CN113716073A - 一种多自由度无人机动力测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于无人机测试装置技术领域，具体涉及一种多自由度无人机动力测试装置，包括下支架，下支架的上端装配有位置调节机构，用于调节多个旋翼之间的相对位置，还包括：角度调节机构，装配于位置调节机构的上端，用于对多个旋翼的飞行角度进行分别调整；防护模组，装配于位置调节机构的外侧。本发明能够根据无人机的旋翼数量对多个旋翼同时进行动力测试，并且，可以根据无人机的实际外形，调节旋翼之间的夹角，进而对无人机整体的动力性能进行测试，提高了测试结果的准确性，同时，还可以对每个旋翼的摆放角度分别进行调整，使得装置可以对倾转旋翼无人机的动力性能进行测试，提高了装置的适用范围。

Description

一种多自由度无人机动力测试装置

技术领域

本发明属于无人机测试装置技术领域，具体涉及一种多自由度无人机动力测试装置。

背景技术

无人驾驶飞机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由机载计算机完全地或间歇地自主地操作。由于无人器作业的环境条件往往多变且复杂，为了满足更多或者特定条件下的作业需求，需要对无人机进行多种性能测试，例如：动力测试、高低温测试、跌落测试、振动测试等等。

随着无人机技术的快速发展，各项技术的不断成熟，使得无人机的性能也在不断提高，无人机的种类也越来越多，从四旋翼无人机发展到六旋翼、八旋翼、十六旋翼，甚至旋翼可以分别调整倾斜方向、结构更加复杂的倾转旋翼无人机。

其中，利用动力测试装置对无人机的旋翼进行动力测试，可以判断无人机动力系统的性能，但是，现有装置中，大多只能对单个旋翼进行动力测试，无法根据无人机实际的旋翼数量进行整体的动力测试，使得测试结果不够精准，且现有装置大多只能对旋翼进行水平方向或者垂直方向的动力测试，无法调节旋翼的摆放角度，无法对倾转旋翼无人机进行动力测试，降低了装置的适用范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种多自由度无人机动力测试装置，能够根据无人机的旋翼数量对多个旋翼同时进行动力测试，并且，可以根据无人机的实际外形，调节旋翼之间的夹角，进而对无人机整体的动力性能进行测试，提高了测试结果的准确性，同时，还可以对每个旋翼的摆放角度分别进行调整，使得装置可以对倾转旋翼无人机的动力性能进行测试，提高了装置的适用范围。

本发明采取的技术方案具体如下：

一种多自由度无人机动力测试装置，包括下支架，所述下支架的上端装配有位置调节机构，用于调节多个旋翼之间的相对位置，还包括：

角度调节机构，装配于所述位置调节机构的上端，用于对多个旋翼的飞行角度进行分别调整；

防护模组，装配于位置调节机构的外侧，用于对旋翼进行动力测试时提供防护，所述防护模组包括多个升降式防护机构；

环境模拟机构，装配于所述位置调节机构的上端，用于模拟不同的自然天气。

进一步的，所述位置调节机构包括测试台和多个滑块，所述测试台固定于下支架的上端，所述测试台的内部开设有环形轨道，所述多个滑块均滑动连接于环形轨道的内部，所述多个滑块的内部均开设有T形滑槽和多个内螺纹孔。

进一步的，所述测试台的上端均匀设置有多个角度标识，所述多个滑块靠近测试台角度标识的一端均设置有指示箭头。

进一步的，所述角度调节机构包括T形限位块、底板、第一偏向滑轨、第二偏向滑轨、联动块、拉压力传感器、固定座和两个驱动单元，所述T形限位块滑动连接于滑块的内部，所述底板固定于T形限位块的上端，所述底板的内部开设有与内螺纹孔相适应的螺钉过孔；

所述第一偏向滑轨和第二偏向滑轨均转动连接于底板的内部，且所述第一偏向滑轨和第二偏向滑轨之间呈交叉放置，所述第一偏向滑轨和第二偏向滑轨的内部均设置有弧形导向板，两个所述弧形导向板的内部均开设有导向限位通槽，所述联动块依次穿过第一偏向滑轨和第二偏向滑轨，且所述联动块可沿着第一偏向滑轨或第二偏向滑轨的延伸方向滑动，所述拉压力传感器固定于联动块的上端，所述固定座固定于拉压力传感器的上端，两个所述驱动单元分别装配于底板的一端和一侧，两个所述驱动单元分别用于驱动第一偏向滑轨和第二偏向滑轨转动。

