Innowacyjny program nauki zawodu „ Misja Dron” – realizowany na warsztatach szkolnych  w Zespole Szkół Zawodowych im. Marii Skłodowskiej Curie w Płocku

ILOŚC GODZIN LEKCYJNYCH : 100

GRUPA DOCELOWA : uczniowie  o profilu: technik elektryk, technik pojazdów samochodowych

CELE PROGRAMU :

 

• podwyższenie jakości pracy szkoły,
• podniesienie motywacji uczniów do nauki poprzez zwiększenie atrakcyjności procesu edukacyjnego,
• przygotowanie do podjęcia pracy w wykonywanym zawodzie,
• lepsze wyniki uczniów w zewnętrznych egzaminach zawodowych,
• powiększenie bazy  metod i technik nauczania przedmiotów zawodowych, co wpłynie na podniesienie poziomu nauczania w szkole,
• podniesienie poziomu wiedzy z zakresu: elektrotechniki, mechaniki przez uczniów,
• poszerzanie palety różnorodnych środków dydaktycznych zwiększających motywację uczniów,
• propagowanie idei uczenia się przez całe życie, pobudzenia potrzeby kształcenia i doskonalenie zawodowego w zdobywaniu wiedzy i umiejętności,

 

1 WPROWADZENIE ORAZ PREZENTACJA KOLEJNYCH ETAPÓW PROJEKTU

1. Początkowe powitanie i krótka dyskusja na temat zdalnie sterowanych statków powietrznych.
2. Zapoznanie z programem praktyk.
3. Zapoznanie się z zasadami obowiązującymi podczas odbywania praktyk.
4. Przedstawienie kolejnych etapów praktyk.

 

 

2 WPROWADZENIE DO TEMATYKI DRONÓW

1. Zapoznanie z zasadami bezpieczeństwa podczas prac warsztatowych.
2. Zapoznanie z zasadami bezpieczeństwa podczas lotów dronem.
3. Zapoznanie się z podstawowymi informacjami na temat dronów i modelowania aerodynamicznego.
4. Poznawanie funkcjonalności drona.
5. Poznawanie sposobów zapobiegania potencjalnym wypadkom, które mogą się zdarzyć na skutek niepoprawnego montażu.
6. Wykonywanie praktycznych ćwiczeń pozwalających na zapoznanie się z elementami drona (konstrukcja, ESC (Electronic Speed Controller, Elektroniczny Regulator Prędkości), silniki, płyta dystrybucji zasilania,  itp.).

 

3 MONTAŻ I LUTOWANIE

1. Krótkie wprowadzenie do tematyki ram używanych do montażu dronów.
2. Obserwowanie i wspieranie prowadzenia procesu lutowania elementów z użyciem cyny przed użyciem pełnego zestawu w praktyce.
3. Uczestniczenie w budowaniu drona od zera.

 

 4  KONFIGURACJA I ROZWÓJ ARDUINO

1. Ukończenie drona.
2. Stosowanie Arduino z JAVĄ.
3. Zapoznawanie się ze strukturą kodu ArduCoptera.

 

5  POZNANIE CHARAKTERYSTYKI PRACY SILNIKA I POZNANIE WŁAŚCIWOŚCI REGULATORA PID

1. Zgłębianie dodatkowej wiedzy na temat silników lotniczych w zależności od typu drona.
2. Zapoznawanie się z różnymi rodzajami oprogramowania i funkcjami każdego z ich modułów, takimi jak regulatory PID, tryby lotu, kalibracja itp.
3. Regulacja parametrów członów regulatora PID i obserwowanie zmian reakcji drona.

 

 6 SYMULACJA LOTU

1. Instalowanie oprogramowania symulatora lotów na komputerze.
2. Zapoznanie się z funkcjonalnością transmitera, trybami lotu i metodami trymowania.
3. Sterowanie na symulatorze dronem przy użyciu różnych rodzajów ruchów, trybów lotu, konfiguracji itp.
4. Zmiana czułości i zakresu wychyleń drążków sterujących w zależności od potrzeb.

 

7 USTAWODAWSTWO ZWIĄZANE Z DRONAMI I ICH ORGANIZOWANIEM ICH LOTÓW

1. Omówienie aktualnych przepisów związanych z lotem dronem.
2. Kalibracja drona i lot na Sali gimnastycznej.
3. Trymowanie i lot na zewnątrz.

 

 8 LOTY FREESTYLE

1. Zapoznanie się z lotami Freestyle i ich torami.

 

9 MONTAŻ GIMBALA I KAMERY NA POKŁADZIE DRONA

1. Zapoznanie się z podstawami związanymi z poprawnym działaniem gimbala.
2. Zapoznanie się z obsługą kamery.
3. Modyfikacja drona poprzez wprowadzenie trybu lotu LOITER.
4. Modyfikacja drona poprzez wprowadzenie trybu lotu STABILIZE.
5. Modyfikacja drona poprzez wprowadzenie trybu lotu RTL.

