CN208998806U - 一种无人机飞控三轴测试平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种无人机飞控三轴测试平台，包括底板和三轴旋转组件，三轴旋转组件包括第一驱动电机、第一旋转架、第二驱动电机、第二旋转架、第三驱动电机和第三旋转架；第一驱动电机固定在底板上，且第一驱动电机带动第一旋转架在与底板平行的平面内转动；第二旋转架安装在第一旋转架内部，其转轴与第一旋转架转轴相互垂直，第二驱动电机带动第二旋转架绕其转轴转动；第三旋转架转动安装在第二旋转架内部，其转轴与第二旋转架的转轴相互垂直，第三驱动电机带动第三旋转架绕其转轴转动；第三旋转架上固定安装至少一套具有惯性测量单元的飞控系统。采用该平台可以准确、有效的测试飞控系统惯性测量单元的三轴角速度和三轴加速度。
Description
技术领域
本实用新型涉及无人机测试技术领域，特别是涉及一种无人机飞控三轴测试平台。
背景技术
无人机飞行控制系统（简称飞控系统）是整个无人直升机系统中非常重要的核心系统之一，也是目前无人直升机系统发展的难点之一。而惯性测量单元是飞控系统中用以感知飞行姿态的核心器件，惯性测量单元也叫IMU，是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。一般的，一个IMU包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，而陀螺检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态。
飞控系统通过惯性测量单元反馈的三轴角速度和三轴加速度计算得来的飞行姿态数据来调整和控制无人机的转弯、爬升、俯冲、横滚等飞行动作，如果惯性测量单元的测量数据不准确，会导致无人机飞行姿态和航向的误差，甚至严重的导致坠机，因此，保证惯性测量单元测量准确性尤为重要。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：为了实现对飞控系统惯性测量单元准确性和稳定性的确认，本实用新型提供一种无人机飞控三轴测试平台。
本实用新型解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种无人机飞控三轴测试平台，包括底板和设置在底板上的三轴旋转组件，所述三轴旋转组件包括第一驱动电机和第一旋转架、第二驱动电机和第二旋转架以及第三驱动电机和第三旋转架；所述第一驱动电机固定在底板上，且所述第一驱动电机的输出轴与第一旋转架的转轴传动连接，并带动第一旋转架在与底板平行的平面内转动；所述第二旋转架转动安装在第一旋转架内部，所述第二旋转架的转轴与所述第一旋转架的转轴相互垂直，所述第二驱动电机的输出轴与所述第二旋转架的转轴传动连接，并带动第二旋转架绕其转轴转动；所述第三旋转架转动安装在第二旋转架内部，所述第三旋转架的转轴与所述第二旋转架的转轴相互垂直，所述第三驱动电机的输出轴与所述第三旋转架的转轴传动连接，并带动第三旋转架绕其转轴转动；所述第三旋转架上固定安装至少一套具有惯性测量单元的飞控系统。
优选的，所述第三旋转架上安装有两套飞控系统，且所述两套飞控系统沿第三旋转架的转轴对称设置，使两套飞控系统上的惯性测量单元输出的信号对称。通过设置两套对称的系统，在转动过程中，两套系统中惯性测量单元输出的信号相位相差180°，因此，通过两套系统中惯性测量单元采集数据的对比，可以判断惯性测量单元之间的相对稳定性，另外，通过惯性测量单元数据与测试数据对比，可以判断惯性测量单元的绝对稳定。
优选的，所述第一旋转架为中空的U形架或矩形架，所述第二驱动电机固定在第一旋转架上。
所述第二旋转架为中空的矩形架，所述第三驱动电机固定在第二旋转架上。
优选的，所述第三旋转架采用矩形平板，所述矩形平板一组对边的其中一边通过转轴与第二旋转架的一边转动连接，另一边通过轴承与固定在第二旋转架上的第三驱动电机输出轴连接，所述矩形平板的前后两面均安装一套具有惯性测量单元的飞控系统，且所述飞控系统位于矩形平板的中心位置。
第一驱动电机与第一旋转架之间的动力传递方式可以采用多种，下面给出两种具体的方式。
第一种方式，第一驱动电机的输出轴直接与第一旋转架连接，或通过联轴器与第一旋转架的转轴连接；由于是直接连接，因此，还包括第一电机轴支撑架，所述第一电机轴支撑架为开口朝下的U形架，第一电机轴支撑架的两侧板固定在底板上，第一驱动电机的输出轴通过轴承与两侧板之间的连接板连接。由于三轴旋转组件安装在第一驱动电机的输出轴上，第一驱动电机的输出轴上承受较大的力矩，会使输出轴端产生抖动，因此，增加支撑架，以提高第一驱动电机输出轴的稳定性，减小噪音，提高运动精度。
