小學用無人機的分析與選擇

林展鋒

摘 要：無人機的種類有很多，適合小學生使用的無人機卻不多，也難以選擇，以至于從事無人機教育的教師在選擇無人機時常存在疑惑或選擇不當的問題。通過對市場上無人機的分析，結合多年的無人機教學實踐，為教師提供選擇無人機（用于小學教學）的經驗與建議。

關鍵詞：小學;無人機;分析;選擇

無人機也叫無人駕駛飛機，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。隨著近些年消費級無人機的普及和應用，很多學校（包括小學）也開始在校內開展了豐富多樣的無人機教育實踐活動，取得了一些成果，但也存在一些問題。通過與從事小學無人機教育的教師交流發現，他們在選擇無人機時常存在困惑或存在選擇不當的問題。通過對現有市場上教育無人機的分析，結合自身多年的無人機教學實踐經歷，筆者歸納總結出一些適合小學生使用的無人機類型，以幫助從事無人機教育的教師更好地開展無人機教學實踐活動。

目前，市場上能用于教學的無人機類型主要分為三類：第一類是固定翼無人機，第二類是單旋翼無人機，第三類是多旋翼無人機。它們各有優缺點，在日常教學中教師要根據學校實際情況和學生的經濟承受能力靈活選用。

固定翼無人機主要特點是有固定機翼，外形類似我們常見的客機，它由動力裝置產生前進的推力或拉力，再由機身的固定機翼產生升力進行飛行。不能懸停，起飛需要手擲拋飛或跑道助飛，對場地要求較高，需要較大的空間開展飛行活動（至少需要一個操場大小且空曠的室外場地），飛行速度快，超控難度大，適合有一定無人機飛行經驗的小學生使用。目前可供選擇的有Z50（中型）和KF606（小型），它們的機身采用泡沫材質，輕巧安全，且動力裝置的螺旋槳安裝在飛機機翼后方，所以非常耐摔，飛行時間一般都能達到20分鐘以上，十分省電。另外都配備六軸陀螺儀和無線2.4克遙控器，相對其他固定翼無人機要好飛得多。缺點是不能懸停，機身過輕，抗風性弱，因此不太適合在有風的情況下飛行，且對學校場地要求較高。

單螺旋翼無人機也就是我們常說的直升機型無人機。它的頭上有一個大螺旋槳，能提供升力，再通過傾斜大螺旋槳角度來改變飛行方向，尾部也有一個小螺旋槳，小螺旋槳能抵消大螺旋槳產生的反作用力，起到平衡飛行姿態的作用。因能垂直起降和空中懸停，所以它對飛行場地的要求很低，普通教室就可以開展教學活動。但因無法安裝護架，存在一定的安全隱患，需佩戴護目鏡開展飛行訓練。目前可供選擇的只有司馬的S107H一款，它具備氣壓定高、陀螺儀穩定和一鍵起飛降落等功能，這些對于剛開始接觸無人機的小學生而言，能大大降低他們操作上的難度。全機身采用鋁合金材質，搭配富有韌性的扇葉，非常耐摔。采用無線2.4克遙控器，支持多人遙控飛行，這對大規模開展無人機飛行培訓十分重要。缺點是配對過程必須一人一機依次配對，否則容易產生誤配誤飛情況，增加了訓練的危險性。

多旋翼無人機是近些年最為流行的無人機類型，也就是現在人們常說的“無人機”。它包括四旋翼、六旋翼、八旋翼甚至更多旋翼的飛機。其中四旋翼無人機是目前結構最為簡單，應用也最為廣泛的無人機類型。四旋翼無人機一般由一個十字形機身、四個帶螺旋槳的電機、傳感器、電調以及飛控系統等組成。能夠和單旋翼無人機一樣實現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主要是因為它物美價廉（X22還有一款孿生兄弟是X22W，兩者唯一的區別就差一個640P的攝像頭，但性價過低）。X22體型小巧，非常耐摔，安全性較好，自帶護架，具有氣壓穩高、體感操控，一鍵起飛，軌跡飛行等功能，飛控還算穩定，比起市面上大多數的同類機型要容易操控。缺點是無法穩定懸停，在懸停過程中會有明顯的飄移現象;沒有攝像頭，無法讓學生體驗航拍;電池容量過小，只能勉強飛行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）主要因為它優秀的操控性和拓展性。它是大疆子公司睿熾科技在2018年初推出的一款無人機產品，雖然價格遠高于市場其他大多數的玩具級別的無人機，但應該算目前最適合小學生使用的無人機了。它的優點十分突出，得益于大疆公司的飛控系統，飛行平穩，讓新手容易上手。機身前方配備一枚500萬像素的攝像頭，可拍攝720P視頻，支持電子防抖，具有多種不同航拍模式。因為擁有光流定位和自動定高功能，所以能在室內沒有GPS的情況下穩定懸停，因此它對場地的要求很低，適合在室內飛行。另外，它可以自主加裝半封閉或全封閉的護架，具備失控保護功能，在受到意外碰撞時會自動停止電機運轉，且自身重量只有80克，炸機產生的破壞性小，安全性極高。它還支持麻省理工編碼教育開源平臺Scratch，自帶的App中包含編程任務（十二星球）和飛行模擬器，既能讓學生以一種充滿樂趣的方式學習編程，也讓編程后的調試變得更加簡單。

總之，適合小學用無人機應滿足以下幾個條件：一要好操控，這要求無人機具有光流定位和好的飛控系統;二要很安全，畢竟對于剛接觸無人機的小學生而言，安全是第一位的;三要很耐用，要經得起學生的摔摔打打;四要低要求，對飛行場地要求要低（能在室內飛行）;五要低成本，畢竟小學生的經濟承受能力比較弱;六要能編程，比如能支持Scratch、python等編程語言;七要有飛行模擬器，降低編程過程中調試代碼的難度。

參考文獻：

[1]王宇恒.多旋翼無人機的發展歷程及構型分析[J].科技傳播，2019（11）：143-144.

[2]全權.解密多旋翼發展進程[J].機器人產業，2015（2）： 72-83.

編輯 王亞青