Оператор БПЛА программа. Программа Оператор беспилотных авиационных систем
 Скачать 0.62 Mb.
|
|
СОГЛАСОВАНО: Начальник отдела развития детских технопарков «Кванториум» АУ ХМАО – Югры «Региональный молодежный центр» ______________ А. А. Сакаро «____» _______ 2017 г. УТВЕРЖДАЮ: Директор АУ ХМАО – Югры «Региональный молодежный центр» ________________ А. Э. Шишкина приказ от «___» _______2017 г. № ______-______ ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОБЩЕРАЗВИВАЮЩАЯ ПРОГРАММА «Оператор беспилотных авиационных систем» (наименование дополнительной общеразвивающей программы) Возраст детей 12 – 17 лет Срок реализации программы 60 академических часов Автор-составитель: Огнев Андрей Владимирович педагог дополнительного образования, отдела развития Детских технопарков «Кванториум» АУ ХМАО – Югры «Региональный молодежный центр» г. Нефтеюганск 2017 год Автономное учреждение Ханты-Мансийского автономного округа – Югры «РЕГИОНАЛЬНЫЙ МОЛОДЕЖНЫЙ ЦЕНТР» 2 СОДЕРЖАНИЕ I ЦЕЛЕВОЙ РАЗДЕЛ 3 1.1.Пояснительная записка 3 1.1.1.Направленность программы 3 1.1.2.Актуальность программы 3 1.1.3.Отличительные особенности программы 3 1.1.4.Цель и задачи программы 4 1.1.5.Возраст обучающихся 5 1.1.6.Срок реализации программы 5 1.2.Планируемые результаты освоения программы 5 1.2.1.Способы и формы проверки результатов освоения программы 5 II. СОДЕРЖАТЕЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ 6 2.1.Общее содержание программы 6 2.2.Тематическое содержание программы 6 III.ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ РАЗДЕЛ 7 3.1.Учебно-тематический план 7 3.2.Календарный учебный график 8 3.3.Система условий реализации программы 9 3.3.1.Кадровые условия реализации программы 9 3.3.2.Материально-технические условия реализации программы 9 3.3.3.Учебно-методическое обеспечение программы 10 3.3.4.Рекомендуемая литература 10 3 I. ЦЕЛЕВОЙ РАЗДЕЛ 1.1. Пояснительная записка 1.1.1. Направленность программы Данная общеразвивающая программа дополнительного образования детей имеет научно-техническую направленность. Предполагает дополнительное образование детей в области авиамоделирования и беспилотной авиации. Программа направлена на формирование у детей знаний и навыков, необходимых для работы с беспилотными авиационными системами. Программа позволяет создавать благоприятные условия для развития технических способностей обучающихся. 1.1.2. Актуальность программы Описываемая образовательная программа интересна тем, что интегрирует в себе достижения современных и инновационных направлений в малой беспилотной авиации. Занимаясь по данной программе, обучающиеся должны получить знания и умения, которые позволят им понять основы устройства беспилотного летательного аппарата, принципы работы всех его систем и их взаимодействия. Благодаря росту возможностей и повышению доступности дронов, потенциал использования их в разных сферах экономики стремительно растёт. Это создало необходимость в новой профессии: оператор беспилотных авиационных систем (БАС). Стратегическая задача курса состоит в подготовке специалистов по конструированию, программированию и эксплуатации БАС. 1.1.3. Отличительные особенности программы В программе объединены: начальное инженерное проектирование, программирование микроконтроллеров и микропроцессоров и отведена доля на спортивную деятельность радиоуправления моделями дронов, технического прогресса, новых технологий. 