第二种方式，第一驱动电机与第一旋转架之间采用同步带进行力矩传递，因此，还包括固定在底板上的第一电机安装架，所述第一电机安装架为L形的悬臂结构，所述第一驱动电机底部固定在底板上，第一驱动电机的输出轴上端通过轴承转动连接在第一电机安装架上，所述第一驱动电机的输出轴上设有主动带轮，所述第一旋转架的转轴上设有从动带轮，所述主动带轮和从动带轮之间通过同步带传动连接。
进一步，为了保证连接的稳定性，所述第一旋转架与第一驱动电机或第一旋转架的转轴的连接处，以及第二旋转架与第二驱动电机和第二旋转架的转轴连接处均设有用于加宽的凸起。保证旋转架能够承受足够的旋转力矩。
本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种无人机飞控三轴测试平台，采用该平台可以准确、有效的测试飞控系统惯性测量单元的三轴角速度和三轴加速度，以提高无人机系统的可靠性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型实施例一的结构示意图。
图2是本实用新型实施例二的结构示意图。
图中：1、底板，2、第一驱动电机，3、第一旋转架，4、第二驱动电机，5、第二旋转架，6、第三驱动电机，7、第三旋转架，8、飞控系统，9、第一电机轴支撑架，10、轴承，11、第一电机安装架，12、主动带轮，13、从动带轮，14、同步带，15、第一旋转架的转轴，16、凸起。
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
下面以安装两套飞控系统8为例，进行测试平台结构的描述。
实施例一：
如图1所示，本实用新型的一种无人机飞控三轴测试平台，包括底板1和设置在底板1上的三轴旋转组件，所述三轴旋转组件包括第一驱动电机2和第一旋转架3、第二驱动电机4和第二旋转架5以及第三驱动电机6和第三旋转架7；所述第一驱动电机2固定在底板1上，且所述第一驱动电机2的输出轴与第一旋转架的转轴15传动连接，并带动第一旋转架3在与底板1平行的平面内转动；所述第二旋转架5转动安装在第一旋转架3内部，所述第二旋转架5的转轴与所述第一旋转架的转轴15相互垂直，所述第二驱动电机4的输出轴与所述第二旋转架5的转轴传动连接，并带动第二旋转架5绕其转轴转动；所述第三旋转架7转动安装在第二旋转架5内部，所述第三旋转架7的转轴与所述第二旋转架5的转轴相互垂直，所述第三驱动电机6的输出轴与所述第三旋转架7的转轴传动连接，并带动第三旋转架7绕其转轴转动；所述第三旋转架7上固定安装至少一套具有惯性测量单元的飞控系统8。
优选的，所述第三旋转架7上安装有两套飞控系统8，且所述两套飞控系统8沿第三旋转架7的转轴对称设置，使两套飞控系统8上的惯性测量单元输出的信号对称。通过设置两套对称的系统，在转动过程中，两套系统中惯性测量单元输出的信号相位相差180°，因此，通过两套系统中惯性测量单元采集数据的对比，可以判断惯性测量单元之间的相对稳定性，另外，通过惯性测量单元数据与测试数据对比，可以判断惯性测量单元的绝对稳定。
优选的，为了便于第二旋转架5的安装，所述第一旋转架3为中空的U形架或矩形架，所述第二驱动电机4固定在第一旋转架3上，第二驱动电机4的输出轴与第一旋转架3的连接处通过轴承10连接，实现相对转动。
优选的，为了便于第三旋转架7的安装，所述第二旋转架5为中空的矩形架，所述第三驱动电机6固定在第二旋转架5上。
优选的，所述第三旋转架7采用矩形平板，所述矩形平板一组对边的其中一边通过转轴与第二旋转架5的一边转动连接，另一边通过轴承10与固定在第二旋转架5上的第三驱动电机6输出轴连接，所述矩形平板的前后两面均安装一套具有惯性测量单元的飞控系统8，且所述飞控系统8位于矩形平板的中心位置。
第一驱动电机2的输出轴直接与第一旋转架3连接，或通过联轴器与第一旋转架的转轴15连接；由于是直接连接，因此，还包括第一电机轴支撑架9，所述第一电机轴支撑架9为开口朝下的U形架，第一电机轴支撑架9的两侧板固定在底板1上，第一驱动电机2的输出轴通过轴承10与两侧板之间的连接板连接。由于三轴旋转组件安装在第一驱动电机2的输出轴上，第一驱动电机2的输出轴上承受较大的力矩，会使输出轴端产生抖动，因此，增加支撑架，以提高第一驱动电机2输出轴的稳定性，减小噪音，提高运动精度。为了保证连接的稳定性，所述第一旋转架3与第一驱动电机2或第一旋转架的转轴15的连接处，以及第二旋转架5与第二驱动电机4和第二旋转架5的转轴连接处均设有用于加宽的凸起16。保证旋转架能够承受足够的旋转力矩。
