CN111114827B - 多旋翼植保无人机参数模拟性能测试试验台及测试方法 - Google Patents

多旋翼植保无人机参数模拟性能测试试验台及测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种多旋翼植保无人机参数模拟性能测试试验台及其测试方法，包括无人机、测力装置、升降臂以及移动操作控制平台；其中，所述无人机通过升降臂连接移动操作控制平台后可由移动操作控制平台驱动在水平方向以及高度方向调整位置；所述测力装置设置在无人机与升降臂连接处用于测试连接处的弯扭力以及压力；所述无人机包括旋翼固定盘、设置于所述旋翼固定盘周向的多个旋翼臂、设置于所述旋翼臂上的旋翼及旋翼驱动电机、设置于所述旋翼固定盘下方的多个喷头以及药箱。本发明适用于研发及试验各种类型的植保无人机主结构，为无人机的研发、作业提供准确的测试数据。

Description

多旋翼植保无人机参数模拟性能测试试验台及测试方法
技术领域
本发明主要涉及植保无人机相关技术领域，具体是一种多旋翼植保无人机参数模拟性能测试试验台及测试方法。
背景技术
植保作业环境复杂、恶劣，多旋翼植保无人机有着独特的优势，其应用前景广阔。而旋翼无人机旋翼转速影响无人机飞行高度、前进速度、喷雾雾滴的飘散附着效果等，加之不同质量，如本身材料及药箱容积量、不同的结构、不同的环境，其作业参数变化大，关联影响明显，对其作业的性能影响很大。为了能够确切掌握各种重量下，不同结构参数、工作参数下的喷雾效果，设计一种全面测试多旋翼植保无人机参数的模拟性能测试试验台及测试方法可以在无人机的研发、作业中提供准确的依据，其是本领域技术人员需要解决的一项技术问题。
发明内容
为解决目前技术的不足，本发明结合现有技术，从实际应用出发，提供一种多旋翼植保无人机参数模拟性能测试试验台及测试方法，其适用于研发及试验各种类型的植保无人机主结构，为无人机的研发、作业提供准确的测试数据。
本发明的技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供一种多旋翼植保无人机参数模拟性能测试试验台，包括无人机、测力装置、升降臂以及移动操作控制平台；
其中，所述无人机通过升降臂连接移动操作控制平台后可由移动操作控制平台驱动在水平方向以及高度方向调整位置；
所述测力装置设置在无人机与升降臂连接处用于测试连接处的弯扭力以及压力；
所述无人机包括旋翼固定盘、设置于所述旋翼固定盘周向的多个旋翼臂、设置于所述旋翼臂上的旋翼及旋翼驱动电机、设置于所述旋翼固定盘下方的多个喷头以及药箱，所述旋翼臂设置用于调整旋翼位置的旋翼调节组件，所述药箱通过电动水泵、水管连接所述喷头，所述喷头连接有用于调整其位置的喷头调节组件。
进一步，所述移动操作控制平台设置于轨道上，移动操作控制平台通过伺服电机驱动后可沿轨道水平移动，移动操作控制平台一侧设有用于驱动升降臂在高度方向调整位置的电动多级液压油缸。
进一步，所述测力装置包括与升降臂连接的固定头、与固定头连接的弯扭传感器、与弯扭传感器连接的球关节、用于支撑球关节的U型连接座、与U型连接座连接的上压力传感器、与上压力传感器连接的支撑轴以及与支撑轴连接的下压力传感器；
所述无人机上设置有悬挂件，所述悬挂件套设于所述支撑轴设置在上压力传感器以及下压力传感器之间。
进一步，所述旋翼臂包括旋翼固定支撑杆以及旋翼位置调节支撑杆，所述旋翼设置在旋翼位置调节支撑杆一端，所述旋翼固定支撑杆一端固定连接旋翼固定盘，所述旋翼位置调节支撑杆另一端固定安装在在旋翼固定支撑杆上设置的开口空间内且在长度方向可进行位置调整，旋翼固定支撑杆以及旋翼位置调节支撑杆共同组成所述旋翼调节组件。
进一步，所述旋翼位置调节支撑杆上设有用于采集旋翼转动速度的旋翼转速传感器以及弯曲压力传感器。
