[發(fā)明專(zhuān)利]一種多自由度四旋翼無(wú)人機(jī)姿態(tài)測(cè)試裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910293476.1
• 申請(qǐng)日: 2019-04-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109927934A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葛暢;年哲;何振鵬;錢(qián)俊澤;何銳;陳相呂;徐天澤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)民航大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B64F5/60
• 分類(lèi)號(hào): B64F5/60
• 代理公司: 天津才智專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學(xué)欣

一種多自由度四旋翼無(wú)人機(jī)姿態(tài)測(cè)試裝置。其包括框架、外環(huán)架、內(nèi)環(huán)架、上底座、下底座、調(diào)整座、聯(lián)軸裝置、旋轉(zhuǎn)編碼器、直流電機(jī)、編碼器固定裝置和電機(jī)固定裝置；本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)：是一個(gè)三自由度的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可適應(yīng)不同類(lèi)型和尺寸的四旋翼無(wú)人機(jī)，可通過(guò)改變調(diào)整座的安裝高度來(lái)實(shí)現(xiàn)四旋翼無(wú)人機(jī)的幾何中心與本裝置旋轉(zhuǎn)中心間的對(duì)準(zhǔn)和校正。本裝置包括三旋轉(zhuǎn)編碼器和個(gè)直流電機(jī)，可精準(zhǔn)地測(cè)量四旋翼無(wú)人機(jī)在運(yùn)動(dòng)中真實(shí)的橫滾、俯仰和偏航角，同時(shí)可通過(guò)控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)模擬外力擾動(dòng)，從而對(duì)四旋翼無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中的魯棒性進(jìn)行驗(yàn)證。有助于人們對(duì)四旋翼無(wú)人機(jī)運(yùn)動(dòng)方式和控制規(guī)律進(jìn)行更清晰和安全地觀察，從而對(duì)四旋翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行更深入理解和開(kāi)發(fā)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)人機(jī)飛行姿態(tài)測(cè)量裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多自由度四旋翼無(wú)人機(jī)姿態(tài)測(cè)試裝置。

背景技術(shù)

當(dāng)前，無(wú)人機(jī)作為信息化特征顯著的新型設(shè)備，已經(jīng)成為軍事、農(nóng)業(yè)、電力和環(huán)保等行業(yè)中不可或缺的重要力量。相對(duì)于固定翼無(wú)人機(jī)，由于旋翼飛行器具有能夠垂直起降、空中懸停、低速飛行及機(jī)動(dòng)性好等特性，因此已成為當(dāng)前無(wú)人飛行器發(fā)展的一個(gè)重要方向。四旋翼無(wú)人機(jī)作為旋翼飛行器的代表，與其他旋翼飛行器相比結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性更好，機(jī)動(dòng)性更高，操控性更佳，因此具有更加廣闊的軍事和民用前景。

但是，由于四旋翼無(wú)人機(jī)具有很強(qiáng)的靜不穩(wěn)定性，在四旋翼無(wú)人機(jī)的開(kāi)發(fā)和研制過(guò)程中很容易造成四旋翼無(wú)人機(jī)的墜機(jī)事故，而一架配置完整的四旋翼無(wú)人機(jī)價(jià)格昂貴，因此造成了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中成本的浪費(fèi)。同時(shí)，如果飛行測(cè)試過(guò)程中四旋翼無(wú)人機(jī)飛行的軌跡發(fā)生突變，其高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳很容易對(duì)周?chē)娜巳涸斐蓚Α?/p>

