高职创新无人机实训室建设方案文档格式.docx
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建设具有特色的空中机器人实践创新实训室,以此为依托促进学校的学科建设和增强学校的研发能力,培养空中机器人优秀人才,为社会输送更多的无人机应用人才,同时开展空中机器人应用技术教育教学的研究和研发。
教师可以依托实验室的硬件以及技术环境进行课程设计,进一步完善学科建设和相关项目的研发,促进学校科研能力和教学能力的提升,为学校的教学发展不仅硬件方面得到提升还能增进学生的动手和思考能力。
在凭借恒拓系列开源系列空中机器人等相关技术支持环境下,搭建软件、硬件和通信平台,学生在实验教师的指导下,将嵌入式理论知识、电子技术知识与社会发展技术需求对接,通过空中机器人实践创新实验室实现学生动手实践能力、逻辑分析能力并提高对理论知识的理解,同时可以进行学生的毕业设计项目。
另外,近年来大学生竞赛数量、种类越来越多,其中空中机器人的有关竞赛也越来越受广大高校的欢迎,实验室的建设可以完善空中机器人竞赛人员培训和选拔体系,不仅能更进一步增加学校的科研能力还能培养一批高素质技能人才队伍。
同时社会上无人机相关人才缺口很大,实验室系统的培养定向人才,校企紧密合作,为市场输出高水平的人才。
简单概括创新实验室具备一下几点优势:
1)建设具有特色的空中机器人开发实践平台;
2)建立高水平的空中机器人研发教师学生团队;
3)建立可复制推广的空中机器人开发实践开发课程体系;
4)完善空中机器人等相关专业的建设;
5)参加各类相关竞赛并争取优异成绩,增强学校的知名度。
6)促进学校相关教育科研项目的发展和对无人机及相关行业人才的输出。
理论深入与实践结合是高等院校教学体系的重要部分,空中机器人创新实训室作为高职院校教学、科研和研发的重要基地,肩负着为教学、科研和竞赛提供保证的任务,增强教师队伍教学能力的同时,在培养学生、创新精神和实践能力方面有着不可替代的作用,同时也是学校办学实力的标志,以及教学水平、科研水平和管理水平的重要体现。
1、空中机器人是嵌入式、传感器、单片机、图像处理等一系列技术的一个具体应用,嵌入式技术是无人机技术的基础支撑技术,恒拓是单片机技术方案应用的先行者。
恒拓科技在自己的空中机器人中各处均体现了各种技术的综合应用,并且在自己的产品中提供了各种二次开发的功能。
2、强调实验体系搭建的教学需求。
无人机创新实验室首先要满足高校教学的第一需求,所以平台不只是简单的硬件合成,要求所有硬件驱动畅通的前提下,既能满足单个方面的教学和科技需要,又能建立综合的技术实验平台,并建立丰富的可满足学校教学的实验体系,恒拓本着服务于教育,提高学生品质宗旨,了解高校教学需求,强调软硬兼顾,综合发展。
3、传感器技术是未来各个只能领域应用的一项重要技术。
传感技术是让空中机器人实现某一功能的一个基础技术,为空中机器人实现所需要的功能奠定了基础,因此传感器在空中机器人上的应用显得更加突出,特别是在目前很多行业都趋向于工业化的背景下。
4、空中机器人是一个面向应用的、多学科的综合技术,应用市场巨大。
一般本科、专科教学应更强调应用,而不是过多的强调传感器、网络技术、通信技术等基础技术,否则知识点太多,学生分身乏术。
我国一般院校更多的应该着重发展应用教学,多了解应用案例以及多方面的实用情况,以案例带动教学和在实际的应用中让学生更深入的了解所学所想更适合目前中国各种相关学科和专业的教学实际情况。
所以,恒拓的解决方案中除了在无人机自身的设计和应用外,更强调实际行业和工业生产中以及学术研究中应用实训。
一、实验室的区域及功能
1)机械结构设计区
提供所有的零部件,同时配备3D打印机,学生可以动手将所有部件按照实验指导书组装成一架完整的无人机,也可以自行设计部分外观和结构,通过3D打印技术实现。
通过组装让学生熟悉无人机结构与原理,了解相关组成部件。
2)维护与飞行区
将组装好的飞机进行参数设置和校准,对机架、电池、螺旋桨、电机、电调、飞行控制器以及遥控器等进行维护,提高学生对飞机的进一步认识和对自身能力的提升。