进一步，所述喷头调节组件包括喷头转动方位调节支撑杆以及喷头长度方位调节支撑杆，所述喷头转动方位调节支撑杆一端设置于旋翼固定盘下方并可在周向方向摆动调节位置，所述喷头长度方位调节支撑杆一端安装所述喷头，所述喷头长度方位调节支撑杆另一端与喷头转动方位调节支撑杆固定连接且可在长度方向进行位置调整。
进一步，所述旋翼固定盘下方固定设置有若干个喷头高度调节杆，所述喷头转动方位调节支撑杆一端套设于所述喷头高度调节杆上并通过螺钉锁紧。
进一步，所述喷头调节组件还包括喷头转动角度调节环、所述喷头转动角度调节环可转动的套设在喷头长度方位调节支撑杆一端设置的套筒上并可通过角度调节环固定螺钉紧固，所述喷头设置在喷头转动角度调节环内，所述水管穿过所述套筒、喷头转动角度调节环连接至所述喷头。
进一步，所述喷头调节组件还包括喷头喷射方向调节角度盘、定位销轴、喷头喷射方向调节杆，所述喷头喷射方向调节角度盘固定在喷头转动角度调节环外侧且两者轴线相垂直，喷头喷射方向调节角度盘上沿周向设置多个插孔，所述定位销轴与插孔配合实现喷头喷射方向调节杆在喷头喷射方向调节角度盘上的固定，所述喷头喷射方向调节杆部分设置在喷头喷射方向调节角度盘的轴线上，该部分连接所述喷头后能够带动所述喷头调节位置。
根据本发明的另一方面，提供一种使用上述试验台的测试方法，所述方法包括：调整旋翼臂长度、喷头的支撑杆长度及相对旋翼臂角度、喷头喷射方向相对于铅锤方向夹角及转角、无人机模型重量、模拟飞行高度；启动旋翼驱动电机，逐渐调整旋翼驱动电机转速并读取测力装置上压力传感器以及下压力传感器数据，当上下压力传感器数据接近于零时达到设定飞行高度的稳定条件；
采集旋翼转速传感器数据，旋翼驱动电机飞行方向前后电机速度调整，同时启动试验台移动驱动电机并调整电机转速，读取测力装置的弯曲压力传感器数据，当检测弯曲应力数据接近于零时达到预设飞行高度的飞行条件；采集驱动电机转速，调整水泵电机转速调压，从而进行不同参数下的性能试验。
本发明的有益效果：
1、本发明的试验台整体采用可拆卸调整式设计理念，拆拆调整结构简单，试验台灵活，适用于研发及试验各种类型的植保无人机主结构，以便为植保无人机的研发提供可靠的数据。
2、本发明可以通过力学检测使各种模拟状态的无人机达到各种条件的飞行状态，并能得出飞行状态的主要测定参数，可以根据具体的植保对象，进行结构参数的灵活调整，适用于所有结构参数与技术参数结合调整，完成不同状态的试验效果试验，以便能够确切掌握各种重量下，不同结构参数、工作参数下的喷雾效果，其在无人机研发技术中能够起到重要作用。
附图说明
图1为多旋翼植保无人机参数模拟性能测试试验台示意图；
图2为悬挂状态的无人机示意图；
图3为悬挂状态的无人机(旋翼固定盘盖拆除后)示意图；
图4为喷头喷射方位调节总成示意图；
图5为喷头喷射方向调节角度盘与喷头转动角度调节环结构示意图；
图6为旋翼固定盘示意图；
图7为旋翼臂示意图；
图8为喷头固定支撑臂示意图；
图9为悬挂结构示意图；
图10为升降臂结构示意图；
图11为测力装置结构示意图；
图12为测试方法流程图。
具体实施方式
结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
根据本发明的一个方面，提供一种多旋翼植保无人机参数模拟性能测试试验台，其主要用于植保无人机的各种性能测试使用。
如图1～12所示，本测试试验台包括试验状态的无人机1、测力装置2、升降臂3以及移动操作控制平台6；其中，所述无人机1通过升降臂3连接移动操作控制平台6后可由移动操作控制平台6驱动在水平方向以及高度方向调整位置；所述测力装置2设置在无人机1与升降臂3连接处用于测试连接处的弯扭力以及压力；所述无人机1包括旋翼固定盘16、设置于所述旋翼固定盘16周向的多个旋翼臂10、设置于所述旋翼臂10上的旋翼37及旋翼驱动电机36、设置于所述旋翼固定盘16下方的多个喷头21以及药箱15，所述旋翼臂10设置用于调整旋翼37位置的旋翼调节组件，所述药箱15通过电动水泵13、水管连接所述喷头21，所述喷头21连接有用于调整其位置的喷头调节组件9。
