CN100554918C - 变姿飞行机器人的测试台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变姿飞行机器人的测试台，它由机械夹持装置和电气测控系统组成。机械夹持装置主要是由全铝结构的垂直支架和水平横梁组成，作用是限制变姿飞行机器人在一个半径为横梁长度，高度为支架长度的圆柱面上运行。电气测控系统主要功能是无线模块的接收端接收从无线模块发送端发送过来的传感器信号，记录并保存。安装在夹持器上部分内部电路主要由微处理器，加速度传感器，倾角传感器，角速率陀螺，无线模块发送端等组成。本测试台具有结构简单，体积小，使用简便，成本低廉的优点，主要适用于变姿飞行器人的地面实验，还可适用于多种微小型飞行机器人的纵向动力学的地面测试。

Description

变姿飞行机器人的测试台

技术领域

本发明涉及一种变姿飞行机器人的测试台，由机械夹持装置和电气测试控制系统组成，主要用于变姿飞行机器人的地面试验测试，属于机电技术领域。

背景技术

飞行器试验是飞行器研制过程中用以验证和辅助设计、鉴定性能和检验工艺质量的实践手段。航空、航天的各个工程领域都广泛应用各种试验技术和设备来进行科学实验、数学和物理的模拟试验以及各种工程试验，用以验证预研和设计中提出的一些新理论，探索飞行器的某些特性，验证所选取的方案和设计参数是否正确，检查各个系统的协调性、可靠性和工艺质量，鉴定飞行器的性能并为改进飞行器提供依据。试验是任何飞行器的设计、鉴定和验收所不可缺少的一项工作。按试验对象，飞行器的试验可分为零件、元器件试验，单机、组件试验，分系统试验和全系统试验4个层次，由简单的低层次试验逐步过渡到复杂的高层次试验。低层次试验为高层次试验打基础，减少高层次的试验数量，以节省试验费用。简单的飞行器，试验层次相应减少。就试验性质来说，先进行地面试验，再进行飞行试验。变姿飞行机器人是一种新型的飞行器，目前对变姿飞行机器人的研究不多，对变姿飞行机器人试验的研究就更少了。

发明内容

本发明的目的在于针对现在技术存在的缺陷，提供一种变姿飞行器人的测试台，便于对变姿飞行机器人进行地面试验。

为了实现这样的目的，本发明的构思是：把需要的传感器全部集成到一块电路板上，安装在夹持器上，微处理器C8051F330采集传感器信号，通过无线模块经串行口发送到PC上。PC程序把传感器信号记录下来，通过分析处理得到试验数据，完成对变姿飞行机器人的地面试验。

本发明的变姿飞行机器人的测试台，由机械夹持装置和电气测试控制系统组成。机械夹持装置由铝制的支架和衡梁把变姿飞行机器人限制在一个以衡梁长度为半径，支架长度为高的圆柱面上运行。底座和横梁末端的旋转副提供两个旋转自由度，和支架平行的移动副提供一个平移自由度。两个旋转副由低摩擦力的轴承组成，移动副是由低摩擦力的直线导轨和直线滑块组成。

电气测控部分是由C8051F330微处理器、复位电路、电平转换电路、电源电路、波特率设置开关和串行接口组成。复位电路由一只复位开关、两只电阻和两只电容组成。电平转换电路由一块MAX3232型芯片和四个电容构成。电源电路由三只电容、一只二极管和两片LM1117芯片组成。

根据上述的发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种变姿飞行机器人的测试台，包括包括机械夹持装置和电气测控系统，其特征在于所述的机械夹持装置是一个底座上通过轴承组竖直连接一个支架；所述的支架通过一个直线滑动组滑动连接一根横梁的一端，横梁另一端通过一个旋转副转动连接一个夹持飞行机器人的夹持器；所述的电气测控系统是一个姿态测量与发送系统无线连接一个数据接收与显示存储系统。

上述的轴承组的结构是：在底座的中心孔内由上下两个径向轴承和一个推力轴承支承一根带顶端凸缘的转杆，转杆顶端凸缘通过螺钉连接一个与支架下端连接的法兰盘。

上述的支架通过直线滑动组滑动连接横梁的结构是：所述的直线滑动组是一个焊接结构件，其一侧面有四个开放的直线轴承固定座，支架上有两根竖直平等安装的直线导杆与该四个开放的直线轴承固定座滑配，而另一个侧面上有法兰与横梁一端的法兰固定连接。

上述的夹持器有两个箍环，每个箍环由两个端部带法兰的半圆形环带通过螺钉螺母连接成圆环构成；所述的旋转副是一个与夹持器两个箍环焊接的两片挡片，在两片挡片之间焊接一个轴承座，轴承座内安置两个滚动轴承支承横梁的外端部。

上述的姿态测量与发送系统是由传感器模块经接口电路连接微处理器；微处理器的输出口连接一个无线数据发送模块；所述的数据接收与显示存储系统是一个无线数据接收模块连接计算机和数据存储器，计算机与数据存储器和显示器连接。

上述的传感器模块包含ADXL202加速度计、倾角传感器和ADXRS300角速度陀螺；无线数据发送模块和无线数据接收模块采用一对嵌入式无线数传模块PTR6000；微处理器采用C8051F330型微处理器。

