PROPOSTA DI PROGETTO. Conoscere e saper pilotare DRONI DA CORSA FPV Drone Racing

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1 PROPOSTA DI PROGETTO Conoscere e saper pilotare DRONI DA CORSA FPV Drone Racing 1

2 INDICE INDICE... 2 SINTESI DEL PROGETTO... 2 OBIETTIVI... 3 RISORSE ABILITANTI... 5 DIPARTIMENTI E UDA... 5 PRATICA DI VOLO... 6 LABORATORIO... 7 STRUTTURA DEL CORSO... 8 UDA... 8 ALTERNANZA SCUOLA LAVORO E VISITE AZIENDALI MODALITÀ DI PARTECIPAZIONE...11 Sintesi del Progetto DRONE@SCHOOL propone alle scuole del territorio, in collaborazione con l associazione sportiva dilettantistica DRF-Drone Racing Fano, un progetto scolastico orientato sia al learning by doing sulle materie tecnologiche sia allo sport emergente delle gare tra droni da corsa: FPV DRONE RACING. Quindi, il progetto è strutturato in due parti: a) la prima, svolgendosi prevalentemente a scuola, prevede delle unità di apprendimento dedicate alla comprensione del drone, del funzionamento delle sue componenti e dei settori lavorativi di utilizzo del drone; b) una seconda parte, svolgendosi prevalentemente nei circuiti di gara di DRF, mira a formare gli studenti ad un uso corretto e consapevole del drone nel rispetto della normativa vigente e all apprendimento delle tecniche di volo nello sport di FPV Drone Racing. Il Progetto oltre a configurarsi come arricchimento dell offerta formativa, intende contribuire anche alle attività di alternanza scuola lavoro. BUDGET RICHIESTO Voci di spesa SCUOLA ALUNNO Descrizione DRONEKIT 749 Prodotto da TTP TECHNOLOGY (cod.mepa: DRONEKIT DRONE). Include 4 ore di corso. Tesseramento club DRF 50 Per il tesseramento annuale CSI-CONI e copertura assicurativa specifica per il volo. Inoltre, include 10 ore di addestramento. 2

3 Obiettivi Lo scopo fondamentale del progetto è quello di avvicinare e motivare gli studenti allo studio delle materie tecniche attraverso lo sport e il learning by doing. L insieme delle componenti di cui è formato un drone rappresenta lo stato dell arte delle tecnologie utilizzate nella robotica odierna. Gli elementi principali di un drone come i Motori elettrici brushless, gli Electronic Speed Control, la Flight Controller che integra una Inertial Misurement Unit, le batterie Lithium-ion Polymer, i PID e molto altro ancora costituiscono elementi importanti nei programmi scolastici delle materie tecniche: elettronica, telecomunicazioni, fisica, informatica, meccanica, elettrotecnica, ecc. giusto per citarne alcune. Per cui il drone è un oggetto che si presta molto bene nell ambito di un progetto multidisciplinare in cui le tecnologie abilitanti si basano su piattaforme open source e open hardware come ad esempio la piattaforma Arduino per studiare la sensoristica, Betaflight per configurare la FC e gli ESC, ArduPilot e Mission Planner per simulare l hardware, FreeCAD per il disegno tecnico 2D e 3D per progettare frame per droni da corsa e per produrre le parti di un drone con stampanti 3D. Tutto questo e tanto altro ancora può essere inserito nel progetto di studio di un drone, prediligendo sempre le attività laboratoriali di learning by doing (imparare facendo). 3

4 In questo progetto gioca un ruolo altrettanto importante l introduzione di una sana competizione sportiva dove gli studenti saranno formati per praticare la divertente e adrenalinica disciplina sportiva dell FPV Drone Racing. Stiamo parlando del trend del momento tra i giovani, cioè vere e proprie gare di droni, uno sport che da alcuni anni è praticato in molti stati del pianeta. FPV DRONE RACING è considerata una nuova disciplina sportiva molto spettacolare e avvincente in cui il pilota, oltre all utilizzo del Radio Comando, indossa speciali occhiali LCD chiamati GOGGLES con i quali vede in tempo reale le immagini video trasmesse dalla telecamera montata sul drone (firt-person-view o first-person-video (FPV)) e che consentono di pilotare il multi-rotore in modalità BLOS (Beyond line of sights), cioè completamente fuori dalla vista del pilota. La sfida tra piloti consiste nel percorrere nel minor tempo possibile circuiti prestabiliti, progettati ad hoc per gli eventi utilizzando porte, bandiere e altra creativa e spettacolare segnaletica per marcare il percorso di gara. 4