进一步的，两个所述弧形导向板的圆心相同。

进一步的，所述驱动单元包括驱动电机、蜗杆和蜗轮，所述驱动电机固定于底板的一端或一侧，所述蜗杆固定于驱动电机的输出端，且所述蜗杆和底板通过滚珠轴承转动连接，所述蜗轮固定于第一偏向滑轨的一侧或第二偏向滑轨的一端，且所述蜗轮和蜗杆啮合连接。

进一步的，所述升降式防护机构包括导向框架、防护框和多个定位单元，所述导向框架固定于测试台的外侧，所述防护框滑动连接于导向框架的内部，所述防护框的内部固定有防护元件，所述多个定位单元均装配于导向框架远离测试台的一侧。

进一步的，所述防护框的两端均开设有防脱限位槽，所述导向框架内部的两端均固定有滑配在防脱限位槽内部的导向杆，且所述导向框架装配在防护框的表面。

进一步的，所述定位单元包括定位套筒、定位杆和弹性复位元件，所述定位套筒固定于导向框架远离测试台的一侧，所述定位杆滑动连接于定位套筒的内部，所述弹性复位元件装配于定位套筒和定位杆之间。

进一步的，所述环境模拟机构包括水泵、支杆、水箱、横板、多个调速风机和多个喷嘴，所述水泵、支杆和水箱均固定于测试台的上端，所述水箱的外侧开设有抽水孔，且所述水泵的输入端和抽水孔通过水管相连接，所述横板固定于支杆的上端，所述多个调速风机和多个喷嘴均匀固定于横板的下端，且所述水泵的输出端和喷嘴通过喷淋水管相连接。

本发明取得的技术效果为：

本发明通过测试台上装配有多个滑块，使得装置可以根据无人机的旋翼数量对多个旋翼同时进行动力测试，并且，可以根据无人机的实际外形，调节旋翼之间的夹角，进而对无人机整体的动力性能进行测试，提高了测试结果的准确性；

本发明通过两个驱动单元带动第一偏向滑轨和第二偏向滑轨转动，进而对每个旋翼的摆放角度分别进行调整，使得装置可以对倾转旋翼无人机的动力性能进行测试，提高了装置的适用范围；

本发明通过定位单元可以对防护框的垂直位置进行调节，使得安装旋翼时更加的方便，同时能够在对无人机旋翼进行动力测试时，对测试人员提供防护；

本发明通过启动调速风机，可以测试旋翼在不同风力条件下的动力性能，启动水泵，使得水箱内部的水喷洒向旋翼，可以测试旋翼在下雨天气时的动力性能。

附图说明

图1是本发明整体结构的示意图；

图2是本发明滑块的结构示意图；

图3是本发明角度调节机构的结构示意图；

图4是本发明角度调节机构的结构爆炸图；

图5是本发明升降式防护机构的结构示意图；

图6是本发明升降式防护机构的结构爆炸图；

图7是本发明图6中A处的局部放大图；

图8是本发明图6中B处的局部放大图；

图9是本发明定位单元的结构剖视图；

图10是本发明环境模拟机构的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、下支架；2、测试台；3、滑块；4、T形滑槽；5、T形限位块；6、底板；7、第一偏向滑轨；8、第二偏向滑轨；9、联动块；10、拉压力传感器；11、固定座；12、驱动电机；13、蜗杆；14、蜗轮；15、导向框架；16、防护框；17、防脱限位槽；18、导向杆；19、定位孔；20、定位套筒；21、定位杆；22、弹性复位元件；23、水泵；24、支杆；25、水箱；26、横板；27、调速风机；28、喷嘴。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。

如图1所示，一种多自由度无人机动力测试装置，包括下支架1，下支架1的上端装配有位置调节机构，用于调节多个旋翼之间的相对位置，还包括：

角度调节机构，装配于位置调节机构的上端，用于对多个旋翼的飞行角度进行分别调整；

防护模组，装配于位置调节机构的外侧，用于对旋翼进行动力测试时提供防护，防护模组包括多个升降式防护机构。

环境模拟机构，装配于位置调节机构的上端，用于模拟不同的自然天气。

如图1-2所示，位置调节机构包括测试台2和多个滑块3，测试台2固定于下支架1的上端，测试台2的内部开设有环形轨道，多个滑块3均滑动连接于环形轨道的内部，多个滑块3的内部均开设有T形滑槽4和多个内螺纹孔。

