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3.4 三文建模及各部件结构 . 17
3.4.1 模块化一体式机架结构方案设计 .. 17
3.4.2 接插拼装式机架结构方案设计 18
3.5 用户操控软件app 界面设计 .. 19
3.6 设计产品包装展示 20
4 操作方法设计 22
4.1 无人飞行器的安装调试 . 22
4.1.1 3D打印机架的拼装 22
4.2 手机软件操作步骤 24
4.3 飞行操控 . 27
4.4 程序代码学习 .. 29
4.5 电路学习 . 33
4.5.1 常用的术语 .. 33
4.5.2 设计步骤 33
结 论 34
致 谢 35
参 考 文 献 .. 36
附录 A 一些可参考的网址 38
附录 B 学习型多旋翼无人飞行器产品 . 39 1 绪论
1.1 研究动机与目标
本课题为基于集成创新理念的微型学习型多旋翼飞行器设计，旨在研究使用微型模块化
集成和 3D打印机架结构的方法，开发出可以为中小学生科普使用的飞行器，让它作为一种科
学玩具，成为连接“学生”与“教育”之间的纽带，并在其相应的使用方式和使用环境下进
行设计探究。智能模块化的微小初级旋翼飞行器在科普领域尚未普及，通过研究大型无人飞
行器的软件技术和硬件结构布局，对微型旋翼飞行软硬件进行创新设计；从用户体验方面对
机构、材料和程序进行优化设计，使其满足中小学生对航空航天知识学习的需求，并能够根
据此产品进行进一步的开发学习，把玩具作为传播科学知识的载体。
在设计方案构想阶段，从科学玩具的活动性、挑战性、创造力培养功能，充分把握学生
与机器之间的关系和情感表达，使其外观和功能得到最大程度的整合和提升，做到拼装、飞
行更加新颖、独特。同时研究多种操控方式，比如手机和遥控器可以兼用。在制作中探究 3D
打印在精密结构部件设计中的可研性，要求包括 3D 打印的亲和力、精确性和牢固性；加工工
艺的实际性；批量化生产加工模式；把中小学生的审美特点作为研究重点。
本课题结合工业设计方法学，将工业设计和航空无人飞行器领域跨学科研究相结合，针
对开发实现教育价值的科学玩具的新产品，提出设计方法：把传统的玩具的技术让它走出“黑
匣子”，实现科学外化设计，作为本次学习型飞行器设计的突破口。
1.2 研究的背景
1.2.1 科学玩具的教育价值
前苏联著名的科普作家雅.依.别莱利曼将科学玩具定义为: “在玩乐的同时赋予玩具科学
性,将科学技术应用于玩具,并用玩具来展现科学,阐明科学道理,解释科学本质的玩具。”
科学玩具自古以来都在不断的创新发展中，有很多经典的玩具类型：土电话，竹蜻蜓，
七巧板。在这些玩具中都有科学知识的融入，儿童在接触玩乐的过程中发现其中的现象，得
到思文的锻炼和知识的获得。
科学玩具能够让学生得到知识和培养智力,如风筝、陀螺、铁圈、网球、球拍等。一个孩
子想知道为什么在土电话的这一边能听到那一边的声音他,这时,就可以向他传授固体传声的
原理知识。如果一个老师看到他的学生相比学习对玩具有特别大的兴趣,大可不必忧心忡忡,