Сборка БПЛА: Прошивка дрона

АЭРО

Сборка БПЛА: Прошивка квадрокоптера

Кейс-лонгрид для обучающихся и наставников образовательных организаций в рамках Национального проекта по развитию беспилотной авиации в Томской области

О чём кейс?

Кейс посвящен созданию FPV-дрона с нуля, охватывая все этапы разработки, включая сборку дрона, подключение к пульту управления и прошивку. Участники получат практические навыки в области аэродинамики, электроники и работы с целевым ПО, что позволит им понять ключевые аспекты создания беспилотных летательных аппаратов.

Кому полезен этот кейс?

Кейс будет полезен обучающимся и наставникам образовательных организаций, технологических кружков для погружения в повестку беспилотной авиации с наиболее интересной стороны - путем выполнения практического задания по сборке дрона.
Кейс может быть также использован для проведения уроков технологий (труд), в том числе модуля по БПЛА; занятий внеурочной деятельности и дополнительного образования в сфере беспилотных летательных аппаратов.

Тренды и инновации

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

Уже сейчас дроны могут помогать в сельском хозяйстве, например, для мониторинга полей и растений, проводить обследования территорий, доставлять лекарства и продукты, участвовать в поисково-спасательных операциях и даже обеспечивать безопасность.

Такие же, как и вы молодые люди уже сейчас изучают, как эффективно применять беспилотники. Это отличная возможность для вас познакомиться с современными инновациями и в будущем стать специалистами в востребованной отрасли.

Данный кейс - это ВТОРОЙ шаг, чтобы попробовать “руками” современные беспилотные технологии и СКОНСТРУИРОВАТЬ свой собственный беспилотник.

О проекте по развитию беспилотной авиации:

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

Уже сейчас дроны могут помогать в сельском хозяйстве, например, для мониторинга полей и растений, проводить обследования территорий, доставлять лекарства и продукты, участвовать в поисково-спасательных операциях и даже обеспечивать безопасность.

Молодые люди уже сейчас изучают, как эффективно применять беспилотники. Это отличная возможность для вас познакомиться с современными инновациями и в будущем стать специалистами в востребованной отрасли.

Данный кейс — это первый шаг, чтобы попробовать «руками» современные беспилотные технологии и спроектировать свой собственный беспилотник

О Национальной технологической инициативе и рынке НТИ «Аэронет»:

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

Для школьников присоединиться к рынку «Аэронет» можно уже сейчас — в ходе участия в Национальной технологической олимпиаде. Для обучающихся 8-11 классов есть несколько подходящих профилей — Беспилотные авиационные системы, автономные транспортные системы, летающая робототехника. А данный кейс даст вам основы, необходимые для сборки квадрокоптера.

Подробнее о рынке Аэронет

Где работать?

Знакомьтесь — компании рынка «Аэронет»!

Компания «Аэроб»

Российская инжиниринговая компания, разработчик уникальных беспилотных воздушных судов самолетного типа и систем автоматизированного управления БАС. Специализация «Аэроб» — развитие новых экономичных технологий аэрофотосъемки, видеосъемки, мониторинга и обработки результатов по стандартам аэрогеодезии.

Сайт

Кем работать?

Примерь на себя профессии будущего!

Структура кейса

Кейс состоит из подробного описания задания, содержит этапы выполнения с иллюстрациями и дополнительные материалы.

Для работы над кейсом понадобится

Какие школьные предметы нужны?

Физика

Механика: Законы Ньютона, силы, действующие на тело, балансировка и устойчивость конструкции;
Электродинамика: Принципы работы двигателей, аккумуляторов, законов Ома и Кирхгофа;
Аэродинамика: Основы полета, сопротивление воздуха, подъемная сила, аэродинамические характеристики винта.

Математика

Геометрия и тригонометрия: Расчеты углов наклона, расстояния, траектории полета;
Алгебра и статистика: Анализ данных, расчет оптимального режима работы двигателя, оптимизация энергозатрат.

Информатика

Программирование: Написание кода для микроконтроллеров, управление двигателями, навигация и автопилот;
Электронные схемы: Подключение компонентов, настройка и калибровка датчиков.