3)调试和仪器区当飞行器出现鼓掌无法正常工作时,学生借助相关测试仪器,快速判断出故障位置并进行响应修理,突出锻炼学生的动手和思考能力。
。
4)研发区
通过实验室提供的开源飞行控制器系统和其他解决方案,学生可以针对科研项目、学科竞赛进行二次开发,对后续的教学和竞赛发展做出铺垫以及对学生能
力质的提升有着不可或缺的作用
本培训大纲对不同阶段不同能力的同学学习上设置了对等的培训内容
对各个学生不同时间的自身发展有着重要的引导作用。
)、初级阶段
1多旋翼飞行器工作原理多旋翼飞行器的结构形式多旋翼飞行器的工作原理
2多旋翼飞行器结构与组装多旋翼飞行器的部件与结构Hawk2飞行控制器详解飞行器的组装
3飞行器的调试及起飞调试软件飞行器的校准飞行安全指引起飞前的准备
二、中级阶段
4基于STM32的基础程序开发
开发环境简介单色及三色LED显示OLED显示USB虚拟串口的使用读取MPU6050的数据读取HMC5883L罗盘数据
MS5611气压数据读取
M24128EEPRO的M读取
PWM采集
PWM输出
ESP8266Wi-Fi使用MicroSD卡读写A/D电压采集超声波数据采集和测距GPS数据采集无线串口使用
三、高级阶段
5高级飞行算法的设计与实现姿态解算算法概述旋转矩阵
四元数
IMUupdata算法解析IMU姿态解算串级PID实验飞行程序
6飞行器的调试及起飞
调试软件
飞行器的校准飞行安全指引起飞前的准备
三、项目主要器材
Enzo2飞行平台(ENZO机+械爪的四旋翼竞赛用机,为华北五省机器人大
赛官方推荐产品)
Hawk3飞行平台(2017电子设计竞赛产品)
ENZO飞行平台(2015电子设计竞赛产品)
HawkA飞行平台
附属教材书籍
3D打印机
无人机室内飞行测试场地
PCB制板设备
Windows版无人机助手(PC地面站)软件
Android/IOS版无人机助手(手机地面站)软件
以上器材及资料为空中机器人创新实验室标准配备,用户可结合本单位需求,进行增减。
我公司除提供上述所有器材外,另负责上述器材的安装调试,对实验室师生进行实验设备使用前培训,实验设备使用中问题进行解决,针对科研项目和比赛项目进行方向指引和一定的技术指导和后续的技术支持。
HTHawk-2开源飞行控制器提供资料
快速入门指南使用说明书配套软件和驱动程序姿态解算资料安装视频教程相关例程实验指导书Keil版代码
Enzo开源飞行控制器提供资料
快速入门指南
使用说明书配套软件和驱动程序姿态解算资料安装视频教程开放SDK和Keil版代码
HTHawk-A开源飞行控制器提供资料
使用说明书配套软件和驱动程序姿态解算资料安装视频教程PIX原版代码
Keil版代码
HT-X4-453-407系列飞行器开发板提供资料
快速入门指南使用说明书配套软件和驱动程序安装视频教程相关例程
六、HawkA飞行控制器介绍
本公司为实验室建设配备了一系列的产品,一下是针对一些产品的介绍
和说明
HTHawk-A开源飞行控制外观
HTHawk-A开源飞行控制器简介
HTHawk-A是一款适用于多旋翼飞行器的开源飞行控制系统,使用CortexM4核心,配有协处理器,功能更强大,性能更可靠,同时支持PIX固件,支持四、六、八旋翼飞行器和其他种类的飞行器,是为飞行器爱好者们开发的一套高品质开源自动驾驶系统,给用户提供卓越的飞行体验。
主要特征
重量与尺寸
名称
规格
主控尺寸
长*宽*高73mm*33mm*15m(m主控,不含外壳)
重量
14g(不含外壳、拓展模块和OLED显示屏)
基本参数
支持飞行器类型
四轴、六轴、八轴、
最大轴距
1500mm
支持电调类型
490Hz以下PWM电调
最大输出通道
14
支持接收机类型
、PPM、PWM
工作电压
典型功耗
工作飞温行度特征
-15~35℃
工最作大湿倾度斜角
3150%度-90%
最贮大存偏温度航速度
-12050~度40/℃秒
贮悬存停湿精度
1水0平%-±
95米%,垂直±
米
最大垂直速度
6米/秒
最大水平速度
20米/秒
最大航点数
255