5 Dipartimenti e UDA Sede Legale: Via Collemare, San Costanzo (PU) Risorse Abilitanti Una buona riuscita di un progetto multi-disciplinare implica la collaborazione di diversi dipartimenti all interno di un istituto scolastico. Nel caso specifico, il progetto DRONE@SCHOOL offre una miriade di possibilità di coinvolgere le discipline e i relativi insegnanti, per esempio alcuni moduli o unità di apprendimento (UDA) potrebbero prendere ispirazione da queste tracce: 1) Informatica: programmazione di microcontrollori (Arduino), programmazione delle APP per pilotare il drone da smartphone, applicazioni per configurare la FC di un drone come Betaflight, simulatori di Hardware per lo studio del comportamento del drone come Mission Planner. 2) Elettronica: sensoristica (IMU: Giroscopio, Accelerometro), PID, utilizzo delle tecnologie basate su Arduino 3) Meccanica/Elettrotecnica: Motori elettrici Brushless e Electronic Speed Control 4) Disegno tecnico: Disegno tecnico 3D e generazione di MESH in STL per la stampante 3D di componenti di un drone 5) Chimica: batterie Lithium-ion Polymer, tipologia e proprietà dei materiali utilizzati per il frame di un drone (Carbonio, PLA, alluminio) 5

6 6) Inglese o altre lingue: traduzione della manualistica tecnica 7) Genio rurale: fotogrammetria e rilievi topografici 8) Agricoltura di precisione: controllo e prevenzione delle culture con telecamere multispettrali e riprese termografiche per mappe vegetative Nel caso specifico di DRONE@SCHOOL, la durata più o meno lunga di una specifica UDA dipende fortemente dalle professionalità dei docenti coinvolti e dalla loro disponibilità. Inoltre, la scuola potrebbe essere interessata a potenziare certi indirizzi di studio ampliando l offerta formativa (PTOF) con un progetto, DRONE@SCHOOL, orientato a rimotivare gli studenti nello studio delle materie tecniche con una didattica che si basa sulle esperienze di laboratorio e sullo sport. Pratica di volo Per le competenze sulla parte di pratica del volo, la realizzazione del seguente progetto richiede la collaborazione della Scuola con una associazione sportiva qualificata. Sul territorio l unica associazione sportiva dilettantistica iscritta al registro del CONI e affiliata al CSI che pratica questa disciplina è DRONE RACING FANO (DRF). Quest ultima può gestire il gruppo sportivo in appositi circuiti adibiti al volo di droni e fornire sia le competenze e sia le infrastrutture per permettere ai partecipanti di imparare le tecniche di volo richieste da questo sport. 6

7 Laboratorio Sede Legale: Via Collemare, San Costanzo (PU) Per le attività laboratoriali (learning by doing) è importante che la scuola si procuri, fin da subito, il materiale necessario per consentire ai docenti, coinvolti nel progetto multidisciplinare, di illustrare agli studenti quali sono le parti fondamentali di un drone, e come esse si assemblano e si configurano per un corretto funzionamento. Da un attenta ricerca sul MEPA risulta interessante il DRONEKIT SCUOLA 4.0 (Codice MEPA: DRONEKIT DRONE), della ditta TTP TECHNOLOGY, che include manualistica e video-tutorial per facilitare progetti scolastici nella realizzazione di un drone da corsa. Incluso nel prezzo, gli esperti ingegneri di TTP TECHNOLOGY offrono sul territorio anche la disponibilità di recarsi nelle scuole per effettuare seminari in merito alle potenzialità d uso del prodotto acquistato. 7

