CN109367819A - 一种用于旋翼无人机姿态模拟系统及方法 - Google Patents

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宋晓东
武斌
韩冬
桑晨
水晓冰
黄国限
桑涛
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    • B64F5/00—Designing, manufacturing, assembling, cleaning, maintaining or repairing aircraft, not otherwise provided for; Handling, transporting, testing or inspecting aircraft components, not otherwise provided for
    • B64F5/60—Testing or inspecting aircraft components or systems

Abstract

本发明属于无人机仿真/测试装置技术领域，公开了一种用于旋翼无人机姿态模拟系统及方法；设置有：回转内环；回转内环通过螺栓与支撑装置连接，回转内环位于回转外环内部，回转内环与回转外环组成类似轴承的结构，可以相对转动；回转外环通过螺栓与转动装置底座通过螺钉连接，V型滑轮通过固定螺钉固定在转动装置底座，导轨座上下两侧均固定有V型滑轮，用于夹持导轨座。本发明可以实现旋翼无人机三个旋转自由度的模拟，且三个自由度的转动中心相重合，即实现无人机的偏航、俯仰、翻转三种飞行姿态的模拟。三个旋转自由度的运动模拟通过三个转动装置实现，三个转动装置均采用轴承，使得转动装置附加的摩擦力十分小，达到更好的仿真效果。

