本發(fā)明涉及無人機技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種無人機調(diào)試平臺。

背景技術(shù)：

無人駕駛飛機簡稱“無人機”，英文縮寫為“uav”，是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。從技術(shù)角度定義可以分為：無人直升機、無人固定翼機、無人多旋翼飛行器、無人飛艇、無人傘翼機等。

無人機在航拍、快遞、災(zāi)后搜救、數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域，無人機都已經(jīng)嶄露頭角。雖然在監(jiān)管等層面，無人機發(fā)展依然存在瓶頸，但從目前來看，無人機產(chǎn)業(yè)鏈的蓬勃發(fā)展，已經(jīng)是不爭的事實。

目前我國無人機的測試設(shè)備存在一些突出問題，如缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃、功能單一化，標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化程度低等。這就要求現(xiàn)代化的無人機綜合性能測試系統(tǒng)能夠滿足更全面的試驗需要：在無人機研制階段，能夠?qū)o人機飛行控制率進行有效的檢測和評估；在飛行準(zhǔn)備階段，可以對飛行控制系統(tǒng)進行方便及全面的功能性檢測；在飛行結(jié)束后，可以對飛行中的故障進行事后分析、模擬和故障歸零；在后續(xù)改進過程中，可以對修改后的飛行控制系統(tǒng)進行測試和驗證。

現(xiàn)有的調(diào)試平臺方案存在調(diào)試平臺功能單一、調(diào)試平臺影響無人機傳感器測量、無人機在調(diào)試平臺上可移動范圍小的問題。

經(jīng)檢索：

一種多旋翼無人機飛控調(diào)試保護裝置(201510210148.2)，公開一種多旋翼無人機飛控調(diào)試保護裝置，用于對多旋翼無人機飛控系統(tǒng)的自穩(wěn)性能進行調(diào)試，同時確保試驗安全；一種六自由度無人機姿態(tài)控制測試裝置(201510719079.8)，公開一種六自由度無人機姿態(tài)控制測試裝置；一種無人機姿態(tài)控制測試裝置(201510718505.6)，提供一種無人機姿態(tài)控制測試裝置，該裝置總計六個空間自由度，即俯仰、偏航、橫滾、前后、左右、升降；一種外置邊框的無人機姿態(tài)控制測試裝置(201510719090.4)，提供一種外置邊框的無人機姿態(tài)控制測試裝置，該發(fā)明通過將無人機模塊固定在裝置的安裝模塊來實現(xiàn)機身的俯仰、偏航、滾轉(zhuǎn)三個旋轉(zhuǎn)自由度的全向飛行姿態(tài)的綜合仿真。

上述專利所涉及的調(diào)試裝置都是基于無人機底部連接的調(diào)試平臺，由于通常無人機底部需要裝多種傳感器，比如：超聲波傳感器，視覺傳感器。超聲波傳感器用于測量無人機高度，如果下方有連接裝置，可能會影響超聲波測量結(jié)果。下視的視覺傳感器是安裝在無人機底部的一種攝像頭，基于圖像識別技術(shù)測量無人機參數(shù)，若其視野內(nèi)有連接裝置，可能會影響視覺傳感器測量結(jié)果。

上述4個專利所涉及的調(diào)試裝置均不包含平臺導(dǎo)軌。水平方向的導(dǎo)軌能夠增大無人機調(diào)試水平移動范圍，這是以上兩種裝置所不具備的。垂直方向的導(dǎo)軌能夠增大無人機調(diào)試垂直方向移動范圍，以上兩種專利所涉及的調(diào)試裝置的方法是連接桿的上下方向移動，桿的長度限制無人機的調(diào)試范圍；若增加過長的桿可能影響無人機正常運行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種無人機調(diào)試平臺，用于對無人機系統(tǒng)的自穩(wěn)性能和運動性能進行調(diào)試，同時確保試驗安全。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供一種無人機調(diào)試平臺，包括：頂部固定板，x軸滾輪，x軸導(dǎo)軌，y軸滾輪，y軸導(dǎo)軌，高架基座，z軸固定桿，4自由度連接裝置；其中：

