无人机编程教学课程设计—空中救援
无人机编程教学设计—空中救援小小鲁创客 张文科
[*]该课程为《ROBOMASTER TT无人机编程教学开发大赛》—“最佳创意奖”系列课程作品。
[*]该系列课程作品，将会持续更新，请关注。
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教学目标
一、通过教学使学生完成以下学习目标
1 | 认识空中救援
2 | 使用空中救援
3 | 认识直升机与无人机
4 | 学习紧急急救常识
5 | 学习Mind+列表指令
6 | 无人机模拟救援
二、教学难点
1 | 心肺复苏急救方法的指导
2 | Mind+编程中列表指令方块的作用理解
课程引入
一、亲爱的同学们，仔细观察下列图片，猜猜图片里发生了什么事情？这是我们中国的蓝天救援队使用空中救援服务拯救了一名小婴儿的生命。生命多么宝贵，救援队中的飞行员、工程师、医生等人员的工作是多么的有意义，他们作为公益的医疗组织，为中国人民的公共医疗服务保驾护航。
二、由于中国空中救援服务行业不被大众熟知，普通老百姓大多数使用不起空中救援服务，所以发展较慢。部分公共医疗服务先进的国家或地区，已实现全民免费使用空中救援服务。既能挽救更多人民的生命，也能及时营救和减少更多的个人伤害。接下来我们观看《英国空中救援纪录片》部分片段3分钟左右，同学们更多的了解空中救援。
图片来自爱奇艺《英国空中救援纪录片》因版权原因未上传视频
知识原理讲解
一、空中救援服务(Air ambulance services)，是指使用直升机将患者送入医疗机构的往返服务。医疗人员为所有类型的患者提供全面的院前治疗和紧急及重症监护服务。空中救援服务一般由慈善机构提供资金组建。
二、中国的蓝天救援队的服务包括：人道主义救援、大型灾难救援等，官方网址：https://www.blueskyrescue.cn/ 紧急救援电话：400 600 9958 ，为了让更多有需要的中国人民能够使用公益的救援服务，同学们可以多多做公益宣传，吸引人们多为这样的公益服务机构捐款。还有努力学习专业的知识，以后成为飞行员、医生、工程师等，将来投入到这样的有意义的工作中来，使得中国的空中救援服务越来越好。
蓝天救援队
三、同学们了解了空中救援，接下来同学们体验下做一名医生。学习紧急救援中最常用的抢救方法：心肺复苏法（CPR）。
心肺复苏法例图
同学们学习使用时，可以使用小枕头练习，学会了在特殊关键时刻可以用来急救，如果不急救，人在长时间昏迷不呼吸，会导致大脑严重缺氧，疾病治愈后也会带来严重大脑后遗症。
四、同学们需要模拟完成救援任务，作为飞行员和工程师都需要了解救援中使用的直升机和我们的编程任务中使用的无人机TT。
AW169直升机
AW169三视图
EC135直升机
EC135驾驶舱
刚刚同学们看到了2架直升机，它们都有自己的特点，AW169直升机通用性强，空间大，可容纳更多的医疗设备与人员。EC135具有数字自动化驾驶系统，协助飞行员驾驶。
空中救援服务为什么选择使用直升机而不是其他类别的飞机。这与直升机的特点有关。1.限制飞行高度较低。2.不需要跑道。3.可以悬停在空中完成任务。4.体积较小等。直升机可在大小为主旋翼尺寸的1.5倍圆的空地升降。是救援中的理想飞行工具。
接下来同学们来了解下我们今天的主角无人机TT。
Robotmaster TT无人机
Mind+编程控制无人机TT
Mind+编程
无人机TT可以扩展多种传感器，跟直升机也有很多相似之处，很适合同学们通过编程学习来完成具有挑战的模拟空中救援服务任务。亲身体会飞行员、医生、工程师的工作意义。从解决问题中来提高自己和学习编程。
五、Mind+中列表指令是指由一系列按特定顺序排列的元素组成的一种容器。并且此列表可以通过编程指令管理它，如：获取列表的项、将元素加入列表中、清空列表等。
Mind+列表指令示例图
列表的运用在编程中很重要，为了方便同学们理解，老师使用同学们学校的班级组课桌来解释什么是列表。
一个列表就像一组课桌，一组课桌数量有的长，有的短。也有座位号，从1号开始。
课桌示例图
同学们学会了用列表存储元素，今后在编程项目中可灵活运用列表，可以使编程程序运行更高效，代码指令更简短。列表可在Mind+的变量类别中创建列表。
六、列表的运用
运用列表并使用简单的算法，达到简化程序效果。
用一个指令代替需3次的逻辑判断加入不同位置（50,100,150）的元素项到列表中。
如：第一次添加，当列表项目数为0，(0+1)*50 = 50；
第二次添加，当列表项目数为1，(1+1)*50 = 100;
第三次添加，当列表项目数为2，(2+1)*50 = 150;
简化了程序，达到了逻辑需求。
列表的读取指令
据上所述：第一次添加后，列表项目数变成了1，位置正好是50。无人机读取第一次任务目标距离时，正好是50cm，以此类推，完成三次任务目标读取。
项目实施步骤
一、课程代码图
角色代码：Ruby
上传角色代码：TT
二、器材设备清单
1. 笔记本电脑，安装Mind+软件（安装驱动省略）
2. 无人机TT一台(条件允许准备两台)
3. 一个积木吊钩，三个积木担架，三个积木小人，若干尼龙绳子。
担架 小人
吊钩
尼龙绳子
三、任务流程图
四、任务步骤
步骤1：无人机改装为救援无人机（上课前提前完成制作）
首先给无人机的肚子下面穿上绳子背带，保持背带居中，然后安装上吊钩。(使用细线穿过四个支架细缝固定背带)
步骤2：模拟救援场景搭建
使用尼龙绳制作三个带绳索圈的担架，并按间隔50cm的距离摆放三个担架。距离第一个担架50cm处，搭建1平方大小无人机基地。并使得无人机在基地中与三个担架成一条直线。完成模拟救援场景搭建。
步骤3：根据编程任务思维导图完成编程
步骤4：项目程序开始运行
五、视频演示
https://v.qq.com/x/page/z3217g3f99s.html
项目拓展
1. 使用列表管理无人机飞行距离，完成正方形飞行线路的练习。
2. 使用列表管理无人机飞行旋转角度，创建飞行实例程序。
安全事项
1. 无人机降落时 ，无人机桨叶未完全停止转动时，学员不得用手从上方去拿无人机。
2. 模拟任务场景搭建时，确保1x3米的范围内，无其他障碍物。
3. 小医生展开救援时，将小担架轻轻的从吊钩上取下，不能使得无人机晃动，否则任务无法成功。
4. 小医生展开救援时，不要站在无人机下方，否则无人机越飞越高。
课后总结
一、了解了什么是空中救援服务
二、学习解决模拟救援中的飞行程序稳定问题
三、学习了列表指令的存储作用
四、学习无人机的飞行指令
学员项目评价
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