4 1.1.4. Цель и задачи программы Целью программы является формирование у учеников устойчивых знаний и навыков по таким дисциплинам, как: аэродинамика и конструирование беспилотных летательных аппаратов; основы радиоэлектроники и схемотехники; программирование микроконтроллеров; лётная эксплуатация БАС. Программа направлена на развитие в ребенке интереса к проектной, конструкторской и предпринимательской деятельности, значительно расширяющей кругозор и образованность ребенка. Основными задачами данной программы являются (компетенции, которые прививаются): • Развитие у детей воображения, пространственного мышления, воспитание интереса к технике и технологиям. • Воспитание трудолюбия, развития трудовых умений и навыков, расширение политехнического кругозора, умения планировать работу по реализации замысла, предвидеть результат и достигать его, при необходимости вносить коррективы в первоначальный замысел. • Повышение сенсорной чувствительности, развитие мелкой моторики и синхронизации работы обеих рук за счет обучения пилотирования и аэросъемки с беспилотных летательных аппаратов. • Ознакомление детей с духом научно-технического соревнования, развитие умения планировать свои действия с учетом фактора времени в обстановке с элементами конкуренции. • Обучение детей проектированию, сборке и программированию беспилотных летательных аппаратов, использованию современных средств автоматического контроля и управления для создания интеллектуальных БАС. • Выработка навыков пилотирования беспилотных летательных аппаратов. 5 • Самореализация личности обучающегося. • Развитие творческих способностей обучающегося. 1.1.5. Возраст обучающихся Программа ориентирована на дополнительное образование учащихся среднего и старшего школьного возраста (12-17 лет). 1.1.6 Сроки реализации Срок обучения – 60 академических часов, в том числе теоретические занятия –11 часов, практические занятия – 49 часов. Срок реализации программы – 15 учебных недель (сентябрь-декабрь): 2 академических часа в день, 4 академических часа в неделю 1.2. Планируемы результаты Образовательная программа дает каждому обучающемуся по результатам ее прохождения овладеть всеми заявленными компетенциями и выполнить проектную работу по созданию беспилотной авиационной системы. 1.2.1. Способы и формы проверки результатов освоения программы Формой отчетности является успешное выполнение всех практических задач, последующая защита собственного реализованного проекта. 6 II. СОДЕРЖАТЕЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ 2.1. Общее содержание программы В ходе реализации программы обучающиеся изучают устройство дрона, электротехнику, пайку и программирование микроконтроллеров и микропроцессоров. В ходе работы получают опыт работы с инструментом. Получают опыт в пилотирование авиационной беспилотной модели. 2.2. Тематическое содержание программы Разделы Темы Теория Практика Всего час. 1 2 3 4 5 Блок 1. Теория мультироторных систем. Основы управления. Полёты на симуляторе. 4 11 15 Блок 2. Сборка и настройка квадрокоптера. Учебные полёты. 5 15 20 Блок 3. Настройка, установка FPV – оборудования. Полеты от первого лица. 5 19 24 Итоговая аттестация 1 Итого: 14 46 60 7 III. Организационный раздел 3.1. Учебно-тематический план Раздел ы Наименование темы Объем часов Всего часов В том числе Теори я Практика 1 2 3 4 5 Блок 1 Теория мультироторных систем. Основы уаправления.Полёты на симуляторе. 15 4 11 1 Вводная лекция о содержании курса. 1 1 2 Принципы управления и строение мультикоптеров. 1 1 3 Основы техники безопасности полётов 1 1 4 Основы электричества. Литий- полимерные аккумуляторы. 1 1 5 Практическое занятия с литий- полимерными аккумуляторами (зарядка/разрядка/балансировка /хранение) 3 3 6 Полёты на симуляторе 8 8 Блок 2. Сборка и настройка квадрокоптера. Учебные полёты. 