所述頂部固定板的底部安裝有若干所述x軸滾輪；所述x軸滾輪與所述x軸導(dǎo)軌配合，x軸滾輪沿所述x軸導(dǎo)軌水平移動，從而實現(xiàn)所述頂部固定板沿x軸方向的水平移動；所述x軸導(dǎo)軌的下方安裝有若干所述y軸滾輪；所述y軸滾輪與所述y軸導(dǎo)軌配合，所述y軸滾輪沿所述y軸導(dǎo)軌水平移動，從而實現(xiàn)所述頂部固定板沿y軸方向的水平移動；所述y軸導(dǎo)軌的兩端固定在所述高架基座上；所述頂部固定板的上部連接有所述4自由度連接裝置；所述z軸固定桿固定于所述4自由度連接裝置中；所述z軸固定桿的下方安裝有球頭關(guān)節(jié)軸承并通過所述球頭關(guān)節(jié)軸承連接固定被調(diào)試無人機。

優(yōu)選地，所述4自由度連接裝置包括：x軸軸承，x軸角度編碼器，y軸軸承，y軸角度編碼器，z軸直線軸承，固定基座，4自由度連接裝置骨架；其中：

所述x軸軸承的兩端固定在所述固定基座上；所述固定基座固定在所述頂部固定板的上部；所述4自由度連接裝置骨架連接固定在所述x軸軸承的中部位置；所述x軸角度編碼器連接固定于所述x軸軸承的一端；所述4自由度連接裝置骨架上固定有所述y軸軸承、所述y軸角度編碼器和所述z軸直線軸承，且所述z軸直線軸承中穿過所述z軸固定桿；

所述4自由的連接裝置骨架上固定有x軸軸承、x軸角度編碼器、y軸軸承和y軸角度編碼器，用于調(diào)試被調(diào)試無人機在前、后、左、右4個方向的移動，同時通過x軸角度編碼器和y軸角度編碼器的測量得出z軸固定桿的偏轉(zhuǎn)位姿；所述z軸直線軸承中穿過z軸固定桿，z軸固定桿固定在4自由度連接裝置中，同時z軸固定桿下方通過球頭關(guān)節(jié)軸承固定被調(diào)試無人機，用于調(diào)試被調(diào)試無人機在上、下2個方向的移動；所述調(diào)試平臺與被調(diào)試無人機的連接位置在被調(diào)試無人機的頂部，不會對在被調(diào)試無人機前、后、左、右、上、下6個方向上安裝的傳感器產(chǎn)生干擾。

優(yōu)選地，所述x軸導(dǎo)軌安裝有位置編碼器，用于測量頂部固定板在x軸方向上的位置；

所述位置編碼器采用磁柵式位置編碼器，所述磁柵式位置編碼器具有精度高、成本低且便于安裝和使用的特點。

優(yōu)選地，所述x軸滾輪的數(shù)量不少于四個。

優(yōu)選地，所述x軸導(dǎo)軌的數(shù)量不少于兩條，x軸滾輪的設(shè)置位置視x軸導(dǎo)軌的數(shù)量和位置確定。

更優(yōu)選地，每條所述x軸導(dǎo)軌的下方至少設(shè)置有兩個y軸滾輪。

優(yōu)選地，所述y軸導(dǎo)軌上安裝有位置編碼器，用于測量y軸導(dǎo)軌在y軸方向上的位置，也即頂部固定板在y軸方向上的位置；

所述位置編碼器采用磁柵式位置編碼器，所述磁柵式位置編碼器具有精度高、成本低且便于安裝和使用的特點。

優(yōu)選地，所述y軸導(dǎo)軌的數(shù)量不少于兩條，y軸滾輪的設(shè)置位置視y軸導(dǎo)軌的數(shù)量和位置確定。

本發(fā)明中，通過增加所述x軸導(dǎo)軌、y軸導(dǎo)軌、x軸滾輪、y軸滾輪的數(shù)量，能夠有效提高所述調(diào)試平臺的穩(wěn)定性和載荷。

優(yōu)選地，所述z軸固定桿在4自由度連接裝置的上、下方分別設(shè)置有固定限位裝置，所述固定限位裝置用于限制所述z軸固定桿的上下移動范圍，從而使被調(diào)試無人機在限位范圍內(nèi)自由移動。

優(yōu)選地，所述z軸固定桿上還設(shè)置有慣性測量模塊，所述慣性測量模塊用于測量所述z軸固定桿的姿態(tài)。

優(yōu)選地，所述高架基座設(shè)有底部支撐架，底部支撐架分別設(shè)置于y軸導(dǎo)軌的兩端；所述底部支撐架為可變長度的支撐架，底部支撐架的伸長和縮短用于調(diào)節(jié)y軸導(dǎo)軌的高度，也即頂部固定板的高度。

