用于機載云臺測試的旋翼機飛行模擬平臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于機載云臺測試的旋翼機飛行模擬平臺，屬于飛機飛行模擬技術(shù)領域，包括底座和設置在底座兩端的四自由度平臺，兩端的四自由度平臺上分別設有鏈輪主動驅(qū)動機構(gòu)和鏈輪從動機構(gòu)，鏈輪主動驅(qū)動機構(gòu)和鏈輪從動機構(gòu)通過鏈條連接，鏈條上面設置有相機云臺支架，相機云臺支架上設置有相機云臺。本發(fā)明通過兩個四自由度平臺剛性連接可實現(xiàn)其由X、Z方向上的移動距離控制。因此可知，通過X、Z方向單軸機器人耦合可控制平臺的俯仰角，而通過X軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)控制可直接控制平臺橫滾角，并且可以控制旋翼機飛行俯沖和橫滾顛簸環(huán)境模擬，鏈傳動機構(gòu)控制旋翼機的運動速度，降低了成本。
【專利說明】
用于機載云臺測試的旋翼機飛行模擬平臺
技術(shù)領域
[0001]本發(fā)明屬于飛機飛行模擬技術(shù)領域，具體涉及一種用于機載云臺測試的旋翼機飛行模擬平臺。
【背景技術(shù)】
[0002]小型無人旋翼具有垂直起降、空中懸停、可沿縱軸/橫軸向各個方向飛行的良好機動性，以及攜帶方便、隱蔽性好、啟動快速、成本低等特點，在現(xiàn)代軍事、反恐防暴和民用方面具有十分廣闊的應用前景，尤其是攜帶機載運動雙眼視覺系統(tǒng)后，作為一個機動靈活的低空制高點，非常適用于目前強烈需求的自動跟蹤系統(tǒng)。
[0003]為了擴大旋翼機監(jiān)測監(jiān)控外界環(huán)境信息的范圍，大多數(shù)小型無人旋翼機都裝有兩維或三維的旋轉(zhuǎn)伺服機械云臺。在云臺控制方面，視覺系統(tǒng)對移動目標自動跟蹤技術(shù)的研究焦點主要集中在計算機視覺與圖像處理方面，主要是圍繞如何提取圖像特征、檢測目標并進行匹配、計算目標的空間位置等。面向小型旋翼機的視覺系統(tǒng)與計算機視覺系統(tǒng)有許多相同之處，因此可以直接利用計算機視覺的研究成果，但是由于兩者應用背景不同，尤其是在實時性、環(huán)境適應性、處理單元等方面存在許多不同之處，并且小型無人旋翼機在作業(yè)時容易受到外界干擾、自身姿態(tài)變化以及機體振動的影響，因此單純通過圖像處理方法來調(diào)節(jié)伺服機械云臺時補償范圍小，實時性以及圖像穩(wěn)定性也較差。因此，基于小型無人旋翼機的低空監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)迫切需要一種具有高精度、高自適應性和響應快速的機載云臺及控制系統(tǒng)，為此，該系統(tǒng)也成為世界上許多機構(gòu)的研究熱點。
[0004]目前為了測試機載云臺及其控制系統(tǒng)的性能，大多都是將設計好的機載云臺安裝在無人機上進行實際飛行測試，雖然這種方式能真實的反映無人機在實際作業(yè)中的狀況，但是在機載云臺研制的初步調(diào)試階段，每次測試都要無人機進行實際飛行，這樣易導致:①浪費時間，影響產(chǎn)品開發(fā)周期，增加研發(fā)成本;②機載云臺樣機的程序不穩(wěn)定會增加無人機飛行控制難度，甚至造成摔機;③為了保證無人機在實際飛行中不墜機，因此不能對機載云臺的極限性能測試。因此，為了便于機載云臺系統(tǒng)的性能測試與調(diào)試，迫切需要具有模擬無人機飛行狀態(tài)的實驗測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以模擬無人機作業(yè)飛行過程中的典型姿態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種成本較少，且可以模擬旋翼機飛行從而比較簡單的完成了云臺相機的測試的用于機載云臺測試的旋翼機飛行模擬平臺。
