小学用无人机的分析与选择

林展锋

摘 要：无人机的种类有很多，适合小学生使用的无人机却不多，也难以选择，以至于从事无人机教育的教师在选择无人机时常存在疑惑或选择不当的问题。通过对市场上无人机的分析，结合多年的无人机教学实践，为教师提供选择无人机（用于小学教学）的经验与建议。

关键词：小学;无人机;分析;选择

无人机也叫无人驾驶飞机，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。随着近些年消费级无人机的普及和应用，很多学校（包括小学）也开始在校内开展了丰富多样的无人机教育实践活动，取得了一些成果，但也存在一些问题。通过与从事小学无人机教育的教师交流发现，他们在选择无人机时常存在困惑或存在选择不当的问题。通过对现有市场上教育无人机的分析，结合自身多年的无人机教学实践经历，笔者归纳总结出一些适合小学生使用的无人机类型，以帮助从事无人机教育的教师更好地开展无人机教学实践活动。

目前，市场上能用于教学的无人机类型主要分为三类：第一类是固定翼无人机，第二类是单旋翼无人机，第三类是多旋翼无人机。它们各有优缺点，在日常教学中教师要根据学校实际情况和学生的经济承受能力灵活选用。

固定翼无人机主要特点是有固定机翼，外形类似我们常见的客机，它由动力装置产生前进的推力或拉力，再由机身的固定机翼产生升力进行飞行。不能悬停，起飞需要手掷抛飞或跑道助飞，对场地要求较高，需要较大的空间开展飞行活动（至少需要一个操场大小且空旷的室外场地），飞行速度快，超控难度大，适合有一定无人机飞行经验的小学生使用。目前可供选择的有Z50（中型）和KF606（小型），它们的机身采用泡沫材质，轻巧安全，且动力装置的螺旋桨安装在飞机机翼后方，所以非常耐摔，飞行时间一般都能达到20分钟以上，十分省电。另外都配备六轴陀螺仪和无线2.4克遥控器，相对其他固定翼无人机要好飞得多。缺点是不能悬停，机身过轻，抗风性弱，因此不太适合在有风的情况下飞行，且对学校场地要求较高。

单螺旋翼无人机也就是我们常说的直升机型无人机。它的头上有一个大螺旋桨，能提供升力，再通过倾斜大螺旋桨角度来改变飞行方向，尾部也有一个小螺旋桨，小螺旋桨能抵消大螺旋桨产生的反作用力，起到平衡飞行姿態的作用。因能垂直起降和空中悬停，所以它对飞行场地的要求很低，普通教室就可以开展教学活动。但因无法安装护架，存在一定的安全隐患，需佩戴护目镜开展飞行训练。目前可供选择的只有司马的S107H一款，它具备气压定高、陀螺仪稳定和一键起飞降落等功能，这些对于刚开始接触无人机的小学生而言，能大大降低他们操作上的难度。全机身采用铝合金材质，搭配富有韧性的扇叶，非常耐摔。采用无线2.4克遥控器，支持多人遥控飞行，这对大规模开展无人机飞行培训十分重要。缺点是配对过程必须一人一机依次配对，否则容易产生误配误飞情况，增加了训练的危险性。

多旋翼无人机是近些年最为流行的无人机类型，也就是现在人们常说的“无人机”。它包括四旋翼、六旋翼、八旋翼甚至更多旋翼的飞机。其中四旋翼无人机是目前结构最为简单，应用也最为广泛的无人机类型。四旋翼无人机一般由一个十字形机身、四个带螺旋桨的电机、传感器、电调以及飞控系统等组成。能够和单旋翼无人机一样实现垂直起降和空中悬停。目前可供选择的有司马的X22和大疆的Tello。选择司马X22主要是因为它物美价廉（X22还有一款孪生兄弟是X22W，两者唯一的区别就差一个640P的摄像头，但性价过低）。X22体型小巧，非常耐摔，安全性较好，自带护架，具有气压稳高、体感操控，一键起飞，轨迹飞行等功能，飞控还算稳定，比起市面上大多数的同类机型要容易操控。缺点是无法稳定悬停，在悬停过程中会有明显的飘移现象;没有摄像头，无法让学生体验航拍;电池容量过小，只能勉强飞行5分钟，此外也不具编程功能，可玩性不足。选择大疆的Tello（包括Tello edu）主要因为它优秀的操控性和拓展性。它是大疆子公司睿炽科技在2018年初推出的一款无人机产品，虽然价格远高于市场其他大多数的玩具级别的无人机，但应该算目前最适合小学生使用的无人机了。它的优点十分突出，得益于大疆公司的飞控系统，飞行平稳，让新手容易上手。机身前方配备一枚500万像素的摄像头，可拍摄720P视频，支持电子防抖，具有多种不同航拍模式。因为拥有光流定位和自动定高功能，所以能在室内没有GPS的情况下稳定悬停，因此它对场地的要求很低，适合在室内飞行。另外，它可以自主加装半封闭或全封闭的护架，具备失控保护功能，在受到意外碰撞时会自动停止电机运转，且自身重量只有80克，炸机产生的破坏性小，安全性极高。它还支持麻省理工编码教育开源平台Scratch，自带的App中包含编程任务（十二星球）和飞行模拟器，既能让学生以一种充满乐趣的方式学习编程，也让编程后的调试变得更加简单。

总之，适合小学用无人机应满足以下几个条件：一要好操控，这要求无人机具有光流定位和好的飞控系统;二要很安全，毕竟对于刚接触无人机的小学生而言，安全是第一位的;三要很耐用，要经得起学生的摔摔打打;四要低要求，对飞行场地要求要低（能在室内飞行）;五要低成本，毕竟小学生的经济承受能力比较弱;六要能编程，比如能支持Scratch、python等编程语言;七要有飞行模拟器，降低编程过程中调试代码的难度。

参考文献：

[1]王宇恒.多旋翼无人机的发展历程及构型分析[J].科技传播，2019（11）：143-144.

[2]全权.解密多旋翼发展进程[J].机器人产业，2015（2）： 72-83.

编辑 王亚青