CN112046751B - 一种基于多旋翼无人机的测试弹投放平台 - Google Patents

一种基于多旋翼无人机的测试弹投放平台 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于多旋翼无人机的测试弹投放平台，该平台用于测试弹的投放，包括空中设备和地面控制系统。空中设备包括电源系统、航向及定位系统、飞行控制系统、动力系统、载荷/投放系统和机架。其中，航向及定位系统包括罗盘和GPS；飞行控制系统包括无线链路和自动驾驶仪；动力系统包括动力电池组、驱动器、动力盒、电机和螺旋桨；载荷/投放系统包括载荷/投放装置和遥控设备；机架包括封装壳体、M个机臂、一对脚架和若干固定座。将测试固定于载荷/投放装置。投放测试弹时，启动飞行控制系统，待空中设备运动到合适的方位，地面控制系统给出信号，载荷/投放装置完成规定动作，释放测试弹，完成测试弹的投放任务。

Description

一种基于多旋翼无人机的测试弹投放平台
技术领域
本发明属于测试弹投放领域，具体涉及一种多旋翼无人机的测试弹投放平台。
背景技术
对于末端敏感弹药（末敏弹），载体将母弹投射后，子弹从母弹体脱落并进行旋转扫描。在测试阶段为了测试子弹性能，通常需要进行高塔实验：将子弹投放于高塔，对其性能进行测试。但这种测试对实验环境要求较高，有很大的局限性。随着科技的发展和城市化的增强，无人机在灭火弹投放上的应用越来越广泛，但由于灭火弹与末敏子弹的外形以及性质上的差异，不能将其直接作为测试弹投放平台。
为了提高灭火效率，大多数载灭火弹的无人机需同时携带多个灭火弹。中国专利201810834037.2公开了《无人机投弹装置》，使用时提前将灭火弹放入投弹舱，关闭活动底盖。投弹时，开盖机构解除对活动底盖的限制，灭火弹投出。该发明中舱室内壁虽然限制了灭火弹的移动，但并未将其固定，不能直接应用于测试弹的投放。
中国专利201420509053.1公开了《一种无人机空中灭火弹投放器》，该发明可将灭火弹的圈型尾翼固定于弹体挂载部件的两个L型挂钩。投放时，弹体发射器拉动L型挂钩达到投放的目的。此固定方式只适用于有圈型尾翼的弹，不适用于大多数测试弹的投放。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于多旋翼无人机的测试弹投放平台，用于为末敏子弹或其他有类似测试需求的弹药提供简易的测试平台。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于多旋翼无人机的测试弹投放平台，包括空中设备和地面控制系统，地面控制系统发射信号控制空中设备的运动以及测试弹的投放。所述空中设备包括电源系统、航向及定位系统、飞行控制系统、动力系统、载荷/投放系统和机架。其中，航向及定位系统包括罗盘和GPS；飞行控制系统包括无线链路和自动驾驶仪；动力系统包括动力电池组、驱动器、动力盒、电机和螺旋桨；载荷/投放系统包括载荷/投放装置和遥控设备；机架包括封装壳体、M个机臂、一对脚架和若干固定座。
地面控制系统包括控制计算机、无线链路和电源。
电源系统分别与航向及定位系统、飞行控制系统、以及载荷/投放系统中的遥控设备连接。航向及定位系统与飞行控制系统中的自动驾驶仪连接。飞行控制系统中的自动驾驶仪与动力系统中的驱动器连接。飞行控制系统中的无线链路与地面控制系统中的无线链路无线连接。地面控制系统中的控制计算机与载荷/投放系统中的遥控设备为无线连接。地面控制系统中的电源分别与控制计算机和无线链路连接。
电源系统用于给空中设备供电，航向及定位系统用于确定空中设备的位置及方位，通过罗盘确定航向，通过GPS确定位置，并将信息传递给飞行控制系统。飞行控制系统中的自动驾驶仪根据航向及定位系统发出的数据，对动力系统中的驱动器进行控制，从而控制空中设备的航向。地面控制系统通过无线链路与飞行控制系统进行信息交互。载荷/投放系统通过遥控设备接受地面控制系统传递的信号，来控制舵机的转动，从而适时释放测试弹。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
（1）用多旋翼无人机投放测试弹，降低了实验环境的要求，易于进行测试实验，适用性强。