本发明上述结构中，无人机1通过测力装置2悬挂在升降臂3的一端，通过测力装置2测试无人机1和升降臂3之间的相互作用力，通过操作控制平台6控制升降臂3的水平移动和高度调整以使得无人机1在设定的条件下稳定飞行，进而实现相关性能数据的测试。本发明中，旋翼臂10可根据实际所需测试情况设定多个，旋翼臂10可根据实际情况进行长度方向的调整，喷头21可根据实际情况进行长度反向以及各种角度方向的调整，以完成各种状态下植保无人机的性能测试。
作为优选，如图1所示，在本发明中，所述移动操作控制平台6设置于轨道5上，移动操作控制平台6通过伺服电机7驱动后可沿轨道5水平移动，移动操作控制平台6一侧设有用于驱动升降臂3在高度方向调整位置的电动多级液压油缸4。通过私服电机7能够控制移动操作控制平台6在水平方向移动，进而使升降臂3带动无人机1在水平方向移动，通过电动多级液压油缸4带动升降臂3以及无人机1在高度方向垂直移动，相应的为了保证运行的平稳性，升降臂3一端连接在竖直设置的导向结构上。
作为优选，如图9、10、11所示，本发明中，所述测力装置2包括与升降臂3连接的固定头26、与固定头26连接的弯扭传感器27、与弯扭传感器27连接的球关节28、用于支撑球关节28的U型连接座30、与U型连接座30连接的上压力传感器32、与上压力传感器32连接的支撑轴33以及与支撑轴33连接的下压力传感器34。具体的，固定头26上设有矩形孔，升降臂3一端安装在固定头26上并通过插销插入该矩形孔内实现固定，球关节28和U型连接座30之间设置转动轴29，上压力传感器32、下压力传感器34处对应设置上固定螺母31、下固定螺母35，在无人机1上设置有悬挂件11，该悬挂件11套设于所述支撑轴33设置在上压力传感器32以及下压力传感器34之间。如此结构设计，在无人机1飞行时，能够通过压力传感器以及弯扭传感器27的测试数据判断出无人机1的飞行状态，以便做出相应调整。
作为优选，如图7所示，在本发明中，所述旋翼臂10包括旋翼固定支撑杆38以及旋翼位置调节支撑杆39，所述旋翼37设置在旋翼位置调节支撑杆39一端，所述旋翼固定支撑杆38一端固定连接旋翼固定盘16，，所述旋翼位置调节支撑杆39另一端固定安装在旋翼固定支撑杆38上设置的开口空间内且在长度方向可进行位置调整，旋翼固定支撑杆38以及旋翼位置调节支撑杆39共同组成所述旋翼调节组件。具体的，旋翼固定支撑杆38被夹持固定在旋翼固定盘16以及旋翼固定盘盖8之间，旋翼固定支撑杆38以及旋翼位置调节支撑杆39之间通过螺钉连接，在旋翼位置调节支撑杆39上设置长条孔，在旋翼固定支撑杆38上设置多个螺钉孔，旋翼位置调节支撑杆39调整好位置后，通过穿过长条孔和螺钉孔的螺钉将两者锁紧，该结构能够方便的调整旋翼臂10的长度。同时，在本发明中，所述旋翼位置调节支撑杆39上设有用于采集旋翼37转动速度的旋翼转速传感器41以及弯曲压力传感器40。
作为优选，如图8所示，所述喷头调节组件9包括喷头转动方位调节支撑杆17以及喷头长度方位调节支撑杆18，所述喷头转动方位调节支撑杆17一端设置于旋翼固定盘16下方并可在周向方向摆动调节位置，所述喷头长度方位调节支撑杆18一端安装所述喷头21，所述喷头长度方位调节支撑杆18另一端与喷头转动方位调节支撑杆17固定连接且可在长度方向进行位置调整，具体的是喷头转动方位调节支撑杆17以及喷头长度方位调节支撑杆18上均设置长条孔，两者之间通过螺钉连接，两者之间的拼接长度可调，进而调整喷头21的位置。同时，在本发明中，所述旋翼固定盘16下方固定设置有若干个喷头高度调节杆14，所述喷头转动方位调节支撑杆17一端套设于所述喷头高度调节杆14上并通过螺钉锁紧，该结构设计使得喷头转动方位调节支撑杆17不仅可以在周向方向调整位置还可以在高度方向调整位置，从而满足喷头21的调节需求。
