高職創(chuàng)新無人機實訓室建設方案空中機器人高職實踐創(chuàng)新實訓室建設方案（初稿）河北恒拓電子科技有限公司2017月17日0/20

高職創(chuàng)新無人機實訓室建設方案一背空中機器人又叫無人機，近年來在軍用機器人家族中，無人機是科研活動最活躍、技術進步最大、研究及采購經費投入最多、實戰(zhàn)經驗最豐富的領域。近些年來，空中機器人從軍用走向了民用，同時也衍生出了多種多樣的形態(tài)和用途。目前使用最為廣泛的是多旋翼飛行器，多旋翼飛行器以其簡單的結構、超強的機動性獨特的飛行方式以及軍事和民事領域展現出的巨大應用價值引起了國內外學者以及科研機構的廣泛關注迅速成為目前國際上研究的熱點之一，越來越多的人員對其研究以及學習。我國從事無人機行業(yè)的單位300多家規(guī)模比較大企業(yè)有家左右，形成了配套齊全的研發(fā)制造銷售和服務體系目前在研和在用的無人機型多達上百種小型無人機技術逐步成熟戰(zhàn)略無人機已試飛攻擊無人機也已多次成功試射空地導彈。中國2014年無人機銷量約2萬架，預計到2020年中國無人機年銷量將達到29架未來幾年將保持％以上的增長2014中國民用無人機銷售規(guī)模已經達到40億元。從發(fā)展前景來看，無人機已經應用在航拍、快遞、災后搜救、數據采集等領域，表明無人機的發(fā)展?jié)摿薮?。目前，我國民用無人機共有余家研制單位和架使用量，民用無人機的種類也逐漸豐富，包括固定翼無人機、旋翼無人機、飛艇無人機等。而上述成果，在很大程度上是高空、高速、中遠程、長航時、大載荷等軍用無人機技術逐漸向民用“滲透”的結果。我國民用無人機研制單位分為兩類：一類是軍工集團下屬單位和科研院所；二是越來越多民企開始涉足無人機研制。1/20

高職創(chuàng)新無人機實訓室建設方案二、理和必要性隨著無人機尤其是多旋翼飛行器技術的不斷發(fā)展無人機的用途已經深入各行各業(yè)尤其我國無人機行業(yè)發(fā)展速度很快對于人才的需求急劇增加據估算，我國2018需要的無人機操作維護人員至少達到20人人機技術教育教學將更顯得尤為重要。面對不斷發(fā)展的技術和市場需求，高校應當緊隨技術潮流，開設更多的適應社會發(fā)展需求的課程與實驗養(yǎng)更多的單片機與無人機技術人才以及技術學科更好的建設，無人機創(chuàng)新實驗室建設顯得尤為重要。本方案根據高等學校的特點，結合本公司產品情況進行設計，實驗室設施不僅可以滿足各種專業(yè)學生從電路單片機技術入門結合自己在課堂上學到的理論知識從空中機器人技術實訓實踐到飛行器模擬飛行再到真實飛行以及全部過程以及以無人機為平臺的研發(fā)和其他項目的探索還可以滿足單片機嵌入式相關課程教學與開發(fā)的需求亦可滿足高校相關項目課題的研究還更好的促進了學科建設的發(fā)展到即增加學校的科研能力又促進了學科建設更培養(yǎng)了一批高素質的學生，可謂一舉三得。三、

空中機人實踐創(chuàng)新驗室建目標建設具有特色的空中機器人實踐創(chuàng)新實訓室以此為依托促進學校的學科建設和增強學校的研發(fā)能力培養(yǎng)空中機器人優(yōu)秀人才為社會輸送更多的無人機應用人才，同時開展空中機器人應用技術教育教學的研究和研發(fā)。教師可以依托實驗室的硬件以及技術環(huán)境進行課程設計進一步完善學科建設和相關項目的研發(fā)促進學?？蒲心芰徒虒W能力的提升為學校的教學發(fā)展不僅硬件方面得到提升還能增進學生的動手和思考能力。在憑借恒拓系列開源系列空中機器人等相關技術支持環(huán)境下，搭建軟件、硬件和通信平臺學生在實驗教師的指導下將嵌入式理論知識電子技術知識與社會發(fā)展技術需求對接，通過空中機器人實踐創(chuàng)新實驗室實現學生動手實踐能力輯分析能力并提高對理知識的理解時可以進行學生的畢業(yè)設計項目。另外，近年來大學生競賽數量、種類越來越多，其中空中機器人的有關競賽2/20