[0006]本發(fā)明用于機載云臺測試的旋翼機飛行模擬平臺，包括底座和設置在底座兩端的四自由度平臺，兩端的四自由度平臺上分別設有鏈輪主動驅(qū)動機構(gòu)和鏈輪從動機構(gòu)，鏈輪主動驅(qū)動機構(gòu)和鏈輪從動機構(gòu)通過鏈條連接，鏈條上面設置有相機云臺支架，相機云臺支架上設置有相機云臺。
[0007]所述四自由度平臺包括X軸單軸機器人、Z軸單軸機器人、X軸滑軌和Z軸滑軌，X軸單軸機器人和X軸滑軌固定在底座上，X軸單軸機器人和X軸滑軌上方通過X軸滑塊連接有支撐座，軸承座上方固定有豎直支架，豎直支架的內(nèi)側(cè)與Z軸單軸機器人和Z軸滑軌固定，Z軸單軸機器人和Z軸滑軌固定通過Z軸滑塊連接有Z軸滑座，Z軸滑座上設有X軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)，兩端的X軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)分別連接鏈輪主動驅(qū)動機構(gòu)和鏈輪從動機構(gòu)，該四自由度平臺包含4個自由度，分別為沿X、Z方向上的移動、繞X軸轉(zhuǎn)動和繞Y軸的轉(zhuǎn)動。沿X、Z方向上的移動分別由X軸單軸機器人和Z軸單軸機器人控制，繞X軸轉(zhuǎn)動由X軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)控制，而Y軸轉(zhuǎn)角對應仿真平臺的俯仰角，通過兩個四自由度平臺剛性連接可實現(xiàn)其由X、z方向上的移動距離控制。因此可知，通過x、z方向單軸機器人耦合可控制平臺的俯仰角，而通過X軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)控制可直接控制平臺橫滾角。
[0008]所述X軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)包括X軸轉(zhuǎn)動電機、X軸轉(zhuǎn)動電機支架和Y軸轉(zhuǎn)動軸承座，X軸轉(zhuǎn)動電機安裝在X軸轉(zhuǎn)動電機支架上，X軸轉(zhuǎn)動電機支架和Y軸轉(zhuǎn)動軸座通過Y軸轉(zhuǎn)動軸連接在Y軸轉(zhuǎn)動軸承座上，Y軸轉(zhuǎn)動軸承座固定在Z軸滑座上，X軸轉(zhuǎn)動電機輸出端通過聯(lián)軸器一與X軸轉(zhuǎn)動連接座連接，兩端四自由度平臺的X軸轉(zhuǎn)動連接座分別連接鏈輪主動驅(qū)動機構(gòu)和鏈輪從動機構(gòu)，而通過X軸轉(zhuǎn)動電機可直接控制平臺橫滾角，并且整個X軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)均可隨X軸轉(zhuǎn)動軸座繞Y軸轉(zhuǎn)動，從而使X軸轉(zhuǎn)動電機軸線始終與鏈輪傳動機構(gòu)平行實現(xiàn)對仿真平臺的橫滾控制。
[0009]所述鏈輪主動驅(qū)動機構(gòu)包括鏈輪驅(qū)動電機、聯(lián)軸器二、電機傳動軸、鏈輪傳動軸和主動鏈輪，鏈輪驅(qū)動電機通過支架一安裝在安裝板上，鏈輪驅(qū)動電機輸出端通過聯(lián)軸器二與電機傳動軸連接，電機傳動軸另一端通過軸承座一安裝在安裝板上，電機傳動軸上連接大齒輪，大齒輪通過過橋齒輪連接小齒輪，過橋齒輪設置在過橋輪軸上，過橋輪軸通過軸承座二安裝在安裝板上，鏈輪傳動軸通過軸承座三安裝在安裝板上，主動鏈輪設置在鏈輪傳動軸兩端，通過齒輪傳動將轉(zhuǎn)矩傳遞給鏈輪傳動軸，從而帶動鏈輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)鏈輪傳動機構(gòu)的主動控制。
[0010]所述鏈輪從動機構(gòu)包括通過軸承座四安裝在安裝座上的從動輪軸，從動輪軸兩端設置有從動鏈輪，從動兩輪通過鏈條與主動鏈輪連接。