进一步，如图4、5所示，本发明中，所述喷头调节组件9还包括喷头转动角度调节环25、所述喷头转动角度调节环25可转动的套设在喷头长度方位调节支撑杆18一端设置的套筒上并可通过角度调节环固定螺钉19紧固，所述喷头21设置在喷头转动角度调节环25内，所述水管穿过所述套筒、喷头转动角度调节环25连接至所述喷头21。通过喷头转动角度调节环25可以调节喷头21周向位置。同时，本发明的喷头调节组件9还包括喷头喷射方向调节角度盘24、定位销轴23、喷头喷射方向调节杆22，所述喷头喷射方向调节角度盘24固定在喷头转动角度调节环25外侧且两者轴线相垂直，喷头喷射方向调节角度盘24上沿周向设置多个插孔，所述定位销轴23与插孔配合实现喷头喷射方向调节杆22在喷头喷射方向调节角度盘24上的固定，所述喷头喷射方向调节杆22部分设置在喷头喷射方向调节角度盘24的轴线上，该部分连接所述喷头21后能够带动所述喷头21调节位置。如图4中所示，用于与喷头21连接的该部分喷头喷射方向调节杆22通过喷头转动角度调节环25上的连接耳20支撑，通过转动喷头喷射方向调节杆22调整喷头21的喷射角度，调整后将定位销轴23插入在插孔内即可。
如图12所示，本发明还提供有使用上述试验台进行无人机性能测试的测试方法，该方法主要包括：
调整旋翼臂10长度、喷头21的支撑杆长度(通过喷头转动方位调节支撑杆17以及喷头长度方位调节支撑杆18调节)及相对旋翼臂10角度、喷头喷射方向相对于铅锤方向夹角及转角(主要通过喷头转动角度调节环25、喷头喷射方向调节杆22调节)、无人机模型重量(可通过药箱15内药液量或增减配重方式调整)、模拟飞行高度，通过以上调整确定测试时无人机的相关参数。
启动旋翼驱动电机36，逐渐调整旋翼驱动电机36转速并读取测力装置2的上压力传感器32以及下压力传感器34数据，当上下压力传感器数据接近于零时达到设定飞行高度的稳定条件，如果数据和零相差较大，则继续通过调整旋翼驱动电机36读取相应的数据，直至达到设定飞行高度的稳定条件；
在达到设定飞行高度的稳定条件后，采集旋翼转速传感器41数据，旋翼驱动电机36飞行方向前后电机速度调整，同时启动试验台移动驱动电机7并调整电机转速，读取测力装置2的弯曲压力传感器27数据，当检测弯曲应力数据接近于零时达到预设飞行高度的飞行条件，当不接近零时，继续调整驱动电机7转速直至数据接近零；在达到了预设飞行高度的飞行条件下，采集驱动电机7转速，调整水泵电机13转速调压，从而进行不同参数下的性能试验。
可知，本发明所提供的该试验台灵活，所有部件可拆卸，适用于研发及试验的各种类型的植保无人机主结构；可以增减配重，达到欲设计的无人机模拟状态；可以通过力学检测使各种模拟状态的无人机达到各种条件的飞行状态，并能得出飞行状态的主要测定参数；可以根据具体的植保对象，进行结构参数的灵活调整，适用于所有结构参数与技术参数结合调整，完成不同状态的试验效果试验。

Claims (9)

1.多旋翼植保无人机参数模拟性能测试试验台，其特征在于，包括无人机、测力装置、升降臂以及移动操作控制平台；
其中，所述无人机通过升降臂连接移动操作控制平台后可由移动操作控制平台驱动在水平方向以及高度方向调整位置；
所述测力装置设置在无人机与升降臂连接处用于测试连接处的弯扭力以及压力；
所述无人机包括旋翼固定盘、设置于所述旋翼固定盘周向的多个旋翼臂、设置于所述旋翼臂上的旋翼及旋翼驱动电机、设置于所述旋翼固定盘下方的多个喷头以及药箱，所述旋翼臂设置用于调整旋翼位置的旋翼调节组件，所述药箱通过电动水泵、水管连接所述喷头，所述喷头连接有用于调整其位置的喷头调节组件；