具体的，根据无人机旋翼和旋翼之间的夹角，调节多个滑块3之间的夹角，使得多个滑块3之间的夹角和无人机旋翼之间的夹角相同，进而使得装置便于根据无人机旋翼的实际情况进行调整，使得测试结果更加准确，使得装置便于使用。

测试台2的上端均匀设置有多个角度标识，多个滑块3靠近测试台2角度标识的一端均设置有指示箭头，用于精准调节滑块3的位置。

如图3-4所示，角度调节机构包括T形限位块5、底板6、第一偏向滑轨7、第二偏向滑轨8、联动块9、拉压力传感器10、固定座11和两个驱动单元，T形限位块5滑动连接于滑块3的内部，底板6固定于T形限位块5的上端，底板6的内部开设有与内螺纹孔相适应的螺钉过孔。

第一偏向滑轨7和第二偏向滑轨8均转动连接于底板6的内部，且第一偏向滑轨7和第二偏向滑轨8之间呈交叉放置，第一偏向滑轨7和第二偏向滑轨8的内部均设置有弧形导向板，两个弧形导向板的内部均开设有导向限位通槽，联动块9依次穿过第一偏向滑轨7和第二偏向滑轨8，且联动块9可沿着第一偏向滑轨7或第二偏向滑轨8的延伸方向滑动，拉压力传感器10固定于联动块9的上端，固定座11固定于拉压力传感器10的上端，两个驱动单元分别装配于底板6的一端和一侧，两个驱动单元分别用于驱动第一偏向滑轨7和第二偏向滑轨8转动。

具体的，将旋翼固定于固定座11的上端，通过位于底板6一端的驱动单元的运转，使得第二偏向滑轨8转动，进一步使得第二偏向滑轨8带动联动块9沿第一偏向滑轨7的延伸方向移动，进而带动旋翼沿第一偏向滑轨7的延伸方向移动；通过位于底板6一侧的驱动单元的运转，使得第一偏向滑轨7转动，进一步使得第一偏向滑轨7带动联动块9沿着第二偏向滑轨8的延伸方向移动，进而使得旋翼沿第二偏向滑轨8的延伸方向移动；同时启动两个驱动单元，通过第一偏向滑轨7和第二偏向滑轨8的配合，使得第一偏向滑轨7和第二偏向滑轨8带动旋翼做复合运动，进而对旋翼进行多自由度的角度调节。

在此，两个弧形导向板的圆心相同。

驱动单元包括驱动电机12、蜗杆13和蜗轮14，驱动电机12固定于底板6的一端或一侧，蜗杆13固定于驱动电机12的输出端，且蜗杆13和底板6通过滚珠轴承转动连接，蜗轮14固定于第一偏向滑轨7的一侧或第二偏向滑轨8的一端，且蜗轮14和蜗杆13啮合连接；

具体的，启动驱动电机12，使得驱动电机12的输出端转动，通过驱动电机12和蜗杆13的固定连接，使得驱动电机12带动蜗杆13转动，通过蜗杆13和蜗轮14的啮合连接，使得蜗杆13带动蜗轮14转动，进而带动第一偏向滑轨7或/和第二偏向滑轨8转动。

升降式防护机构包括导向框架15、防护框16和多个定位单元，导向框架15固定于测试台2的外侧，防护框16滑动连接于导向框架15的内部，防护框16的内部固定有防护元件，多个定位单元均装配于导向框架15远离测试台2的一侧，用于对防护框16进行限位；

如图5-8所示，防护框16的两端均开设有防脱限位槽17，导向框架15内部的两端均固定有滑配在防脱限位槽17内部的导向杆18，且导向框架15装配在防护框16的表面。

可以理解的，防护框16远离测试台2的一侧开设有多个与定位单元相适应的定位孔19，用于配合定位单元对防护框16限位。

具体的，当固定旋翼时，对定位单元进行操作，使得定位单元不再对防护框16形成限位，并拉动防护框16，使得防护框16向下移动，固定好旋翼后，拉动防护框16，使得防护框16向上移动，通过定位单元对防护框16形成限位，进而通过多个防护框16的配合形成环形防护网。