[0011 ]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0012]通過兩個四自由度平臺剛性連接可實現(xiàn)其由X、Z方向上的移動距離控制。因此可知，通過X、Z方向單軸機器人耦合可控制平臺的俯仰角，而通過X軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)控制可直接控制平臺橫滾角，并且可以控制旋翼機飛行俯沖和橫滾顛簸環(huán)境模擬，鏈傳動機構(gòu)控制旋翼機的運動速度，降低了成本。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明四自由度平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為本發(fā)明鏈輪主動驅(qū)動機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖中:1、底座，2、四自由度平臺，2.1、X軸單軸機器人，2.2、X軸滑軌，2.3、Z軸單軸機器人，2.4、Z軸滑軌，2.5、Z軸滑座，2.6、X軸轉(zhuǎn)動電機，2.7、X軸轉(zhuǎn)動電機支架，2.8、支撐座，2.9、豎直支架，2.10、Y軸轉(zhuǎn)動軸承座，2.11、聯(lián)軸器一，2.12、Y軸轉(zhuǎn)動軸座，2.13、X軸轉(zhuǎn)動連接座，3、鏈輪主動驅(qū)動機構(gòu)，3.1、鏈輪驅(qū)動電機，3.2、聯(lián)軸器二，3.3、電機傳動軸，3.4、大齒輪，3.5、過橋齒輪，3.6、過橋輪軸，3.7、小齒輪，3.8、安裝板，3.9、鏈輪傳動軸，3.10、主動鏈輪，4、鏈條，5、鏈輪從動機構(gòu)，6、相機云臺支架，7、相機云臺。
【具體實施方式】
[0017]下面對照附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0018]如圖1所示的用于機載云臺測試的旋翼機飛行模擬平臺，包括底座I和設置在底座I兩端的四自由度平臺2，兩端的四自由度平臺2上分別設有鏈輪主動驅(qū)動機構(gòu)3和鏈輪從動機構(gòu)5，鏈輪主動驅(qū)動機構(gòu)3和鏈輪從動機構(gòu)5通過鏈條4連接，鏈條4上面設置有相機云臺支架6，相機云臺支架6上設置有相機云臺7。
[0019]如圖2所示四自由度平臺2包括X軸單軸機器人2.1、Z軸單軸機器人2.3、X軸滑軌2.2和Z軸滑軌2.4，X軸單軸機器人2.1和X軸滑軌2.2固定在底座I上，X軸單軸機器人2.1和X軸滑軌2.2上方通過X軸滑塊連接有支撐座2.8，軸承座上方固定有豎直支架2.9，豎直支架2.9的內(nèi)側(cè)與Z軸單軸機器人2.3和Z軸滑軌2.4固定，Z軸單軸機器人2.3和Z軸滑軌2.4固定通過Z軸滑塊連接有Z軸滑座2.5，Z軸滑座2.5上設有X軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)，兩端的X軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)分別連接鏈輪主動驅(qū)動機構(gòu)3和鏈輪從動機構(gòu)5。沿X、Z方向上的移動分別由X軸單軸機器人和Z軸單軸機器人控制，繞X軸轉(zhuǎn)動由X軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)控制，而Y軸轉(zhuǎn)角對應仿真平臺的俯仰角，通過兩個四自由度平臺剛性連接可實現(xiàn)其由X、Z方向上的移動距離控制。因此可知，通過X、Z方向單軸機器人耦合可控制平臺的俯仰角，而通過X軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)控制可直接控制平臺橫滾角。