優(yōu)選地，所述高架基座設(shè)有頂部懸掛繩索，繩索分別懸掛于y軸導(dǎo)軌的兩端；所述繩索為可調(diào)節(jié)長度的繩索，繩索的伸長和縮短用于調(diào)節(jié)y軸導(dǎo)軌的高度，也即頂部固定板的高度。

優(yōu)選地，所述調(diào)試平臺還設(shè)置有參與被調(diào)試無人機調(diào)試的上位機，所述上位機與被調(diào)試無人機之間進行有線或者無線數(shù)據(jù)通訊，其中：

有線數(shù)據(jù)通訊的方式，是指：通過設(shè)置數(shù)據(jù)線連接上位機與被調(diào)試無人機，通過數(shù)據(jù)線實現(xiàn)上位機與被調(diào)試無人機之間的有線數(shù)據(jù)通訊；

無線數(shù)據(jù)通訊的方式，是指：分別在上位機、被調(diào)試無人機上設(shè)置無線電臺，通過無線電臺實現(xiàn)上位機與被調(diào)試無人機之間的無線數(shù)據(jù)通訊。

本發(fā)明所述的被調(diào)試無人機可以是多旋翼無人機，所述多旋翼無人機包括：四旋翼無人機、六旋翼無人機、八旋翼無人機、三旋翼無人機等；或者是固定翼無人機，所述固定翼無人機包括：普通布局無人機、飛翼無人機等；或者是垂直起降無人機，所述垂直起降無人機包括：傾轉(zhuǎn)旋翼無人機、傾轉(zhuǎn)機身式無人機等。

本發(fā)通過設(shè)置固定限位裝置使被調(diào)試無人機在限位范圍內(nèi)自由移動，同時所述平臺與被調(diào)試無人機的連接位置在被調(diào)試無人機的頂部，不會對在被調(diào)試無人機前、后、左、右、下5個方向上安裝的傳感器產(chǎn)生干擾。使用所述平臺調(diào)試被調(diào)試無人機時，對于被調(diào)試無人機性能參數(shù)來說，使用所述平臺僅相當(dāng)于在被調(diào)試無人機的頂部加了一個z軸固定桿的負(fù)重，其他結(jié)構(gòu)在不超出限位范圍時均不會對被調(diào)試無人機產(chǎn)生作用力。所述平臺在運行時，通過x軸角度編碼器和y軸角度編碼器的測量得出z軸固定桿的偏轉(zhuǎn)位姿；所述平臺自動控制頂部固定板沿著x軸導(dǎo)軌水平移動，和x軸導(dǎo)軌沿著y軸導(dǎo)軌水平移動，從而使得z軸固定桿趨于豎直狀態(tài)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

本發(fā)明能夠在調(diào)試無人機時，對被調(diào)試無人機起到有效保護作用，減少無人機控制系統(tǒng)不完善對無人機盲目調(diào)試造成的損失；本發(fā)明能夠?qū)Ρ徽{(diào)試無人機的部分參數(shù)進行測量和采集，輔助驗證被調(diào)試無人機機載控制系統(tǒng)參數(shù)測量的準(zhǔn)確性；在使用本發(fā)明進行無人機調(diào)試時，可以使用本發(fā)明的對無人機的測量結(jié)果參與無人機控制，使得在機載測量系統(tǒng)不完備時調(diào)試者仍然有可能完成無人機控制算法的驗證工作；本發(fā)明與被調(diào)試無人機的連接裝置在無人機頂部，有效減小對無人機下方的傳感器測量結(jié)果造成影響。

本發(fā)明所具有的平臺導(dǎo)軌，可以有效增大無人機的調(diào)試范圍，水平方向的導(dǎo)軌能夠增大無人機調(diào)試水平移動范圍，垂直方向的導(dǎo)軌能夠增大無人機調(diào)試垂直方向移動范圍。本發(fā)明的調(diào)試平臺較之傳統(tǒng)功能單一的調(diào)試平臺，具有豐富的功能，能在該平臺上對無人機進行較為全面的調(diào)試。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明一優(yōu)選實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一優(yōu)選實施例的4自由度連接裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3、圖4分別為本發(fā)明無人機調(diào)試平臺的高架基座可選結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明一優(yōu)選實施例的有線通訊方式示意圖；

