CN106742054B - 一种扑翼测量平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测量平台，具体地说是一种扑翼测量平台。包括扑翼、安装座、连接杆、刀口支架、力传感器I、力传感器II及基座，其中扑翼设置于安装座上，所述安装座通过连接杆与刀口支架连接，所述刀口支架的下方设有两个刀口，所述力传感器I和力传感器II安装在基座内、且与两个所述刀口连接，两个所述刀口通过线接触方式分别作用于力传感器I和力传感器II上。本发明采用两个传感器分别测量单方向力，避免了多维力传感器测量时带来的各方向力耦合产生的误差。

Description

一种扑翼测量平台

技术领域

本发明涉及一种测量平台，具体地说是一种扑翼测量平台。

背景技术

扑翼飞行机器人具有仿生飞行方式(仿蜻蜓、仿蝇等)，可微化程度高、隐蔽性好，飞行机动性高，其扑翼集举升、悬停和推进功能于一体，能够适应复杂的飞行环境，以更小的能量进行更长距离的飞行，非常适合在长时间无能源补充及相对远距离条件下执行任务，可用于灾难救援、军事侦察、军事打击、环境探测、投放标识、窃听情报等，具有重要的战略意义，在国防和民用领域应用潜力巨大。扑翼测量平台的研究是扑翼研究重要的一部分，目前，扑翼测量平台多采用多维力传感器，但是各方向力耦合会影响测量精度。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种扑翼测量平台，能够测量扑翼的升力、推力、空气力矩以及扑动频率。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种扑翼测量平台，包括扑翼、安装座、连接杆、刀口支架、力传感器I、力传感器II及基座，其中扑翼设置于安装座上，所述安装座通过连接杆与刀口支架连接，所述刀口支架的下方设有两个刀口，所述力传感器I和力传感器II安装在基座内、且与两个所述刀口连接。

两个所述刀口通过线接触方式分别作用于力传感器I和力传感器II上。

所述基座内设有与所述刀口支架抵接的砝码机构，所述砝码机构用于抵消所述扑翼1超出量程部分的重力。

所述砝码机构包括砝码、杠杆及支撑杆，其中支撑杆设置于基座内、且顶部与杠杆铰接，所述杠杆的一端与所述刀口支架的底部抵接，另一端挂有所述砝码。

所述基座的顶部设有漫反射开关，所述漫反射开关用于测量所述扑翼的频率。

所述漫反射开关通过漫反射支架安装在所述基座的顶部。

所述连接杆为长度可调节杆。

所述基座包括下底板、上底板及支撑柱，其中上底板和下底板上下设置、且通过支撑柱连接，所述上底板上设有安装孔，所述刀口支架在该安装孔处与安装在下底板上的所述力传感器I和力传感器II连接。

所述上底板和下底板通过四个支撑柱连接。

两个所述刀口对称设置于所述刀口支架的下方。

本发明的优点及有益效果是：

1.本发明避免耦合误差：采用两个传感器分别测量单方向力，避免了多维力传感器测量时带来的各方向力耦合产生的误差。

2.本发明功能全面：集合测量升力，推力，空气动力矩和扑动频率功能于一体功能全面的测量平台。

3.本发明兼容性强：不同规格形状的扑翼可通过安装座装夹，可完成多种小型扑翼的测量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的俯视图；

图4为本发明的轴测图。

其中：1为扑翼，2为安装座，3为连接杆，4为刀口支架，5为力传感器I，6为力传感器II，7为下底板，8为砝码，9为支撑杠杆，10为漫反射开关，11为漫反射支架，12为上底板，13为支撑柱，14为支撑杆。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1-4所示，本发明提供的一种扑翼测量平台，包括扑翼1、安装座2、连接杆3、刀口支架4、力传感器I 5、力传感器II 6及基座，其中扑翼1设置于安装座2上，所述安装座2通过连接杆3与刀口支架4连接，所述刀口支架4的下方设有两个刀口，所述力传感器I 5和力传感器II 6安装在基座内、且与两个所述刀口连接。

所述基座包括下底板7、上底板12及支撑柱13，其中上底板12和下底板7上下设置、且通过支撑柱13连接，所述上底板12上设有安装孔，所述刀口支架4在该安装孔处与力传感器I 5和力传感器II 6连接，所述力传感器1 5和力传感器II 6安装在下底板7上。

本发明的一实施例中，所述上底板12和下底板7通过四个支撑柱13连接。两个所述刀口对称设置于所述刀口支架4的下方，扑翼1、安装座2、连接杆3及刀口支架4组成的部件的合力通过两个刀口，两个刀口通过线接触方式分别作用于力传感器I 5和力传感器II 6上。所述连接杆3为长度可调节杆，通过调节连接杆3的长度可以改变扑翼1的高度。

