Õppeaine eesmärk on arendada oskust kavandada, ehitada, integreerida ja katsetada ülesandepõhist droonisüsteemi. Üliõpilane läbib insenertehnilise arendusprotsessi nõuete sõnastamisest ja kontseptsioonivalikust kuni arvutuste, mehaanilise ning elektroonilise projekteerimise, tarkvara seadistamise, prototüübi valmistamise ja verifitseerimiseni. Kursuse keskmes on tehniliste valikute põhjendamine, ohutu katsetamine ning süsteemi toimivuse tõendamine mõõtmiste ja lennulogide abil.

The aim of this course is to develop the ability to design, build, integrate and test a mission-oriented drone system. Students complete an engineering development process from requirements and concept selection to calculations, mechanical and electronic design, software configuration, prototype manufacturing and verification. The course focuses on justified technical choices, safe testing and evidence-based demonstration of system performance using measurements and flight logs.

Õppeaine läbinud üliõpilane:
- sõnastab droonisüsteemi kasutusstsenaariumi, mõõdetavad tehnilised nõuded, piirangud ja vastuvõtukriteeriumid;
- võrdleb võimalikke süsteemiarhitektuure ning põhjendab platvormi ja põhialamsüsteemide valikut;
- arvutab massibilansi, tõukejõu- või võimsusvajaduse, energiavaru, lennuaja ja kasuliku koormuse piirangud;
- koostab drooni mehaanilise paigutuse või CAD-mudeli ning valib valmistusviisi, materjalid ja kinnitused;
- valib ja integreerib jõuallika, toitesüsteemi, lennukontrolleri, andurid, sidevahendid ning kasuliku koormuse;
- konfigureerib autopiloodi, kalibreerib süsteemi ja realiseerib või kohandab lihtsa tarkvaralise funktsiooni;
- koostab riskipõhise katsestrateegia, viib läbi stendi-, maa- ja juhendatud lennukatsed ning analüüsib mõõteandmeid;
- esitleb ja põhjendab prototüübi lahendust, tuginedes dokumenteeritud arendusotsustele ja süsteemi nõuetele vastavuse verifitseerimise tulemustele, ning toob välja prototüübi edasiarendamise võimalused

After completing the course the student:
- define a drone use case, measurable technical requirements, constraints and acceptance criteria;
- compare alternative system architectures and justify the platform and main subsystem choices;
- calculate the mass balance, thrust or power requirement, energy reserve, endurance and payload limitations;
- prepare a mechanical layout or CAD model and select suitable manufacturing methods, materials and fasteners;
- select and integrate propulsion, power distribution, flight controller, sensors, communication equipment and payload;
- configure the autopilot, calibrate the system and implement or adapt a basic software function;
- prepare a risk-based test strategy, conduct bench, ground and supervised flight tests and analyse measurement data;
- presents and justifies the prototype solution based on documented development decisions and the results of verifying compliance with the system requirements, and outlines possibilities for further development of the prototype.

Insenertehniline arendusprotsess, kasutusstsenaarium, nõuded, piirangud, liidesed ja verifitseerimisplaan. Multirootori, fikseeritud tiivaga ning hübriidplatvormi kontseptsioonivalik. Massi- ja energiabilanss, tõukejõu ja võimsuse dimensioneerimine, lennuaja hindamine ning komponentide reserv. Raami geomeetria, tugevus, vibratsioon, massikese, aerodünaamiline paigutus ja CAD-modelleerimine. Prototüüpimine, liiteviisid ja valmistustehnoloogiad. Mootorid, propellerid, regulaatorid, akud, toitejaotus, kaitse ja elektromagnetiline ühilduvus. Lennukontroller, autopiloot, navigatsiooniandurid, täiturid, raadioside, telemeetria ja kasulik koormus. Juhtmestik, pistikud, jahutus, hooldatavus ja riketaluvus. Autopiloodi seadistamine, kalibreerimine, parameetrite haldus, simulatsioon ja tarkvaralise funktsiooni kohandamine. Konfiguratsioonihaldus, versioonihaldus ja tehniline dokumentatsioon. Ohuanalüüs, katseseadmed, stendikatsed, maakatse, lennueelne ülevaatus, juhendatud katselend, lennulogide analüüs ja nõuetele vastavuse hindamine. Arenduse maksumus, keskkonnamõju, käitamispiirangud ja toote edasiarendus.

Engineering development process, use cases, requirements, constraints, interfaces and verification planning. Concept selection for multirotor, fixed-wing and hybrid platforms. Mass and energy budgets, thrust and power sizing, endurance estimation and component margins. Frame geometry, strength, vibration, centre of gravity, aerodynamic layout and CAD modelling. Prototyping, joining methods and manufacturing technologies. Motors, propellers, electronic speed controllers, batteries, power distribution, protection and electromagnetic compatibility. Flight controllers, autopilots, navigation sensors, actuators, radio links, telemetry and payloads. Wiring, connectors, cooling, maintainability and fault tolerance. Autopilot configuration, calibration, parameter management, simulation and adaptation of a software function. Configuration management, version control and technical documentation. Hazard analysis, test equipment, bench testing, ground testing, pre-flight inspection, supervised flight testing, flight-log analysis and compliance assessment. Development cost, environmental impact, operating limitations and further product development.

-

-

Auditoorse ja juhendatud praktilise õppe maht on 52 tundi. Iseseisev töö on 104 tundi: kasutusstsenaariumi, nõuete ja allikate analüüs 16 tundi, dimensioneerimisarvutused ning CAD-töö 24 tundi, integratsiooni- ja laboritööde ettevalmistamine 20 tundi, tarkvara, simulatsiooni ja katseandmete analüüs 20 tundi ning projekti aruande ja esitluse koostamine 24 tundi. Kogu aine maht on 156 tundi.

-

European Union Aviation Safety Agency. Easy Access Rules for Unmanned Aircraft Systems, kehtiv versioon.
Beard, R. W. ja McLain, T. W. Small Unmanned Aircraft: Theory and Practice. Princeton University Press.
Austin, R. Unmanned Aircraft Systems: UAVS Design, Development and Deployment. Wiley.
Kasutatava CAD-tarkvara, lennukontrolleri, autopiloodi, simulaatori ja maapealse juhtimistarkvara ametlikud juhendid.
Valitud mootorite, propellerite, akude, regulaatorite, andurite ja sidekomponentide tootja andmelehed.

-

puudub