CN109466795B - 一种无人直升机自动测试平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人直升机自动测试平台，包括可任意方向移动的固定座、与固定座旋转连接且可升降的活动架、与活动架固定连接的连接座。本发明通过在活动架安装拉力传感装置以及在活动架和连接座设有角度测量传感装置，固定座上设有激光定位装置测量固定座相对地面的位置与方向，对无人直升机的升力、负荷数据收集，综合角度测量传感装置收集的数据，可以得到数据分析无人直升机在俯仰飞行的受力大小及偏移。所述一种无人直升机自动测试平台可测试无人直升机升降、平移、俯仰、横滚、旋转等功能，真实模拟无人直升机的飞行运动，并采集数据，分析无人直升机的工作性能。同时，还可保障操纵人员的安全性，最大程度上降低试飞带来的风险，甚至还确保飞机不会由于意外而发生坠机事故。

Description

一种无人直升机自动测试平台

技术领域

本发明涉及地面测试平台技术领域，更具体地，涉及一种无人直升机自动测试平台。

背景技术

近年来，无人飞行器得到了广泛应用，他可以服务于许多应用平台和学术研究。无人直升机的飞行具有较强的非线性特性，纵横向操作存在高度耦合，是一种多输入多输出系统，而且非常不稳定，因此它的飞行过程是很难控制的，在飞行测试前需要进行模拟测试。在进行无人直升机进行飞行测试时，所述测试平台需要模拟无人直升机的各种飞行状态，得到飞行数据，分析飞行性能。

在测试实验过程中，无人直升机的飞行方向、角度是多变的，现有的测试平台是多个或全部飞行数据的统一，在单因素影响飞行的方面的测试还不够完善，并且，现有测试平台缺乏数据的收集装置，凭借目测或经验来判断无人直升机的飞行性能，可能造成较大的误差。本发明通过结构优化、合理布局，设计一种无人直升机自动测试平台，能够模拟无人直升机的真实飞行状态，同时设有传感器对无人直升机的飞行数据收集，由计算机分析其飞行性能，并与无人直升机机载得到的数据进行比对，可以得到各方面的综合因素对飞行的影响，减少误差。 发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中结构复杂、稳定性差、测试数据收集低的不足，提供一种无人直升机自动测试平台，其结构简单、稳定性强、能够测试无人直升机在飞行过程中的非线性特性。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种无人直升机自动测试平台，包括可任意方向移动的固定座、与固定座旋转连接且可升降的活动架、与活动架固定连接且可倾斜俯仰的连接座。所述的活动架设有拉力传感器，活动架和连接座设有角度测量传感器。所述拉力传感装置和角度测量传感装置将收集的数据通过有线或无线传输给计算机终端，计算机终端记录所得的数据，并进行数据处理。优选地，所述角度测量传感装置包括旋转角度测量装置和倾角传感装置，通过角度测量装置采集的数据可以计算得到无人直升机相对固定座的姿态变化。进一步优选地，所述拉力传感装置和角度测量传感装置采用无线传输方式传输给计算机终端。

进一步地，所述固定座包括万向轮、方管、底座，所述方管围成正多边形，其对角用方管连接交于中心，所述方管一侧安装有万向轮，方管另一侧中心固定有底座。所述固定座置于平地，底座万向轮支撑，保证移动方向的无限制性，可实现360°任意方向的平移。进一步优选地，所述万向轮由球头万向铰接连底座，保证360°旋转和小角度的倾斜。

进一步地，所述固定座上安装多个棱镜或光靶，地面设有多个激光定位仪或激光扫描仪，激光定位仪采集到棱镜或光靶的位置信息并通过有线或无线传输给计算机终端，计算机可计算得到固定座的位置和方向；或者固定座上安装多个激光定位仪，地面设有多个反光板，激光定位仪采集到的位置信息并通过有线或无线传输给计算机终端，通过激光定位装置采集的数据可以计算得到固定座相对地面的位置与方向的变化，从而计算得到无人直升机相对地面的水平位置与姿态的变化。

