機(jī)飛行訓(xùn)練、無人機(jī)操控。本課程通過項(xiàng)目式任務(wù)驅(qū)動(dòng)方式，采取一體化教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生從事無人機(jī)生產(chǎn)、調(diào)試、維護(hù)的能力、具備上崗的基本綜合專業(yè)能力以及可持續(xù)發(fā)展的社會能力。三、設(shè)計(jì)思路本課程是應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)方向的核心課程，是一門實(shí)踐性強(qiáng)的理論結(jié)合實(shí)踐的課程，要求學(xué)生學(xué)習(xí)本課程之前掌握電子技術(shù)、單片機(jī)理論知識，且有一定的動(dòng)手能力即理論聯(lián)系實(shí)踐解決實(shí)際問題的能力。本課程重點(diǎn)講解了無人機(jī)構(gòu)造中電機(jī)、電路板、氣動(dòng)原理、飛控軟件等所涉及技術(shù)知識體系，比較全面地介紹了四軸無人機(jī)的基本概念、結(jié)構(gòu)、軟硬件平臺系統(tǒng)組成、關(guān)鍵技術(shù)以及主要應(yīng)用領(lǐng)域與發(fā)展；描述了定位、姿態(tài)、視頻傳感器技術(shù)、無人機(jī)技術(shù)組成和原理及應(yīng)用；ARM智能控制器的結(jié)構(gòu)編程等基本知識及應(yīng)用。本課程的學(xué)習(xí)按照工學(xué)結(jié)合的學(xué)習(xí)模式，以任務(wù)為載體，貫徹“做、學(xué)、教”的一體化項(xiàng)目教學(xué)模式的指導(dǎo)思想，運(yùn)用項(xiàng)目教學(xué)法編制教學(xué)項(xiàng)目，使學(xué)生“一教就懂，一學(xué)就會，一做就成”，符合高職學(xué)生的知識水平、能力水平以及職業(yè)崗位的需求，充分運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)+教育信息化，在網(wǎng)絡(luò)中開設(shè)網(wǎng)絡(luò)課程及MOOC，校企合作共同開發(fā)的“做中學(xué)”網(wǎng)絡(luò)平臺項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式與是課程+工程師講解+互動(dòng)答疑模式，時(shí)間長全部采用工程化實(shí)操方式，使學(xué)生真正掌握其基本設(shè)計(jì)、編程、工藝、操作等關(guān)鍵技能，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程及從事無人機(jī)行業(yè)打下良好基礎(chǔ)。四、課程培養(yǎng)目標(biāo)1.專業(yè)能力（1）了解各種無人機(jī)的基本構(gòu)造，了解國內(nèi)外無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展技術(shù)，具有分析無人機(jī)結(jié)構(gòu)的能力；（2）掌握電池供電式無人機(jī)的功能及其傳感器技術(shù)，掌握無人機(jī)飛控電路的構(gòu)成、類型和實(shí)現(xiàn)方式。（3了解電池式無人機(jī)的應(yīng)用范圍和特點(diǎn)。（4）具備配置不同傳感器實(shí)現(xiàn)不同功能飛行特點(diǎn)的能力；了解無人機(jī)飛控軟件的下載、安裝、編程、調(diào)試的能力。2.方法能力（1）通過該門課程的學(xué)習(xí)，掌握無人機(jī)技術(shù)發(fā)展的先進(jìn)技術(shù)，關(guān)注無人機(jī)設(shè)計(jì)、調(diào)試、功能上的進(jìn)展，思考實(shí)際應(yīng)用，解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)終生學(xué)習(xí)的能力；（2）具備參閱其它電子書籍的能力，具備較強(qiáng)的信息搜索能力；（3）良好的工作協(xié)調(diào)能力；（4）提高學(xué)習(xí)興趣，掌握舉一反三的學(xué)習(xí)方法。3.社會能力（1）通過課程學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的信息意識和能力，提高專業(yè)實(shí)踐能力；培養(yǎng)學(xué)生的信息意識和信息素養(yǎng)（2）具有較強(qiáng)的事業(yè)心和責(zé)任感，具有良好的心理素質(zhì)和身體素質(zhì)。具有理論聯(lián)系實(shí)際的良好學(xué)風(fēng)，具有發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，以及理論聯(lián)系實(shí)際的能力。（3）通過學(xué)習(xí)養(yǎng)成積極思考問題、自主學(xué)習(xí)和解決問題的習(xí)慣和能力；具備團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，吃苦耐勞、誠實(shí)守信的優(yōu)秀品質(zhì)。（4）通過學(xué)習(xí)學(xué)會收集、分析、整理參考資料的技能，培養(yǎng)對新技術(shù)信息的掌握能力；（5）愛崗敬業(yè)的職業(yè)態(tài)度與職業(yè)責(zé)任心，創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)、開拓能力。