20 5 15 1 Управление полётом мультикоптера. Принцип функционирования полётного контроллера и аппаратуры управления 3 3 2 Настройки полётного контроллера 2 2 3 Инструктаж по технике безопасности полетов 2 2 4 Первые учебные полёты: «взлёт/посадка», «удержание на заданной высоте», перемещения «вперед-назад», «влево-вправо». Разбор аварийных ситуаций 6 6 5 Выполнение полётов: «точная посадка на удаленную точку», «коробочка», «челнок», «восьмерка», «змейка», «облет по кругу» 7 7 Блок 3 Настройка, установка FPV – оборудования. 24 5 19 8 1 Основы видеотрансляции. Применяемое оборудование, его настройка. 3 3 2 Установка и подключение радиоприёмника и видеооборудования. 7 2 5 3 Пилотирование с использованием FPV - оборудования. 14 14 Итоговая аттестация 1 Прохождение квалификационного трека 1 1 Итого: 60 14 46 3.2. Календарный учебный график Период реализации программы: 15 недель. Режим занятий: 2 занятия в неделю, 4 академических часа. Продолжительность 1 занятия: 2 академических часа. Структура двухчасового занятия: 45 минут – рабочая часть; 15 минут – перерыв (отдых); 45 минут – рабочая часть. № учебной недели Время по расписанию Вид деятельности 1 2 3 С 1 по 15 неделю Пн. 10.15 – 12.45 13.45 – 16.15 16.30 – 19.15 Ср. 10.15 – 12.45 13.45 – 16.15 16.30 – 19.15 Занятия в аудитории, мастерской. С 1 по 15 неделю Вт. 10.15 – 12.45 13.45 – 16.15 16.30 – 19.15 Чт. 10.15 – 12.45 13.45 – 16.15 16.30 – 19.15 Занятия в аудитории, мастерской 9 3.3. Система условий реализации программы 3.3.1. Кадровые условия реализации программы Обучение осуществляется лицом с высшим профессиональным образованием или средним профессиональным образованием в области, соответствующей профилю направленности дополнительной общеразвивающей программы детского технопарка «Кванториум» без предъявления требований к стажу работы или, дополнительное профессиональное образование по направлению «Образование и педагогика», либо высшее профессиональное образование или среднее профессиональное образование по направлению «Образование и педагогика». Лицо, не имеющее соответствующего образования, но обладающее достаточным практическим опытом, знаниями, умениями и выполняющее качественно и в полном объеме возложенные на него должностные обязанности, в порядке исключения, может быть назначено на должность педагога дополнительного образования 3.3.2. Материально-технические условия реализации программы Наименование специализированных аудиторий, кабинетов, лабораторий Наименование оборудованных учебных кабинетов, объектов для проведения практических занятий с перечнем основного оборудования Фактический адрес учебного кабинета Учебная аудитория для проведения лекционных и практических занятий Учебная аудитория для проведения лекционных и практических занятий, оснащенная мебелью на 10 посадочных мест. Оборудование: компьютер преподавателя; 5 учебных компьютеров; Паяльное оборудование; мобильная магнитная доска для учебной аудитории; наборы для сборки. 628307 г. Нефтеюганск, улица Ленина, здание 18, кабинет 20, учебная аудитория «Аэроквантум» 628307 г. Нефтеюганск, улица Ленина, здание 18, кабинет 46, мастерская 628307 г. Нефтеюганск, улица Ленина, здание 18, кабинет 19, «Лекторий» 10 3.3.3. Учебно-методическое обеспечение программы Для более качественного образования обучающихся необходимо выполнить следующие условия обеспечения программы: обеспечить обучающихся необходимой учебной и методической литературой; создать условия для безопасных учебных полётов в помещении; создать условия для разработки проектов; обеспечить удобным местом для индивидуальной и групповой работы; обеспечить обучающихся аппаратными и программными средствами. Аппаратные средства: Компьютеры/ноутбуки; Программаторы для микроконтроллеров; Устройства для презентации: проектор, экран. Локальная сеть для обмена данными. Выход в глобальную сеть Интернет. Программные средства: Операционная система. Наземная станция (программа для настройки полётных контроллеров и получении полётной телеметрии в случае применения радиомодема) 3.3.4. Рекомендуемая литература 1. Белинская Ю.