所述基座内设有与所述刀口支架4抵接的砝码机构，所述砝码机构用于抵消所述扑翼1超出量程部分的重力。

所述砝码机构包括砝码8、杠杆9及支撑杆14，其中支撑杆14设置于下底板7上、且顶部与杠杆9铰接，所述杠杆9的一端与所述刀口支架4的底部抵接，另一端与挂有所述砝码8。在扑翼1重量较大情况下，通过刀口传递到力传感器I 5和力传感器II 6的力较大，可能会超出量程，此时需要通过砝码8抵消部分重力，砝码8的质量可根据情况选择合适的大小。

所述上底板12的上方通过漫反射支架11安装有漫反射开关10，所述漫反射开关10用于测量所述扑翼1的频率。

本发明的工作原理是：

作用在扑翼1上的力和力矩主要有竖直方向上的升力，水平方向上的推力以及相对于几何中心的空气动力力矩。

力的测量计算原理：

当扑翼1在力传感器I 5和力传感器II 6的支撑下静止不动时，作用在两传感器(力传感器I 5和力传感器II 6)上的力之和为扑翼1、安装座2、连接杆3及刀口支架4的总重力，作用在两传感器力之差为重心前后位置引起的偏置量。

当扑翼1开始运动时，产生的升力会使得两力传感器之力均变小；产生的向前的推力会使得前面的力传感器受力变大，后面的力传感器受力变小，两传感器差值变大。故通过测量记录两力传感器的和和差即可通过力平衡方程计算求得扑翼产生的升力和推力大小。

力矩的测量计算原理：

扑翼测量过程中，先记录扑翼的高度，测量记录两个传感器的值，然后通过调节连接杆3来改变扑翼的高度，再测量记录两个传感器的值。通过力和力矩平衡方程，已知量为两次传感器的值和两次扑翼高度值，可以计算得到未知量：扑翼的升力，推力和空气动力矩。

本发明采用两个传感器分别测量单方向力，避免了多维力传感器测量时带来的各方向力耦合产生的误差。本发明功能全面，集合测量升力、推力、空气动力矩和扑动频率功能于一体。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种扑翼测量平台，其特征在于，包括扑翼(1)、安装座(2)、连接杆(3)、刀口支架(4)、力传感器Ⅰ(5)、力传感器Ⅱ(6)及基座，其中扑翼(1)设置于安装座(2)上，所述安装座(2)通过连接杆(3)与刀口支架(4)连接，所述刀口支架(4)的下方设有两个刀口，所述力传感器Ⅰ(5)和力传感器Ⅱ(6)安装在基座内、且与两个所述刀口连接；两个所述刀口通过线接触方式分别作用于力传感器Ⅰ(5)和力传感器Ⅱ(6)上。

2.根据权利要求1所述的扑翼测量平台，其特征在于，所述基座内设有与所述刀口支架(4)抵接的砝码机构，所述砝码机构用于抵消所述扑翼1超出量程部分的重力。

3.根据权利要求2所述的扑翼测量平台，其特征在于，所述砝码机构包括砝码(8)、杠杆(9)及支撑杆(14)，其中支撑杆(14)设置于基座内、且顶部与杠杆(9)铰接，所述杠杆(9)的一端与所述刀口支架(4)的底部抵接，另一端挂有所述砝码(8)。

4.根据权利要求1所述的扑翼测量平台，其特征在于，所述基座的顶部设有漫反射开关(10)，所述漫反射开关(10)用于测量所述扑翼(1)的频率。

5.根据权利要求4所述的扑翼测量平台，其特征在于，所述漫反射开关(10)通过漫反射支架(11)安装在所述基座的顶部。

6.根据权利要求1所述的扑翼测量平台，其特征在于，所述连接杆(3)为长度可调节杆。

7.根据权利要求1所述的扑翼测量平台，其特征在于，所述基座包括下底板(7)、上底板(12)及支撑柱(13)，其中上底板(12)和下底板(7)上下设置、且通过支撑柱(13)连接，所述上底板(12)上设有安装孔，所述刀口支架(4)在该安装孔处与安装在下底板(7)上的所述力传感器Ⅰ(5)和力传感器Ⅱ(6)连接。

8.根据权利要求7所述的扑翼测量平台，其特征在于，所述上底板(12)和下底板(7)通过四个支撑柱(13)连接。

9.根据权利要求1所述的扑翼测量平台，其特征在于，两个所述刀口对称设置于所述刀口支架(4)的下方。