五、課程內(nèi)容、要求及教學(xué)設(shè)計(jì)（1）標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)周為16周，課時(shí)為64節(jié)，每周2次課4課時(shí)。其中1周用于復(fù)習(xí)和考試。其中理論課時(shí)安排為32課時(shí)，實(shí)踐課時(shí)（含復(fù)習(xí)、習(xí)題課）為30課時(shí)，考試2課時(shí)；（2）實(shí)踐項(xiàng)目包括：四軸飛行器PCB繪制，各種傳感器與電路組裝，軟件編程（一）課程整體設(shè)計(jì)序號學(xué)習(xí)情境知識目標(biāo)專業(yè)能力方法能力社會能力學(xué)時(shí)1無人機(jī)技術(shù)發(fā)展概述1.課程介紹；2.了解四旋翼飛行器發(fā)展歷史；3.了解四旋翼飛行器的研究現(xiàn)狀；4.了解四旋翼飛行器的主要應(yīng)用。掌握無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，應(yīng)用方向。1.通過閱讀參考資料加深所學(xué)知識；2.通過網(wǎng)絡(luò)平臺學(xué)習(xí)無人機(jī)發(fā)展概況和應(yīng)用情況。1.培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真、仔細(xì)的工作態(tài)度及對待工作和學(xué)習(xí)一絲不茍、精益求精的精神；2.培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，吃苦耐勞的優(yōu)秀品質(zhì)。42四旋翼飛行器的控制原理1.掌握四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)；2.了解四旋翼飛行器的運(yùn)動(dòng)控制方法；3.掌握四旋翼飛行器各部分的工作原理；4.了解姿態(tài)解算方法；5.了解PID控制算法。1.掌握飛行姿態(tài)與升力關(guān)系，了解飛行姿態(tài)的測量、加速度傳感器工作陀螺儀傳感器、磁力計(jì)傳感器工作原理及角度測量方法；2、了解互補(bǔ)濾波算法、卡爾曼濾波算法、DMP姿態(tài)數(shù)據(jù)獲取方法；3.掌握PID工作原理，并學(xué)會四軸飛行器PID控制器的設(shè)計(jì)。1.對其它無人機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理有所了解；2.具有對所學(xué)姿態(tài)傳感器靈活應(yīng)用的能力；3.了解PID在其它領(lǐng)域的應(yīng)用情況；4.通過網(wǎng)絡(luò)平臺學(xué)習(xí)無人機(jī)發(fā)展概況和應(yīng)用情況。1.培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真、仔細(xì)的工作態(tài)度及對待工作和學(xué)習(xí)一絲不茍、精益求精的精神；2.培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，吃苦耐勞的優(yōu)秀品質(zhì)；3.培養(yǎng)學(xué)生兢兢業(yè)業(yè)、刻苦鉆研的工匠精神。123無人機(jī)的硬件設(shè)計(jì)1.掌握無人機(jī)總體設(shè)計(jì)方案；2.學(xué)會飛行器主控電路最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)；3.了解無人機(jī)通信協(xié)議的基本內(nèi)容；4.掌握姿態(tài)傳感器模塊原理作用；5.掌握無線通信模塊的工作原理；6.掌握定高模塊的工作原理；7.掌握電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊的工作原理；8.掌握遙控器模塊設(shè)計(jì)的流程和方法；9.掌握電源模塊選擇依據(jù)；10.完成四軸飛行器的組裝。1.了解SPI、I2C、USART總線協(xié)議內(nèi)容和應(yīng)用方法；2.掌握無人機(jī)遙控器電路基本框架、飛行器主控電路基本框架；3.學(xué)會使用飛行器主控電路最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本原理、硬件電路設(shè)計(jì)；4.姿態(tài)傳感器模塊基本原理及硬件電路設(shè)計(jì)；5.掌握無線通信模塊基本原理及硬件電路設(shè)計(jì)；6.掌握定高模塊的類型如超聲波定高模塊、氣壓計(jì)定高模塊的工作原理及應(yīng)用；7.掌握電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊基本原理及硬件電路設(shè)計(jì)8.掌握遙控器模塊的基本原理及硬件電路設(shè)計(jì)；9.學(xué)會電源模塊選擇方法及依據(jù)；10.了解無人機(jī)的電機(jī)、漿、電池、機(jī)型的相互關(guān)系，完成四軸飛行器的組裝。1.通過閱讀參考資料加深所學(xué)知識；2.通過網(wǎng)絡(luò)平臺學(xué)習(xí)無人機(jī)發(fā)展概況和應(yīng)用情況；3.能夠通過各種資訊，了解其它類似無人機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理，獨(dú)立組裝無人機(jī)；4.具備舉一反三的學(xué)習(xí)能力。1.培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真、仔細(xì)的工作態(tài)度及對待工作和學(xué)習(xí)一絲不茍、精益求精的工匠精神精神；2.