CN110450977B - 一种无人机动态测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机动态测试装置，用于模拟无人机飞行测试，包括无人机安装平面；安装平面下的承力连杆；承力连杆下的横向轴承系统，包括横向轴承座、止推轴承、深沟球轴承、横向轴、限位衬套；横向轴承系统下的纵横向转接头；纵横向转接头下的纵向轴承系统；纵向轴承系统下的垂向轴承系统包括垂向轴承座、止推轴承、深沟球轴承、垂向轴等；垂向轴承系统下的安装座。本发明通过横向轴承系统实现俯仰运动，通过纵向轴承系统实现滚转运动，利用垂向轴承系统实现偏航运动，用于模拟无人机飞行测试，还可用于测试无人机飞控能力及进行系统联调，降低测试风险和成本，提高测试效率及测试安全。

Description

一种无人机动态测试装置

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体为一种无人机动态测试装置。

背景技术

随着近几年资本对无人机行业的推动和无人机关键技术的积累，无人机行业获得井喷式发展，无人机在诸如航拍娱乐，农林植保，警用安防，巡检测绘，应急救援等众多领域得到应用。用户对无人机从单纯“能用”的需求逐渐向“好用、可靠性好、安全性高”的需求转变，这就要求无人机厂家把无人机产品做的越来越成熟。要把无人机产品做成熟，无疑要对生产组装出的无人机进行大量的测试。通常的办法是，把刚组装出的无人机，运到野外测试场地进行飞行实测。

但上述办法有诸多缺点：

1)物力和时间成本均不可控，在实际飞行测试中，炸机情况时有发生，测试风险很大，测试的时间周期长。

2)受到测试场地的距离和空域限制较大，去外场测试次数有限。

3)对无人机飞行测试过程中出现了问题难以复现。

4)存在对地面测试人员的安全隐患。

5)测试的时间和次数都不能足够多，不能把无人机存在的技术缺陷都一一暴露出来，达不到高MTBF(可靠性)要求，很难做出让用户满意的产品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人机动态测试装置，通过三大轴承系统，可使无人机在一定角度范围内进行自由运动，可以有效模拟无人机真实的飞行姿态，测试飞控能力，还可以用于系统联调。以解决上述背景技术中提出的诸如成本高，周期长，问题难以复现，可靠性不足，对地面测试人员存在安全隐患的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种无人机动态测试装置，包括：

用于安装无人机的安装平面，所述安装平面下端通过耳片接头与承力连杆相连；

承力连杆，所述承力连杆上端设有连杆接头，通过耳片接头或直接与安装平面相连，且承力连杆下端通过连杆接头与横向轴承座相连；

横向轴承系统，所述横向轴承系统包括横向轴承座、横向止推轴承、横向深沟球轴承、横向轴、横向限位衬套、横向紧固衬套和横向限位螺钉、横向定位销组成，横向轴承系统通过横向轴与纵横向转接头相连；

纵横向转接头，所述纵横向转接头的上端与横向轴相连，且纵横向转接头的下端与纵向轴相连；

纵向轴承系统，所述纵向轴承系统包括纵向轴承座、纵向止推轴承、纵向深沟球轴承、纵向轴、纵向限位衬套、纵向紧固衬套和纵向限位螺钉、纵向定位销组成，纵向轴承系统通过纵向轴与纵横向转接头相连；

垂向轴承系统，所述垂向轴承系统包括垂向轴承座，垂向止推轴承、垂向深沟球轴承、垂向轴、垂向紧固衬套、垂向紧固螺钉组成，垂向轴承座与纵向轴承座是一体结构，上端为纵向轴承座，下端为垂向轴承座；

安装座，所述垂向轴安装在所述安装座上。

优选的，所述安装平面是由型材和型材支架搭接组成。

优选的，所述承力连杆由中心承力连杆和侧向承力连杆组成，承力连杆两端均通过铆钉安装有连杆接头，连杆接头包括上端接头和下端接头，中心承力连杆通过螺钉与上端的安装平面和下端的横向轴承座连接，侧向承力连杆的上端和下端分别通过螺钉连接耳片与安装平面和横向轴承座连接。

