Файл: 2О19 4удк 53. 06Ббк 39. 5Аэроквантум тулкит. Александр Фоменко. 2е изд., перераб и доп. М. Фонд новых форм развития образования, 2019 154 с. Базовая серия Методический инструментарий наставника.pdf

78 50. myPID.SetMode(AUTOMATIC);
51. myPID.SetOutputLimits(-100,200);
52.
53. write_rc_command(1500, 1500, 1500, 1000, 0);
54. delay(200);
55.
56. write_rc_command(1500, 1500, 1500, 1000, 1);
57. delay(200);
58.
59. //write_rc_command(1500, 1500, 1500, 1650, 1);
60. //delay(1000);
61. }
62. //---------------------------------------------------------------
63. void loop()
64. {
65.
66. //write_rc_command(1500, 1500, 1500, 1300, 1);
67. //delay(100);
68.
69. // write_debug(«debug_msg»);
70.
71. // write_attitude_request();
72. // write_rc_request();
73. d0 = digitalRead(D0);
74. d1 = digitalRead(D1);
75.
76. Serial.print(« d0 = «);
77. Serial.print(d0);
78. Serial.print(«; d1 = «);
79. Serial.print(d1);
80.
81. digitalWrite(trigPin, LOW);
82. delayMicroseconds(2);
83. digitalWrite(trigPin, HIGH);
84. delayMicroseconds(10);
85. digitalWrite(trigPin, LOW);
86. duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
87. cm = duration / 58;
88.

79
Аэроквантум: тулкит
89.
90. delay(50);
91. Serial.print(«; cm = «);
92. Serial.print(cm);
93. // delay(100);
94. if ((cm > 1) && (cm<150)) {
95. // delta = h - cm;
96.
97. Serial.print(«; out = «);
98. Serial.print(out);
99.
100. myPID.Compute();
101. i = out + midthr-30;
102. }
103. else {
104. i = midthr;
105. }
106.
107. digitalWrite(trigPinFront, LOW);
108. delayMicroseconds(2);
109. digitalWrite(trigPinFront, HIGH);
110. delayMicroseconds(10);
111. digitalWrite(trigPinFront, LOW);
112. duration = pulseIn(echoPinFront, HIGH);
113. s = duration / 58;
114.
115. Serial.print(«; s = «);
116. Serial.print(s);
117. Serial.print(«; counter = «);
118. Serial.print(counter);
119.
120. if ((counter>100)||((counter>100)&&(s < 200)&&(s > 170))) {
121. for (i; i > 1300; i -= 10) {
122. write_rc_command(1500, 1450, midRoll, i, 1);
123. delay(100);
124. }
125. write_rc_command(1500, 1500, 1500, 1000, 1);
126. delay(100);
127. write_rc_command(1500, 1500, 1500, 1000, 0);

80 128. delay(100);
129. while (1) i = 0;
130. }
131.
132. if (d1 == 1) {
133. write_rc_command(1500, 1500, 1500, 1450, 1);
134. delay(5000);
135. }
136.
137. if (d0 == 1) {
138. write_rc_command(1500, 1500, 1500, 1000, 1);
139. delay(5000);
140. }
141. else {
142. Serial.print(«; i = «);
143. Serial.println(i);
144. write_rc_command(1500, midPitch, midRoll, i, 1);
145. delay(15);
146. }
147. // read all data from serial
148. /*while (Serial.available() > 0)
149. {
150. state::parser.parse(Serial.read());
151. }*/
152. counter += 1;
153. }
154.
155. //--------------------------------------------------------------
156. int ultrasonic_measure(int echo_pin, int trig_pin)
157. {
158. pinMode(trig_pin, OUTPUT);
159. digitalWrite(trig_pin, LOW);
160. delayMicroseconds(2);
161. digitalWrite(trig_pin, HIGH);
162. delayMicroseconds(10);
163. digitalWrite(trig_pin, LOW);
164. pinMode(echo_pin, INPUT);
165. return pulseIn(echo_pin, HIGH);
166. }

81
Аэроквантум: тулкит
Вопросы для обсуждения
1. Что будет, если заменить пропеллеры на другие?
2. Что будет, если неправильно подключить датчики?
3. Что будет, если один из датчиков сломается?
4. Что будет, если во время полёта задеть коптер?
5. Что будет, если эксперимент будет проходить на улице?
6. Что будет, если в программном коде возникнет ошибка?
7. Что будет, если во время полёта разрядится аккумулятор?
8. Что будет, если во время автономного полёта подать сигнал с пульта управления?
9. Что будет, если использовать другие источники питания?

82
Руководство для обучающегося
Вопросы для обучающихся по кейсу для дискуссии:
1. С помощью каких средств картографирования можно бы- стро выполнить задание строительной компании?
2. Какой способ управления коптером подойдёт для этого за- дания и почему?
Цель: собрать и настроить коптер для автономного полёта.
Старт
Для чего может использоваться коптер с автономным полё- том?
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
Благодаря каким технологиям коптер может совершить авто- номный полёт?
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
Изобразите на чистом листе схему квадрокоптера, предназна- ченного для автономного полёта.