培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，吃苦耐勞的優(yōu)秀品質(zhì)。244無人機(jī)的軟件設(shè)計(jì)1.了解飛控軟件的基本知識；2.掌握主控程序初始化設(shè)置及說明；3.學(xué)會姿態(tài)傳感器軟件設(shè)計(jì)；4.學(xué)會氣壓計(jì)軟件設(shè)計(jì)；5.學(xué)會遙控器軟件設(shè)計(jì)；6.學(xué)會攝像頭軟件設(shè)計(jì)；7.了解上位機(jī)設(shè)計(jì)。1.剛體的空間角位置描述；2.用歐拉角描述定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的角位置；3.控制與濾波算法；4.SPI、IIC的I/O口、定時(shí)器初始化、電子調(diào)速器初始化實(shí)現(xiàn)；5.掌握軟件設(shè)計(jì)基本思路代碼實(shí)現(xiàn)及解析，姿態(tài)、氣壓計(jì)軟件設(shè)計(jì)，自主高度控制的實(shí)現(xiàn)；6.掌握遙控器軟件設(shè)計(jì)基本思路，無線模塊、搖桿代碼實(shí)現(xiàn)及解析；7.了解攝像頭軟件設(shè)計(jì)基本思路，學(xué)會攝像頭的數(shù)據(jù)讀取及攝像頭的數(shù)據(jù)處理；8.了解上位機(jī)設(shè)計(jì)，掌握幀頭檢測模塊、3D模型路徑模塊、3D模型屬性設(shè)置模塊、陀螺儀3D數(shù)據(jù)顯示模塊應(yīng)用。1.通過閱讀參考資料加深所學(xué)知識；2.通過網(wǎng)絡(luò)平臺學(xué)習(xí)無人機(jī)軟件類型和編程方式；3.具備舉一反三的學(xué)習(xí)能力。1.培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真、仔細(xì)的工作態(tài)度及對待工作和學(xué)習(xí)一絲不茍、精益求精的工匠精神精神；2.培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，吃苦耐勞的優(yōu)秀品質(zhì)。165調(diào)試1.掌握無人機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)安裝、調(diào)試方法；2.掌握無人機(jī)飛控軟件的使用、調(diào)試方法。1.學(xué)會對無人機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)、安裝的調(diào)試，使裝配誤差滿足無人機(jī)飛行要求；2.學(xué)會通過軟件的改寫、編程，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的飛控模式的改變；3.學(xué)會通過調(diào)試，將無人機(jī)飛行狀態(tài)調(diào)整至最優(yōu)狀態(tài)，續(xù)航時(shí)間長，操控準(zhǔn)確。1.通過閱讀參考資料加深所學(xué)知識；2.通過網(wǎng)絡(luò)平臺學(xué)習(xí)無人機(jī)調(diào)試內(nèi)容與步驟；3.能夠通過各種資訊，了解其它類似無人機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理；4.具備舉一反三的學(xué)習(xí)能力。1.培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真、仔細(xì)的工作態(tài)度及對待工作和學(xué)習(xí)一絲不茍、精益求精的工匠精神精神；2.培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，吃苦耐勞的優(yōu)秀品質(zhì)。46復(fù)習(xí)7考試合計(jì)講授32學(xué)時(shí)、實(shí)踐28學(xué)時(shí)、復(fù)習(xí)與習(xí)題課2學(xué)時(shí)，考試2學(xué)時(shí)，共64學(xué)時(shí)六、課程考核與評價(jià)本課程考核分為平時(shí)成績、實(shí)踐成績和期末成績?nèi)齻€(gè)部分，分別占總評成績的30%、40%、30%。列表如下：總評成績平時(shí)成績實(shí)踐成績期末成績出勤平時(shí)作業(yè)100%10%20%40%30%小計(jì)30%40%30%（1）平時(shí)成績包括：出勤、平時(shí)作業(yè)、實(shí)踐操作出勤占總成績10%。遲到、早退一次扣1分，缺勤一次扣5分。正常請假不扣分。平時(shí)作業(yè)占總成績20%，共計(jì)10次，每次10分計(jì)算。作業(yè)成績等級分A、B、C、D四類。獨(dú)立完成、書寫工整，結(jié)論正確為A；獨(dú)立完成、書寫工整，結(jié)論有少量錯(cuò)誤為B；書寫筆記難以辨認(rèn)，結(jié)論有較多錯(cuò)誤為C；作業(yè)不完整為D。（2）實(shí)踐操作占總成績40%。獨(dú)立完成為A，在他人指導(dǎo)下完成為B。（3）期末成績?yōu)槔碚摽荚嚦煽?。考試方式為考查。試卷中含超綱題目分值不低于3分，不高于10分。七、教材及相關(guān)資源教材采用清華大學(xué)出版社出版的，由馮新宇、范紅剛、辛亮主編《四旋翼無人飛行器設(shè)計(jì)》。在網(wǎng)絡(luò)中開設(shè)網(wǎng)絡(luò)課程及MOOC，校企合作共同開發(fā)的“做中學(xué)”網(wǎng)絡(luò)平臺。八、任課教師要求任課教師應(yīng)為本科及以上學(xué)歷，教授過機(jī)械基礎(chǔ)、機(jī)械制造、電子技術(shù)基礎(chǔ)等課程，有3年以上教學(xué)