优选的，所述纵横向转接头上设置有横向限位槽和纵向限位槽，横向限位孔和纵向限位孔，横向轴孔和纵向轴孔；

横向轴承系统处的横向限位螺钉，通过横向轴承座上的螺纹孔，安装在横向轴承座上，螺钉伸出部分置于纵横向转接头的横向限位槽内；

纵向轴承系统处的纵向限位螺钉，通过纵向轴承座上的螺纹孔，安装在纵向轴承座上，螺钉伸出部分置于纵横向转接头的纵向限位槽内；

横向轴承系统处的横向定位销，穿插在横向轴承座上和纵横向转接头的通孔上；

纵向轴承系统处的纵向定位销，穿插在纵向轴承座上和纵横向转接头的通孔上；

横向轴与纵横向转接头的横向轴孔相配合，纵向轴与纵横向转接头的纵向轴孔相配合，横向轴和纵向轴两端均设有端内螺纹孔，垂向轴上端设有端内螺纹孔；横向紧固衬套通过螺钉安装在横向轴上，纵向紧固衬套通过螺钉安装在纵向轴上，垂向紧固衬套通过螺钉安装在垂向轴上。

优选的，所述垂向轴为台阶轴，上端设有螺纹孔，下端设有周向通孔和周向槽，安装座设有周向分布的螺纹孔，安装座通过螺钉连接垂向轴。

优选的，横向轴承座、纵向轴承座和垂向轴承座上均设有台阶孔；横向滚珠轴承外圈与横向轴承座台阶孔相配合，内圈与横向轴配合；纵向滚珠轴承外圈与纵向轴承座台阶孔相配合，内圈与纵向轴配合；垂向滚珠轴承外圈与垂向轴承座台阶孔相配合，内圈与垂向轴配合；

横向止推轴承内端与横向轴承座台阶孔及横向滚珠轴承外圈相配合，外端与横向紧固衬套配合；纵向止推轴承内端与纵向轴承座台阶孔及纵向滚珠轴承外圈相配合，外端与纵向紧固衬套配合；垂向止推轴承中间端与垂向轴承座台阶孔及垂向滚珠轴承外圈相配合，上端与垂向紧固衬套配合，下端与垂向轴周向槽配合。

优选的，横向限位衬套，与横向轴相配合，对纵横向转接头进行横向限位；纵向限位衬套，与纵向轴相配合，对纵横向转接头进行纵向限位。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明无人机动态测试装置的三大轴承系统，可使无人机在一定角度范围内进行自由运动，可以有效模拟无人机真实的飞行姿态，测试飞控能力，还可以用于系统联调。保证无人机和测试人员的安全，提高测试试验次数，在飞行实测前暴露无人机的问题并加以解决，减少外场测试次数，提高测试效率，减少测试成本和测试风险，并提升无人机产品的可靠性和成熟度。

附图说明

图1为本发明实施例的整体装配图；

图2为本发明实施例中的安装平面示意图；

图3为本发明实施例中的承力连杆示意图；

图4为本发明实施例中的横向轴承系统爆炸示意图；

图5为本发明实施例中的纵横轴转接头与纵轴横、横向轴装配的示意图；

图6为本发明实施例中的纵向轴承系统爆炸示意图；

图7为本发明实施例中的垂向轴承系统与安装座的爆炸示意图。

图中：100、安装平面；110、型材支架；200、承力连杆；210、中心承力连杆；220、侧向承力连杆；230、连杆接头；240、耳片接头；250、下端接头；300、横向轴承系统；310、横向轴承座；320、横向深沟球轴承；330、横向止推轴承；340、横向紧固衬套；350、横向限位螺钉；360、横向定位销；380、横向轴；400、纵横向转接头；410、限位槽；420、限位孔；500、纵向轴承系统；510、纵向轴承座；520、纵向深沟球轴承；530、纵向止推轴承；540、纵向紧固衬套；550、纵向限位螺钉；560、纵向定位销；580、纵向轴；600、垂向轴承系统；610、垂向轴；620、垂向止推轴承；630、垂向深沟球轴承；640、垂向紧固衬套；650、垂向紧固螺钉；700、安装座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供一种无人机动态测试装置，参考图1-7，包括：安装平面100，承力连杆200，横向轴承系统300，纵横向转接头400，纵向轴承系统500，垂向轴承系统600和安装座700。

