一種易拆卸式多旋翼飛行器精確調(diào)試裝置的制造方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型專利涉及一種易拆卸的精確調(diào)節(jié)多旋翼飛行器飛控參數(shù)的裝置，尤其是能用于精確調(diào)節(jié)多旋翼飛行器的機械平衡點和多旋翼飛行器普遍采用算法中的參數(shù)。本專利屬于航空技術(shù)和機械領(lǐng)域，具體涉及一種多旋翼飛行器的參數(shù)調(diào)節(jié)及保護裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，多旋翼飛行器在軍事和民用領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如多旋翼航拍無人機、用于巡航的多旋翼飛行器等等。多旋翼飛行器的機械平衡點是指能夠使多旋翼飛行器在靜止?fàn)顟B(tài)下重心處于中線上的一種機械狀態(tài)。多旋翼飛行器的參數(shù)是指飛行器使用PID算法(或類似算法)中的閉環(huán)控制系統(tǒng)中的比例、積分和微分控制參數(shù)(或類似參數(shù))。
[0003]而目前多旋翼飛行器的機械平衡點和參數(shù)主要調(diào)試方法有:遙控器試飛、系在棍子上調(diào)試和使用云臺進行調(diào)試。
[0004](1)用遙控器試飛。由于開始時多旋翼飛行器的機械平衡點不在中心而且參數(shù)不確定，導(dǎo)致開始時多旋翼飛行器的飛行路線不確定。這種方法容易損壞飛行器的機架和漿，并且有可能損壞其他物體甚至傷害人。
[0005](2)系在棍子上調(diào)試。單獨的木棍不穩(wěn)定而且不便于調(diào)整多旋翼飛行器的機械平衡點。
[0006](3)使用云臺進行調(diào)試。云臺調(diào)試由于在實際操作中無法穩(wěn)定地固定兩個自由度，不便于分別調(diào)節(jié)橫滾和俯仰的參數(shù)。且云臺調(diào)節(jié)時很難用肉眼直接觀察出偏斜程度，不便于精確的調(diào)節(jié)。而飛行器在實際飛行中對飛行角度要求較高，如果出現(xiàn)角度的偏差會對飛行的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響。
[0007]綜上所述，在多旋翼飛行器調(diào)試方面，目前沒有一個特定的機構(gòu)能夠穩(wěn)定地實現(xiàn)機械平衡點和參數(shù)可靠精準(zhǔn)的調(diào)試。同時，目前的調(diào)試裝置會給多旋翼飛控參數(shù)帶來較大的誤差，會使多旋翼飛行器在飛行時不穩(wěn)定甚至墜毀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明旨在為研究人員及廣大航模愛好者提供一種裝置，能夠在保證人員安全和多旋翼飛行器安全的情況下更好更精準(zhǔn)地調(diào)節(jié)多旋翼飛行器的參數(shù)，使多旋翼飛行器能夠安全平穩(wěn)地飛行，由此促進無人機事業(yè)的發(fā)展。
[0009]本實用新型專利解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:使用PVC管材及連接結(jié)構(gòu)做支撐架，支撐架分為兩部分，分別為支撐部分和運動部分。支撐部分為管材組成的兩個十字交叉形，上面部分裝有兩個軸承，用于固定調(diào)試桿。且上層邊框應(yīng)標(biāo)有刻度，用于測試下個步驟調(diào)試桿偏斜情況。調(diào)試桿與固定在支撐架上部分的軸承相配合，配合關(guān)系應(yīng)為過盈配合。調(diào)試桿上有用于固定飛行器的平臺。平臺分為上下兩層，中間用可旋轉(zhuǎn)的套筒相連，用于使上方平臺旋轉(zhuǎn)，測試不同方向的機械重心和算法參數(shù)。上層應(yīng)有螺桿和螺母和下層連接，用于固定旋轉(zhuǎn)平臺，而多旋翼飛行器用扎帶或其他方法固定在旋轉(zhuǎn)平臺上。多旋翼飛行器此時被限制成只有一個自由度。下層和另一段管材相連，此段管材俯視應(yīng)與調(diào)試桿成“十”字結(jié)構(gòu)且與上層支撐架有一定的距離，用于防止出現(xiàn)飛行器因重心不穩(wěn)而傾覆的情況。由于重心位于桿上即與平臺固定在一起的飛行器中心時，調(diào)試桿不會發(fā)生偏斜，因而與調(diào)試桿相交用于測試的管材應(yīng)處于相同的刻度，將平臺旋轉(zhuǎn)90度(或其它角度)可用同樣方法測得機械中心。而將遙控器油門打到最大，根據(jù)調(diào)試桿左右搖擺的幅度即可反映算法參數(shù)的適合程度，從而給調(diào)試PID值(或其他參數(shù))提供依據(jù)，使飛行器達到合適的參數(shù)。將平臺旋轉(zhuǎn)90度(或其它角度)可用同樣方法反映另一邊的參數(shù)。
