小學(xué)用無(wú)人機(jī)的分析與選擇

林展鋒

摘 要：無(wú)人機(jī)的種類有很多，適合小學(xué)生使用的無(wú)人機(jī)卻不多，也難以選擇，以至于從事無(wú)人機(jī)教育的教師在選擇無(wú)人機(jī)時(shí)常存在疑惑或選擇不當(dāng)?shù)膯?wèn)題。通過(guò)對(duì)市場(chǎng)上無(wú)人機(jī)的分析，結(jié)合多年的無(wú)人機(jī)教學(xué)實(shí)踐，為教師提供選擇無(wú)人機(jī)（用于小學(xué)教學(xué)）的經(jīng)驗(yàn)與建議。

關(guān)鍵詞：小學(xué);無(wú)人機(jī);分析;選擇

無(wú)人機(jī)也叫無(wú)人駕駛飛機(jī)，是利用無(wú)線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)。隨著近些年消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)的普及和應(yīng)用，很多學(xué)校（包括小學(xué)）也開始在校內(nèi)開展了豐富多樣的無(wú)人機(jī)教育實(shí)踐活動(dòng)，取得了一些成果，但也存在一些問(wèn)題。通過(guò)與從事小學(xué)無(wú)人機(jī)教育的教師交流發(fā)現(xiàn)，他們?cè)谶x擇無(wú)人機(jī)時(shí)常存在困惑或存在選擇不當(dāng)?shù)膯?wèn)題。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有市場(chǎng)上教育無(wú)人機(jī)的分析，結(jié)合自身多年的無(wú)人機(jī)教學(xué)實(shí)踐經(jīng)歷，筆者歸納總結(jié)出一些適合小學(xué)生使用的無(wú)人機(jī)類型，以幫助從事無(wú)人機(jī)教育的教師更好地開展無(wú)人機(jī)教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。

目前，市場(chǎng)上能用于教學(xué)的無(wú)人機(jī)類型主要分為三類：第一類是固定翼無(wú)人機(jī)，第二類是單旋翼無(wú)人機(jī)，第三類是多旋翼無(wú)人機(jī)。它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，在日常教學(xué)中教師要根據(jù)學(xué)校實(shí)際情況和學(xué)生的經(jīng)濟(jì)承受能力靈活選用。

固定翼無(wú)人機(jī)主要特點(diǎn)是有固定機(jī)翼，外形類似我們常見(jiàn)的客機(jī)，它由動(dòng)力裝置產(chǎn)生前進(jìn)的推力或拉力，再由機(jī)身的固定機(jī)翼產(chǎn)生升力進(jìn)行飛行。不能懸停，起飛需要手?jǐn)S拋飛或跑道助飛，對(duì)場(chǎng)地要求較高，需要較大的空間開展飛行活動(dòng)（至少需要一個(gè)操場(chǎng)大小且空曠的室外場(chǎng)地），飛行速度快，超控難度大，適合有一定無(wú)人機(jī)飛行經(jīng)驗(yàn)的小學(xué)生使用。目前可供選擇的有Z50（中型）和KF606（小型），它們的機(jī)身采用泡沫材質(zhì)，輕巧安全，且動(dòng)力裝置的螺旋槳安裝在飛機(jī)機(jī)翼后方，所以非常耐摔，飛行時(shí)間一般都能達(dá)到20分鐘以上，十分省電。另外都配備六軸陀螺儀和無(wú)線2.4克遙控器，相對(duì)其他固定翼無(wú)人機(jī)要好飛得多。缺點(diǎn)是不能懸停，機(jī)身過(guò)輕，抗風(fēng)性弱，因此不太適合在有風(fēng)的情況下飛行，且對(duì)學(xué)校場(chǎng)地要求較高。

單螺旋翼無(wú)人機(jī)也就是我們常說(shuō)的直升機(jī)型無(wú)人機(jī)。它的頭上有一個(gè)大螺旋槳，能提供升力，再通過(guò)傾斜大螺旋槳角度來(lái)改變飛行方向，尾部也有一個(gè)小螺旋槳，小螺旋槳能抵消大螺旋槳產(chǎn)生的反作用力，起到平衡飛行姿態(tài)的作用。因能垂直起降和空中懸停，所以它對(duì)飛行場(chǎng)地的要求很低，普通教室就可以開展教學(xué)活動(dòng)。但因無(wú)法安裝護(hù)架，存在一定的安全隱患，需佩戴護(hù)目鏡開展飛行訓(xùn)練。目前可供選擇的只有司馬的S107H一款，它具備氣壓定高、陀螺儀穩(wěn)定和一鍵起飛降落等功能，這些對(duì)于剛開始接觸無(wú)人機(jī)的小學(xué)生而言，能大大降低他們操作上的難度。全機(jī)身采用鋁合金材質(zhì)，搭配富有韌性的扇葉，非常耐摔。采用無(wú)線2.4克遙控器，支持多人遙控飛行，這對(duì)大規(guī)模開展無(wú)人機(jī)飛行培訓(xùn)十分重要。缺點(diǎn)是配對(duì)過(guò)程必須一人一機(jī)依次配對(duì)，否則容易產(chǎn)生誤配誤飛情況，增加了訓(xùn)練的危險(xiǎn)性。