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種多自由度四旋翼無(wú)人機(jī)姿態(tài)測(cè)試裝置。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的多自由度四旋翼無(wú)人機(jī)姿態(tài)測(cè)試裝置包括：框架、外環(huán)架、內(nèi)環(huán)架、上底座、下底座、調(diào)整座、聯(lián)軸裝置、旋轉(zhuǎn)編碼器、直流電機(jī)、編碼器固定裝置和電機(jī)固定裝置；其中，框架為設(shè)有底板和頂板的正方體形框架，底板的中心處安裝有一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器，頂板的中心處安裝有一個(gè)直流電機(jī)，并且框架上的旋轉(zhuǎn)編碼器與直流電機(jī)的輸出軸垂直于底板或頂板且同軸設(shè)置；外環(huán)架為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)且上下端及左右側(cè)部位共有四個(gè)等分點(diǎn)，其中上、下端等分點(diǎn)分別通過(guò)一個(gè)聯(lián)軸裝置與固定于框架頂板上的直流電機(jī)輸出軸以及固定于框架底板上的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出軸相連，因此外環(huán)架能夠繞垂直方向的軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)；左側(cè)等分點(diǎn)處設(shè)有一個(gè)編碼器固定裝置，編碼器固定裝置內(nèi)設(shè)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器，右側(cè)等分點(diǎn)處設(shè)有一個(gè)電機(jī)固定裝置，電機(jī)固定裝置內(nèi)設(shè)有一個(gè)直流電機(jī)，并且外環(huán)架上的旋轉(zhuǎn)編碼器與直流電機(jī)的輸出軸平行于底板或頂板且同軸設(shè)置；內(nèi)環(huán)架與外環(huán)架的結(jié)構(gòu)相近，直徑小于外環(huán)架的直徑，設(shè)置在外環(huán)架的內(nèi)側(cè)，內(nèi)環(huán)架的左側(cè)和右側(cè)等分點(diǎn)處分別通過(guò)一個(gè)聯(lián)軸裝置與設(shè)置在上述編碼器固定裝置內(nèi)的旋轉(zhuǎn)編碼器以及設(shè)置在電機(jī)固定裝置內(nèi)的直流電機(jī)輸出軸相連接，因此內(nèi)環(huán)架能夠繞水平方向的軸進(jìn)行翻轉(zhuǎn)；內(nèi)環(huán)架的上端等分點(diǎn)處設(shè)有一個(gè)電機(jī)固定裝置，電機(jī)固定裝置內(nèi)設(shè)有一個(gè)直流電機(jī)且直流電機(jī)的輸出軸與一個(gè)聯(lián)軸裝置的內(nèi)端相連接，下端等分點(diǎn)處設(shè)有一個(gè)編碼器固定裝置，編碼器固定裝置內(nèi)設(shè)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器且旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出軸上也與一個(gè)聯(lián)軸裝置的內(nèi)端相連接；調(diào)整座為L(zhǎng)形板狀結(jié)構(gòu)，一側(cè)面上形成有多條豎向滑槽軌道，內(nèi)環(huán)架上每個(gè)聯(lián)軸裝置的外端分別以能夠沿豎向滑槽軌道滑動(dòng)的方式固定在一個(gè)調(diào)整座上的豎向滑槽軌道內(nèi)；兩個(gè)調(diào)整座的另一側(cè)面分別連接在下底座的兩端；下底座呈板狀；上底座也呈板狀，以可拆卸的方式固定在下底座的一側(cè)面中部，外表面用于固定四旋翼無(wú)人機(jī)。

所述的聯(lián)軸裝置的一端為套筒式結(jié)構(gòu)且與旋轉(zhuǎn)編碼器或直流電機(jī)的輸出軸通過(guò)頂絲連接，另一端為帶孔的平面或L形板且與外環(huán)架、內(nèi)環(huán)架或調(diào)整座上的豎向滑槽軌道通過(guò)螺栓螺母固定。

所述的下底座由位于中部的矩形固定環(huán)和連接在矩形固定環(huán)上兩個(gè)相對(duì)側(cè)邊上的兩個(gè)連接板構(gòu)成，連接板的外端與調(diào)整座的外端通過(guò)螺栓螺母固定，矩形固定環(huán)的每條邊中部形成有多個(gè)底座定位孔。