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无人机与智能硬件学术挑战营

名校权威导师、A+学科热门专业、重点实验室、实践创新、科学挑战

◇ 简介

无人驾驶飞机（Unmanned Aerial Vehicle）简称无人机（UAV），是利用无线电遥控设备和自备程序进行远程操控的不载人飞行器。无人机集成了飞控系统和众多智能传感器，可以在空中完成各种复杂的飞行任务，是名副其实的“空中机器人”！（提升创新潜质）

多旋翼无人机则是最常见的一种类型。由于其具有飞行稳定、操控简单、可拓展性强的优点。所以一经面世，便风靡全球，广泛地应用于军事侦察、户外活动、科学研究和影视拍摄等诸多领域中。（提升创新潜质）

“无人机与智能硬件学术挑战营”便是将无人机DIY制作以及智能硬件Code编程相结合起来的课程，多所国内外一流大学和重点科研机构参与到课程建设和教学工作中。课程采用了全新的PBL（项目式学习）和Design Thinking（设计思维）的模式，指导学员在“学中玩”——逐步掌握无人机系统的科学原理和实现方法；“玩中学”——在飞行训练的同时，提出新的问题和方案，进一步完成相应的科研训练，为科研竞赛打下基础。（提升创新潜质）

◇ 亮点

1. 源于课本，学科交叉，立足实践

将数学、力学、电磁学、图形学和编程融入课程体系中，把无人机理论拆分成数个相关的实验项目，并将智能硬件和传感器技术应用到该项目中，以便于逐步掌握。（提升创新潜质）

2. 名校团队执教，拓展思维训练

授课老师皆为浙江大学、复旦大学、上海交大、同济大学、厦门大学、中科院等硕博以及资深创客导师，引导学术训练以及科研实验。（提升创新潜质）

3. 开放式实验室，项目式学习方案

顶级的实验室资源，包括国内外名校的创客实验室以及重点科研机构等，提供优质的项目式学习方案，鼓励交互设计式创意活动。（提升创新潜质）

◇ 收获

1. 提升创新潜质，获得创新潜质评估报告；（提升创新潜质）

2. 获得学术挑战营结业证书；（提升创新潜质）

3. 挑战项目获奖证书，优秀学员有机会获得导师推荐信；（提升创新潜质）

4. 提升申请国内外大学的升学竞争力；（提升创新潜质）

5. 参与挑战任务所获得的优秀成果，有机会在导师的进一步指导下发表学术论文或参加青少年科技创新大赛等各类科创竞赛。（提升创新潜质）

◇ 内容设置

√  课题简介：设计一种携带智能传感器的无人机，并使其完成挑战任务。（提升创新潜质）

√ 学科导论：无人机发展历史，智能硬件前沿应用，微纳传感器的技术发展，等等；（提升创新潜质）

√ 背景调研：文献阅读、无人机应用现状、无人机技术瓶颈，传感电路基础，智能硬件典型案例，参观浙江大学重点实验室或科研单位，等等；（提升创新潜质）

√ 专业知识：飞行器动力学原理、四旋翼的组成部件、动力系统、飞控原理、输出控制原理（PWM调制、PID调节等）、传感器的原理和应用，面包板电路应用等；（提升创新潜质）

√ 实验技能：无人机组装、智能传感器测试程序设计、PID在不同参数下的输出特征、刷飞控固件、控制器调参、遥控器操作试飞、传感器数据读取、Scratch / Arduino代码编程控制等；（提升创新潜质）

√ 挑战任务：在挑战营的第5～6天，学生将以小组为单位，基于前4天学习的专业理论知识、基础实验与科研技能，经过“资料查阅—前期研讨—方案设计—方案实施—数据处理和分析—汇报ppt制作和成果答辩”过程，完成拟定的挑战任务。（提升创新潜质）