如图9所示，定位单元包括定位套筒20、定位杆21和弹性复位元件22，定位套筒20固定于导向框架15远离测试台2的一侧，定位杆21滑动连接于定位套筒20的内部，弹性复位元件22装配于定位套筒20和定位杆21之间。

具体的，拉动定位杆21，使得定位杆21远离定位孔19，同时使得定位杆21对弹性复位元件22形成挤压，使得弹性复位元件22压缩，即可使得定位单元不再对防护框16形成限位；

如图10所示，环境模拟机构包括水泵23、支杆24、水箱25、横板26、多个调速风机27和多个喷嘴28，水泵23、支杆24和水箱25均固定于测试台2的上端，水箱25的外侧开设有抽水孔，且水泵23的输入端和抽水孔通过水管相连接，横板26固定于支杆24的上端，多个调速风机27和多个喷嘴28均匀固定于横板26的下端，且水泵23的输出端和喷嘴28通过喷淋水管相连接；

具体的，水箱25的上端开设有一注水孔，用于向水箱25内部加水；

可以理解的，启动调速风机27，通过调速风机27的运转，使得调速风机27向旋翼送风，通过调节调速风机27的风力大小，可以测试旋翼在不同风力条件下的动力性能，启动水泵23，通过水泵23的运转，水箱25内部的水通过喷嘴28喷洒向旋翼，可以测试旋翼在下雨天气的动力性能。

进一步的，环境模拟机构还包括压缩机，用于降低测试区的温度，营造低温环境，配合加湿过程，模拟低温结冰时，旋翼的情况，增加装置的适用性。

本发明的工作原理为：拉动定位杆21，使得定位单元不再对防护框16形成限位，进而使得防护框16向下移动，便于测试人员安装旋翼；

滑动滑块3，通过滑块3一端开设的指示箭头和测试台2表面开设的角度标识之间的配合，并根据无人机的旋翼之间的夹角调节多个滑块3之间的夹角，根据无人机旋翼的数量，将等量的角度调节机构装配于相适配的滑块3上端，并将螺栓依次穿过螺钉过孔和内螺纹孔，使得螺栓的底部和测试台2表面相抵，进而对滑块3和底板6形成固定，最后将多个旋翼依次固定于多个角度调节机构上，进而使得装置便于根据无人机旋翼的实际情况进行调整，使得测试结果更加准确；

通过水箱25上端开设的注水孔，相水箱25内部注入清水；

向上推动防护框16，进而使得定位杆21插接于定位孔19内部，进而对防护框16形成限位，通过多个防护框16之间的配合，形成环形防护网；

启动各个旋翼，使得旋翼运转，通过各个旋翼下端的拉压力传感器10对其性能进行检测，进而通过对多个旋翼同时进行测试判断无人机整体的动力性能；

当需要调节其中一个或多个旋翼的方向时，启动与其对应的驱动电机12，通过与其对应的驱动单元的运转，带动其下端的第一偏向滑轨7或/和第二偏向滑轨8转动，进而带动旋翼转动，进而使得装置便于对倾转旋翼无人机进行动力测试，提高了装置的适用范围；

启动调速风机27，通过调速风机27的运转，使得调速风机27向旋翼送风，通过调节调速风机27的风力大小，可以测试旋翼在不同风力条件下的动力性能，启动水泵23，通过水泵23的运转，水箱25内部的水通过喷嘴28喷洒向旋翼，可以测试旋翼在下雨天气的动力性能。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (10)

1.一种多自由度无人机动力测试装置，包括下支架（1），其特征在于：所述下支架（1）的上端装配有位置调节机构，用于调节多个旋翼之间的相对位置，还包括：

角度调节机构，装配于所述位置调节机构的上端，用于对多个旋翼的飞行角度进行分别调整；

防护模组，装配于位置调节机构的外侧，用于对旋翼进行动力测试时提供防护，所述防护模组包括多个升降式防护机构；

环境模拟机构，装配于所述位置调节机构的上端，用于模拟不同的自然天气。

2.根据权利要求1所述的一种多自由度无人机动力测试装置，其特征在于：所述位置调节机构包括测试台（2）和多个滑块（3），所述测试台（2）固定于下支架（1）的上端，所述测试台（2）的内部开设有环形轨道，所述多个滑块（3）均滑动连接于环形轨道的内部，所述多个滑块（3）的内部均开设有T形滑槽（4）和多个内螺纹孔。