其中，安装平面100用于安装无人机，针对不同无人机，可以用绑带捆绑机臂或用转接件固定中心盘等方式来安装无人机，所述安装平面100可以如型材框架、盒型薄壁结构等常见结构组成。

在本实施例中，安装平面100采用的是由参考图2型材和型材支架110搭接而成的框架结构，搭接方式可用T型螺母和螺栓相配合，这种搭接结构，有结构重量轻，搭接方便，并可根据需要随时改变框架的大小和形状的特点。

所述承力连杆200，参考图3，由侧向承力连杆220，中心承力连杆210，侧向连杆接头230，耳片接头240，中心承力连杆上端接头、下端接头250组成。

承力连杆(220、210)，可通过铆接和粘胶方式与连杆接头230相连接，连杆接头230通过螺栓与耳片接头240相连。

承力连杆200上端与安装平面100相连，起支撑安装平面的作用，下端连接横向轴承系统300，在实际应用中，可通过调整承力连杆(220、210)的长度和内外直径，来适应不同强度和安装高度需求。

在本实施例中，参考图3、4、5，所述横向轴承系统300，纵横向转接头400，纵向轴承系统500，其中的深沟球轴承、止推轴承、限位螺钉、定位销、紧固衬套、限位衬套、定位销、轴等零件，同种零件可以设计成规格一样，可以互换，加上“横向”、“纵向”术语只是为了方便叙述，以示方位区别。

所述横向轴承系统300，参考图4，5，由横向轴承座310，横向深沟球轴承320，横向止推轴承330，横向紧固衬套340，横向限位螺钉350，横向定位销360，横向限位衬套和横向轴380组成。

其中，横向深沟球轴承320，外圈为转子，与横向轴承座310配合，内圈为定子，与横向轴380相配合。该轴承主要承受径向力。

横向止推轴承330，有两个，均是内侧为转子，与横向轴承座310、横向深沟球轴承320相配合，外侧为定子，与横向紧固衬套340相配合。该轴承主要承受轴向力。

横向紧固衬套340，有两个，通过螺钉安装在两端带螺纹孔的横向轴380上，与横向止推轴承330外侧和横向深沟球轴承320内圈相配合，用于限制横向轴承系统300的沿横向轴的滑动。

横向限位螺钉350，有八个，均是通过与参考图5纵横向转接头400内设的限位槽410相配合，对横向轴承座310进行角度限位。

横向定位销360，有两个，穿插在横向轴承座310和纵横向转接头400的通孔上，用于对横向轴承座310进行角度限位。

所述纵横向转接头400上设置有横向的限位槽410和纵向的限位槽410，横向的限位孔420和纵向的限位孔420，横向轴孔和纵向轴孔；

横向限位衬套，有两个，与横向轴380、横向深沟球轴承320内圈、纵横向转接头400相配合，用于限制纵横向转接头400的相对轴向滑动。

横向轴承座310，设置有台阶孔，螺纹孔和销钉孔。横向轴承座310，上端通过螺钉安装承力连杆200，下端通过台阶孔安装横向深沟球轴承320和横向止推轴承330，通过螺纹孔，安装横向限位螺钉350，通过销钉孔，安装横向定位销360。

在本实施例中，横向轴承系统300的主要作用是，实现整个动态测试装置的绕横向轴380的旋转运动，即在保证无人机安全的情况下，让无人机可以进行带一定角度限制的俯仰运动。

横向轴承系统的整体实现方式是，由横向轴承座310与横向深沟球轴承320的外圈、横向止推轴承330的内侧和横向限位螺钉350组成旋转部件，绕由横向深沟球轴承320内圈、横向止推轴承330的外侧和横向紧固衬套340组成的相对静止部件组转动，通过横向限位螺钉350，与纵横向转接头400内设的限位槽410相配合，实现横向旋转角度限位。需要说明的是，在本实施例中横向限位螺钉350为八个，横向定位销两个，在实际应用中，可根据强度和测试装置绕横向轴旋转所需要的具体角度来增减横向限位螺钉350和横向定位销360的个数，以及更改纵横向转接头400横向限位槽的周向弧度。