多旋翼無(wú)人機(jī)是近些年最為流行的無(wú)人機(jī)類型，也就是現(xiàn)在人們常說(shuō)的“無(wú)人機(jī)”。它包括四旋翼、六旋翼、八旋翼甚至更多旋翼的飛機(jī)。其中四旋翼無(wú)人機(jī)是目前結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，應(yīng)用也最為廣泛的無(wú)人機(jī)類型。四旋翼無(wú)人機(jī)一般由一個(gè)十字形機(jī)身、四個(gè)帶螺旋槳的電機(jī)、傳感器、電調(diào)以及飛控系統(tǒng)等組成。能夠和單旋翼無(wú)人機(jī)一樣實(shí)現(xiàn)垂直起降和空中懸停。目前可供選擇的有司馬的X22和大疆的Tello。選擇司馬X22主要是因?yàn)樗锩纼r(jià)廉（X22還有一款孿生兄弟是X22W，兩者唯一的區(qū)別就差一個(gè)640P的攝像頭，但性價(jià)過(guò)低）。X22體型小巧，非常耐摔，安全性較好，自帶護(hù)架，具有氣壓穩(wěn)高、體感操控，一鍵起飛，軌跡飛行等功能，飛控還算穩(wěn)定，比起市面上大多數(shù)的同類機(jī)型要容易操控。缺點(diǎn)是無(wú)法穩(wěn)定懸停，在懸停過(guò)程中會(huì)有明顯的飄移現(xiàn)象;沒(méi)有攝像頭，無(wú)法讓學(xué)生體驗(yàn)航拍;電池容量過(guò)小，只能勉強(qiáng)飛行5分鐘，此外也不具編程功能，可玩性不足。選擇大疆的Tello（包括Tello edu）主要因?yàn)樗鼉?yōu)秀的操控性和拓展性。它是大疆子公司睿熾科技在2018年初推出的一款無(wú)人機(jī)產(chǎn)品，雖然價(jià)格遠(yuǎn)高于市場(chǎng)其他大多數(shù)的玩具級(jí)別的無(wú)人機(jī)，但應(yīng)該算目前最適合小學(xué)生使用的無(wú)人機(jī)了。它的優(yōu)點(diǎn)十分突出，得益于大疆公司的飛控系統(tǒng)，飛行平穩(wěn)，讓新手容易上手。機(jī)身前方配備一枚500萬(wàn)像素的攝像頭，可拍攝720P視頻，支持電子防抖，具有多種不同航拍模式。因?yàn)閾碛泄饬鞫ㄎ缓妥詣?dòng)定高功能，所以能在室內(nèi)沒(méi)有GPS的情況下穩(wěn)定懸停，因此它對(duì)場(chǎng)地的要求很低，適合在室內(nèi)飛行。另外，它可以自主加裝半封閉或全封閉的護(hù)架，具備失控保護(hù)功能，在受到意外碰撞時(shí)會(huì)自動(dòng)停止電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，且自身重量只有80克，炸機(jī)產(chǎn)生的破壞性小，安全性極高。它還支持麻省理工編碼教育開源平臺(tái)Scratch，自帶的App中包含編程任務(wù)（十二星球）和飛行模擬器，既能讓學(xué)生以一種充滿樂(lè)趣的方式學(xué)習(xí)編程，也讓編程后的調(diào)試變得更加簡(jiǎn)單。

總之，適合小學(xué)用無(wú)人機(jī)應(yīng)滿足以下幾個(gè)條件：一要好操控，這要求無(wú)人機(jī)具有光流定位和好的飛控系統(tǒng);二要很安全，畢竟對(duì)于剛接觸無(wú)人機(jī)的小學(xué)生而言，安全是第一位的;三要很耐用，要經(jīng)得起學(xué)生的摔摔打打;四要低要求，對(duì)飛行場(chǎng)地要求要低（能在室內(nèi)飛行）;五要低成本，畢竟小學(xué)生的經(jīng)濟(jì)承受能力比較弱;六要能編程，比如能支持Scratch、python等編程語(yǔ)言;七要有飛行模擬器，降低編程過(guò)程中調(diào)試代碼的難度。

參考文獻(xiàn)：

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編輯 王亞青