3.根据权利要求2所述的一种多自由度无人机动力测试装置，其特征在于：所述测试台（2）的上端均匀设置有多个角度标识，所述多个滑块（3）靠近测试台（2）角度标识的一端均设置有指示箭头。

4.根据权利要求1所述的一种多自由度无人机动力测试装置，其特征在于：所述角度调节机构包括T形限位块（5）、底板（6）、第一偏向滑轨（7）、第二偏向滑轨（8）、联动块（9）、拉压力传感器（10）、固定座（11）和两个驱动单元，所述T形限位块（5）滑动连接于滑块（3）的内部，所述底板（6）固定于T形限位块（5）的上端，所述底板（6）的内部开设有与内螺纹孔相适应的螺钉过孔；

所述第一偏向滑轨（7）和第二偏向滑轨（8）均转动连接于底板（6）的内部，且所述第一偏向滑轨（7）和第二偏向滑轨（8）之间呈交叉放置，所述第一偏向滑轨（7）和第二偏向滑轨（8）的内部均设置有弧形导向板，两个所述弧形导向板的内部均开设有导向限位通槽，所述联动块（9）依次穿过第一偏向滑轨（7）和第二偏向滑轨（8），且所述联动块（9）可沿着第一偏向滑轨（7）或第二偏向滑轨（8）的延伸方向滑动，所述拉压力传感器（10）固定于联动块（9）的上端，所述固定座（11）固定于拉压力传感器（10）的上端，两个所述驱动单元分别装配于底板（6）的一端和一侧，两个所述驱动单元分别用于驱动第一偏向滑轨（7）和第二偏向滑轨（8）转动。

5.根据权利要求4所述的一种多自由度无人机动力测试装置，其特征在于：两个所述弧形导向板的圆心相同。

6.根据权利要求4所述的一种多自由度无人机动力测试装置，其特征在于：所述驱动单元包括驱动电机（12）、蜗杆（13）和蜗轮（14），所述驱动电机（12）固定于底板（6）的一端或一侧，所述蜗杆（13）固定于驱动电机（12）的输出端，且所述蜗杆（13）和底板（6）通过滚珠轴承转动连接，所述蜗轮（14）固定于第一偏向滑轨（7）的一侧或第二偏向滑轨（8）的一端，且所述蜗轮（14）和蜗杆（13）啮合连接。

7.根据权利要求1所述的一种多自由度无人机动力测试装置，其特征在于：所述升降式防护机构包括导向框架（15）、防护框（16）和多个定位单元，所述导向框架（15）固定于测试台（2）的外侧，所述防护框（16）滑动连接于导向框架（15）的内部，所述防护框（16）的内部固定有防护元件，所述多个定位单元均装配于导向框架（15）远离测试台（2）的一侧。

8.根据权利要求7所述的一种多自由度无人机动力测试装置，其特征在于：所述防护框（16）的两端均开设有防脱限位槽（17），所述导向框架（15）内部的两端均固定有滑配在防脱限位槽（17）内部的导向杆（18），且所述导向框架（15）装配在防护框（16）的表面。

9.根据权利要求7所述的一种多自由度无人机动力测试装置，其特征在于：所述定位单元包括定位套筒（20）、定位杆（21）和弹性复位元件（22），所述定位套筒（20）固定于导向框架（15）远离测试台（2）的一侧，所述定位杆（21）滑动连接于定位套筒（20）的内部，所述弹性复位元件（22）装配于定位套筒（20）和定位杆（21）之间。

10.根据权利要求1所述的一种多自由度无人机动力测试装置，其特征在于：所述环境模拟机构包括水泵（23）、支杆（24）、水箱（25）、横板（26）、多个调速风机（27）和多个喷嘴（28），所述水泵（23）、支杆（24）和水箱（25）均固定于测试台（2）的上端，所述水箱（25）的外侧开设有抽水孔，且所述水泵（23）的输入端和抽水孔通过水管相连接，所述横板（26）固定于支杆（24）的上端，所述多个调速风机（27）和多个喷嘴（28）均匀固定于横板（26）的下端，且所述水泵（23）的输出端和喷嘴（28）通过喷淋水管相连接。

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