Description

一种用于旋翼无人机姿态模拟系统及方法
技术领域
本发明属于无人机仿真/测试装置技术领域，尤其涉及一种用于旋翼无人机姿态模拟系统及方法。
背景技术
目前，业内常用的现有技术是这样的：
国内关于无人机的地面调试设备发展不足，现有的外置边框的装置，其边框尺寸限制了被测对象的尺寸，若在边框粗细尺寸相同的情况下加大边框尺寸，增加边框长度，会使边框的强度和刚度下降；这样会使结构的稳定性下降，飞机在装置上运行后，可能会上下颤动，造成测量结构失真。而通过引入加强结构的方式来增加边框强度，会使整个测试设备的重量增加，会导致边框对无人机动力学的影响增大，这样就不能得到准确的测试结果。测试对象范围、边框强度、对无人机动力学的影响三者相互制约，装置三自由度的转动中心并不重合，并且不能调节飞机相对位置，使飞机质心与装置的转动中心重合。
综上所述，现有技术存在的问题是：
(1)测试对象范围、边框强度、对无人机动力学的影响三者相互制约，装置三自由度的转动中心并不重合，并且不能调节飞机相对位置，使飞机质心与装置的转动中心重合。
(2)现有的外置边框的装置，其边框尺寸限制了被测对象的尺寸，加大边框尺寸会使边框的强度和刚度下降，通过引入加强结构的方式会导致边框对无人机动力学的影响增大。
解决上述技术问题的难度和意义：要解决上述问题，首先要摒弃外框式设计，可以解决大尺寸飞机飞行性能的准确测量问题，同时还要兼顾飞行数据的检测，这样角度传感器需要与设备同轴安装，监测各个飞行数据的传感器的安放位置问题就难以解决，这就大大增加了结构设计的难度。并且为了得到真实的飞行数据，还要使飞机的质心、设备的质心与设备的转动中心重合，就更进一步加大了结构设计难度。
解决以上问题后，就会的到一种测试范围广、测量数据多、测量结果准确的地面测试设备。可以在地面上近乎完美的模拟飞机飞行过程，掌握飞机飞行性能，及时发现飞机存在的问题，从而及时修正，大大减少飞机炸机等事故所造成损失，节约成本。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于旋翼无人机姿态模拟系统及方法。
本发明是这样实现的，一种用于旋翼无人机姿态模拟系统设置有：回转内环；
回转内环通过螺栓与支撑装置连接，支撑装置使用三根圆杆支撑，使用三个底脚固定在底板上，达到三角稳定结构来支撑整个装置。回转内环位于回转外环内部，回转内环与回转外环组成类似轴承的结构，可以相对转动，回转外环通过螺栓与转动装置底座通过螺钉连接，V型滑轮通过固定螺钉(外部安装有轴承)固定在转动装置底座，导轨座上下两侧均固定有V型滑轮，用于夹持导轨座。
进一步，所述导轨座套装有导轨，导轨座与转动臂通过转动轴连接，转动臂可以绕转动轴转动，转动臂通过螺栓与转动板连接，转动板通过伸缩杆与升降板连接。
本发明的另一目的在于提供一种固定有用于旋翼无人机姿态模拟系统的支撑装置。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：
本发明可以实现旋翼无人机三个旋转自由度的模拟，且三个自由度的转动中心相重合，即实现无人机的偏航、俯仰、翻转三种飞行姿态的模拟。三个旋转自由度的运动模拟通过本发明装置的三个转动装置实现，三个转动装置均采用轴承，使得转动装置附加的摩擦力十分小，达到更好的仿真效果。
与现有技术相比，本发明对被测对象的尺寸限制小，能够调整飞机的质心位置。装置转动机构使用轴承和V型滑槽，转动更加顺畅，仿真效果更佳。
转动装置体积小，强度和刚度大，可用于承受较大载荷且变形量小。
本发明突破性地使用了带V槽的圆弧导轨，从而实现了三个旋转自由度的仿真运动，三个旋转自由度的转动中心重合和三个旋转角度更便于测量。
本发明中导轨的运动通过V型滑轮(内部装有轴承)实现，其余两个方向的旋转同样使用轴承，转动更加顺畅，仿真效果更佳。
附图说明
图1是本发明实施例提供的用于旋翼无人机姿态模拟系统结构示意图。
图2是本发明实施例提供的第三转动装置、安装装置、第二转动装置和第一转动装置结构示意图。
图3是本发明实施例提供的导轨、轴承和V型滑轮结构示意图。
图4是本发明实施例提供的用于旋翼无人机姿态模拟系统安装结构示意图。
图中：1、导轨座；2、固定螺钉；3、回转外环；4、转动臂；5、转动板；6、转动轴；7、升降板；8、第三转动装置；9、安装装置；10、第二转动装置；11、第一转动装置；12、导轨；13、轴承；14、v槽滑轮。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
如图1-图4所示，本发明实施例提供的用于旋翼无人机姿态模拟系统包括：导轨座1、固定螺钉(外部装有轴承)2、回转外环3、转动臂4、转动板5、转动轴6、升降板7、第三转动装置8、安装装置9、第二转动装置10、第一转动装置11、导轨12、轴承13，v槽滑轮14。
第一转动装置11包括：回转内环、回转外环3；
第二转动装置10包括：导轨座1、固定螺钉2(外部装有轴承)；
第三转动装置8包括：转动臂4、转动板5、转动轴6；
安装装置9包括：升降板7；
回转内环通过螺栓与支撑装置连接，回转内环位于回转外环3内部，回转内环与回转外环组成类似轴承的结构，回转外环3可绕回转内环转动，回转外环3通过螺栓与转动装置底座连接，V型滑轮14通过固定螺钉2(外部装有轴承13)固定在转动装置底座，导轨座1上下两侧均通过固定螺钉2(外部装有轴承13)固定有V型滑轮14，用于夹持导轨座1，导轨座1套装有导轨12，导轨12放置在v型滑轮14的槽内，使导轨座1只能绕其圆心转动，导轨座1与转动臂4通过转动轴6连接，转动臂4可以绕转动轴6转动，转动臂4通过螺栓与转动板5连接，转动板5通过伸缩杆与升降板7连接。
作为优选实施例，第一转动装置11通过回转外环绕回转内环转动，实现360度旋转，可用于模拟无人机的偏航运动。
作为优选实施例，第二转动装置10中导轨座绕其圆心转动，用于模拟滚转方向运动。
作为优选实施例，第三转动装置8由左右两部分转动臂和转动板构成，转动臂与导轨座之间通过轴承连接，实现俯仰方向的转动。
作为优选实施例，导轨12的运动通过固定螺钉2(外部装有轴承)实现，其余两个方向的旋转同样使用轴承，转动更加顺畅，仿真效果更佳。
作为优选实施例，八个V型滑轮14，通过导轨12在滑轮的约束下实现滚动。同时为了便于装配，第二装置10中八个固定螺钉2(外部装有轴承)中，导轨座1底部的四个可以伸缩浮动，底部的固定螺钉通过螺纹与转动装置底座相连接，通过调节螺纹拧入的深度来实现与导轨座的距离，从而实现伸缩；上部的四个可以调节偏心，上部的固定螺钉为非同轴的Z型结构，固定螺钉的一端与转动装置底座通过连接，转动固定螺钉，另一端因非同轴可以在转动时压紧导轨座1，完成导轨座1的固定。
本发明的工作原理为：
本发明可以实现旋翼无人机三个旋转自由度的模拟，且三个自由度的转动中心相重合，即实现无人机的偏航、俯仰、翻转三种飞行姿态的模拟。三个旋转自由度的运动模拟通过本发明装置的三个转动装置实现，三个转动装置均采用轴承，使得转动装置附加的摩擦力十分小，达到更好的仿真效果。
第一转动装置11通过回转外环3绕回转内环转动，实现360度旋转，可用于模拟无人机的偏航运动。
第二转动装置10中导轨座1绕其圆心转动，用于模拟滚转方向运动。
第三转动装置8由左右两部分转动臂4和转动板5构成，转动臂4与导轨座1之间通过轴承13连接，实现俯仰方向的转动。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种用于旋翼无人机姿态模拟系统，其特征在于，所述的用于旋翼无人机姿态模拟系统设置有：
回转内环；
回转内环通过螺栓与支撑装置连接，回转内环位于回转外环内部，回转内环与回转外环组成类似轴承的结构，可以相对转动。
2.如权利要求1所述的用于旋翼无人机姿态模拟系统，其特征在于，所述回转外环通过螺栓与转动装置底座通过螺钉连接，V型滑轮通过固定螺钉固定在转动装置底座，导轨座上下两侧均固定有V型滑轮，用于夹持导轨座；
转动臂通过螺栓与转动板连接，转动板通过伸缩杆与升降板连接。
3.如权利要求1所述的用于旋翼无人机姿态模拟系统，其特征在于，所述固定螺钉外部安装有轴承。
4.一种如权利要求所述用于旋翼无人机姿态模拟系统的用于旋翼无人机姿态模拟方法，其特征在于，所述用于旋翼无人机姿态模拟方法包括：实现旋翼无人机三个旋转自由度的模拟，且三个自由度的转动中心相重合，即实现无人机的偏航、俯仰、翻转三种飞行姿态的模拟；三个旋转自由度的运动模拟通过装置的三个转动装置实现，三个转动装置均采用轴承，使得转动装置附加的摩擦力十分小；
第一转动装置通过回转外环绕回转内环转动，实现360度旋转，可用于模拟无人机的偏航运动；
第二转动装置中导轨座绕圆心转动，用于模拟滚转方向运动；
第三转动装置由左右两部分转动臂和转动板构成，转动臂与导轨座之间通过轴承连接，实现俯仰方向的转动。
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