 

 10 LOTY FINALNE

1. Wykonywanie lotów freestyle oraz poznawanie ich torów, wykorzystując różne tryby lotów dobranych przez praktykanta.
2. Wykonywanie lotów precyzyjnych i lądowanie w wyznaczonym miejscu.
3. Odczytywanie trasy przelotu z logów kontrolera.
4. Odczytywanie parametrów lotu z logów kontrolera.

 

11 PODSUMOWANIE PRAC ZWIĄZANYCH Z BUDOWĄ I PRZELOTAMI DRONEM

1. Podsumowanie błędów, które pojawiały się podczas budowy.
2. Podsumowanie błędów, które pojawiały się podczas konfiguracji i kalibrowania.
3. Poznanie metod lokalizacji usterek i metod ich usuwania.
4. Dyskusja na temat technik lotu.
5. Dyskusja na temat bezpiecznej obsługi akumulatorów litowo-polimerowych.
6. Dyskusja na temat dodatkowego wyposażenia drona.
7. Dyskusja na temat nietypowych zastosowań drona.

 

SPODZIEWANE EFEKTY:

Uczniowie poznają termin dron i  nauczą się rozpoznawać różnicę pomiędzy ich różnymi typami.

Uczniowie  poznają  różnorodne zastosowania dronów, zarówno z punktu widzenia zawodowego jak i użyteczności komercyjnej (monitoring, ratownictwo, przekaz wiadomości, etc.).

Uczniowie będą  w stanie zidentyfikować poszczególne elementy dronu.

Uczniowie nauczą się dobierać najbardziej adekwatne elementy do danego typu układu wielowirnikowego (różnice w parametrach i doborze: KV, amperów / natężenia, częstotliwości, itp.) oraz tego, jak odpowiednio umiejscowić dany element dla zachowania równowagi ciężaru.

Uczniowie poznają środki bezpieczeństwa, które należy stosować podczas konstruowania układu wielowirnikowego.

Uczniowie będą w stanie określić do czego służy każde narzędzie stosowane do montażu oraz w którym momencie należy je użyć (lutownice, multimetry/ mierniki, etc.).

Uczniowie poznają techniki lutowania i spawania w taki sposób, aby następnie móc tworzyć łączenia różnych elementów układu wielowirnikowego.

Uczniowie, wykorzystując wiedzę teoretyczną nabytą wcześniej, będą w stanie odróżnić i połączyć poszczególne elementy układu wielowirnikowego rozumiejąc funkcję i parametry każdego z nich: volty, ampery itp.

Uczestnicy  poznają platformę Arduino i jej elektronikę.

Uczniowie posiądą podstawowe umiejętności i wiedzę do tworzenia i rozwijania projektów z wykorzystaniem Arduino oraz dowiedzą się, jaki jest tego wpływ na użycie i odpowiednie zaprogramowanie układu wielowirnikowego.

Uczestnicy będą w stanie odróżnić poszczególne typy płytek sterowniczych lotu, które występują obecnie na rynku oraz ich zastosowanie w zależności od typu dronu, który chcą skonstruować.

Uczniowie poznają sposoby konfiguracji płytek sterowniczych z wykorzystaniem odpowiedniego oprogramowania, w taki sposób, aby zapewnić sprawną stabilną i świadomą kontrolę przyszłego lotu.

Uczestnicy, wykorzystując podstawową wiedzę teoretyczną i pomoc tutora, będą w stanie skonfigurować symulator tak, aby przeprowadzić optymalny lot kontrolowany dronu.

Uczestnicy zapoznają się ruchami i kierunkami nadajnika, który zostanie podłączony do symulatora, tak aby uczestnicy mogli nauczyć się konfiguracji z ruchami dronu: Pitch, Roll, Yaw, Throttle i innymi funkcjami pomocniczymi.

Uczestnicy nauczą się jak odpowiednio połączyć nadajnik z odbiornikiem i jednocześnie, w jaki sposób konfigurować poszczególne ruchy nadajnika z osiami dronu (w sposób podobny do praktyk realizowanych na symulatorze.

Uczestnicy poznają zakazy i prawa, które obowiązują podczas sterowania dronem, stosowne dla tego kraju, w którym chce się taki lot zrealizować.

Uczestnicy będą kalibrować silniki i ESC (ang. Electronic Speed Controller) dronu w taki sposób, aby zapewnić jak najbardziej stabilny lot. Dla osiągnięcia tego celu poznają sposoby kalibracji PID i podejmą próby kalibracji ESC do momentu wyeliminowania wszelkich fluktuacji.

Uczniowie poznają poszczególne elementy, z których składa się sprzęt FPV, jak również najczęściej stosowane częstotliwości, zastosowania, etc.

Każdy uczestnik posiądzie umiejętność zamontowania sprzętu FPV w dronie i przetestowania jego prawidłowego funkcjonowania.

Uczestnicy nauczą się sterowania i kontroli lotu dronu z wykorzystaniem nowej perspektywy, dzięki zastosowaniu sprzętu FPV.

 

Autor: mgr inż. Jarosław Rumianowski