圖6為本發(fā)明一優(yōu)選實施例的無線通訊方式示意圖；

圖中：

頂部固定板1，x軸滾輪2，x軸導(dǎo)軌3，y軸滾輪4，y軸導(dǎo)軌5，高架基座6，z軸固定桿7，4自由度連接裝置8，球頭關(guān)節(jié)軸承9，固定限位裝置10，被調(diào)試無人機11，x軸軸承12，x軸角度編碼器13，y軸軸承14，y軸角度編碼器15，z軸直線軸承16，固定基座17，4自由度連接裝置骨架18，繩索19，位置編碼器20，慣性測量模塊21，上位機22，數(shù)據(jù)線23，無線電臺24，底部支撐架25。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

如圖1所示，一種無人機調(diào)試平臺，包括：頂部固定板1，x軸滾輪2，x軸導(dǎo)軌3，y軸滾輪4，y軸導(dǎo)軌5，高架基座6，z軸固定桿7，4自由度連接裝置8，球頭關(guān)節(jié)軸承9，固定限位裝置10，被調(diào)試無人機11；其中：

頂部固定板1的下方固定有若干x軸滾輪2，若干x軸滾輪2對稱設(shè)置于頂部固定板1的底部兩側(cè)；x軸導(dǎo)軌3為兩條平行導(dǎo)軌，x軸滾輪2可沿x軸導(dǎo)軌3水平移動；x軸導(dǎo)軌3的下方固定有若干y軸滾輪4，若干y軸滾輪4對稱設(shè)置于兩條平行的x軸導(dǎo)軌3的下方；y軸導(dǎo)軌5為兩條平行導(dǎo)軌，y軸滾輪4可沿y軸導(dǎo)軌5水平移動；兩條y軸導(dǎo)軌5的兩端分別固定在高架基座6上；頂部固定板1上固定有4自由度連接裝置8；z軸固定桿7固定在4自由度連接裝置8中，z軸固定板7的下方通過球頭關(guān)節(jié)軸承9連接固定被調(diào)試無人機11；z軸固定桿7在4自由度連接裝置8的上下方設(shè)有固定限位裝置10，固定限位裝置10用于限制z軸固定桿7的上下移動范圍。

如圖2所示，作為一優(yōu)選的實施方式，所述4自由度連接裝置8包括：x軸軸承12，x軸角度編碼器13，y軸軸承14，y軸角度編碼器15，z軸直線軸承16，固定基座17，4自由度連接裝置骨架18；其中：

x軸軸承12的兩端分別固定在固定基座17上；所述固定基座17固定在所述頂部固定板1的上部；x軸角度編碼器13設(shè)置在x軸軸承12的一端；4自由度連接裝置骨架18固定在x軸軸承12的中部位置；4自由度連接裝置骨架18上固定有y軸軸承14、y軸角度編碼器15、z軸直線軸承16，且z軸直線軸承16中穿過z軸固定桿7。

所述4自由的連接裝置骨架18上固定有x軸軸承12、x軸角度編碼器13、y軸軸承14和y軸角度編碼器15，用于調(diào)試被調(diào)試無人機11在前、后、左、右4個方向移動，同時通過x軸角度編碼器13和y軸角度編碼器15的測量得出z軸固定桿7的偏轉(zhuǎn)位姿。

所述z軸直線軸承16中穿過z軸固定桿7，z軸固定桿7固定在4自由度連接裝置8中，z軸固定桿7下方通過球頭關(guān)節(jié)軸承9固定被調(diào)試無人機11，用于調(diào)試被調(diào)試無人機11在上、下2個方向移動。

作為一優(yōu)選的實施方式，所述被調(diào)試無人機11可以是多旋翼無人機，多旋翼無人機包括：四旋翼無人機、六旋翼無人機、八旋翼無人機、三旋翼無人機。

作為一優(yōu)選的實施方式，所述被調(diào)試無人機11可以是固定翼無人機，固定翼無人機包括：普通布局無人機、飛翼無人機。

作為一優(yōu)選的實施方式，所述被調(diào)試無人機11可以是垂直起降無人機，垂直起降無人機包括：傾轉(zhuǎn)旋翼無人機、傾轉(zhuǎn)機身式無人機。

