拓展模塊機(jī)器人操作信息技術(shù)專題引導(dǎo)

隨著科技的發(fā)展，機(jī)器人在各行各業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，機(jī)器人的應(yīng)用也從工業(yè)制造領(lǐng)域逐漸拓展到教育娛樂、醫(yī)療康復(fù)、安防救災(zāi)、政務(wù)服務(wù)、商業(yè)等諸多領(lǐng)域，已成為當(dāng)今社會不可或缺的人類助手。近年來，國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)加大了機(jī)器人的研發(fā)投入，在硬件基礎(chǔ)與技術(shù)水平上取得了顯著提升，但缺少現(xiàn)場調(diào)試、維護(hù)、操作與運行管理等應(yīng)用型人才。本專題鼓勵學(xué)校利用現(xiàn)有設(shè)備，訓(xùn)練學(xué)生能夠簡單操作相關(guān)機(jī)器人完成任務(wù)，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，促進(jìn)科學(xué)精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

本專題設(shè)置四個實踐項目：簡易機(jī)器人組裝調(diào)試、工業(yè)機(jī)器人仿真操作、無人機(jī)航拍和服務(wù)機(jī)器人配置。在教學(xué)實施時，可根據(jù)不同專業(yè)方向選擇具體的教學(xué)項目。項目3無人機(jī)航拍任務(wù)1安裝無人機(jī)任務(wù)2駕駛無人機(jī)任務(wù)3規(guī)劃航拍路線

項目背景小小的叔叔家有幾百畝的鄉(xiāng)村旅游觀光農(nóng)場，為了做好農(nóng)場的宣傳，需要拍攝宣傳視頻，小小嘗試使用無人機(jī)進(jìn)行航拍，完成宣傳視頻素材的收集。

項目分析使用無人機(jī)航拍，要先了解無人機(jī)相關(guān)知識，選擇一款滿足要求的無人機(jī)進(jìn)行安裝，然后在符合安全操作規(guī)范的情況下駕駛無人機(jī)進(jìn)行拍攝，最后能根據(jù)需求規(guī)劃航拍路線實現(xiàn)自動航拍。項目路線圖駕駛無人機(jī)規(guī)劃路線安裝無人機(jī)

學(xué)習(xí)目標(biāo)?了解無人機(jī)相關(guān)知識，并能正確安裝。?會駕駛無人機(jī)進(jìn)行拍攝，能簡單編輯拍攝的素材。?能根據(jù)環(huán)境規(guī)劃航拍路線。安裝無人機(jī)任務(wù)描述任務(wù)分析任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實施任務(wù)1小小發(fā)現(xiàn)無人機(jī)系統(tǒng)種類繁多，其結(jié)構(gòu)、功能各有不同，在使用無人機(jī)航拍錢，需要選擇適合的無人機(jī)并將它組裝好。任務(wù)描述任務(wù)1安裝無人機(jī)安裝無人機(jī)，要在了解無人機(jī)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，按順序安裝。本任務(wù)先把無人機(jī)機(jī)臂展開，然后再安裝螺旋槳、電池和儲存卡，最后進(jìn)行測試。任務(wù)路線圖安裝螺旋槳、電池、存儲卡測試展開機(jī)臂任務(wù)分析任務(wù)1安裝無人機(jī)四旋翼無人機(jī)1.無人機(jī)什么是“無人機(jī)”：無人機(jī)是無人駕駛飛機(jī)的簡稱，是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)。無人機(jī)按照飛行平臺構(gòu)型分類，可分為固定翼無人機(jī)、旋翼無人機(jī)、無人飛艇、傘翼無人機(jī)等。其中旋翼無人機(jī)廣泛應(yīng)用于航拍鐘，常見的有四旋翼無人機(jī)、六旋翼無人機(jī)、八旋翼無人機(jī)等。任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)1安裝無人機(jī)六旋翼無人機(jī)八旋翼無人機(jī)2.