进一步地，所述活动架包括底盘，定位板，支撑杆，导向板，连接板，中间方法兰直线轴承，所述定位板和导向板由支撑杆连接固定，底盘、定位板与导向板由支撑杆连接固定，所述导向板和连接板由中间方法兰直线轴承连接，所述底盘和连接板间安装拉力传感器和/或导向板和定位板之间安装压力传感器。优选地，所述底盘、定位板与导向板由均匀分布的3根支撑杆连接固定，在保证活动架稳定性的同时，尽可能减少无人直升机测试平台的重量以及结构复杂性，进一步地所述定位板和导向板由均匀分布的3根支撑杆连接固定，增强活动架的结构稳定性。所述导向板和连接板由3根均匀分布的中间方法兰直线轴承连接，实现无人直升机的可升降测试，同时将测试无人直升机在飞行过程中的力均匀分布，减少轴承的损耗，延长无人直升机测试平台的寿命。进一步优选地，所述的无人直升机的升力由均匀分布在导向板和连接板的3个拉力传感器测量。所述测力传感器可以测试无人直升机在飞行过程中的升力的变化，同时也可以测量直升机的负荷状态。

进一步地，所述底盘与底座之间安装有万向弹性牛眼。所述万向弹性牛眼可减缓底盘与底座的撞击，且能保持两者接触的灵活滑移滚动。底座与底盘之间安装有角度测量传感装置，检测底盘相对底座的转动角度与角速度；底座与底盘之间安装的角度测量传感装置可以是霍尔传感器或光电传感器等。进一步优选，底盘上安装有两轴倾角传感器，可检测底盘相对地面的俯仰角和左右倾角。

进一步地，所述支撑杆与底盘、定位板、导向板的连接处安装有减震垫。减少各连接部件的在测试过程中对测试平台的损耗。

进一步地，所述底座与底盘由旋转轴承连接。优选地，所述底座连接处为双列角接触轴承，底盘连接处为向心关节轴承。所述的双列角接触轴承的承载能力大，还能承受很大的径向负荷为主的径向和轴向联合负荷和力矩负荷，满足无人直升机测试平台的固定架、连接座及无人直升机的负荷要求，保证测试平台的稳定性。所述向心关节轴承可承受径向负荷、轴向负荷或径向、轴向同时存在的联合负荷，能够在一定角度范围内做倾斜运动，符合无人直升机在飞行过程中的机体的倾斜飞行过程。所述底座与底盘的旋转连接，可实现无人机的360°旋转及小角度横滚飞行测试。

进一步地，所述连接座包括支撑架、轴承法兰座、旋转轴、支撑座及U型固定板，所述两个支撑架一侧安装有轴承法兰座，旋转轴一侧连接轴承法兰座，另一侧安装支撑座，所述两个支撑座之间安装U型固定板，在U型固定板上安装双轴倾角传感器测量无人直升机的俯仰角和横滚角。所述U型板可固定无人直升机，保证测试过程中的安全，所述连接座能够实现无人直升机的俯仰测试。进一步优选，所述旋转轴端安装有角度测量装置，结合底盘上安装的倾角传感器，可以测量及校验无人直升机的姿态角度。所述双轴倾角传感器和角度测量传感器可以实时测量并相互校验无人直升机飞行的姿态角度，结合测力传感器的数据，可以分析无人直升机飞行时的姿态角度对升力或负荷的大小及受力偏移的影响。

进一步地，所述轴承法兰座为双轴承法兰座，增强连接座的稳固性。

进一步地，所述连接轴承法兰座一侧的旋转轴穿过支撑架安装有限位装置，既不影响俯仰测试，又能防止无人直升机在测试过程中俯仰角度过大而碰撞损坏。

进一步地，所述无人直升机测试平台能任意方向移动，能360°旋转，横滚±4°、俯仰角±30°，所述无人直升机能够实现升降、平移、俯仰、横滚、旋转等单个或多个参数的测试及数据采集与分析。

