近年來，無人機產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，以大疆為代表的無人機研發(fā)生產(chǎn)及應(yīng)用企業(yè)，推動無人機應(yīng)用到救災(zāi)、農(nóng)業(yè)、物流等各行業(yè)，掀起了一股無人機熱。然而，與產(chǎn)業(yè)界的熱火朝天相比，盡管已有不少高校開設(shè)了無人機專業(yè)，但是無人機教育仍處于起步階段，教材、教具和教師缺乏，學(xué)校培養(yǎng)的人才無法滿足市場需求，尤其是既懂動力系統(tǒng)、硬件設(shè)計，又懂軟件算法、調(diào)試控制的全棧式復(fù)合型人才，市場上奇缺。

作為北京航空航天大學(xué)自動化科學(xué)與電氣工程學(xué)院自控系副教授、可靠飛行控制研究組負責(zé)人，全權(quán)自2010年以來深耕多旋翼無人機研究和教育領(lǐng)域，撰寫了第一本多旋翼飛行器的理論入門書，廣泛應(yīng)用于中國及歐美大學(xué)課堂，出版并研發(fā)了多旋翼無人機實踐實驗教學(xué)的教材及實驗平臺，解決了無人機教學(xué)面臨的開發(fā)難題，受到從事無人機科研、教育、學(xué)習(xí)及應(yīng)用的群體歡迎，為我國無人機專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)裝備增添了強力引擎。

    撰寫第一本多旋翼無人機教材，全球下載4.3萬次

全權(quán)2010年博士畢業(yè)后留校工作，致力于無人機專業(yè)研究和教育已有10年時間，親歷無人機產(chǎn)業(yè)爆炸式發(fā)展，但也苦惱于多旋翼無人機教材、教具及課程的匱乏，已經(jīng)嚴重影響到學(xué)生培養(yǎng)和團隊科研工作。

“無人機火起來之后，為了指導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)無人機知識，提高團隊科研效率，我在全世界尋找多旋翼飛行器的系統(tǒng)性書籍，但是都沒有找到?！比珯?quán)說，他動了自己動手撰寫世界上第一本多旋翼飛行器設(shè)計與控制教科書的念頭。

于是，全權(quán)全身心投入到教材研究撰寫過程中，多旋翼飛行器的設(shè)計與控制非常復(fù)雜，不僅涉及力學(xué)、電子工程、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)等多學(xué)科多專業(yè)，而且要以多旋翼飛行器為對象，將相關(guān)學(xué)科知識融會貫通、有機串聯(lián)整合起來，教材編寫難度大，對全權(quán)提出了很大挑戰(zhàn)?！皬?015年到2017年，近3年時間，我一邊學(xué)習(xí)一邊輸出，一邊編寫教材一邊授課教學(xué)，惡補了很多其他學(xué)科的專業(yè)知識，終于把教材撰寫出來了。”全權(quán)說。

2017年，世界上第一本多旋翼飛行器設(shè)計與控制教材英文版本由施普林格出版社出版，描繪出一幅完整的多旋翼飛行器系統(tǒng)的概貌圖，涵蓋了多旋翼飛行器的設(shè)計、建模、感知、控制和決策等各個方面。

《連線》雜志前任主編克里斯·安德森評價稱：“這是一本多旋翼飛行器控制最佳入門的教科書。本書清晰和全面，涵蓋了從基本原理到高級技術(shù)的發(fā)展過程，這對任何希望學(xué)習(xí)如何設(shè)計飛行機器人的人來說是一個必讀教材?！?/P>

    研發(fā)易用性高效率創(chuàng)意平臺，降低無人機教育門檻

無人機愛好者“鐵鋼”是某“雙一流”建設(shè)高校在讀博士生，有過多年的無人機飛行經(jīng)驗，現(xiàn)在在進行無人機設(shè)計方面的研究。為了摸索無人機的設(shè)計和控制，他曾經(jīng)走了不少彎路。他表示：“無人機是一個橫跨控制、硬件、氣動、飛行器設(shè)計等多個領(lǐng)域的學(xué)科，學(xué)習(xí)難度很大，如果沒有系統(tǒng)、科學(xué)的指導(dǎo)，很難把無人機研究清楚。”

前不久，聽聞全權(quán)老師開設(shè)了多旋翼飛行器設(shè)計與實踐的網(wǎng)絡(luò)課程，“鐵鋼”又果斷報了名，課程干貨眾多、收獲滿滿，逐步掌握了多旋翼無人機設(shè)計和控制的諸多難點。