（2）用插销固定测试弹，使测试弹相对于圆筒固定不动。
（3）由于插销可以通过舵机进行伸缩，该投放系统可适用于直径为一定范围的测试弹。
附图说明
图1为本发明一种基于多旋翼无人机的测试弹投放平台的结构示意图；
图2为图1中的A向视图；
图3为本发明一种基于多旋翼无人机的测试弹投放平台的载荷/投放系统投放前的状态示意图；
图4为本发明一种基于多旋翼无人机的测试弹投放平台的载荷/投放系统投放后的状态示意图；
图5为本发明一种基于多旋翼无人机的测试弹投放平台的系统连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
结合图1至图5，一种基于多旋翼无人机的测试弹投放平台，包括空中设备和地面控制系统9，地面控制系统9发射信号控制空中设备的运动以及测试弹的投放。所述空中设备包括电源系统、航向及定位系统、飞行控制系统、动力系统、载荷/投放系统和机架。其中，航向及定位系统包括罗盘和GPS8；飞行控制系统包括无线链路和自动驾驶仪；动力系统包括动力电池组、驱动器、动力盒6、电机7和螺旋桨；载荷/投放系统包括载荷/投放装置2和遥控设备；机架包括封装壳体1、M个机臂5、一对脚架4和若干固定座3，M≥3。
地面控制系统9包括控制计算机、无线链路和电源。
电源系统、飞行控制系统、航向及定位系统的罗盘、载荷/投放系统的遥控设备均封装于机架的封装壳体1内。航向及定位系统的GPS8固定于封装壳体1顶面。M个机臂5沿封装壳体1的外壁侧均匀对称分布，且机臂5的一端通过固定座3固定于封装壳体1的外侧壁，机臂5的另一端与动力系统的动力盒6固连。所述机臂5与封装壳体1共面。
动力系统中的动力电池组与驱动器封装于动力盒6中，动力电池组、电机7分别与驱动器电连接，动力电池组用于给驱动器供电，驱动器用于驱动电机7，电机7固定在动力盒6的顶面，用于给螺旋桨提供动力，电机7的输出轴竖直向上，螺旋桨与电机7的输出轴相连。
载荷/投放装置2位于封装壳体1底面，载荷/投放装置2包括包括圆筒21、N个舵机22、P块舵机组件，N=3或4， P=N，每个舵机22匹配一个舵机组件，所述舵机组件包括固定板23、舵机摇臂24、插销25和导轨块26，圆筒21顶面通过法兰盘27固连于封装壳体1底面。P个舵机固定板23均匀且对称固定在圆筒21外侧壁。每块固定板23中嵌入一个舵机22，并通过螺钉固定。舵机摇臂24位于舵机固定板23底面，与舵机22的输出轴相连，舵机摇臂24上开有滑槽。导轨块26位于固定板23的底部，且固定于圆筒21的外侧壁上，导轨块26上沿其水平中轴线方向开有一个轨道孔贯穿圆筒21，用于延长插销25的轨道，确保运动的平直与稳定。插销25的主体穿过导轨块26和圆筒21上的轨道孔，另一端嵌入舵机摇臂24的滑槽中，沿滑槽滑动，测试弹填充在圆筒21内，P个插销25位于测试弹底部，相互配合，对测试弹起到固定与释放的作用。
一对脚架4通过固定座3对称固定于封装壳体1底面，且位于圆筒21两侧，起到支撑及下落减震的作用。
电源系统分别与航向及定位系统、飞行控制系统、以及载荷/投放系统中的遥控设备连接。航向及定位系统与飞行控制系统中的自动驾驶仪连接。飞行控制系统中的自动驾驶仪与动力系统中的驱动器连接。飞行控制系统中的无线链路与地面控制系统9中的无线链路无线连接。地面控制系统9中的控制计算机与载荷/投放系统中的遥控设备为无线连接。地面控制系统9中的电源分别与控制计算机和无线链路连接。
电源系统用于给空中设备供电，航向及定位系统用于确定空中设备的位置及方位，通过罗盘确定航向，通过GPS8确定位置，并将信息传递给飞行控制系统。飞行控制系统中的自动驾驶仪根据航向及定位系统发出的数据，对动力系统中的驱动器进行控制，从而控制空中设备的航向。地面控制系统9通过无线链路与飞行控制系统进行信息交互。载荷/投放系统通过遥控设备接受地面控制系统9传递的信号，来控制舵机22的转动，从而适时释放测试弹。
将测试弹置于圆筒21中，舵机22提供动力使插销25锁紧，将测试弹固定。投放测试弹时，启动飞行控制系统，待空中设备运动到合适的方位，地面控制系统9给出信号，舵机22转动，插销25同时向圆周外方向运动，释放测试弹，完成测试弹的投放任务。

