一、無(wú)人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

       伴隨科技的發(fā)展，面對(duì)人類(lèi)無(wú)法勝任的高難度、高風(fēng)險(xiǎn)與高含量的任務(wù)。無(wú)人機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。它替代有人駕駛的飛機(jī)去執(zhí)行這些任務(wù)。無(wú)人機(jī)是一種有無(wú)線電來(lái)操控的設(shè)備，遂有人稱(chēng)其為遙控駕駛航空器。它能夠趨于完美的利用人工智能、信號(hào)處理和自動(dòng)駕駛等精尖技術(shù)，并由于它具有體積小、無(wú)人駕駛和航程遠(yuǎn)等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用，在自然環(huán)境考察、科普研究、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、維護(hù)國(guó)家主權(quán)與公共衛(wèi)生安全等等許多方面都有所應(yīng)用。目前這種趨于多元化的應(yīng)用使得各國(guó)都加快探索、開(kāi)發(fā)的步伐。

無(wú)人機(jī)行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模 　　

       我國(guó)從事無(wú)人機(jī)行業(yè)的單位有300多家，其中規(guī)模比較大企業(yè)有160家左右，形成了配套齊全的研發(fā)、制造、銷(xiāo)售和服務(wù)體系。目前在研和在用的無(wú)人機(jī)型多達(dá)上百種，小型無(wú)人機(jī)技術(shù)逐步成熟，戰(zhàn)略無(wú)人機(jī)已試飛，攻擊無(wú)人機(jī)也已多次成功試射空地導(dǎo)彈。中國(guó)2014年無(wú)人機(jī)銷(xiāo)量約2萬(wàn)架，預(yù)計(jì)到2020年中國(guó)無(wú)人機(jī)年銷(xiāo)量將達(dá)到29萬(wàn)架。未來(lái)幾年將保持50%以上的增長(zhǎng)，2017年中國(guó)民用無(wú)人機(jī)銷(xiāo)售規(guī)模已經(jīng)達(dá)到140億元。從發(fā)展前景來(lái)看，無(wú)人機(jī)已經(jīng)應(yīng)用在航拍、快遞、災(zāi)后搜救、數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域，表明無(wú)人機(jī)的發(fā)展?jié)摿薮蟆?/span>

無(wú)人機(jī)行業(yè)市場(chǎng)需求

       無(wú)人機(jī)行業(yè)的市場(chǎng)需求十分巨大。根據(jù)市場(chǎng)預(yù)測(cè)，全球軍用和民用無(wú)人機(jī)銷(xiāo)售額將由2015年的64億美元增至2024年的115億美元，十年（2015-2024年）市場(chǎng)總額將超過(guò)910億美元。

       根據(jù)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)發(fā)布的《2015-2022年中國(guó)無(wú)人機(jī)行業(yè)研究及未來(lái)前景預(yù)測(cè)報(bào)告》，我國(guó)無(wú)人機(jī)當(dāng)前產(chǎn)值在36-40億人民幣之間，在民用無(wú)人機(jī)市場(chǎng)表現(xiàn)搶眼。預(yù)計(jì)到2025年，我國(guó)民用無(wú)人機(jī)市場(chǎng)可迅速上升至750億元人民幣。已經(jīng)擁有世界無(wú)人機(jī)制造業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者地位的中國(guó)，正在逐步崛起成為世界級(jí)創(chuàng)新者，而不僅僅是外國(guó)設(shè)計(jì)的復(fù)制者。中國(guó)高鐵已成為中國(guó)走出去的一張名片，未來(lái)無(wú)人機(jī)將會(huì)是另一張名片，國(guó)內(nèi)的無(wú)人機(jī)技術(shù)已經(jīng)走在世界的前列。

無(wú)人機(jī)行業(yè)人才需求

       當(dāng)前，無(wú)人機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用受到了世界各國(guó)的普遍重視，正在大規(guī)模進(jìn)入軍用和民用領(lǐng)域，行業(yè)應(yīng)用級(jí)無(wú)人機(jī)越來(lái)越被廣泛認(rèn)可，并發(fā)揮了不可替代的作用，無(wú)人機(jī)在不久的將來(lái)會(huì)逐漸飛入尋常百姓家。無(wú)人機(jī)市場(chǎng)的快速膨脹催生了對(duì)高素質(zhì)無(wú)人機(jī)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)的迫切需求。