在本实施例中，参考图5，横向轴380和纵向轴580，轴上设有腰型台阶，用于在跟纵横向转接头400配合时，用于传递力矩和用于旋转限位。

在本实施例中，所述纵向轴承系统500，参考图5，6，由纵向轴承座510，纵向深沟球轴承520，纵向止推轴承530，纵向紧固衬套540，纵向限位螺钉550，纵向定位销560，纵向限位衬套和纵向轴580组成。

其中，纵向深沟球轴承520，外圈为转子，与纵向轴承座510配合，内圈为定子，与纵向轴580相配合，该轴承主要承受径向力。

纵向止推轴承530，有两个，内侧为转子，与纵向轴承座510、纵向深沟球轴承520相配合，外侧为定子，与纵向紧固衬套540相配合，该轴承主要承受轴向力。

纵向紧固衬套540，有两个，通过螺钉安装在两端带有螺纹孔的纵向轴580上，与纵向止推轴承530外侧和纵向深沟球轴承520内圈相配合，用于限制纵向轴承系统500的沿纵向轴的滑动。

纵向限位螺钉550，有八个，均是通过与参考图5纵横向转接头400内设的限位槽410相配合，对纵向轴承座510进行角度限位。

纵向定位销560，有两个，均穿插在纵向轴承座510和纵横向转接头400的通孔上，用于对纵向轴承座510进行限位。

纵向限位衬套，与纵向轴580、纵向深沟球轴承520内圈、纵横向转接头400相配合，用于限制纵横向转接头400的相对轴向滑动。

纵向轴承座510，设置有台阶孔，螺纹孔和销钉孔。该轴承座，上端通过螺钉安装承力连杆200，下端通过台阶孔安装纵向深沟球轴承520和纵向止推轴承530，通过螺纹孔，安装纵向限位螺钉550，通过销钉孔，安装纵向定位销560。

在本实施例中，纵向轴承系统500的主要作用是，实现整个动态测试装置的绕纵向轴580的旋转运动，即在保证无人机安全的情况下，让无人机可以进行带一定角度限制的滚转运动。

纵向轴承系统的整体实现方式是，由纵向轴承座510与纵向深沟球轴承520的外圈、纵向止推轴承530的内侧和纵向限位螺钉550组成旋转部件，绕由纵向深沟球轴承520内圈、纵向止推轴承530的外侧和纵向紧固衬套540组成的相对静止部件组转动，通过纵向限位螺钉550，与纵横向转接头400内设的限位槽410相配合，实现纵向旋转角度限位。需要说明的是，在本实施例中纵向限位螺钉550为八个，纵向定位销两个，在实际应用中，可根据强度和测试装置绕纵向轴旋转所需的具体角度来增减纵向限位螺钉550和纵向定位销560的个数，以及更改纵横向转接头400纵向限位槽的周向弧度。

在本实施例中，所述垂向轴承系统600，参考图7，包括垂向轴承座，垂向轴610，垂向止推轴承620，垂向深沟球轴承630，垂向紧固衬套640，垂向紧固螺钉650。其中，垂向轴承座与纵向轴承座为一体结构，故在图中只标号一个编号510。

在本实施例中，垂向轴承座，设有台阶孔。

垂向轴610设有台阶，周向槽和上端部螺纹孔，主要用于传递测试装置上方的力和力矩，垂向轴610安装在安装座700上。

所述垂向止推轴承620，分上下两个，下面一个下部为定子，与垂向轴610设的周向槽相配合，上部为转子，与垂向深沟球轴承630外圈和垂向轴承座的台阶孔相配合；上面一个上部为定子，与垂向紧固衬套640配合，下部为转子，与垂向深沟球轴承630外圈和垂向轴承座台阶孔相配合。

