На воде и в воздухе Дрон амфибия 4

АЭРО

На воде и в воздухе: введение в авиа- и судомоделирование

Часть 4. Прошивка дрона-амфибии

Кейс: Создание гибридного БПЛА
формата дрон-амфибия

* кейс-лонгрид для обучающихся и наставников образовательных организаций в рамках Национального проекта по развитию беспилотной авиации в Томской области, Национальных проектов по направлениям: “Производство транспорта”, “Эффективная транспортная система”, “Беспилотные авиационные системы”

О чём кейс?

Откройте для себя мир инженерии летательных аппаратов. Это 4 заключительная часть проекта по созданию дрона-амфибии. Здесь мы подробно рассмотрим, как прошить квадрокоптер (перезаписать встроенную программу)

Структура кейса

Описание задания

Этапы выполнения с иллюстрациями

Дополнительные ссылки и ресурсы

Кому полезен этот кейс?

Кейс будет полезен обучающимся и наставникам образовательных организаций, технологических кружков для погружения в повестку создания современного транспорта, судомоделирования, беспилотной авиации с наиболее интересной стороны – путем выполнения практического задания по по прошивке дрона-амфибии.

Тренды и инновации

Как уже используют дроны?

Знаете ли вы, что с 2022 года рынок беспилотных авиационных систем (БАС) в России начал активно расти: сельское хозяйство, воздушные съемки для медиа (СМИ, кино, блоги), спорт (дрон-рейсинг), доставка медикаментов и продуктов, спасение людей. Мониторинг и георазведка, благодаря беспилотникам, обходятся в среднем в три раза дешевле, чем с использованием традиционных способов.

Проект "Беспилотные авиационные системы" в Томской области — это инициатива, которая направлена на использование дронов для разных задач.

Молодые люди, подобные вам, уже сейчас изучают, как эффективно применять беспилотные технологии. Это отличная возможность познакомиться с современными инновациями и в будущем стать специалистами в востребованной области.

Это ПЕРВЫЙ шаг, чтобы попробовать “руками” современные беспилотные технологии и СОБРАТЬ свой собственный беспилотник.

О Национальной технологической инициативе и рынке НТИ «Аэронет»

Это программа в нашей стране, которая нацелена на развитие высоких технологий, в том числе и дронов.

Одним из направлений НТИ инициативы является рынок «Аэронет». Он направлен на создание новых технологических решений в беспилотной отрасли, развитие предприятий по производству разных типов БПЛА.

Подробнее о рынке Аэронет

Где работать?

Российские разработчики и производители беспилотных воздушных систем

Компания «Аэродин»

Аэродин действует на рынке дрон-инжиниринга с 2017 года и выполняет полный цикл разработки беспилотных авиационных систем.

Компания специализируется на промышленных мультироторах с электрическими и гибридными силовыми установками, которые созданы с учетом экстремальных климатических и эксплуатационных условий.

Сайт

Компания «COEX»

COEX является разработчиком и производителем беспилотных летательных аппаратов для образования и промышленности.

COEX является:
– Бриллиантовым партнером WorldSkills Russia;
– Бронзовым партнером WorldSkills International;
– Резидентом Сколково;
– Членом Ассоциации «АЭРОНЕТ»;
– Союза Машиностроителей России;
– Ассоциации предприятий индустрии детских товаров (АИДТ).

Сайт

Кем работать: настоящее и будущее

Примерь на себя профессии будущего!

Профессии настоящего

Актуальные вакансии и зарплаты уже сейчас!

Профессии будущего

Нейроархитектор дронов

Это не программист, а творец цифровых инстинктов. Нейроархитектор проектирует базовые поведенческие паттерны и «мечты» дрона, записывая их не в коде, а в виде сжатых нейроимпринтов в квантовый сопроцессор дрона

Инженер ксенобиоинтерфейсов

Этот инженер специализируется на прошивке, которая управляет симбиозом «кремния и плоти». Он заставляет биологическую ткань дрона реагировать на цифровые команды.

Археолог-депрограммер

Специалист по работе с древними, «заброшенными» или враждебными дронами прошлых эпох . Он умеет взламывать и переписывать устаревшие, но часто хорошо защищенные и опасные ОС, превращая оружие в инструмент мира

Для работы над кейсом понадобится

Собранный дрон

Программа QGroundControl

Скачать актуальную версию программы

Какие знания и навыки потребуются?

Физика
Механика: Анализ нагрузок и напряжений на конструкцию, расчет массы и баланса;
Аэродинамика: Моделирование воздушных потоков вокруг корпуса и винтов дрона-амфибии.
Математика
Геометрия: Определение размеров, пропорций и формы деталей дрона-амфибия;
Тригонометрия: Расчет углов и расстояний для правильной ориентации компонентов;
Алгебра: Решение уравнений для определения оптимальных параметров модели.
Информатика
Компьютерная графика: Работа с программами для 3D-моделирования, такими как Autodesk Fusion 360, Blender или Tinkercad;
Алгоритмы и программирование: автоматизация рутинных задач в процессе моделирования.
Технология
Материалы и технологии производства: выбор материалов для печати или изготовления деталей, понимание возможностей 3D-принтера;
Черчение и проектирование: Создание технических чертежей и спецификаций для последующей реализации модели.
Искусство и дизайн
Основы дизайна: Эстетика и эргономика модели, учет внешнего вида и удобства использования.