[0020]如圖2所示X軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)包括X軸轉(zhuǎn)動電機2.6、X軸轉(zhuǎn)動電機支架2.7和Y軸轉(zhuǎn)動軸承座2.10，X軸轉(zhuǎn)動電機2.6安裝在X軸轉(zhuǎn)動電機支架2.7上，X軸轉(zhuǎn)動電機支架2.7和Y軸轉(zhuǎn)動軸座2.12通過Y軸轉(zhuǎn)動軸連接在Y軸轉(zhuǎn)動軸承座2.10上，Y軸轉(zhuǎn)動軸承座2.10固定在Z軸滑座2.5上，X軸轉(zhuǎn)動電機2.6輸出端通過聯(lián)軸器一2.11與X軸轉(zhuǎn)動連接座2.13連接，兩端四自由度平臺2的X軸轉(zhuǎn)動連接座2.13分別連接鏈輪主動驅(qū)動機構(gòu)3和鏈輪從動機構(gòu)5，而通過X軸轉(zhuǎn)動電機可直接控制平臺橫滾角，并且整個X軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)均可隨X軸轉(zhuǎn)動軸座繞Y軸轉(zhuǎn)動，從而使X軸轉(zhuǎn)動電機軸線始終與鏈輪傳動機構(gòu)平行實現(xiàn)對仿真平臺的橫滾控制。
[0021 ] 如圖3所示鏈輪主動驅(qū)動機構(gòu)3包括鏈輪驅(qū)動電機3.1、聯(lián)軸器二3.2、電機傳動軸3.3、鏈輪傳動軸3.9和主動鏈輪3.10,鏈輪驅(qū)動電機3.1通過支架一安裝在安裝板3.8上，鏈輪驅(qū)動電機3.1輸出端通過聯(lián)軸器二3.2與電機傳動軸3.3連接，電機傳動軸3.3另一端通過軸承座一安裝在安裝板3.8上，電機傳動軸3.3上連接大齒輪3.4，大齒輪3.4通過過橋齒輪3.5連接小齒輪3.7，過橋齒輪3.5設置在過橋輪軸3.6上，過橋輪軸3.6通過軸承座二安裝在安裝板3.8上，鏈輪傳動軸3.9通過軸承座三安裝在安裝板3.8上，主動鏈輪3.10設置在鏈輪傳動軸3.9兩端。通過齒輪傳動將轉(zhuǎn)矩傳遞給鏈輪傳動軸，從而帶動鏈輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)鏈輪傳動機構(gòu)的主動控制。
[0022]鏈輪從動機構(gòu)5包括通過軸承座四安裝在安裝座上的從動輪軸，從動輪軸兩端設置有從動鏈輪，從動兩輪通過鏈條4與主動鏈輪3.10連接。
[0023]使用時，通過X軸單軸機器人2.1和Z軸單軸機器人2.3分別控制沿X、Z方向上的移動，調(diào)節(jié)對應仿真平臺的俯仰角，然后通過X軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)控制可直接控制平臺橫滾角，并且通過齒輪傳動將轉(zhuǎn)矩傳遞給鏈輪傳動軸3.9，從而帶動鏈輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)鏈傳動機構(gòu)控制旋翼機的運動速度，實現(xiàn)了控制旋翼機飛行俯沖和橫滾顛簸環(huán)境模擬，從而方便測試相機云臺性能。
[0024]本發(fā)明通過兩個4自由度平臺剛性連接可實現(xiàn)其由X、Z方向上的移動距離控制。因此可知，通過X、Z方向單軸機器人耦合可控制平臺的俯仰角，而通過X軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)控制可直接控制平臺橫滾角，并且可以控制旋翼機飛行俯沖和橫滾顛簸環(huán)境模擬，鏈傳動機構(gòu)控制旋翼機的運動速度，降低了成本。
【主權(quán)項】