本发明与现有技术比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：本测试台具有结构简单，体积小，使用简便，成本低廉的优点，不仅适合于变姿飞行器人的地面测试，还可适用于多种微小型飞行机器人的纵向动力学的地面测试。

附图说明

图1是本发明一个实施例的机械夹持装置结构示意图。

图2是图1中底座与轴承组的剖视图。

图3是图1中A处局部放大图。

图4是图1中旋转副的结构示意图。

图5是图1示例的电气测控系统原理图。

图6是图5中姿态测量与发送系统的接口电路、微处理器和无线数据传输模块的电路原理图。

具体实施方式

本发明的一个优选实施例结合附图详述如下：参见图1和图5，本变姿飞行器人的测试如包括机械夹持装置和电气测控系统。机械夹持装置是一个底座1上通过轴承组3竖直连接连接一个支架2；所述的支架2通过一个直线滑动组4滑动连接一根横梁6的一端，横梁6另一端通过一个旋转副7转动连接一个夹持飞行机器人的夹持器5；所述的电气测控系统是一个姿态测量与发送系统无线连接一个数据接收与显示存储系统。

参见图2，上述的轴承组3的结构是：在底座1的中心孔内由上下两个径向轴承9、10和一个推力轴承8支承一根带顶端凸缘的转杆11，转杆11顶端凸缘通过螺钉连接一个与支架2下端连接的法兰盘12。

参见图3，上述的支架2通过直线滑动组4滑动连接横梁6的结构是：所述的直线滑动组4是一个焊接结构件，其一侧面有四个开放的直线轴承固定座15，支架2上有两根竖直平等安装的直线导杆13与该四个开放的直线轴承固定座15滑配，而另一个侧面上有法兰14与横梁6一端的法兰固定连接。

参见图1和图4，上述的夹持器5有两个圆箍，每个圆箍由两个端部带法兰的半圆形环带通过螺钉螺母连接成圆环构成；所述的旋转副7是一个与夹持器5两个箍环焊接的两片挡片16，在两片挡片16之间焊接一个轴承座17，轴承座17内安置两个滚动轴承18支承横梁6的外端部。

参见图5和图6，上述的传感器模块20包含有ADXL202加速度计22、倾角传感器23和ADXRS300角速度陀螺21；无线数据发送模块26和无线数据接收模块29采用一对嵌入式无线数传模块PTR6000；微处理器25采用C8051F330型微处理器。

参见图6，上述的姿态测量与发送系统是由传感器模块20经接口电路24连接微处理器25；微处理器25的输出口连接一个无线数据发送模块26；所述的数据接收与显示存储系统是一个无线数据接收模块29连接计算机30和数据存储器28，计算机30与数据存储器28和显示器27连接。

本实施例中的接口电路24、微处理器25、无线数据传输模块26，29及电源电路示于图5。

Claims (6)

1.一种变姿飞行机器人的测试台，包括机械夹持装置和电气测控系统，其特征在于所述的机械夹持装置是一个底座(1)上通过轴承组(3)竖直连接一个支架(2)；所述的支架(2)通过一个直线滑动组(4)滑动连接一根横梁(6)的一端，横梁(6)另一端通过一个旋转副(7)转动连接一个夹持飞行机器人的夹持器(5)；所述的电气测控系统是一个姿态测量与发送系统无线连接一个数据接收与显示存储系统。

2.根据权利要求1所述的变姿飞行机器人的测试台，其特征在于所述的轴承组(3)的结构是：在底座(1)的中心孔内由上下两个径向轴承(9、10)和一个推力轴承(8)支承一根带顶端凸缘的转杆(11)，转杆(11)顶端凸缘通过螺钉连接一个与支架(2)下端连接的法兰盘(12)。

3.根据权利要求1所述的变姿飞行机器人的测试台，其特征在于所述的支架(2)通过直线滑动组(4)滑动连接横梁(6)的结构是：所述的直线滑动组(4)是一个焊接结构件，其一侧面有四个开放的直线轴承固定座(15)，支架(2)上有两根竖直平等安装的直线导杆(13)与该四个开放的直线轴承固定座(15)滑配，而另一个侧面上有法兰(14)与横梁(6)一端的法兰固定连接。

4.根据权利要求1所述的变姿飞行机器人的测试台，其特征在于所述的夹持器(5)有两个圆箍，每个圆箍由两个端部带法兰的半圆形环带通过螺钉螺母连接成圆环构成；所述的旋转副(7)是一个与夹持器(5)两个箍环焊接的两片挡片(16)，在两片挡片(16)之间焊接一个轴承座(17)，轴承座(17)内安置两个滚动轴承(18)支承横梁(6)的外端部。

5.根据权利要求1所述的变姿飞行机器人的测试台，其特征在于所述的姿态测量与发送系统是由传感器模块(20)经接口电路(24)连接微处理器(25)；微处理器(25)的输出口连接一个无线数据发送模块(26)；所述的数据接收与显示存储系统是一个无线数据接收模块(29)连接计算机(30)和数据存储器(28)，计算机(30)与数据存储器(28)和显示器(27)连接。

6.根据权利要求5所述的变姿飞行机器人的测试台，其特征在于所述的传感器模块(20)包含ADXL202加速度计(22)、倾角传感器(23)和ADXRS300角速度陀螺(21)；无线数据发送模块(26)和无线数据接收模块(29)采用一对嵌入式无线数传模块PTR6000；微处理器(25)采用C8051F330型微处理器。

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