实施例二：
如图2所示，本实施例与实施例一的不同之处在于第一驱动电机2与第一旋转架3之间力矩传递方式不同，本实施例中采用同步带14进行力矩传递，具体还包括固定在底板1上的第一电机安装架11，所述第一电机安装架11为L形的悬臂结构，所述第一驱动电机2底部固定在底板1上，第一驱动电机2的输出轴上端通过轴承10转动连接在第一电机安装架11上，所述第一驱动电机2的输出轴上设有主动带轮12，所述第一旋转架的转轴15上设有从动带轮13，所述主动带轮12和从动带轮13之间通过同步带14传动连接，第一旋转架的转轴15上端通过轴承10与第一旋转架3连接，下端通过轴承10与底板1连接。
本实用新型中采用的电机可以为步进电机和伺服电机，采用直流电源。
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本实用新型的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (8)
1.一种无人机飞控三轴测试平台，其特征在于：包括底板（1）和设置在底板（1）上的三轴旋转组件，所述三轴旋转组件包括第一驱动电机（2）和第一旋转架（3）、第二驱动电机（4）和第二旋转架（5）以及第三驱动电机（6）和第三旋转架（7）；所述第一驱动电机（2）固定在底板（1）上，且所述第一驱动电机（2）的输出轴与第一旋转架的转轴（15）传动连接，并带动第一旋转架（3）在与底板（1）平行的平面内转动；所述第二旋转架（5）转动安装在第一旋转架（3）内部，所述第二旋转架（5）的转轴与所述第一旋转架的转轴（15）相互垂直，所述第二驱动电机（4）的输出轴与所述第二旋转架（5）的转轴传动连接，并带动第二旋转架（5）绕其转轴转动；所述第三旋转架（7）转动安装在第二旋转架（5）内部，所述第三旋转架（7）的转轴与所述第二旋转架（5）的转轴相互垂直，所述第三驱动电机（6）的输出轴与所述第三旋转架（7）的转轴传动连接，并带动第三旋转架（7）绕其转轴转动；所述第三旋转架（7）上固定安装至少一套具有惯性测量单元的飞控系统（8）。
2.如权利要求1所述的无人机飞控三轴测试平台，其特征在于：所述第三旋转架（7）上安装有两套飞控系统（8），且所述两套飞控系统（8）沿第三旋转架（7）的转轴对称设置，使两套飞控系统（8）上的惯性测量单元输出的信号对称。
3.如权利要求2所述的无人机飞控三轴测试平台，其特征在于：所述第一旋转架（3）为中空的U形架或矩形架，所述第二驱动电机（4）固定在第一旋转架（3）上。
4.如权利要求3所述的无人机飞控三轴测试平台，其特征在于：所述第二旋转架（5）为中空的矩形架，所述第三驱动电机（6）固定在第二旋转架（5）上。
5.如权利要求4所述的无人机飞控三轴测试平台，其特征在于：所述第三旋转架（7）采用矩形平板，所述矩形平板一组对边的其中一边通过转轴与第二旋转架（5）的一边转动连接，另一边通过轴承（10）与固定在第二旋转架（5）上的第三驱动电机（6）输出轴连接，所述矩形平板的前后两面均安装一套具有惯性测量单元的飞控系统（8），且所述飞控系统（8）位于矩形平板的中心位置。
6.如权利要求1所述的无人机飞控三轴测试平台，其特征在于：还包括第一电机轴支撑架（9），所述第一电机轴支撑架（9）为开口朝下的U形架，第一电机轴支撑架（9）的两侧板固定在底板（1）上，第一驱动电机（2）的输出轴通过轴承（10）与两侧板之间的连接板连接。
7.如权利要求1所述的无人机飞控三轴测试平台，其特征在于：还包括固定在底板（1）上的第一电机安装架（11），所述第一电机安装架（11）为L形的悬臂结构，所述第一驱动电机（2）底部固定在底板（1）上，第一驱动电机（2）的输出轴上端通过轴承（10）转动连接在第一电机安装架（11）上，所述第一驱动电机（2）的输出轴上设有主动带轮（12），所述第一旋转架的转轴（15）上设有从动带轮（13），所述主动带轮（12）和从动带轮（13）之间通过同步带（14）传动连接。
8.如权利要求1所述的无人机飞控三轴测试平台，其特征在于：所述第一旋转架（3）与第一驱动电机（2）或第一旋转架的转轴（15）的连接处，以及第二旋转架（5）与第二驱动电机（4）和第二旋转架（5）的转轴连接处均设有用于加宽的凸起（16）。
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