Технология

Конструирование и моделирование: Создание чертежей, выбор материалов, сборка и тестирование прототипов;
Работа с инструментами: Использование инструментов для сборки и настройки квадрокоптера.

Состав команды

Схемотехник

Разрабатывает электрические схемы и электронику для квадрокоптера

Аэроинженер

Оптимизирует аэродинамические характеристики и конструкцию квадрокоптера

Конструктор

Проектирует механические компоненты и их взаимодействие в сборке

Полезные материалы

BetaFlight(аналог CleanFlight) BLHeli Configurator

Ход работы

1. Первый шаг

На первом шаге наша задача собрать дрон с нуля.

1)Конфигуратор

Далее произведём прошивку дрона с помощью конфигуратора Cleanflight. Откроем конфигуратор Cleanflight.

2)Коннект USB

Далее произведём подключение собранного дрона к компьютеру. Для этого подключим microUSB к соответствующему разъёму на полётном контроллере

3)Начало настройки

После подключения перед нами открывается окно конфигуратора

4)UART порты

Далее во вкладке “Порты” выставим флажок под Serial RX напротив UART 2.

5)Настройка приёмника

Затем зайдём во вкладку “Приёмник”. Для корректной регулировки стиков необходимо подключить к дрону аккумулятор. Убедимся в том что ползунки реагируют на движения стиков.

6)Режимы полётов

В режимах полётов выстроим следующую конструкцию. Под стик Aux 1 установим возможность включать и выключать дрон с пульта. А на AUX 2 выставим возможность переключать режимы полётов Angle и Horizon.

7)Сохраняем настройки

Затем нажмём на кнопку “Сохранить и Перезагрузить” и закроем наш конфигуратор.

2. Второй шаг

Здесь находится общее описание шага, если нужно. Ниже представлен блок, который мы используем, если есть необходимость показать иллюстрацию крупно. При нажатии на нее, изображение сделается во весь экран

1) Определяем направление вращения

Теперь нам необходимо настроить направление вращения двигателей, как показано на рисунке. Так как мы используем регуляторы от BL Heli то нам понадобится BlHeli Configurator. Для работы с ним необходимо закрыть конфигуратор CleanFlight и подключить аккумулятор к квадрокоптеру.

2) Запуск BLHeli

Запустим BLHeli и нажмём Connect.

3) Cчитывание настроек

Далее нажмём Read Setup.

4) Прошивка регуляторов

Далее нажмём на кнопку “Flash All”.

5) Выбор версии прошивки

Далее необходимо выбрать прошивку “A-H-25”.

6) Последняя версия

Версию выберем последнюю релизную(beta не рекомендуется)

7) Корректировка направления вращения

Далее с помощью пульта запустим дрон. Если направление вращения двигателей противречит рисунку с мануала то выбираем Reversed, если стоит Normal либо Normal,если изначально стоит Reversed.

8) Flash Firmware

Теперь нажмём Flash Firmware на каждом регуляторе

9) Disconnect

Далее закончим прошивку нажав Read Setup и Disconnect

10) Подключение FPV-очков

Предпоследним этапом будет подключение FPV-очков к квадрокоптеру

11) Настройка каналов

Для того чтобы подключить очки к дрону необходимо включить их на кнопку включения. Затем необходимо переключать каналы с помощью CH+ пока не установится вид с камеры

Итоговый продукт

12) Установка винтов

Последним этапом будет установка винтов. Мы будем использовать трёхлопастные винты. Одинаковые по направлению винты должны находится симметрично по диагонали друг от друга

Результат мероприятия - это собранная модель FPV дрона, способная к полетам и передачи данных на очки FPV.

Что дальше?

Кейс по созданию FPV-дрона с нуля предоставляет обучающимся уникальную возможность стать частью актуальных трендов в области беспилотных технологий и инноваций. Участники смогут подготовиться к различным соревнованиям, таким как чемпионаты по дрон-рейсингу и конкурсы по разработке беспилотных систем, что позволит им применить полученные знания на практике. Кроме того, кейс включает в себя участие в мастер-классах и хакатонах, где обучающиеся смогут продемонстрировать свои навыки в проектировании и программировании дронов, что значительно повысит их конкурентоспособность на рынке труда и в сфере высоких технологий.