所述测力装置包括与升降臂连接的固定头、与固定头连接的弯扭传感器、与弯扭传感器连接的球关节、用于支撑球关节的U型连接座、与U型连接座连接的上压力传感器、与上压力传感器连接的支撑轴以及与支撑轴连接的下压力传感器；
所述无人机上设置有悬挂件，所述悬挂件套设于所述支撑轴设置在上压力传感器以及下压力传感器之间。
2.如权利要求1所述的多旋翼植保无人机参数模拟性能测试试验台，其特征在于，所述移动操作控制平台设置于轨道上，移动操作控制平台通过伺服电机驱动后可沿轨道水平移动，移动操作控制平台一侧设有用于驱动升降臂在高度方向调整位置的电动多级液压油缸。
3.如权利要求1所述的多旋翼植保无人机参数模拟性能测试试验台，其特征在于，所述旋翼臂包括旋翼固定支撑杆以及旋翼位置调节支撑杆，所述旋翼设置在旋翼位置调节支撑杆一端，所述旋翼固定支撑杆一端固定连接旋翼固定盘，所述旋翼位置调节支撑杆另一端固定安装在旋翼固定支撑杆上设置的开口空间内且在长度方向可进行位置调整，旋翼固定支撑杆以及旋翼位置调节支撑杆共同组成所述旋翼调节组件。
4.如权利要求3所述的多旋翼植保无人机参数模拟性能测试试验台，其特征在于，所述旋翼位置调节支撑杆上设有用于采集旋翼转动速度的旋翼转速传感器以及弯曲压力传感器。
5.如权利要求1所述的多旋翼植保无人机参数模拟性能测试试验台，其特征在于，所述喷头调节组件包括喷头转动方位调节支撑杆以及喷头长度方位调节支撑杆，所述喷头转动方位调节支撑杆一端设置于旋翼固定盘下方并可在周向方向摆动调节位置，所述喷头长度方位调节支撑杆一端安装所述喷头，所述喷头长度方位调节支撑杆另一端与喷头转动方位调节支撑杆固定连接且可在长度方向进行位置调整。
6.如权利要求5所述的多旋翼植保无人机参数模拟性能测试试验台，其特征在于，所述旋翼固定盘下方固定设置有若干个喷头高度调节杆，所述喷头转动方位调节支撑杆一端套设于所述喷头高度调节杆上并通过螺钉锁紧。
7.如权利要求5所述的多旋翼植保无人机参数模拟性能测试试验台，其特征在于，所述喷头调节组件还包括喷头转动角度调节环、所述喷头转动角度调节环可转动的套设在喷头长度方位调节支撑杆一端设置的套筒上并可通过角度调节环固定螺钉紧固，所述喷头设置在喷头转动角度调节环内，所述水管穿过所述套筒、喷头转动角度调节环连接至所述喷头。
8.如权利要求7所述的多旋翼植保无人机参数模拟性能测试试验台，其特征在于，所述喷头调节组件还包括喷头喷射方向调节角度盘、定位销轴、喷头喷射方向调节杆，所述喷头喷射方向调节角度盘固定在喷头转动角度调节环外侧且两者轴线相垂直，喷头喷射方向调节角度盘上沿周向设置多个插孔，所述定位销轴与插孔配合实现喷头喷射方向调节杆在喷头喷射方向调节角度盘上的固定，所述喷头喷射方向调节杆部分设置在喷头喷射方向调节角度盘的轴线上，该部分连接所述喷头后能够带动所述喷头调节位置。
9.使用权利要求1~8任一项所述的多旋翼植保无人机参数模拟性能测试试验台的测试方法，其特征在于，所述方法包括：
调整旋翼臂长度、喷头的支撑杆长度及相对旋翼臂角度、喷头喷射方向相对于铅垂方向夹角及转角、无人机模型重量、模拟飞行高度；
启动旋翼驱动电机，逐渐调整旋翼驱动电机转速并读取测力装置上压力传感器以及下压力传感器数据，当上下压力传感器数据接近于零时达到设定飞行高度的稳定条件；
采集旋翼转速传感器数据，调整飞行方向前后的旋翼驱动电机速度，同时启动驱动移动操作控制平台的伺服电机并调整电机转速，读取测力装置的弯曲压力传感器数据，当检测弯曲应力数据接近于零时达到预设飞行高度的飞行条件；
采集驱动移动操作控制平台的伺服电机转速，调整电动水泵的电机转速调压，从而进行不同参数下的性能试验。
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