二、中航恒拓?zé)o人機(jī)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室建設(shè)方案介紹

 

無(wú)人機(jī)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室項(xiàng)目概況

       建設(shè)具有自身特色的無(wú)人機(jī)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室，以此為依托促進(jìn)學(xué)校的人工智能基礎(chǔ)教育發(fā)展和鍛煉學(xué)生的思維能力，以及對(duì)人工智能有一定的初始和學(xué)習(xí)。教師可以依托實(shí)訓(xùn)室的硬件以及技術(shù)環(huán)境進(jìn)行課程設(shè)計(jì)和科學(xué)理論的普及，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)校科技智能教育的發(fā)展和相關(guān)學(xué)科課程的升華，促進(jìn)學(xué)校教學(xué)能力的提升，為學(xué)校的教學(xué)發(fā)展增添一抹科技亮色。

無(wú)人機(jī)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室建設(shè)目標(biāo)  

       本實(shí)訓(xùn)室方案根據(jù)職業(yè)院校的特點(diǎn)，結(jié)合本公司產(chǎn)品情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)訓(xùn)室設(shè)施不僅可以滿(mǎn)足學(xué)生從簡(jiǎn)單的無(wú)人機(jī)原理、拆裝練習(xí)、飛行模擬訓(xùn)練，還可以滿(mǎn)足電路設(shè)計(jì)、單片機(jī)編程、無(wú)人機(jī)技術(shù)實(shí)訓(xùn)實(shí)踐，亦可滿(mǎn)足課題研究等相關(guān)課程教學(xué)與開(kāi)發(fā)的需求，做到資源充分利用。

       學(xué)生通過(guò)無(wú)人機(jī)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室和實(shí)驗(yàn)教師的指導(dǎo)，從無(wú)人機(jī)入門(mén)到最后的飛行能手、維護(hù)組裝能手、編程能手，實(shí)現(xiàn)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力、開(kāi)發(fā)能力和就業(yè)能力的提升。當(dāng)前無(wú)人機(jī)相關(guān)人才缺口很大，實(shí)訓(xùn)室系統(tǒng)的培養(yǎng)定向人才，為市場(chǎng)輸出高水平的人才。

       近年來(lái)機(jī)器人競(jìng)賽數(shù)量、種類(lèi)越來(lái)越多，其中無(wú)人機(jī)相關(guān)競(jìng)賽也越來(lái)越受廣大各大院校的歡迎，實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)可以完善無(wú)人機(jī)競(jìng)賽人員培訓(xùn)和選拔體系。 無(wú)人機(jī)競(jìng)賽是一項(xiàng)科技含量高，對(duì)理論知識(shí)和實(shí)踐操作要求均較高的科技項(xiàng)目。在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，需要將多學(xué)科的理論知識(shí)與工程實(shí)踐緊密地結(jié)合起來(lái)，在鍛煉學(xué)生工程實(shí)踐能力的同時(shí)可以進(jìn)一步鞏固專(zhuān)業(yè)知識(shí)的掌握，能夠培養(yǎng)學(xué)生刻苦鉆研、持之以恒的科學(xué)精神、磨練學(xué)生的意志品質(zhì)、增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、提高學(xué)生的綜合能力；通過(guò)參加無(wú)人機(jī)競(jìng)賽可以完成手動(dòng)操控飛行、抓取目標(biāo)物、穿越障礙區(qū)、自動(dòng)任務(wù)飛行等相當(dāng)復(fù)雜的任務(wù)。對(duì)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力是一種鍛煉，也是一次檢驗(yàn)的機(jī)會(huì)。

無(wú)人機(jī)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室建設(shè)預(yù)期成果

1）建設(shè)具有全國(guó)特色的無(wú)人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室；