◇ 日程安排

日期	时间	授课内容	授课形式
DAY 1	上午	1.开营/破冰：项目总体介绍；实验室安全教育；学生分组； 2.国内外无人机的研究领域和应用现状，智能硬件控制原理，智能飞行案例分析；	小班授课
	下午	知识专题1：动力学原理 各类型航空飞行器的动力学原理，重点讲解四旋翼飞行器； 实验专题1：编程思想 画流程图/伪代码，认识Scratch图形编程和ArduinoC语言关键字及结构；	小班授课
	晚上	创客竞赛方法导论
DAY 2	上午	知识专题2：Arduino控制器以及电路基础 Arduino程序控制基础，面包板电路实现，简易电路图绘制；	小班授课
	下午	实验专题2：传感器程序测试 核心传感器（如LED灯拓展、超声波传感器等）工作原理，传感器程序测试；	小组指导
	晚上	智能硬件控制导论
DAY 3	上午	知识专题3：无人机硬件组成 四旋翼飞行器的组成与组件功能、动力系统、典型的拓展传感器；	小班授课
	下午	实验专题3：无人机组装和飞行程序测试 包括机架、飞控、电调、电机、螺旋桨、电池组装等。完成飞行测试；	小组指导
	晚上	工程创新与产品开发导论
DAY 4	上午	实验专题4：智能传感器应用 智能系统设计和DIY，传感器（如陀螺仪、加速度计）代码测试以及应用；	小班授课
	下午	实验专题5：遥控测试以及编程控制 刷飞控固件，控制器调参，实地测试无人机的飞行状况。Scratch/Arduino控制编程，优化无人机的飞行稳定性；	小组讨论 + 小组指导
	晚上	公布挑战项目以及方案研讨
DAY 5	上午	挑战赛： 1.赛前指导； 2.小组完成挑战任务； 3.成果汇报：成果展示，演讲与答辩，教授评审并授予证书。	小组指导 + 小组展示
	下午
	晚上
DAY 6	上午
	下午

◇ 部分导师举例

√ 李教授

浙江大学控制学院教授、博士生导师，无人机导航与控制专家。研究主题是无人飞行器，机器人与智能无人系统，工业智能与优化控制等。

√ 许教授

浙江大学控制学院博士生导师，无人机导航与控制专家。研究主题是飞行与流动控制，机器人与智能无人系统，工业智能与优化控制等。

√ 赵博士

浙江大学控制科学与工程学院博士，曾长期从事流程控制、故障诊断、系统建模和优化、人工智能等领域的研究工作，硕博阶段已在《控制理论与应用》《控制工程》等杂志以及World Congress on Intelligent Control and Automation（WCICA）国际会议发表论文十余篇。

√ 王老师

浙江大学机械电子工程系硕士，多年青少年STEM与工程创客指导经验，浙江省科技馆科学院资深教练，拥有丰富的无人机、多功能机器人、Python编程、传感器设计等方面的课程开发与教学经验。

√ 刘老师

厦门大学电子工程系硕士，浙江理工大学电子设计类竞赛队资深教练，指导学生多次获得过挑战杯、全国大学生电子设计竞赛等全国一等奖、二等奖，拥有发明专利、软件著作权、实用新型专利几十项。

√ 董博士

多伦多大学博士，法国格勒诺布尔综合理工大学硕士，浙江大学学士

长期从事材料科学与工程的科研开发工作。在国外主要开展高放射性核废料处置用包装材料结构与长期稳定性方面的研究，并参与大亚湾核电站二期岭奥核电站常规岛换热器国产化材料选型工作。2013年回国后，积极投身于青少年科学普及与科技创新教育领域，在多个领域内具有丰富的教学、科研、工程开发及项目管理经验。（提升创新潜质）

◇ 后续课程和竞赛

后续课程：“学术之星”项目

可参加竞赛：青少年科技创新大赛，青少年机器人大赛，世界无人飞行器创新大赛、“登峰杯”科创竞赛，等等（提升创新潜质）

◇ 时间&地点

杭州班：2019年2月12—17日，浙江大学

◇ 申请条件

7~9年级：有编程基础或已完成相应课程要求优先（提升创新潜质）

10~12年级：物理/计算机基础好优先（提升创新潜质）