在本实施例中，垂向轴承系统600作用是实现整个测试装置的绕竖直轴的旋转运动，即在保证无人机安全的情况下，让无人机的偏航运动不受限制。

垂向轴承系统600整体实现方式是，由垂向轴承座与垂向止推轴承620的转子、垂向深沟球轴承630的转子组成的旋转部件，绕由垂向轴610、垂向止推轴承620的定子、垂向深沟球轴承630的定子、垂向紧固衬套640和垂向紧固螺钉650组成的相对静止部件的360°转动。

所述安装座700，用于安装垂向轴610，即用于安装整个测试装置，安装座自身可根据测试的实际情况，测试的场地空间，即可以安装在固定的台架上，也可以安装在能够绕轴水平或上下旋转的悬臂梁上等。

在本实施例中，无人机可在本发明测试装置上，绕横向轴380进行带一定角度限制的俯仰运动，绕纵向轴580进行带一定角度限制的滚转运动，绕垂向轴610进行360°的偏航运动，本测试装置，可以减少外场飞行实测次数，减少测试成本，降低测试风险，增加模拟测试次数，暴露和复现无人机的问题，提高测试效率。比如通过调整不同姿态角度飞行，可以测试无人机的飞行控制能力。

综上所述：本发明无人机动态测试装置的三大轴承系统，可使无人机在一定角度范围内进行自由运动，可以有效模拟无人机真实的飞行姿态，测试飞控能力，还可以用于系统联调。保证无人机和测试人员的安全，提高测试试验次数，在飞行实测前暴露无人机的问题并加以解决，减少外场测试次数，提高测试效率，减少测试成本和测试风险，并提升无人机产品的可靠性和成熟度。具体为：横向轴承系统，通过纵横向转接头的横向限位槽对安装在横向轴承座上的横向限位螺钉进行限位，从而对横向轴承座进行限位，可使无人机在一定角度范围内绕横向轴进行俯仰运动。纵向轴承系统，通过纵横向转接头的纵向限位槽对安装在纵向轴承座上的纵向限位螺钉进行限位，从而对纵向轴承座进行限位，可使无人机在一定角度范围内绕纵向轴进行滚转运动。垂向轴承系统，可使无人机在360°范围内绕垂向轴进行偏航运动。

在本发明申请的详细描述中，需要解释的是，术语“横向”、“纵向”、“垂向”等指示方位的词，是基于参考图1的整体坐标位置关系，即水平方向为横向，竖直方向为垂向，垂直于图面方向为横向；术语“内侧”、“外侧”、“上端”、“下端”等指示方位的词，是指零部件所在坐标轴向的相对位置关系；“俯仰”、“滚转”、“偏航”分别是用于表述绕横向轴旋转、绕纵向轴旋转和绕垂向轴旋转的相对转动关系的术语。诸如以上术语，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指零部件必须有的方位，因此不能理解为对本申请的限制。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种无人机动态测试装置，其特征在于，包括：

用于安装无人机的安装平面(100)，所述安装平面(100)下端通过耳片接头(240)与承力连杆(200)相连；

承力连杆(200)，所述承力连杆(200)上端设有连杆接头(230)，通过耳片接头(240)或直接与安装平面(100)相连，且承力连杆(200)下端通过连杆接头(230)与横向轴承座(310)相连；

横向轴承系统(300)，所述横向轴承系统(300)包括横向轴承座(310)、横向止推轴承(330)、横向深沟球轴承(320)、横向轴(380)、横向限位衬套、横向紧固衬套(340)和横向限位螺钉(350)、横向定位销(360)组成，横向轴承系统(300)通过横向轴(380)与纵横向转接头(400)相连；

纵横向转接头(400)，所述纵横向转接头(400)的上端与横向轴(380)相连，且纵横向转接头(400)的下端与纵向轴(580)相连；

纵向轴承系统(500)，所述纵向轴承系统(500)包括纵向轴承座(510)、纵向止推轴承(530)、纵向深沟球轴承(520)、纵向轴(580)、纵向限位衬套、纵向紧固衬套(540)和纵向限位螺钉(550)、纵向定位销(560)组成，纵向轴承系统(500)通过纵向轴(580)与纵横向转接头(400)相连；