抗风能力4级
硬件规格
处理器
STM32F427VIT(632BitARMCortex-M4F,180MHz/252MIPS,带浮点运算器)
协处理器
STM32F103VCT(632BitARMCortex-M3,72MHz)
RAM
256KB
FLASH
2MB
加速度计
MPU6000
地磁传感器
STLSM303D
陀螺仪芯片
STL3GD20H
气压计
MEASMS5611
显示屏
OLED显示屏
指示灯
全色LED智能指示灯
USB接口
MicroUSB接口,USB虚拟串口,可以当做串口使用
通信接口
GPS接口,数传接口,电子罗盘
信号输入
支持、PPM、PWM信号输入
电源
外置安全开关;
二极管防反接;
自恢复保险丝;
电源电感滤波;
USB输入静电保护
存储卡接口
MicroSD卡接口
四、Hawk2飞行控制器介绍
HTHawk-2开源飞行控制器简介
HTHawk-2是一款适用于多旋翼飞行器的开源飞行控制系统,使用CortexM3核心,功能更强大,性能更可靠,同时支持PIX固件,支持四、六、八旋翼飞行器和其他种类的飞行器,是为飞行器爱好者们开发的一套高品质开源自动驾驶系统,给用户提供卓越的飞行体验。
Hawk2飞行控制器采用STM32F103VCT6主控,配置为STM32F103VCT6+MPU6050+HMC5883L+MS56,11支持Wi-Fi无线透传模式,支持MicroSD/TF卡飞行日志存储,支持HentoGCS恒拓地面站,支持超声波定高,提供十九个开源代码例程,提供配套书籍。
HTHawk-2开源飞行控制器外观
长*宽*高63mm*33mm*8m(m不含外壳和OLED显示屏)
14g(不含外壳和OLED显示屏)
四轴、六轴
1200mm
最大输出通道6
支持接收机类型PWM
典型硬功件耗规格
工名称作温度规格-15~35℃
工处理作器湿度STM32F11003%V-C9T0(6%32BitARMCortex-M3,72MHz)
加贮存速温度计度MPU6050-25~40℃
贮存湿度
10%-95%
HMC5883L
气压飞计行特征MS5611
M24128-B3W0度DW6TP
显最示大屏偏航速度可选OLE1D0显0示度屏/秒(提供12864显示屏接口)悬指停示精灯度全色LED-智能指示灯
U最S大B接垂口直速度MicroUS5B米接/口秒,USB虚拟串口,可以当做串口使用通最信大接水平口速度IIC接口、米G/秒PS接口、Radio接口、SONAR接口W最I大-F航I点数ESP8266-
存抗风储卡能力接口MicroSD4卡级
五、HT-500B四旋翼飞行器实验平台基本介绍
HT-500B四旋翼飞行器实验平台基本配置
部件参数名称规格备注
HT-500B四旋翼飞行器实验平台基本参数
项目规格
整机自重
kg
最大起飞重量
最大有效载荷
最长飞行时间
35min
有效作业时间
25min
最大飞行高度
km
遥控距离
最大巡航速度
15m/s
最大上升速度
5m/s
最大下降速度
4m/s
最大俯仰角
35°
俯仰轴旋转角速度
30°
/s
航向轴旋转角速度
100°
GPS模式悬停精度
垂直:
±
m,水平:
m
抗最大风速
7m/s
工作温度
-10℃~40℃
六、无人机助手系列软件
无人机助手系列软件包含Windows版,Linux版,Mac版,Android版和iOS版,本方案中包含使用最为广泛的Windows版和Android版。
Windows版支持Windows8/Server2012或更高版本,Windows7/Server2008R2需要单独安装.NETFramework或更高版本。
提供数据总览、姿态监视、收码显示、协议解析、参数设置、波形显示、固件升级等功能。
Android版支持Android4.4.4或更高版本。
提供数据总览、姿态监
视、收码显示、航线规划、波形显示,问题反馈等功能。
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- 高职 创新 无人机 实训室 建设 方案