作為一優(yōu)選的實施方式，所述x軸滾輪2的數(shù)量不少于四個。

作為一優(yōu)選的實施方式，每條所述x軸導(dǎo)軌3的下方至少設(shè)置有兩個y軸滾輪4。

通過增加x軸導(dǎo)軌3、y軸導(dǎo)軌5、x軸滾輪2、y軸滾輪4的數(shù)量，能夠有效提高所述調(diào)試平臺的穩(wěn)定性和載荷。

如圖1所示，作為一優(yōu)選的實施方式，在所述x軸導(dǎo)軌3上安裝位置編碼器20，用于測量頂部固定板1在x軸方向上的位置。

如圖1所示，作為一優(yōu)選的實施方式，在所述y軸導(dǎo)軌5上安裝位置編碼器20，用于測量y軸導(dǎo)軌5在y軸方向上的位置，也即頂部固定板1在y軸方向上的位置。

作為優(yōu)選的，所示位置編碼器20采用磁柵式位置編碼器。所述磁柵式位置編碼器具有精度高、成本低且便于安裝和使用的特點。

如圖2所示，作為一優(yōu)選的實施方式，在所述z軸固定桿7上安裝慣性測量模塊21，用于測量z軸固定桿7的姿態(tài)。

如圖3所示，作為一優(yōu)選的實施方式，所述高架基座6采用底部支撐架25的方式，底部支撐架25分別設(shè)置于兩y軸導(dǎo)軌5的兩端；所述底部支撐架25為可變長度的支撐架，底部支撐架25的伸長和縮短用于調(diào)節(jié)y軸導(dǎo)軌5的高度，也即頂部固定板1的高度。

如圖4所示，作為一優(yōu)選的實施方式，所述高架基座6采用頂部懸掛繩索19的方式，繩索19分別懸掛于兩y軸導(dǎo)軌5的兩端；所述繩索19為可調(diào)節(jié)長度的繩索，繩索19的伸長和縮短用于調(diào)節(jié)y軸導(dǎo)軌5的高度，也即頂部固定板1的高度。

作為一優(yōu)選的實施方式，所述無人機調(diào)試平臺還設(shè)置有上位機22參與調(diào)試，所述上位機22與被調(diào)試無人機11進行數(shù)據(jù)通訊；其中：

如圖5所示，所述上位機22與被調(diào)試無人機11采用有線的方式通訊，即所述上位機22通過數(shù)據(jù)線23與被調(diào)試無人機11連接，通過數(shù)據(jù)線23實現(xiàn)上位機22與被調(diào)試無人機11之間的數(shù)據(jù)通訊；

如圖6所示，所述上位機22與被調(diào)試無人機11采用無線的方式通訊，即分別在所述上位機22、被調(diào)試無人機11上設(shè)置無線電臺24，通過無線電臺24實現(xiàn)上位機22與被調(diào)試無人機11之間的數(shù)據(jù)通訊。

所述調(diào)試平臺可以使被調(diào)試無人機11在限位范圍內(nèi)自由移動，同時所述調(diào)試平臺與被調(diào)試無人機11的連接位置在被調(diào)試無人機11的頂部，不會對在被調(diào)試無人機11前、后、左、右、下5個方向上安裝的傳感器產(chǎn)生干擾。

使用所述調(diào)試平臺調(diào)試被調(diào)試無人機11時，對于被調(diào)試無人機11性能參數(shù)來說，使用所述調(diào)試平臺僅相當(dāng)于在被調(diào)試無人機11的頂部加了一個z軸固定桿7的負(fù)重，其他結(jié)構(gòu)在不超出限位范圍時均不會對被調(diào)試無人機11產(chǎn)生作用力。

所述調(diào)試平臺在運行時，通過x軸角度編碼器13和y軸角度編碼器15的測量得出z軸固定桿7的偏轉(zhuǎn)位姿；所述調(diào)試平臺自動控制頂部固定板1沿著x軸導(dǎo)軌3水平移動，和x軸導(dǎo)軌3沿著y軸導(dǎo)軌5水平移動，從而使得z軸固定桿7趨于豎直狀態(tài)。

在其他實施例里，可以缺省x軸角度編碼器13和y軸角度編碼器15。另外，可以增加x軸導(dǎo)軌3或y軸導(dǎo)軌5數(shù)量。這些可以根據(jù)實際需要設(shè)置，對于本發(fā)明的實質(zhì)沒有影響。

本發(fā)明能夠安全方便的對無人機的自穩(wěn)定性能和運動性能進行調(diào)試；本發(fā)明解決了現(xiàn)有調(diào)試平臺安裝方案影響無人機傳感器、無人機在調(diào)試平臺上調(diào)試運動范圍小等問題；本發(fā)明在保護被調(diào)試無人機安全的同時還能夠?qū)崟r測量無人機的位置信息。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。