無人機(jī)的主要部件任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)1安裝無人機(jī)①存儲卡：存儲卡是一種基于半導(dǎo)體快閃記憶器的存儲設(shè)備，被廣泛地用于數(shù)碼相機(jī)、平板電腦和多媒體播放器等便攜式裝置上，一般是卡片的形態(tài)，故統(tǒng)稱為“存儲卡”。無人機(jī)拍攝時對存儲卡的要求較高，最好選擇128GB及以上的高速存儲卡。②螺旋槳：螺旋槳分為兩種，一種是槳葉底部有白色環(huán)的螺旋槳，另一種是槳葉底部沒有白色環(huán)的螺旋槳。③電機(jī)槳座：電機(jī)槳座又分為兩種：一種有白色環(huán)；另一種沒有白色環(huán)。有白色環(huán)的電機(jī)槳座和螺旋槳，代表著它們將順時針旋轉(zhuǎn)；反之，逆時針旋轉(zhuǎn)。存儲卡螺旋槳電機(jī)漿座任務(wù)實施任務(wù)1安裝無人機(jī)在進(jìn)行安裝前，先展開前機(jī)臂，再展開后機(jī)臂，使無人機(jī)機(jī)臂完全展開。展開后的效果展開機(jī)臂1展開前機(jī)臂展開后機(jī)臂任務(wù)實施任務(wù)1安裝無人機(jī)安裝無人機(jī)電池時要安裝到位，避免脫落。安裝電池順序安裝電池2任務(wù)實施任務(wù)1安裝無人機(jī)安裝前，將有白色環(huán)的螺旋槳和白色環(huán)的電機(jī)槳座配對，使它們相互對應(yīng)。安裝時，將槳帽嵌入電機(jī)槳座并按壓到底，沿鎖緊方向旋轉(zhuǎn)螺旋槳到底，松開后螺旋槳將彈起鎖緊。安裝完畢后，展開螺旋槳。安裝完成后的效果圖安裝螺旋槳3123任務(wù)實施任務(wù)1安裝無人機(jī)打開無人機(jī)Micro

SD卡槽，把存儲卡插入卡槽內(nèi)，注意正反方向。

安裝存儲卡4駕駛無人機(jī)任務(wù)描述任務(wù)分析任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實施任務(wù)2無人機(jī)安裝好了，接下來小小需要手動駕駛無人機(jī)進(jìn)行航拍，還要將航拍的視頻進(jìn)行簡單的編輯。任務(wù)描述任務(wù)2駕駛無人機(jī)駕駛無人機(jī)，需做好起飛前的準(zhǔn)備、起飛前的安全檢查、返航前和降落后的安全檢查，還要學(xué)會將所拍攝的視頻素材進(jìn)行編輯和分享。任務(wù)路線圖任務(wù)分析任務(wù)2駕駛無人機(jī)安全檢查返航前和降落后安全檢查起飛準(zhǔn)備編輯和分享1.飛行原理任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)2駕駛無人機(jī)

四旋翼無人機(jī)的飛行原理是通過電機(jī)帶動螺旋槳轉(zhuǎn)動，使螺旋槳產(chǎn)生升力，無人機(jī)升起。

旋翼無人機(jī)上裝配了2個正槳、2個反槳，并且在對角線的兩個旋翼轉(zhuǎn)動方向相同。無人機(jī)螺旋槳轉(zhuǎn)動示意圖2.指南針任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)2駕駛無人機(jī)（1）使用無人機(jī)前需要對無人機(jī)指南針進(jìn)行校準(zhǔn)。（2）將無人機(jī)水平旋轉(zhuǎn)360°，在綠燈亮后，將機(jī)頭朝下再垂直旋轉(zhuǎn)360°，校準(zhǔn)完后會提示校準(zhǔn)成功。（3）若不成功，則需重新操作或換個地方校準(zhǔn)。水平旋轉(zhuǎn)垂直旋轉(zhuǎn)3.控制搖桿任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)2駕駛無人機(jī)（1）左側(cè)搖桿向上推是上升，向下拉是下降，向左推是逆時針旋轉(zhuǎn)，向右推是順時針旋轉(zhuǎn)。（2）右側(cè)搖桿向上推是向前飛行，向下拉是為向后飛行，向左推是向左飛行，向右推是向右飛行。無人機(jī)搖桿操作示意圖4.飛行模式任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)2駕駛無人機(jī)無人機(jī)飛行模式切換方式①GPS模式（P模式）:適合新手的模式（使用最頻繁的一種模式），可定點定位。無人機(jī)使用GPS模塊或多方位視覺系統(tǒng)實現(xiàn)精確懸停，指點飛行、規(guī)劃航線等都需要在該模式下進(jìn)行。GPS信號良好時，無人機(jī)可以實現(xiàn)精準(zhǔn)定位；GPS信號較差但光照良好時，無人機(jī)利用視覺系統(tǒng)實現(xiàn)定位，但懸停精度會變差；GPS信號較差且光照條件也不佳的時候，無人機(jī)不能實現(xiàn)精確懸停，僅提供姿態(tài)增穩(wěn)，無人機(jī)此時相當(dāng)于姿態(tài)模式②運動模式（S模式）:在該模式下，無人機(jī)通過GPS模塊或視覺系統(tǒng)實現(xiàn)精確懸停。相比GPS模式，該模式下操作無人機(jī)時靈敏度更高、速度更快。該模式主要為滿足部分熟練飛手體驗競速而設(shè)置，不建議新手嘗試③姿態(tài)模式（A模式):在該模式下，不使用GPS模塊和視覺系統(tǒng)進(jìn)行定位，無人機(jī)僅提供姿態(tài)增穩(wěn)。在實際操作中，無人機(jī)會明顯地出現(xiàn)飄移，無法懸停，需要飛手通過遙控器來不斷修正無人機(jī)的位置。姿態(tài)模式考驗的是飛手對于無人機(jī)的操控性，在一些緊急情況下，需要切換姿態(tài)模式任務(wù)實施任務(wù)2駕駛無人機(jī)起飛前的準(zhǔn)備1（1）（2）（3）（4）（1）取下保護(hù)裝置（2）連接數(shù)據(jù)線到遙控器（3）啟動電源、自檢（4）進(jìn)入飛行界面任務(wù)實施任務(wù)2駕駛無人機(jī)飛行前的安全檢查2按照起飛前的安全檢查對照表，對當(dāng)前位置環(huán)境進(jìn)行安全檢查并做好記錄。任務(wù)實施任務(wù)2駕駛無人機(jī)操作無人機(jī)拍攝3