与现有技术相比，有益效果是：

本发明创造性的提供一种无人直升机测试平台能够实现无人机升降、平移、俯仰、横滚、旋转的单个或多个自由度的数据自动测量。所述安装万向轮的固定座能够进行任意方向的位移，活动架安装有中间方法兰直线轴承，可实现无人直升机的升降性能的检测。所述固定座与活动架由旋转轴连接，可实现360°旋转及小角度横滚。连接座的U型架能够测量无人直升机的俯仰性能。

本发明通过轴承连接实现无人直升机各姿态的变化，保证测试的稳定性及可靠性，同时有俯仰限位结构及减震结构，起到缓冲作用，避免刚性碰撞，保证测试安全，本发明通过设置多根支撑结构及伸缩结构，将无人直升机在飞行过程中产生的力分散，防止对单个支柱的过大负荷，减小对测试平台损耗，延长测试平台寿命。

本发明在固定座上安装多个棱镜或光靶，地面设多个激光定位仪或激光扫描仪或者在固定座上安装多个激光定位仪，地面设多个反光板。激光定位仪采集到位置信息并通过有线或无线传输给计算机终端，计算机可计算得到固定座的位置和方向。

本发明所述测试平台设有拉力传感器及角度测量传感器，通过拉力传感器可以对无人直升机在起飞过程的升力进行测量，同时也对无人直升机的负荷进行计算。进一步通过两套角度测量传感器测量和互验无人直升机的横滚和俯仰角度，结合拉力传感器的数据得到无人直升机横滚或俯仰飞行对无人直升机受力大小和偏移位置的影响。

本发明的结构简单，稳定性强，测量精度高，能够真实模拟无人直升机的飞行运动，并进行数据保存与分析，分析无人直升机飞行性能。

附图说明

图1是本发明装置图；

图2是本发明装置图；

图3是本发明装置图；

图4是本发明固定座与活动架连接剖视图；

图5是本发明连接座装置图；

图6是本发明连接座剖面图。

其中，1固定座，2活动架，3连接座，4旋转轴承，5无人直升机，101方管，102底座，103万向轮，104激光靶，201底盘，202定位板，203导向板，204连接板，205支撑杆，206中间法兰直线轴承，207减震垫，208万向弹性牛眼，209激光定位装置，210拉力传感器，211旋转角度测量装置，212倾角传感器，301支撑架，302轴承法兰座，303旋转轴，304支撑座，305U型固定板，306限位装置，307角度测量装置，308双轴倾角传感器，401向心关节轴承，402双列角接触轴承。

具体实施方式

下面结合实施例进一步解释和阐明，但具体实施例并不对本发明有任何形式的限定。若未特别指明，实施例中所用的方法和设备为本领常规方法和设备，所用原料均为常规市售原料。

一种无人直升机自动测试平台，包括可任意方向移动的固定座、与固定座旋转连接且可升降的活动架、与活动架固定连接且可倾斜俯仰的连接座。所述的活动架设有拉力传感器，活动架和连接座设有角度测量传感器，固定座上设有激光定位装置。所述自动测试平台还连接有计算机终端，用于接收、储存、分析、处理传感器和激光定位装置采集的数据。所述激光定位装置、拉力传感装置和角度测量传感装置将收集的数据通过有线或无线传输给计算机终端，计算机终端记录所得的数据并进行数据处理。计算机通过角度测量传感装置采集的数据可以计算得到无人直升机相对固定座的姿态变化，通过激光定位装置采集的数据可以计算得到固定座相对地面的位置与方向的变化，从而计算得到无人直升机相对地面的水平位置与姿态的变化。优选地，所述传感装置采用无线传输方式传送数据。

所述激光定位装置、拉力传感装置或角度测量传感装置采用无线传输方式时，上述采集装置为无线激光定位器或工业无线传感器，采用WIFI，433MHZ或Zigbee(2.4G)等方式进行数据传输，计算机数据终端设有数据接收器，接收无线传感器采集的数据。