高職創(chuàng)新無人機實訓室建設方案也越來越受廣大高校的歡迎驗室的建設可以完善空中機器人競賽人員培訓和選拔體系僅能更進一步增加學校的科研能力還能培養(yǎng)一批高素質技能人才隊伍同時社會上無人機相關人才缺口很大實驗室系統(tǒng)的培養(yǎng)定向人才校企緊密合作，為市場輸出高水平的人才。簡單概括創(chuàng)新實驗室具備一下幾點優(yōu)勢：1）建設具特色的空中機器人開發(fā)實踐平臺；2）建立高平的空中機器人研發(fā)教師學生團隊；3）建立可制推廣的空中機器人開發(fā)實踐開發(fā)課程體系；4）完善空機器人等相關專業(yè)的建設；5）參加各相關競賽并爭取優(yōu)異成績，增強學校的知名度。6）

促進學校相關教育科研項目的發(fā)展和對無人機及相關行業(yè)人才的輸出。理論深入與實踐結合是高等院校教學體系的重要部分空中機器人創(chuàng)新實訓室作為高職院校教學科研和研發(fā)的重要基地肩負著為教學科研和競賽提供保證的任務增強教師隊伍教學能力的同時在培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力方面有著不可替代的作用同時也是學校辦學實力的標志以及教學水平科研水平和管理水平的重要體現。方案1、空中機器人是嵌入式、傳感器、單片機、圖像處理等一系列技術的一個具體應用嵌入式技術是無人機技術的基礎支撐技術恒拓是單片機技術方案應用的先行者。恒拓科技在自己的空中機器人中各處均體現了各種技術的綜合應用，并且在自己的產品中提供了各種二次開發(fā)的功能。2、強調實驗體系搭建的教學需求。無人機創(chuàng)新實驗室首先要滿足高校教學的第一需求所以平臺不只是簡單的硬件合成要求所有硬件驅動暢通的前提下既能滿足單個方面的教學和科技需要又能建立綜合的技術實驗平臺并建立豐富的可滿足學校教學的實驗體系拓本著服務于教育高學生品質宗旨，了解高校教學需求，強調軟硬兼顧，綜合發(fā)展。3/20

高職創(chuàng)新無人機實訓室建設方案3、感器技術是未來各個只能領域應用的一項重要技術。傳感技術是讓空中機器人實現某一功能的一個基礎技術空中機器人實現所需要的功能奠定了基礎因此傳感器在空中機器人上的應用顯得更加突出特別是在目前很多行業(yè)都趨向于工業(yè)化的背景下。4、空中機器人是一個面向應用的、多學科的綜合技術，應用市場巨大。一般本科、?？平虒W應更強調應用，而不是過多的強調傳感器、網絡技術、通信技術等基礎技術否則知識點太多學生分身乏術我國一般院校更多的應該著重發(fā)展應用教學多了解應用案例以及多方面的實用情況以案例帶動教學和在實際的應用中讓學生更深入的了解所學所想更適合目前中國各種相關學科和專業(yè)的教學實際情況以的解決方案中除了在無人機自身的設計和應用外，更強調實際行業(yè)和工業(yè)生產中以及學術研究中應用實訓。一、