無人機(jī)起飛后，從各個角度對鄉(xiāng)村進(jìn)行拍攝，取得原始素材。任務(wù)實施任務(wù)2駕駛無人機(jī)

以跑道兩端中點向外延伸20千米，跑道兩側(cè)各延伸10千米，形成大致20千米寬、40千米長的長方形區(qū)域為限高區(qū)（與禁飛區(qū)不相交的部分）。在限高區(qū)中，飛行器的限制飛行高度為120米。紅色區(qū)域為禁飛區(qū)范圍，灰色區(qū)域為120米限高區(qū)范圍，虛線以內(nèi)區(qū)域為民航局公布的民用航空機(jī)場障礙物限制面保護(hù)范圍。

國家對民用無人機(jī)使用制定了相關(guān)法律法規(guī)，針對飛行空域、飛行運行、無人機(jī)駕駛員、安全飛行等做了明確規(guī)定。并禁止在以下區(qū)域飛行：機(jī)場、軍事基地、重要政府機(jī)構(gòu)、重要公共設(shè)施、深港邊界、執(zhí)法現(xiàn)場、火山活動區(qū)等。按照法律法規(guī)要求，起飛航拍前，需取得無人機(jī)駕駛資格證，到當(dāng)?shù)毓矙C(jī)關(guān)備案，起飛前也需到相關(guān)部門進(jìn)行報備。安

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示任務(wù)實施任務(wù)2駕駛無人機(jī)返航安全檢查4按照返航安全檢查對照表，對當(dāng)前返航位置環(huán)境進(jìn)行安全檢查并做好記錄。任務(wù)實施任務(wù)2駕駛無人機(jī)視頻編輯和分享5航拍完成后，打開大疆無人機(jī)APP自帶的視頻編輯器，對所拍攝的視頻或圖片進(jìn)行編輯，配上合適的音樂，分享到各種宣傳平臺。規(guī)劃航拍路線任務(wù)描述任務(wù)分析任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實施任務(wù)3小小的叔叔看到航拍的宣傳視頻，非常滿意，并提出可否規(guī)劃一條專門的航拍線路，將鄉(xiāng)村旅游農(nóng)場最美的風(fēng)景展示出來，讓到訪的游客可以進(jìn)行體驗。任務(wù)描述任務(wù)3規(guī)劃航拍路線進(jìn)行航拍路線的規(guī)劃，需要了解無人機(jī)飛行路線和周邊的拍攝環(huán)境，再制定出具體的飛行航點和拍攝興趣點。任務(wù)分析任務(wù)3規(guī)劃航拍路線任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)3規(guī)劃航拍路線

在APP地圖中選擇一個或多個航點，并設(shè)置相關(guān)參數(shù)，無人機(jī)將按照規(guī)劃路線自動飛行到目標(biāo)位置。飛行航點1航點指在無人機(jī)飛行的路線中需要經(jīng)過的位置。航線指無人機(jī)所飛行的路線。航跡指由每個航點組合在一起所形成的線路。航點航線航跡2在圖傳畫面或地圖上選擇一個建筑或物體作為拍攝點，無人機(jī)會環(huán)繞著這個點進(jìn)行拍攝，且鏡頭將始終朝向該點進(jìn)行環(huán)繞，直至點位調(diào)整。興趣點3任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)3規(guī)劃航拍路線在APP地圖中選擇一個或多個航點，并設(shè)置相關(guān)參數(shù)，無人機(jī)將按照規(guī)劃路線自動飛行到目標(biāo)位置。