2）建立全國(guó)先進(jìn)的無(wú)人機(jī)應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系；

3）推動(dòng)無(wú)人機(jī)專(zhuān)業(yè)和無(wú)人機(jī)產(chǎn)教融合基地建設(shè)；

4）參加各類(lèi)競(jìng)賽并爭(zhēng)取優(yōu)異成績(jī)。

無(wú)人機(jī)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室建設(shè)內(nèi)容

第一階段：

1）安全指引：引導(dǎo)學(xué)生，掌握基本飛行常識(shí)，如何操作安全飛行，明確禁飛與飛行器登記等政策，在飛行空間困難區(qū)域里如何操作等指引；

2）課程講解：以課程學(xué)習(xí)為主，首先了解飛行原理，飛行控制器基本原理，各個(gè)飛行部件如何連接，機(jī)械結(jié)構(gòu)的作用，以及操控原理講解；

3）模塊組裝：了解各類(lèi)模塊形態(tài)，使用專(zhuān)用工具將各個(gè)機(jī)械部件組裝，學(xué)習(xí)電子元器件的組合，掌握各部件的用途與安裝方式；

4）調(diào)試檢修：調(diào)試無(wú)人機(jī)參數(shù)，在動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種狀態(tài)下進(jìn)行調(diào)參，校準(zhǔn)所有傳感器，通用問(wèn)題的解決，檢修維護(hù)電氣元件，更換機(jī)械部件；

5）飛行操作：獨(dú)立完成飛行模擬，熟練掌握遙控器手感，模擬飛行記錄達(dá)到規(guī)定時(shí)間可進(jìn)行實(shí)際飛行訓(xùn)練，實(shí)際飛行訓(xùn)練將從小型開(kāi)始逐漸升級(jí)到大型，從室內(nèi)到室外。

第二階段：

       學(xué)生需要具備參加地區(qū)或全國(guó)性質(zhì)的相關(guān)競(jìng)賽能力，隨著創(chuàng)客概念的深入人心及國(guó)家政策的大力引導(dǎo)，地區(qū)、全國(guó)性質(zhì)的青少年創(chuàng)客類(lèi)競(jìng)賽蓬勃發(fā)展，此實(shí)訓(xùn)室的另一功能則作為相關(guān)競(jìng)賽的實(shí)訓(xùn)基地，供參賽隊(duì)訓(xùn)練使用。實(shí)驗(yàn)室授課老師在第二階段應(yīng)結(jié)合如中國(guó)工程機(jī)器人大賽職業(yè)院校組等比賽規(guī)則進(jìn)行進(jìn)行模擬競(jìng)賽訓(xùn)練，有具體參加的比賽，則進(jìn)行針對(duì)性訓(xùn)練。此類(lèi)競(jìng)賽一般分為操作環(huán)節(jié)和發(fā)散創(chuàng)意環(huán)節(jié)，操作環(huán)節(jié)主要考驗(yàn)參賽者的手動(dòng)操控能力，勤加練習(xí)即可；發(fā)散創(chuàng)意環(huán)節(jié)主要體現(xiàn)在參賽作品的算法程序，應(yīng)由設(shè)備廠家配合完成。

第三階段：

       學(xué)生需要具備一定開(kāi)發(fā)能力，老師和學(xué)生經(jīng)歷過(guò)以上兩個(gè)階段后，對(duì)現(xiàn)有的設(shè)備和相關(guān)比賽規(guī)則都有了深刻的認(rèn)識(shí)，便會(huì)衍生出多種以實(shí)際應(yīng)用為背景的創(chuàng)意，指導(dǎo)老師可根據(jù)實(shí)際情況，組建以學(xué)生為主體，老師把控大方向的課題研究小組。 實(shí)驗(yàn)室在完成上述目標(biāo)后，即達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)（學(xué)生更迭穩(wěn)定化，參賽訓(xùn)練常態(tài)化，課題研究規(guī)范化）。

無(wú)人機(jī)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室課程規(guī)劃與教學(xué)目標(biāo)