С. Реализация типовых маневров четырехвинтового вертолета. Моло-дежный научно-технический вестник. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон.журн. 2013. №4. Режим доступа: http://sntbul.bmstu.ru/doc/551872.html (дата обращения 20.04.2014). 2. Гурьянов А. Е. Моделирование управления квадрокоптером Инженерный вестник. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон.журн. 2014 №8 Режим доступа: http://engbul.bmstu.ru/doc/723331.html (Дата обращения 20.10.15) 3. Ефимов. Е. Программируем квадрокоптер на Arduino: Режим доступа: http://habrahabr.ru/post/227425/ (Дата обращения 20.10.15) 4. Институт транспорта и связи. Основы аэродинамики и динамики полета. Рига, 2010. Режим доступа: http://www.reaa.ru/yabbfilesB/Attachments/Osnovy_ajerodtnamiki_Riga.pdf (Дата обращения 20.10.15) 5. Канатников А.Н., Крищенко А.П., Ткачев С.Б. Допустимые пространственные траек- тории беспилотного летательного аппарата в вертикальной плоскости. Наука и обра-зование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. 11 Электрон.журн. 2012. №3. Режим доступа: http://technomag.bmstu.ru/doc/367724.html (дата обращения 17.04.2014). 6. Колесников К.С., Механика в техническом университете. В 8 т. Т. 1. Курс теоретической механики. М.:Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005.736 с. 11.Beard R.W. Quadrotor Dynamics and Control. Brigham Young University, October 3, 2008. P. 47.Режимдоступа: http://rwbclasses.groups.et.byu.net/lib/exe/fetch.php?media=quadrotor:beardsquadrot ornotes .pdf (датаобращения 20.05.2014). 7. Мартынов А.К. Экспериментальная аэродинамика. М.: Государственное издательство оборонной промышленности, 1950. 479 с. 13. Мирошник И.В. Теория автоматического управления. Линейные системы. СПб: Питер, 2005. 337 8. Редакция Tom'sHardwareGuide. FPV- мультикоптеры: обзор технологии и железа. 25 июня 2014. Режим доступа: http://www.thg.ru/consumer/obzor_fpv_multicopterov/print.html (Дата обращения 20.10.15) 9. Alderete T.S. “Simulator Aero Model Implementation” NASA Ames Research Center, Moffett Field, California. P. 21. Режим доступа: http://www.aviationsystemsdivision.arc.nasa.gov/publications/hitl/rtsim/Toms.pdf (дата об- ращения 25.05.2014). 10. Bouadi H., Tadjine M. Nonlinear Observer Design and Sliding Mode Control of Four Rotors Helicopter. World Academy of Science, Engineering and Technology, Vol. 25, 2007. Pp. 225-229. 11. Madani T., Benallegue A. Backstepping control for a quadrotor helicopter. IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2006. Pp. 3255-3260. 11. Dikmen I.C., Arisoy A., Temeltas H. Attitude control of a quadrotor. 4th International Conference on Recent Advances in Space Technologies, 2009. Pp. 722- 727. 4. Luukkonen T. Modelling and Control of Quadcopter. School of Science, Espoo, August 22, 2011. P. 26. Режим доступа: http://sal.aalto.fi/publications/pdf- files/eluu11_public.pdf (да- та обращения 16.05.2014). 12. LIPO SAFETY AND MANAGEMENT: Режимдоступа: http://aerobot.com.au/support/training/lipo-safety (Датаобращения 20.10.15) 13. Murray R.M., Li Z, Sastry S.S. A Mathematical Introduction to Robotic Manipulation.SRC Press, 1994.P. 474. 14. Zhao W., Hiong Go T. Quadcopter formation flight control combining MPC and robust feedback linearization. Journal of the Franklin Institute. Vol.351, Issue 3, March 2014. Pp. 1335-1355. DOI: 10.1016/j.jfranklin.2013.10.021 |