所述固定座包括万向轮、方管、底座，所述方管围成正多边形，其对角用方管连接交于中心的，所述方管一侧安装有万向轮，所述万向轮由球头万向铰接连底座，保证360°旋转和小角度的倾斜，方管另一侧中心固定有底座。所述固定座置于平地，可实现360°任意方向的平移。固定座上安装激光定位装置，所述激光定位装置为棱镜或光靶，地面设有2个或3个激光定位仪或激光扫描仪，激光定位仪采集到2个或3个光靶的位置信息并通过有线或无线传输给计算机终端，可计算得到固定座相对地面的位置和方向。

所述活动架包括底盘，定位板，支撑杆，导向板，连接板，中间方法兰直线轴承，所述定位板和导向板由支撑杆连接固定，底盘、定位板与导向板由支撑杆连接固定，所述导向板和连接板由中间方法兰直线轴承连接，所述导向板和连接板间安装拉力传感器。优选地，所述底盘、定位板与导向板由均匀分布的3根支撑杆连接固定，在保证活动架稳定性的同时，尽可能减少无人直升机测试平台的重量以及结构复杂性，进一步地所述定位板和导向板由均匀分布的3根支撑杆连接固定，增强活动架的结构稳定性。所述导向板和连接板由3根均匀分布的中间方法兰直线轴承连接，实现无人直升机的可升降测试，同时将测试无人直升机在飞行过程中的力均匀分布，减少轴承的损耗，延长无人直升机测试平台的寿命。所述无人直升机的升力由均匀分布在底盘和连接板间的3个拉力传感器和/或导向板和定位板之间的3个压力传感器测量，测力传感器可以测试无人直升机在飞行过程中的升力变化，同时也可以测量直升机的负荷状态。

所述底座与底盘由旋转轴承连接，底座连接处为双列角接触轴承，底盘连接处为向心关节轴承。所述的双列角接触轴承的承载能力大，还能承受很大的径向负荷为主的径向和轴向联合负荷和力矩负荷，满足无人直升机测试平台的固定架、连接座及无人直升机的负荷要求，保证测试平台的稳定性。所述向心关节轴承可承受径向负荷、轴向负荷或径向、轴向同时存在的联合负荷，能够在一定角度范围内做倾斜运动，符合无人直升机在飞行过程中的机体的倾斜飞行过程。所述底座与底盘的旋转连接，可实现无人机的360°旋转及小角度横滚飞行测试。底盘上安装有旋转角度测量传感装置，可测量底盘相对固定座的旋转角度。底盘上安装有双轴倾角传感器，可检测底盘相对地面的俯仰角和左右倾角。

进一步地，所述连接座包括支撑架、轴承法兰座、旋转轴、支撑座及U型固定板，所述两个支撑架一侧安装有轴承法兰座，旋转轴一侧连接轴承法兰座，另一侧安装支撑座，所述两个支撑座之间安装U型固定板。所述U型板可固定无人直升机，保证测试过程的安全，所述连接座能够实现无人直升机的俯仰测试。在U型固定板上安装双轴倾角传感器，可测量无人直升机相对地面的俯仰角和横滚角。

进一步地，所述无人直升机测试平台能任意方向移动，能360°旋转，横滚±4°、俯仰角±30°，所述无人直升机能够实现升降、平移、俯仰、横滚、旋转的的单个或多个参数的测试及数据采集与分析。

如图1~6，所述固定座1由方管101围成正六边形，对角线由方管101交于中点，所述对角线方管101上固定有底座102，底座102上有激光靶104，正六边形的边框由球头万向铰链固定有万向轮103。所述活动架2的底盘201、定位板202和导向板203由均匀分布的3根支撑杆205连接固定，定位板202和导向板203有另外3根均匀分布的支撑杆205固定，支撑杆205连接处设有减震垫207，进一步加强结构稳定性和减震效果。所述导向板203和连接板204由3根均匀分布的中间方法兰直线轴承206连接，实现无人直升机5的可升降测试。在所述的连接板204与底盘201之间沿圆周均匀分布有3个拉力传感器测量无人直升机5的升力大小。底盘201上安装有旋转角度测量传感装置210，测量底盘201相对固定座1的旋转角度。