1.一種用于機載云臺測試的旋翼機飛行模擬平臺，其特征在于包括底座(I)和設置在底座(I)兩端的四自由度平臺(2)，兩端的四自由度平臺(2)上分別設有鏈輪主動驅(qū)動機構(gòu)(3)和鏈輪從動機構(gòu)(5)，鏈輪主動驅(qū)動機構(gòu)(3)和鏈輪從動機構(gòu)(5)通過鏈條(4)連接，鏈條(4)上面設置有相機云臺支架(6)，相機云臺支架(6)上設置有相機云臺(7)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于機載云臺測試的旋翼機飛行模擬平臺，其特征在于所述四自由度平臺(2)包括X軸單軸機器人(2.1)、Z軸單軸機器人(2.3)、X軸滑軌(2.2)和Z軸滑軌(2.4)，X軸單軸機器人(2.1)和X軸滑軌(2.2)固定在底座(I)上，X軸單軸機器人(2.1)和X軸滑軌(2.2)上方通過X軸滑塊連接有支撐座(2.8)，軸承座上方固定有豎直支架(2.9)，豎直支架(2.9)的內(nèi)側(cè)與Z軸單軸機器人(2.3)和Z軸滑軌(2.4)固定，Z軸單軸機器人(2.3)和Z軸滑軌(2.4)固定通過Z軸滑塊連接有Z軸滑座(2.5)，Z軸滑座(2.5)上設有X軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)，兩端的X軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)分別連接鏈輪主動驅(qū)動機構(gòu)(3)和鏈輪從動機構(gòu)(5)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于機載云臺測試的旋翼機飛行模擬平臺，其特征在于所述X軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)包括X軸轉(zhuǎn)動電機(2.6)、X軸轉(zhuǎn)動電機支架(2.7)和Y軸轉(zhuǎn)動軸承座(2.10)，X軸轉(zhuǎn)動電機(2.6)安裝在X軸轉(zhuǎn)動電機支架(2.7)上，X軸轉(zhuǎn)動電機支架(2.7)和Y軸轉(zhuǎn)動軸座(2.12)通過Y軸轉(zhuǎn)動軸連接在Y軸轉(zhuǎn)動軸承座(2.10)上，Y軸轉(zhuǎn)動軸承座(2.10)固定在Z軸滑座(2.5)上，X軸轉(zhuǎn)動電機(2.6)輸出端通過聯(lián)軸器一(2.11)與X軸轉(zhuǎn)動連接座(2.13)連接，兩端四自由度平臺(2)的X軸轉(zhuǎn)動連接座(2.13)分別連接鏈輪主動驅(qū)動機構(gòu)(3)和鏈輪從動機構(gòu)(5)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的用于機載云臺測試的旋翼機飛行模擬平臺，其特征在于所述鏈輪主動驅(qū)動機構(gòu)(3)包括鏈輪驅(qū)動電機(3.1)、聯(lián)軸器二 (3.2)、電機傳動軸(3.3)、鏈輪傳動軸(3.9)和主動鏈輪(3.10)，鏈輪驅(qū)動電機(3.1)通過支架一安裝在安裝板(3.8)上，鏈輪驅(qū)動電機(3.1)輸出端通過聯(lián)軸器二 (3.2)與電機傳動軸(3.3)連接，電機傳動軸(3.3)另一端通過軸承座一安裝在安裝板(3.8)上，電機傳動軸(3.3)上連接大齒輪(3.4)，大齒輪(3.4)通過過橋齒輪(3.5)連接小齒輪(3.7)，過橋齒輪(3.5)設置在過橋輪軸(3.6)上，過橋輪軸(3.6)通過軸承座二安裝在安裝板(3.8)上，鏈輪傳動軸(3.9)通過軸承座三安裝在安裝板(3.8)上，主動鏈輪(3.10)設置在鏈輪傳動軸(3.9)兩端。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于機載云臺測試的旋翼機飛行模擬平臺，其特征在于所述鏈輪從動機構(gòu)(5)包括通過軸承座四安裝在安裝座上的從動輪軸，從動輪軸兩端設置有從動鏈輪，從動兩輪通過鏈條(4)與主動鏈輪(3.10)連接。
【文檔編號】B64F5/00GK105923168SQ201610474089
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】劉軍, 王兆艷
【申請人】濟寧學院