全權(quán)表示：“我們配套研發(fā)了可靠飛行仿真（RflySim）實驗平臺，利用‘基于模型開發(fā)’流程，將多旋翼飛行器、自駕儀以及編程語言緊密聯(lián)系在一起，更有利于無人機全棧式工程師的培養(yǎng)?！?/P>

可靠飛行仿真實驗平臺的研發(fā)和應(yīng)用，使得無人機的教育，從“舊時王謝堂前燕”，到如今真正“飛入尋常百姓家”，一下子降低了無人機教育的門檻。據(jù)了解，以往要將無人機設(shè)計和控制的研究設(shè)想應(yīng)用到實際飛行時，即使是實現(xiàn)一個很簡單的算法，也需要花上三四周的時間，由于缺乏可視化、仿真軟件，大量時間浪費在算法和軟硬件調(diào)試上面。全權(quán)將多旋翼飛行器譽為“控制實踐的試金石”。

他進一步解釋說：“由于涉及復(fù)雜工程問題，多旋翼飛行器的設(shè)計與控制基本上覆蓋了工程教育認證標準的所有內(nèi)容，包括從問題分析到設(shè)計解決方案，從使用現(xiàn)代工具到利用創(chuàng)新鋰能解決社會問題，從學(xué)生的研究能力培養(yǎng)到合作能力與溝通能力的提升，等等。而可靠飛行仿真實驗平臺的研發(fā)和應(yīng)用，實現(xiàn)了從理論到實踐，從研究到產(chǎn)業(yè)的無縫對接，有利于真正提升學(xué)生綜合能力，培養(yǎng)復(fù)合型全棧式工程人才?！?/P>

正是由于這樣開創(chuàng)性的貢獻，該平臺于2019年榮獲了第二屆全國高校自動化專業(yè)青年教師實驗設(shè)備設(shè)計“創(chuàng)客大賽”兩個金獎之一。北航向錦武院士稱贊：“《多旋翼飛行器設(shè)計與控制實踐》的系統(tǒng)化知識體系和先進開發(fā)流程綜合，是對無人機控制領(lǐng)域一個及時和重要的貢獻。”

    線上線下累計授課上萬人次，為無人機騰飛儲備更多人才

從事無人機研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)界人士耿學(xué)中表示：“無人機產(chǎn)業(yè)這幾年迅猛發(fā)展，但業(yè)界現(xiàn)在最缺的就是人才，人才培養(yǎng)的速度太慢，無人機產(chǎn)業(yè)的騰飛需要培養(yǎng)更多人才，全權(quán)教授研究的教材、課程和平臺，解決了人才培養(yǎng)的燃眉之急。”

據(jù)了解，全權(quán)除了在北航講授多旋翼飛行器設(shè)計與控制的相關(guān)課程之外，還積極利用大學(xué)MOOC愛課程、網(wǎng)易云課堂等在線教育平臺進行授課，授課對象覆蓋全國其他高校師生、產(chǎn)業(yè)界工程師等，線上線下累計授課人數(shù)超過1萬人次，其中愛課程平臺開課3輪次，共有7884人次參加，網(wǎng)易云課堂596人次參加，深藍學(xué)院730人次參加，滿意度超過95%。

江蘇師范大學(xué)電氣工程及自動化學(xué)院副院長段納是控制理論聯(lián)系實踐的積極倡導(dǎo)者，她對多旋翼飛行器設(shè)計與控制課程非常認可。該院已經(jīng)組織3批次師生參加全權(quán)團隊組織的線上線下課程。段納院長表示，該課程和平臺非常實用，解決了他們在無人機研究和教學(xué)過程中的調(diào)試、仿真、實飛等難題。近年來，全權(quán)團隊利用課程和實驗平臺，加強科學(xué)研究和學(xué)生培養(yǎng)，先后榮獲多次獎項，發(fā)表核心期刊論文多篇。

“有了教材和實驗平臺，上完課以后，學(xué)生們能夠?qū)⒁恍﹦?chuàng)意和創(chuàng)新真正落到實處?！比珯?quán)說，“我們非常鼓勵學(xué)生們提出有創(chuàng)意的想法，例如利用多旋翼飛行器進行滅火，指導(dǎo)小學(xué)生們利用多旋翼飛行器編舞等?！?/P>

《中國教育報》2020年08月15日第3版