垂向轴承系统(600)，所述垂向轴承系统(600)包括垂向轴承座，垂向止推轴承(620)、垂向深沟球轴承(630)、垂向轴(610)、垂向紧固衬套(640)、垂向紧固螺钉(650)组成，垂向轴承座与纵向轴承座(510)是一体结构，上端为纵向轴承座(510)，下端为垂向轴承座；

安装座(700)，所述垂向轴(610)安装在所述安装座(700)上。

2.根据权利要求1所述的一种无人机动态测试装置，其特征在于：所述安装平面(100)是由型材和型材支架(110)搭接组成。

3.根据权利要求1所述的一种无人机动态测试装置，其特征在于：所述承力连杆(200)由中心承力连杆(210)和侧向承力连杆(220)组成，承力连杆(200)两端均通过铆钉安装有连杆接头(230)，连杆接头(230)包括上端接头和下端接头(250)，中心承力连杆(210)通过螺钉与上端的安装平面(100)和下端的横向轴承座(310)连接，侧向承力连杆(220)的上端和下端分别通过螺钉连接耳片与安装平面(100)和横向轴承座(310)连接。

4.根据权利要求1所述的一种无人机动态测试装置，其特征在于：所述纵横向转接头(400)上设置有横向限位槽和纵向限位槽，横向限位孔和纵向限位孔，横向轴孔和纵向轴孔；

横向轴承系统(300)处的横向限位螺钉(350)，通过横向轴承座(310)上的螺纹孔，安装在横向轴承座(310)上，螺钉伸出部分置于纵横向转接头(400)的横向限位槽内；

纵向轴承系统(500)处的纵向限位螺钉(550)，通过纵向轴承座(510)上的螺纹孔，安装在纵向轴承座(510)上，螺钉伸出部分置于纵横向转接头(400)的纵向限位槽内；

横向轴承系统(300)处的横向定位销(360)，穿插在横向轴承座(310)上和纵横向转接头(400)的通孔上；

纵向轴承系统(500)处的纵向定位销(560)，穿插在纵向轴承座(510)上和纵横向转接头(400)的通孔上；

横向轴(380)与纵横向转接头(400)的横向轴孔相配合，纵向轴(580)与纵横向转接头(400)的纵向轴孔相配合，横向轴(380)和纵向轴(580)两端均设有端内螺纹孔，垂向轴(610)上端设有端内螺纹孔；横向紧固衬套(340)通过螺钉安装在横向轴(380)上，纵向紧固衬套(540)通过螺钉安装在纵向轴(580)上，垂向紧固衬套(640)通过螺钉安装在垂向轴(610)上。

5.根据权利要求1所述的一种无人机动态测试装置，其特征在于：所述垂向轴(610)为台阶轴，上端设有螺纹孔，下端设有周向通孔和周向槽，安装座(700)设有周向分布的螺纹孔，安装座(700)通过螺钉连接垂向轴(610)。

6.根据权利要求1所述的一种无人机动态测试装置，其特征在于：横向轴承座(310)、纵向轴承座(510)和垂向轴承座上均设有台阶孔；横向滚珠轴承外圈与横向轴承座(310)台阶孔相配合，内圈与横向轴(380)配合；纵向滚珠轴承外圈与纵向轴承座(510)台阶孔相配合，内圈与纵向轴(580)配合；垂向滚珠轴承外圈与垂向轴承座台阶孔相配合，内圈与垂向轴(610)配合；

横向止推轴承(330)内端与横向轴承座(310)台阶孔及横向滚珠轴承外圈相配合，外端与横向紧固衬套(340)配合；纵向止推轴承(530)内端与纵向轴承座(510)台阶孔及纵向滚珠轴承外圈相配合，外端与纵向紧固衬套(540)配合；垂向止推轴承(620)中间端与垂向轴承座台阶孔及垂向滚珠轴承外圈相配合，上端与垂向紧固衬套(640)配合，下端与垂向轴(610)周向槽配合。

7.根据权利要求6所述的一种无人机动态测试装置，其特征在于：横向限位衬套，与横向轴(380)相配合，对纵横向转接头(400)进行横向限位；纵向限位衬套，与纵向轴(580)相配合，对纵横向转接头(400)进行纵向限位。