[0010]本實用新型專利產(chǎn)生的有益效果是:1、調(diào)試裝置穩(wěn)定輕便且占空間小，解決了多旋翼飛行器在調(diào)試時不能穩(wěn)定固定且易發(fā)生傾覆和損壞，甚至是傷及調(diào)試人員的問題。2、調(diào)試裝置使用將微小問題放大處理的思路，用十字交叉的平衡桿的搖擺程度來反映多旋翼無人機的不穩(wěn)定程度，反映問題更加清晰直觀。3、調(diào)試裝置使用軸承作為支撐調(diào)試桿和旋轉(zhuǎn)的機構(gòu)，使調(diào)試更加穩(wěn)定、精確。4、調(diào)試裝置使用PVC管材制作，結(jié)構(gòu)簡單價格低廉且便于組裝、拆卸和運輸，適合多次使用。5、多旋翼飛行器使用雙層結(jié)構(gòu)固定在調(diào)試平臺上，適用機架種類多，有廣泛的適應(yīng)性。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的整體效果圖；
[0012]圖2為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)拆解視圖；
[0013]圖3為主要翻轉(zhuǎn)調(diào)試模塊的局部拆解視圖的斜上方視圖；
[0014]圖4為主要翻轉(zhuǎn)調(diào)試模塊的局部拆解視圖的斜下方視圖；
[0015]圖5為主要翻轉(zhuǎn)調(diào)試模塊的局部拆解視圖的主視圖；
[0016]圖6為翻轉(zhuǎn)支撐模塊的局部拆解視圖；
[0017]圖7為調(diào)試模塊的運動效果圖；
[0018]圖8為調(diào)試平臺變換方向的運動效果圖；
[0019]圖中:1多旋翼無人機、2平臺固定螺母、3調(diào)試平臺載物部分、4平臺固定螺栓、5平穩(wěn)示意及防翻管、6承重及旋轉(zhuǎn)管、7軸承、8軸承定位支座、9三向三面連接管右、10四向單面連接管、11防翻轉(zhuǎn)管、12帶V型凸起的橫向支撐管、13垂直連接管、14側(cè)面支撐管、15十字形連接管、16豎向支撐管、17三向三面連接管左、18地面平衡支撐管、19調(diào)試平臺支撐部分。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明:
[0021]本發(fā)明旨在對多旋翼無人機飛控系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié)提供一個精確穩(wěn)定的反映和保護系統(tǒng)，主要通過調(diào)節(jié)載物平臺來實現(xiàn)俯仰、橫滾和偏航三個自由度的精確調(diào)試。其整體效果及調(diào)控裝置坐標(biāo)系如圖1所示。
[0022]本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)如圖2所示:多旋翼無人機1通過扎帶或膠帶與調(diào)試平臺的載物部分3固定在一起，并保持相對穩(wěn)定，調(diào)試平臺載物部分3通過可旋轉(zhuǎn)柱與調(diào)試平臺支撐部分19 (見圖5)相連，以實現(xiàn)調(diào)試平臺載物部分3與調(diào)試平臺支撐部分19相對旋轉(zhuǎn)運動用于變換多旋翼無人機調(diào)試參數(shù)的方向，調(diào)試平臺載物部分3和調(diào)試平臺支撐部分19在調(diào)試俯仰參數(shù)時可以通過螺栓4和螺母2相連以固定調(diào)試平臺載物部分3，在調(diào)試航向參數(shù)時則不需要固定調(diào)試平臺載物部分3。調(diào)試平臺支撐部分19下部分為十字形連接管結(jié)構(gòu)用來連接兩段平穩(wěn)示意及防翻管5及承重及旋轉(zhuǎn)管6。在調(diào)試各個方向參數(shù)時，平穩(wěn)示意及防翻管5通過管子水平情況來準(zhǔn)確示意平穩(wěn)情況，當(dāng)平臺與XY面夾角大于40度時，平穩(wěn)示意及防翻管5會打在防翻轉(zhuǎn)管11上，從而防止因參數(shù)的不合適使平臺不停旋轉(zhuǎn)。承重及旋轉(zhuǎn)管6用于連接調(diào)試平臺支撐部分19與兩個軸承7，使調(diào)試平臺支撐部分19能夠在多旋翼無人機1的帶動下平穩(wěn)轉(zhuǎn)動，更精確反映無人機飛控系統(tǒng)的參數(shù)情況。軸承7嵌套在軸承定位支座8中，其中軸承7與軸承定位支座8間為過盈配合來固定軸承外圈，使其穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。軸承定位支座8通過V型溝槽與帶V型凸起的橫向支撐管12連接，V型凸起與V型溝槽配合使軸承定位支座8與帶V型凸起的橫向支撐管12相固定，以消除軸承定位支座8的旋轉(zhuǎn)位移。帶V型凸起的橫向支撐管12和豎向支撐管16和側(cè)面支撐管14及垂直連接管13通過四向單面連接管10相連接，四個側(cè)面支撐管14通過十字形連接管15相連接形成四個三角形來共同構(gòu)成前后面的穩(wěn)定支撐機構(gòu)。豎向支撐管16和側(cè)面支撐管14及地面平衡支撐管18通過三向三面連接管左17 (三向三面連接管右9)相連接，構(gòu)成側(cè)面支撐機構(gòu)。兩個地面平衡支撐管18為平行結(jié)構(gòu)，用以實現(xiàn)地面的穩(wěn)定支撐。