實驗室區(qū)域及功能1）機械構設計區(qū)提供所有的零部件，同時配備3D打印機，學生可以動手將所有部件按照實驗指導書組裝成一架完整的無人機，也可以自行設計部分外觀和結構，通過3D打印技術實現。通過組裝讓學生熟悉無人機結構與原理，了解相關組成部件。2）維護飛行區(qū)將組裝好的飛機進行參數設置和校準對機架電池螺旋槳電機電調、飛行控制器以及遙控器等進行維護高學生對飛機的進一步認識和對自身能力的提升。3）調試儀器區(qū)當飛行器出現鼓掌無法正常工作時，學生借助相關測試儀器，快速判斷出故障位置并進行響應修理，突出鍛煉學生的動手和思考能力4）研發(fā)通過實驗室提供的開源飛行控制器系統(tǒng)和其他解決方案學生可以針對科研項目學科競賽進行二次開發(fā)對后續(xù)的教學和競賽發(fā)展做出鋪墊以及對學生能4/20

高職創(chuàng)新無人機實訓室建設方案力質的提升有著不可或缺的作用。二、

培訓大本培訓綱對不同階不同能的同學學習設置了等的培訓內對各個生不同時間自身發(fā)有著重要的導作用一初級階段11.11.222.12.22.333.13.23.33.4

多旋翼行器工作原多旋翼飛行器的結構形式多旋翼飛行器的工作原理多旋翼行器結構與裝多旋翼飛行器的部件與結構Hawk飛行控制器詳解飛行器的組裝飛行器調試及起飛調試軟件飛行器的校準飛行安全指引起飛前的準備二、中階段44.14.24.34.44.54.6

基于STM32的基程序開開發(fā)環(huán)境簡介單色及三色示OLED顯示虛擬串口的使用讀取MPU6050數據讀取羅盤數據5/20

4.74.84.94.104.114.124.134.144.154.16

高職創(chuàng)新無人機實訓室建設方案MS5611氣壓數據讀取EEPROM的讀取PWM采集PWM輸出ESP8266Wi-Fi使用Micro卡讀寫A/D電壓采集超聲波數據采集和測距據采集無線串口使用三、高階段55.15.25.35.45.55.65.766.16.26.36.4

高級飛算法的設計實現姿態(tài)解算算法概述旋轉矩陣四元數IMUupdata算法解析IMU姿態(tài)解算串級驗飛行程序飛行器調試及起飛調試軟件飛行器的校準飛行安全指引起飛前的準備三、

項目主器材v1.0飛行平臺（機械爪的四旋翼競賽用機，為華北五省機6/20

高職創(chuàng)新無人機實訓室建設方案器人大賽官方推薦產品）?Hawk3飛行平臺（2017電子設計競賽產品）?ENZO飛行平臺（2015電子設計競賽產品）?HawkA行平臺?屬教材書籍?打印機?人機室內飛行測試場地?制板設備?Windows版無人機助手（地面站）軟件?版無人機助手（手機地面站）軟件以上器材及資料為空中機器人創(chuàng)新實驗室標準配備，用戶可結合本單位需求，進行增減。我公司除提供上述所有器材外，另負責上述器材的安裝調試，對實驗室?guī)熒M行實驗設備使用前培訓，實驗設備使用中問題進行解決，針對科研項目和比賽項目進行方向指引和一定的技術指導和后續(xù)的技術支持。HTHawk-2開飛行控器提供資料?速入門指南?用說明書?套軟件和驅動程序?態(tài)解算資料?裝視頻教程?關例程?驗指導書?版代碼Enzo開飛行控制器供資料7/20

高職創(chuàng)新無人機實訓室建設方案?速入門指南?用說明書?套軟件和驅動程序?態(tài)解算資料?裝視頻教程?放SDK版代碼HTHawk-A開源飛控制器供資料?速入門指南?用說明書?套軟件和驅動程序?態(tài)解算資料?裝視頻教程?PIX原版代碼?版代碼HT-X4-453-407系列飛行器開發(fā)板提供資料?速入門指南?用說明書?套軟件和驅動程序?裝視頻教程?關例程六、HawkA行控制介紹本公司實驗室建設備了一列的產品，下是針一些產品的紹和說明