Полезные материалы

Компас-3D – программный комплекс для 3D-моделирования Образовательные материалы по работе в среде Компас-3D

Кейс в формате текста (для педагогов)

Рекомендуем роли в команде

Инженер-электрик

Проектирует и собирает электронную систему, обеспечивая работоспособность всех компонентов

Системный архитектор

Определяет общую структуру ПО, выбирает ключевые технологии и фреймворки

Прошиваем устройство вместе!

Установка программы

Скачаем и установим установочный файл для Windows/Linux/macOS с официального сайта QGroundControl

Что будем настраивать?

1. Параметры, нуждающиеся в настройке: Airframe, Radio, Sensors, Flight Modes.
2. Текущая прошивка контроллера.
3. Текущий полетный режим
Сообщения об ошибках

Конфигурация

Выбираем конфигурацию дрона как Quadrotor-X

Параметры

Для настройки параметров полетного контроллера войдем во вкладку Vehicle Setup и выберите меню Parameters. Вы можете использовать поле Search для поиска параметров по имени. Рекомендуемые параметры для Клевера приведены в дальнейшей документации а также в соответствующей сводной статье

После установки параметра необходимо нажать кнопку Save. При необходимости – перезагрузить полетный контроллер, нажав кнопку Tools, затем Reboot vehicle.

Калибровка

1. Нажмите кнопку Calibrate;
2. Установите триммеры Throttle, Yaw, Pitch, Roll в 0. Триммеры позволяют задавать смещение коптеру. Чтобы установить один из триммеров в 0, необходимо на пульте переместить указатель в центр до длительного звукового сигнала (писка);
3. Нажмите OK;
4. Переведите левый стик (газа) в минимум и нажмите Next;
5. Повторяйте движения стиками вслед за анимацией и читайте подсказки;
6. При появлении надписи "Move all transmitter switches and/or dials back and forth to their extreme positions" переключите SwA. SwD, VrA, VrB в их конечные положения;
7. Нажмите Next;
8. При появлении надписи "All settings have been captured. Click Next to write the new parameters to your board" нажмите Next.

Режимы полета

Режим полетного контроллера PX4 определяет, как именно квадрокоптер (или другой аппарат) должен себя вести: каким образом интерпретировать входящие команды и сигналы с пульта. Режим переключается одним из переключателей на пульте радиоуправления.

Чтобы настроить полетные режимы:
1. В программе QGroundControl перейдите в панель Vehicle Setup;
2. Выберите меню Flight Modes;
3. Установите переключатель режимов (Mode Channel) на переключатель SwC (Channel 6);
4. Опционально, установите экстренное отключение пропеллеров (Emergency Kill Switch Channel) на переключатель SwA (Channel 5);
5. Выберите необходимые полетные режимы.

Рекомендуемые полетные режимы:
o Flight Mode 1: Stabilized.
o Flight Mode 4: Altitude.
o Flight Mode 6: Position.

6. Проверьте корректность переключения режимов, переключая переключатель на пульте.
7. Назначьте аварийное отключение моторов (Kill switch) на переключатель SwA (Channel 5).

Напряжение

В программе QGroundControl перейдите в панель Vehicle Setup и выберите меню Power;
Установите параметр Number of cells в соответствии с количеством банок в АКБ (3S для Клевера 4);
Откалибруйте делитель напряжения;
Подключите индикатор напряжения к балансировочному разъему АКБ;
Нажмите кнопку Calculate напротив надписи Voltage Divider;
Введите в открывшемся поле суммарное значение напряжения с индикатора напряжения;
Нажмите Close, чтобы сохранить рассчитанное значение.

В случае отсутствия индикатора напряжения или невозможности ручной калибровки, установите усредненное значение делителя напряжения для комплекта Клевер 4 (Voltage divider = 11).

Важно!!!

Во вкладке Safety настраиваются реакции квадрокоптера на различные нештатные ситуации. Рекомендуется включить как минимум реакцию на потерю связи с пультом управления:

1. В программе QGroundControl перейдите в панель Vehicle Setup и выберите меню Safety;
2. В блоке RC Loss Failsafe Trigger выберите один из рекомендуемых вариантов реакции на потерю связи с пультом:
o Land mode – переход в режим посадки;
o Terminate – аварийное отключение моторов.
3. В поле RC Loss Timeout выберите значение таймаута, по истечении которого связь с пультом считается потерянной. Рекомендуемое значение – 2 s.

Удачного полета 🛫

Оцени свою работу в команде (для ребят)

Почти закончили! Сейчас важно подумать над своей огромной проделанной работой. Постарайся честно ответить себе, что получилось, а что нет. За это не ставят оценок, это нужно для твоего роста!

Инструкция: Оцени, насколько ты согласен с каждым утверждением, по шкале от 1 до 5 (где 1 — «совсем не так», 5 — «точно так»). Можно использовать любые символы (☹️😐🙂😄🤩).

Скачать шаблон по ссылке

Как оценивать ребят? (для наставников)

Если вы – наставник или педагог, читающий этот текст, то Вам мы предлагаем несколько вариантов для текущей аттестации ребят. Посмотрите, как это можно сделать. Важно оценить не только итоговый результат (модель), но и процесс работы, динамику развития каждого участника и команды в целом.

💕 Рекомендуется использовать метод формирующего оценивания (assessment for learning), а не просто выставлять оценку.

Скачать шаблон по ссылке

Оценка командной работы