[0023]裝置整體實現(xiàn)相對于地面穩(wěn)定的調(diào)試裝置保證了在調(diào)試俯仰或橫滾時僅剩一個自由度，在調(diào)試偏航參數(shù)時剩余兩個自由度，實現(xiàn)了多旋翼無人機飛控系統(tǒng)參數(shù)的精確調(diào)試并保證了無人機及調(diào)試者的安全。
[0024]本發(fā)明對俯仰單自由度的調(diào)試工作原理如圖7所示(此處為方便觀察省去多旋翼無人機1等)。
[0025]在調(diào)節(jié)俯仰單自由度時，多旋翼無人機1通過扎帶或膠帶與調(diào)試平臺的載物部分3固定在一起，并保持相對穩(wěn)定。將調(diào)試平臺載物部分3和調(diào)試平臺支撐部分19通過螺栓4和螺母2相連固定。而平穩(wěn)示意及防翻管5通過管子水平情況來準(zhǔn)確示意平穩(wěn)情況，當(dāng)平臺與XY面夾角大于40度時，平穩(wěn)示意及防翻管5會打在防翻轉(zhuǎn)管11上，從而防止因參數(shù)的不合適使平臺不停旋轉(zhuǎn)。當(dāng)平穩(wěn)示意及防翻管5穩(wěn)定在水平位置說明參數(shù)適合?？梢孕D(zhuǎn)調(diào)試平臺支撐部分19來變換調(diào)節(jié)參數(shù)的方向，來實現(xiàn)各個方向參數(shù)的調(diào)節(jié)。
[0026]本發(fā)明對偏航參數(shù)的調(diào)試及變換多旋翼無人機調(diào)試參數(shù)的方向的工作原理如圖8所示(此處為方便觀察省去多旋翼無人機1等)。
[0027]在調(diào)節(jié)偏航參數(shù)時，將多旋翼無人機1通過扎帶或膠帶與調(diào)試平臺的載物部分3固定在一起，并保持相對穩(wěn)定。此時調(diào)試平臺載物部分3和調(diào)試平臺支撐部分19不需要通過螺栓4和螺母2相連固定。多旋翼無人機1通過調(diào)試平臺載物部分3的旋轉(zhuǎn)反映偏航參數(shù)情況，當(dāng)多旋翼無人機1和調(diào)試平臺載物部分3穩(wěn)定在一個確定角度時表明偏航參數(shù)調(diào)節(jié)完畢。
[0028]在完全調(diào)節(jié)好多旋翼無人機參數(shù)時很容易將管子全部拆卸下，進行保存、運輸以便下次使用。
【主權(quán)項】
1.一種易拆卸式多旋翼飛行器精確調(diào)試裝置，具有反映多旋翼飛行器控制系統(tǒng)參數(shù)偏差以便于參數(shù)的調(diào)試并保護多旋翼飛行器使之在調(diào)試時不受損害的功能，其特征在于使用可調(diào)節(jié)式平臺以適應(yīng)不同種類的多旋翼飛行器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種易拆卸式多旋翼飛行器精確調(diào)試裝置，其特征是使用機械平臺限制多旋翼飛行器的五個自由度來反映飛行控制系統(tǒng)的單個參數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種易拆卸式多旋翼飛行器精確調(diào)試裝置，其特征是使用管材來反映不穩(wěn)定程度并防止飛行器的過分翻轉(zhuǎn)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種易拆卸式多旋翼飛行器精確調(diào)試裝置，其特征是使用PVC管材來組裝降低成本并增強了裝置的實用性及互換性。
【專利摘要】本實用新型是一種易拆卸式多旋翼飛行器精確調(diào)試裝置，用于為多旋翼無人機飛控系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)試提供一個穩(wěn)定精確的調(diào)試平臺。同時保證了平臺方便拆卸的特性，便于多旋翼飛行器愛好者及研究人員對飛行控制系統(tǒng)的參數(shù)進行調(diào)試。該發(fā)明基于剛體運動學(xué)原理和微小誤差放大的原理，包括一個支撐框架、調(diào)試平臺以及一對防撞桿，通過機械結(jié)構(gòu)限制多旋翼無人機運動時的自由度和防撞桿精確反映偏差情況，使得能夠單次精確調(diào)試俯仰、橫滾或偏航的參數(shù)。通過觀察裝置所反映的偏差情況，研究人員能夠檢驗新型控制算法的穩(wěn)定性并且能夠及時調(diào)整飛行器控制系統(tǒng)的參數(shù)，減少運動偏差。本實用新型能夠減少因飛控系統(tǒng)參數(shù)問題帶來的財產(chǎn)損失，促進了無人機研究的發(fā)展。
【IPC分類】B64C39/08, B64F1/36
【公開號】CN204979272
【申請?zhí)枴緾N201520787662
【發(fā)明人】李彥瑋, 劉怡萱
【申請人】李彥瑋
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年10月13日