HTHawk-A開源飛控制外8/20

高職創(chuàng)新無人機實訓室建設方案HTHawk-A開源飛控制器介HTHawk-A是一款適用于多旋翼飛行器的開源飛行控制系統(tǒng)，使用CortexM4核心，配有協處理器，功能更強大，性能更可靠，同時支PIX固件，支持四六八旋翼飛行器和其他種類的飛行器是為飛行器愛好者們開發(fā)的一套高品質開源自動駕駛系統(tǒng)，給用戶提供卓越的飛行體驗。9/20

高職創(chuàng)新無人機實訓室建設方案主要特

重量與寸名稱主控尺重量

規(guī)格長**73mm*33mm*15mm主控，不含外殼）14g（不含外殼、拓展模塊和顯示屏）

基本參支持飛器類型最大軸支持電類型最大輸通道

四軸、六軸、八軸、1500mm490Hz以下PWM調1410/

支持接機類型工作電典型功工作溫工作濕貯存溫貯存濕

高職創(chuàng)新無人機實訓室建設方案S.BUS、PPM、PWM0.65W-15~35℃10%-90%-25~40℃10%-95%飛行特最大傾角最大偏速度懸停精最大垂速度最大水速度最大航數抗風能

35100/秒水平±1.5米，垂直0.5米6/秒20/秒255411/

高職創(chuàng)新無人機實訓室建設方案硬件規(guī)處理器協處理RAMFLASH加速度地磁傳器陀螺儀片氣壓計顯示屏指示燈USB接口通信接信號輸電源存儲卡口

（32BitARMCortex-M4F，180MHz/252MIPS，帶浮點運算器）STM32F103VCT6（32BitARMCortex-M3，72MHz）256KB2MBMPU6000LSM303DL3GD20HMEASMS5611OLED示屏全色LED智能指示燈Micro接口，USB虛串口，可以當做串口使用接口，數傳接口，電子羅盤支持S.BUS、、信號輸入外置安全開關；二極管防反接；自恢復保險絲；電源電感濾波；輸入靜電保護Micro卡接口12/

高職創(chuàng)新無人機實訓室建設方案四、

Hawk2飛控制器紹

HTHawk-2開飛行控器簡介HT是一款適用于多旋翼飛行器的開源飛行控制系統(tǒng)，使用CortexM3核心，功能更強大，性能更可靠，同時支PIX固件，支持四、六、八旋翼飛行器和其他種類的飛行器為飛行器愛好者們開發(fā)的一套高品質開源自動駕駛系統(tǒng)，給用戶提供卓越的飛行體驗。Hawk飛行控制器采用STM32F103VCT6主控置為STM32F103VCT6+MPU6050+MS5611，支持Wi-Fi線透傳模式持MicroSD/TF卡飛行日志存儲，支恒拓地面站，支持超聲波定高，提供十九個開源代碼例程，提供配套書籍。

HTHawk-2開飛行控器外觀13/

高職創(chuàng)新無人機實訓室建設方案

重量與寸名稱主控尺重量

長**不含外殼和OLED示屏）14g（不含外殼和OLED顯示屏）

基本參支持飛器類型最大軸支持電類型最大輸通道支持接機類型工作電典型功工作溫工作濕貯存溫貯存濕

四軸、六軸1200mm490Hz以下電調6PWM0.67W-15~35℃10%-90%-25~40℃10%-95%

飛行特最大傾角最大偏速度懸停精最大垂速度

30100/秒-5/秒14/

最大水速度最大航數抗風能硬件規(guī)名稱處理器加速度地磁傳器氣壓計FLASH芯顯示屏指示燈USB接口通信接WI-FI存儲卡口

高職創(chuàng)新無人機實訓室建設方案10.2米/-4規(guī)格STM32F103VCT6（ARMCortex-M3，MPU6050MS5611可選OLED顯示屏（提供12864示屏接口）全色能指示燈Micro接口，虛擬串口，可以當做串口使用IIC接口、GPS接口、Radio接口、SONAR接口ESP8266Micro卡15/

高職創(chuàng)新無人機實訓室建設方案五、

HT-500B四旋翼飛器實驗臺基本介紹HT-500B四翼飛行實驗平