折線飛行與

曲線飛行4無人機(jī)在飛行過程中，GPS信號首次達(dá)到4格以上時，將自動記錄無人機(jī)當(dāng)前位置為返航點，記錄成功后，無人機(jī)狀態(tài)指示燈將快速閃爍若干次。在正常飛行過程中，可以通過遙控器專用按鍵多次記錄返航點，以最后記錄的返航點作為無人機(jī)返航點。返航點5任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)3規(guī)劃航拍路線

當(dāng)無人機(jī)成功記錄返航點后，在GPS信號良好的情況下，且用戶開啟了智能返航、智能低電量觸發(fā)智能低電量返航、遙控器與無人機(jī)之間失去通信信號觸發(fā)失控返航時，無人機(jī)將自動返回返航點并降落。自動返航6模式功能作用智能返航由用戶主動觸發(fā)，可長按遙控器智能返航按鍵或點擊相機(jī)界面中的返航圖標(biāo)啟動。智能低電量返航無人機(jī)將根據(jù)飛行位置信息，智能判斷當(dāng)前電量是否充足，若當(dāng)前電量僅足夠完成返航過程，App將提示用戶是否需要執(zhí)行返航。失控返航GPS信號良好、指南針工作正常且無人機(jī)成功記錄返航點，當(dāng)無線信號中斷2秒或以上，飛行App控制系統(tǒng)將接管無人機(jī)控制權(quán)并參考原飛行路徑規(guī)劃路線，控制無人機(jī)飛回最近記錄的返航點。返航模式任務(wù)實施任務(wù)3規(guī)劃航拍路線在空曠位置，啟動無人機(jī)進(jìn)入懸空飛行狀態(tài)，點擊APP上的智能飛行按鈕，選擇“航點飛行”模式。航點飛行模式選擇飛行模式1任務(wù)實施任務(wù)3規(guī)劃航拍路線選擇地圖模式，按照順序添加多個航點和興趣點。添加航點和興趣點添加航點和興趣點2任務(wù)實施任務(wù)3規(guī)劃航拍路線根據(jù)實地情況，設(shè)置航點高度、飛行速度、飛行朝向、云臺俯仰角、相機(jī)行為、關(guān)聯(lián)興趣點等參數(shù)。飛行參數(shù)設(shè)置設(shè)置參數(shù)3（1）飛行參數(shù)

設(shè)置“關(guān)聯(lián)興趣點”,無人機(jī)到達(dá)該航點時，自動朝向“興趣點”；興趣點高度可設(shè)置為0~120米。云臺會自動調(diào)整俯仰角度以保證興趣點在畫面中心。設(shè)置航點和興趣點的關(guān)聯(lián)關(guān)系，如果興趣點和航點一樣高，鏡頭水平拍攝；如果興趣點比航點低，鏡頭朝下一定角度拍攝。任務(wù)實施任務(wù)3規(guī)劃航拍路線根據(jù)實際情況，對任務(wù)庫、航線等其他輔助參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置參數(shù)3（2）輔助參數(shù)

設(shè)置完畢并保存，點擊“GO”進(jìn)入無人機(jī)任務(wù)檢查列表，在列表中再認(rèn)真核對設(shè)置的數(shù)據(jù)，最后點擊“開始飛行”。此時，無人機(jī)將自動執(zhí)行航線任務(wù)。任務(wù)實施任務(wù)3規(guī)劃航拍路線

為了避免距離遠(yuǎn)，造成無人機(jī)失控或無法圖傳，無人機(jī)飛行距離不超過1200米，所以無人機(jī)飛行起點位置盡量選擇規(guī)劃路線的中心點，飛行半徑可以設(shè)置為1000米，整個航線規(guī)劃可以覆蓋2000米。安

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示任務(wù)實施任務(wù)3規(guī)劃航拍路線為避免因電量低、無人機(jī)失控而造成的無人機(jī)無法返航，在開始執(zhí)行自動飛行前需設(shè)置返航點。設(shè)置返航點4

項目分享方案2由學(xué)生代表與指導(dǎo)教師組成項目評審組，各工作團(tuán)隊制作匯報材料并進(jìn)行答辯。方案1各工作團(tuán)隊展示交流項目，談?wù)勛约旱男牡皿w會，并選派代表分享交流。

項目評價根據(jù)項目完成情況填涂表類

別內(nèi)

容評

分項目質(zhì)量1.各個任務(wù)的評價匯總2.項目完成質(zhì)量☆☆☆團(tuán)