83
Аэроквантум: тулкит

84 1) Модифицируйте схему коптера, чтобы он смог автономно взлетать и, удерживая высоту и стабилизацию, зависать в воз- духе на 30 секунд с последующей посадкой.
План работы:
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________

85
Аэроквантум: тулкит
2) Изобразите схему коптера, который способен автономно взлетать, облетать препятствия и совершать посадку в месте старта.
Какие изменения потребуются в программном коде?
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
План работы:
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________

86
Сборка
• Соберите квадрокоптер, пользуясь схемой.
• После сборки запрограммируйте квадрокоптер.
Доработка конструкций
Проанализируйте результаты. Сделайте выводы. При необхо- димости внесите изменения в квадрокоптер. Возможны как конструктивные изменения, так и изменения в настройках программного кода.
Разработайте и изобразите схему трассы для испытания авто- номного коптера.
Обсуждение
Что вы узнали на занятии?
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________

87
Аэроквантум: тулкит
Что вы еще можете изменить в своем проекте, чтобы квадро- коптером было удобнее управлять?
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________

88
Лабораторно-практическая работа 1.
Полёт на симуляторе
Обоснование необходимости работы
Отработка пилотирования БПЛА. Формирование навыков пилотирования у обучающихся начального уровня. Экономия затрат времени на ремонт реальных БПЛА при поломках.
Предотвращение неэффективного расходования запчастей при обучении полётам.
Задачи лабораторно-практической работы: приобрести начальные навыки пилотирования и подготовиться к управле- нию реальным БПЛА.
Категория работы: вводный модуль.
Место кейса в структуре модуля:
знакомство с принципами управления БПЛА, приобретение начальных навыков пилотирования.
Количество учебных часов, на которые рассчитан кейс:
5 часов.
Занятие 1. Освоение симулятора
Цель: научиться работать с симулятором.
Что делаем: изучаем устройство hard- и soft-составляющих симулятора, его интерфейс, настройки.
Компетенции:
Hard: умение подключать и настраивать оборудование.
Soft: внимательность, поиск оптимального решения.
Кол-во часов: 2,5 часа.
Занятие 2. Отработка навыков
Цель: научиться выполнять простые элементы пилотажа БПЛА.
Что делаем: отрабатываем упражнения на симуляторе в соот- ветствии с подробным описанием кейса.
Компетенции:

89
Аэроквантум: тулкит
Hard: навыки пилотирования.
Sort: преодоление страха полёта, осознание своего уровня компетентности.
Кол-во часов: 2,5 часа.
Метод работы с кейсом:
аналитический метод решения проблемы, работа на симулято- ре, работа по принципу «Делай как я».
Минимально необходимый уровень входных компетенций:
начинающий пользователь ПК.
Предполагаемые образовательные результаты обучающихся:
умение выбрать параметры и режимы симулятора, подходящие для начального обучения.
Формируемые навыки
Универсальные:
• преодоление страха полёта;
• осознание своего уровня компетентности;
• умение слушать и задавать вопросы;
• поиск оптимального решения;
• внимательность;
• аккуратность;
• работа с взаимосвязанными параметрами.
Предметные:
• умение подключать и настраивать оборудование симулято- ра;
• навыки пилотирования коптера.
Процедуры и формы выявления образовательного результата:
• Наблюдение за полётом ученика в результате проделанной работы.
• Вопросы для обсуждения с обучающимися.
Необходимые расходные материалы и оборудование:
Программное обеспечение симулятора, оборудование в виде элементов БПЛА, подключаемых к компьютеру, компьютеры.

90
Руководство для педагогов
Обзор занятий
Ключевые понятия:
• Drone racing.
• Полётные режимы.
• Газ, рысканье, тангаж, крен.
• Симулятор полётов на квадрокоптере.
Drone racing — гонки на квадрокоптерах, проводимые по всему миру. Цель — пройти трассу, ограниченную поворотными стол- бами и курсовыми воротами.
Полетные режимы — модель поведения квадрокоптера. От вы- бранного полётного режима зависит простота управления.
Газ, рысканье, тангаж, крен — 4 канала управления квадрокоп- тером, каждый стик на пульте отвечает за один из каналов. Газ
— скорость вращения электромоторов. Рысканье — поворот вокруг своей оси. Крен, тангаж — углы наклона коптера.
Ход занятий:
• Знакомство с техникой безопасности.
• Обучение работе в симуляторе полёта квадрокоптера.
• Обучение пилотированию квадрокоптера в симуляторе.
• Проектирование трассы для симулятора.
• Тренировки на трассе.
• Гонка.
• Подведение итогов.
Время: 5 часов.
Демонстрации
Расскажите и покажите видео с drone racing. Объясните прави- ла техники безопасности и основы пилотирования. Продемон- стрируйте, как работает симулятор и какие дополнительные возможности для тренировки имеет программа.

91
Аэроквантум: тулкит
Цель работы: понять основы пилотирования в симуляторе по- лёта коптера.
В ходе данного проекта ученики должны освоить основы пи- лотирования в симуляторе, понять, как изменяется поведение квадрокоптера в зависимости от полётного режима, на какой высоте лучше летать и насколько плавно перемещать стики пульта.
Материалы:
• Симулятор полёта коптера.
• Вспомогательные видеоматериалы.
Шаги:
1. Начните с анализа материалов. Объясните общие правила управления коптером. Покажите интерфейс и возможности симулятора.
2. Следите за процессом отработки уроков пилотирования в симуляторе.
3. Рассмотрите сделанные обучающимися планы трасс и вы- берите лучший вариант.
4. Организуйте гоночные соревнования в симуляторе.
Вопросы для обсуждения с обучающимися:
1. Что будет, если управлять квадрокоптером слишком резко?
2. В каком полётном режиме лучше всего управлять для фото- съемки?
3. В каком полётном режиме лучше всего делать трюки?
4. Что будет, если попытаться пройти трассу в неудачном по- лётном режиме?
5. Что будет, если не откалибровать или откалибровать непра- вильно квадрокоптер перед взлётом?
6. Что лучше — лететь быстро или аккуратно?
7. На какой высоте лучше проходить трассу?
8. Что будет, если пройти трассу задом наперед?
9. Как изменится стиль пилотирования, если установить на квадрокоптер другие пропеллеры?
10. Что будет, если попытаться пройти трассу на квадрокоптере с неправильно откалиброванными гироскопами?