課程規(guī)劃：

無(wú)人機(jī)技術(shù)課程、無(wú)人機(jī)組裝與焊接課程、無(wú)人機(jī)編程技術(shù)課程、無(wú)人機(jī)飛行課程、無(wú)人機(jī)航拍課程等；

教學(xué)目標(biāo)：

       培養(yǎng)掌握無(wú)人機(jī)基本知識(shí)、基本原理、低空無(wú)人機(jī)飛行技術(shù)、和編程技術(shù)；熟練掌握無(wú)人機(jī)的安裝、調(diào)試、操控、維護(hù)維修技能；通過(guò)航拍設(shè)備、地面站系統(tǒng)等掌握航拍、巡查以及其他方面等應(yīng)用技能。通過(guò)學(xué)習(xí)無(wú)人機(jī)的編程技術(shù)，使學(xué)生可以深入了解到無(wú)人機(jī)的自動(dòng)控制技術(shù)和無(wú)人機(jī)的內(nèi)部工作原理，通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)的編程學(xué)習(xí)可以訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)而高效的思維方式，提高邏輯思維能力、規(guī)劃能力，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

無(wú)人機(jī)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室區(qū)域及功能

1）無(wú)人機(jī)展覽區(qū)

無(wú)人機(jī)展覽區(qū)包含展臺(tái)和展柜，可以進(jìn)行無(wú)人機(jī)展覽、參觀等活動(dòng)。

2）無(wú)人機(jī)裝配區(qū)

無(wú)人機(jī)裝配區(qū)提供所有的零部件和組裝工具，學(xué)生在此區(qū)域可以進(jìn)行無(wú)人機(jī)的拆裝練習(xí)，通過(guò)平時(shí)的拆裝練習(xí)讓學(xué)生熟悉無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)與原理，了解相關(guān)組成部件。

3）無(wú)人機(jī)模擬飛行和調(diào)試區(qū)

此區(qū)域配備多臺(tái)電腦設(shè)備并安裝無(wú)人機(jī)模擬飛行軟件和地面站調(diào)試軟件，在新手入門(mén)階段，學(xué)生通過(guò)該系統(tǒng)可模擬真實(shí)無(wú)人機(jī)飛行，練習(xí)對(duì)無(wú)人機(jī)遙控控制的基本操作和飛行技巧，通過(guò)長(zhǎng)期練習(xí)形成對(duì)無(wú)人機(jī)操控的條件反射、肌肉反應(yīng)和應(yīng)急反應(yīng)，減少真實(shí)無(wú)人機(jī)的炸機(jī)和人身傷害。

通過(guò)地面站調(diào)試軟件，將裝配好的無(wú)人機(jī)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和校準(zhǔn)，對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行初步的調(diào)試。

4）無(wú)人機(jī)檢修區(qū)

此區(qū)域配備有無(wú)人機(jī)檢測(cè)設(shè)備，當(dāng)無(wú)人機(jī)出現(xiàn)故障無(wú)法正常工作時(shí)，學(xué)生借助相關(guān)測(cè)試儀器，快速判斷出故障位置并進(jìn)行響應(yīng)修理。

5）無(wú)人機(jī)飛行區(qū)

此區(qū)域建設(shè)有室內(nèi)飛行安全網(wǎng)等保護(hù)裝置，飛行區(qū)是為了讓學(xué)生在室內(nèi)練習(xí)飛行器操作與控制，無(wú)人機(jī)操控相關(guān)活動(dòng)都必須在專(zhuān)用場(chǎng)地中進(jìn)行，確保學(xué)生的安全，學(xué)生可以通過(guò)前期在電腦上模擬飛行，而后在無(wú)人機(jī)飛行專(zhuān)用場(chǎng)地內(nèi)飛行訓(xùn)練。

6）3D打印區(qū)

此區(qū)域配備多臺(tái)3D打印機(jī)，學(xué)生可自行設(shè)計(jì)無(wú)人機(jī)易損件、無(wú)人機(jī)外殼和主要結(jié)構(gòu)零部件，并通過(guò)3D打印技術(shù)打印和安裝到無(wú)人機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證。