本发明中所述固定座1和活动架2由旋转轴承4连接，底座102连接处为双列角接触轴承402，可以实现测试平台的旋转，底盘201连接处为向心关节轴承401，可以实现小角度的偏转。为降低结构的刚性碰撞，底盘201上安装有万向弹性牛眼208。

所述连接座3包括支撑架301、轴承法兰座302、旋转轴303、支撑座304及U型固定板305。连接板204上固定有两个支撑架301，支撑架301顶端安装有双轴承法兰座302，旋转轴303一侧连接双轴承法兰座302，旋转轴303的另一侧安装支撑座304，所述两个支撑座304之间安装U型固定板305。所述U型板305可固定无人直升机5，保证测试过程的安全，所述连接座3能够实现无人直升机5的俯仰测试。在U型固定板305上安装双轴倾角传感器308，可测量无人直升机5相对地面的俯仰角和横滚角。进一步旋转轴303的支撑架301一侧安装有螺栓3061形成直角，螺栓3061两侧固定有圆柱3062，圆柱3062上有缓冲套3063，可根据测试需求调整圆柱3062的位置，从而设定测试俯仰角度，所述位置可调的限位装置306可以防止无人直升机在测试过程中俯仰角度过大而碰撞损坏，旋转轴另一侧安装有角度测量装置307，结合底盘上安装的倾角传感器，可以测量及校验无人直升机5的姿态角度。

所述的激光定位装置209、拉力传感器210、旋转角度测量传感装置211、倾角传感器212、角度测量装置307、双轴倾角传感器308等传感器信号通过无线传输模块传输给计算机终端进行数据处理，得到在无人直升机5在不同横滚、俯仰姿态角度下的拉力大小与受力位置的偏移情况，以及无人直升机5姿态稳定性能。

本发明可以通过对活动部位的限位，测量一个或多个因素对飞行影响的数据测量。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无人直升机自动测试平台，其特征在于，包括可任意方向移动的固定座、与固定座旋转连接且可升降的活动架、与活动架固定连接的连接座；

所述活动架包括底盘、定位板、支撑杆、导向板、连接板、中间方法兰直线轴承，所述活动架的底盘、定位板和导向板由均匀分布的3根支撑杆连接固定，定位板和导向板有另外3根均匀分布的支撑杆固定，所述导向板和连接板由3根均匀分布的中间法兰直线轴承连接，在所述的连接板与底盘之间沿圆周均匀分布有3个拉力传感器；

所述固定座包括万向轮、方管、底座，所述方管围成正多边形，其对角用方管连接交于中心，所述方管一侧安装有万向轮，方管另一侧中心固定有底座，所述固定座与活动架由旋转轴承连接，所述底座连接处为双列角接触轴承，底盘连接处为向心关节轴承；

所述连接座包括支撑架、轴承法兰座、旋转轴、支撑座及U型固定板，两个所述支撑架一侧安装有轴承法兰座，旋转轴一侧连接轴承法兰座，另一侧安装支撑座，两个所述支撑座之间安装U型固定板；所述U型固定板上安装双轴倾角传感器；

所述的活动架设有拉力传感装置，活动架和连接座设有角度测量传感装置，所述拉力传感装置和角度测量传感装置将收集的数据通过有线或无线传输给计算机终端记录、处理所得的数据。

2.根据权利要求1所述一种无人直升机自动测试平台，其特征在于，所述角度测量传感装置包括旋转角度测量装置和倾角传感装置。

3.根据权利要求1所述一种无人直升机自动测试平台，其特征在于，所述固定座上安装激光定位仪或棱镜或光靶。

4.根据权利要求1所述一种无人直升机自动测试平台，其特征在于，所述底座与底盘之间安装有万向弹性牛眼；底座与底盘之间安装有角度测量传感装置。

5.根据权利要求1所述一种无人直升机自动测试平台，其特征在于，所述支撑杆与底盘、定位板、导向板的连接处安装有减震垫。

6.根据权利要求1所述一种无人直升机自动测试平台，其特征在于，所述轴承法兰座为双轴承法兰座；连接轴承法兰座一侧的所述旋转轴穿过支撑架安装有可调整的限位装置。

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