Claims (4)

1.一种基于多旋翼无人机的测试弹投放平台，其特征在于：包括空中设备和地面控制系统（9），地面控制系统（9）发射信号控制空中设备的运动以及测试弹的投放；
所述空中设备包括电源系统、航向及定位系统、飞行控制系统、动力系统、载荷/投放系统和机架；机架作为飞行搭载设备，用于搭载电源系统、航向及定位系统、飞行控制系统、动力系统、载荷/投放系统；
所述航向及定位系统包括罗盘和GPS（8）；
飞行控制系统包括无线链路和自动驾驶仪；
动力系统包括动力电池组、驱动器、动力盒（6）、电机（7）和螺旋桨；
载荷/投放系统包括载荷/投放装置（2）和遥控设备；
地面控制系统（9）包括控制计算机、无线链路和电源；
电源系统分别与航向及定位系统、飞行控制系统、以及载荷/投放系统中的遥控设备连接，航向及定位系统与飞行控制系统中的自动驾驶仪连接，飞行控制系统中的自动驾驶仪与动力系统中的驱动器连接飞行控制系统中的无线链路与地面控制系统（9）中的无线链路无线连接，地面控制系统（9）中的控制计算机与载荷/投放系统中的遥控设备为无线连接；地面控制系统（9）中的电源分别与控制计算机和无线链路连接；
电源系统用于给空中设备供电，航向及定位系统用于确定空中设备的位置及方位，通过罗盘确定航向，通过GPS（8）确定位置，并将信息传递给飞行控制系统；飞行控制系统中的自动驾驶仪根据航向及定位系统发出的数据，对动力系统中的驱动器进行控制，从而控制空中设备的航向；地面控制系统（9）通过无线链路与飞行控制系统进行信息交互；载荷/投放系统通过遥控设备接受地面控制系统（9）传递的信号，来控制载荷/投放装置的转动，从而适时释放测试弹；
所述载荷/投放装置（2）位于封装壳体（1）底面，载荷/投放装置（2）包括圆筒（21）、N个舵机（22）、P块舵机组件，N=3或4， P=N，每个舵机（22）匹配一个舵机组件，所述舵机组件包括固定板（23）、舵机摇臂（24）、插销（25）和导轨块（26），圆筒（21）顶面固连于封装壳体（1）底面；P个舵机固定板（23）均匀且对称固定在圆筒（21）外侧壁，每块固定板（23）中嵌入一个舵机（22）；舵机摇臂（24）位于舵机固定板（23）底面，与舵机（22）的输出轴相连，舵机摇臂（24）上开有滑槽；导轨块（26）位于固定板（23）的底部，且固定于圆筒（21）的外侧壁上，导轨块（26）上沿其水平中轴线方向开有一个轨道孔贯穿圆筒（21），用于延长插销（25）的轨道，确保运动的平直与稳定；插销（25）的主体穿过导轨块（26）和圆筒（21）上的轨道孔，另一端嵌入舵机摇臂（24）的滑槽中，沿滑槽滑动，测试弹填充在圆筒（21）内，P个插销（25）位于测试弹底部，相互配合，对测试弹起到固定与释放的作用。
2.根据权利要求1所述的基于多旋翼无人机的测试弹投放平台，其特征在于：所述机架包括封装壳体（1）、M个机臂（5）、一对脚架（4）和若干固定座（3），M≥3，电源系统、飞行控制系统、航向及定位系统的罗盘、载荷/投放系统的遥控设备均封装于机架的封装壳体（1）内；航向及定位系统的GPS（8）固定于封装壳体（1）顶面；M个机臂（5）沿封装壳体（1）的外壁侧均匀对称分布，且机臂（5）的一端通过固定座（3）固定于封装壳体（1）的外侧壁，机臂（5）的另一端与动力系统的动力盒（6）固连，一对脚架（4）通过固定座（3）对称固定于封装壳体（1）底面，起到支撑及下落减震的作用。
3.根据权利要求2所述的基于多旋翼无人机的测试弹投放平台，其特征在于：所述机臂（5）与封装壳体（1）共面。
4.根据权利要求1所述的基于多旋翼无人机的测试弹投放平台，其特征在于：动力系统中的动力电池组与驱动器封装于动力盒（6）中，动力电池组、电机（7）分别与驱动器电连接，动力电池组用于给驱动器供电，驱动器用于驱动电机（7），电机（7）固定在动力盒（6）的顶面，用于给螺旋桨提供动力，电机（7）的输出轴竖直向上，螺旋桨与电机（7）的输出轴相连。
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