8 STRUTTURA del CORSO La durata del corso può variare a seconda dei moduli/uda che si intendono attivare. La proposta per il primo anno di adozione di DRONE@SCHOOL, è di attivare un corso aperto a tutte le classe dell Istituto Scolastico per poi valutare in base alle adesioni se formare classi differenziate per anno scolastico e/o indirizzi di studio. UDA UDA/modulo Normativa ENAC e AeCI Competenze, Conoscenze, Abilità Struttura del Corso Pratica di volo Normativa italiana Infrazioni e sanzioni FPV Drone Racing e F3U Competenze: Utilizzo dei portali web istituzionali Metodologia Filmati Laboratorio Tempi (ore) Funzionamento generale delle Componenti di un DRONE 4. Sensoristica DRONE del Nozioni generali del drone Funzionamento delle componenti Regole di sicurezza Competenze: Hardware e Software utilizzati per configurare IMU: giroscopio e accelerometro PID Filmati Laboratorio (DRONEKIT+semi nario) 4 Laboratorio 7 8

9 5. Assemblare drone un 6. Progettare frame per droni per la Stampa 3D o il taglio laser 7. Sport: FPV Drone Racing con il simulatore Competenze Utilizzo di ARDUINO Il frame FC, PDB, Batteria, ESC Motori Brushless Competenze Assemblare un frame Collegare/scollegare la batteria, montare/smontare le eliche Sostituire un Motore e/o un ESC Abilità Saldare componenti Armare e disarmare Materiali più comuni Modelli di droni da corsa Disegno 3D Stampanti 3D Competenze Utilizzo delle tecniche di costruzione 3D Utilizzo software di modellazione e stampa 3D Abilità FreeCAD e CURA Generare e stampare una mesh 3D STL Competenze Comprensione delle regole del volo Comprensione dell uso del RC Uso del simulatore Abilità Utilizzo di un RC Filmati Laboratorio (DRONEKIT+semi nario) Filmati Laboratorio (DRONEKIT) Pratica di volo al simulatore

10 8. Sport: FPV Drone Racing Regole della disciplina FPV Sicurezza in campo Creare un circuito di gara Competenze Utilizzo delle attrezzature Abilità Montare e smontare un circuito di volo Allestire la cabina di regia per i piloti Campo Volo di DRF Attrezzature e segnaletica di 10 DRF DRONI giocattolo e racer di DRF TOTALE Didattica 30 ore TOTALE FPV 20 ore Alternanza Scuola Lavoro e Visite Aziendali Gli studenti che si iscrivono all associazione sportiva DRF, oltre a praticare lo sport di FPV Drone Racing, saranno coinvolti nelle attività di promozione del club, negli eventi di raduni e gare sociali. Quindi, imparano ad organizzare eventi, ad allestire un campo gara, aiutano i piloti a montare e smontare le opportune segnaletiche. Per cui, queste attività si possono configurare come ore di alternanza scuola lavoro se opportunamente formalizzate da una convenzione tra la Scuola e l Associazione Sportiva. Inoltre, nell ambito del progetto DRONE@SCHOOL, per alcuni moduli sono previsti sia seminari da parte di esperti esterni sia visite aziendali in tema con gli argomenti trattati. 10

11 Modalità di Partecipazione Per gli studenti, l iscrizione ai corsi teorico-pratico organizzati dalla Scuola prevede solo la compilazione e sottoscrizione di un modulo dove indicare le motivazioni che spingono lo studente ad iscriversi con l obbligo di frequentare almeno il 75% delle ore. Mentre, per la pratica di volo, è obbligatoria un iscrizione alla associazione sportiva DRF al costo annuale di 50 che include sia il tesseramento sia l assicurazione specifica per danni a terzi dovuti all utilizzo di mezzi a motore elettrico ad ala rotante (droni). DRF è una ASD regolarmente iscritta al registro del CONI e affiliata Centro Sportivo Italiano (CSI). Tutti i tesserati hanno diritto ad utilizzare le attrezzature e frequentare le strutture dell associazione negli orari stabiliti dal club sportivo DRF senza spese aggiuntive. Nel particolare accordo tra la scuola e il club DRF, senza spese aggiuntive per l alunno, agli studenti iscritti a DRF che partecipano al progetto DRONE@SCHOOL vengono erogate 10 ore di addestramento svolte dai piloti e dagli istruttori del club. 11