用于旋翼飛行器的機械故障調(diào)試裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種能夠提高調(diào)試效果的用于旋翼飛行器的機械故障調(diào)試裝置。該調(diào)試裝置包括基座，所述基座通過可伸縮式腳架支撐，所述基座上表面安裝有球面萬向節(jié)，所述球面萬向節(jié)上連接有編碼器，所述球面萬向節(jié)安裝有力臂固定架，所述各個力臂上均安裝有壓力傳感器，還包括控制處理芯片、遙控信號轉(zhuǎn)接器以及顯示裝置。該調(diào)試裝置可以實現(xiàn)對遙控器各路信號方向及行程檢測，檢測旋翼飛行器的傳感器、旋翼是否工作正常，并初步檢測旋翼的旋轉(zhuǎn)軸心是否偏離過大等，根據(jù)上述檢測的結(jié)果可以對飛行器的控制系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)試，減小機械安裝誤差對旋翼飛行器控制精度的影響，調(diào)試效果較好。適合在飛行器調(diào)試設(shè)備領(lǐng)域推廣運用。
【專利說明】用于旋翼飛行器的機械故障調(diào)試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飛行器調(diào)試設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種用于旋翼飛行器的機械故障調(diào)試
>J-U ρ?α裝直。
【背景技術(shù)】
[0002]四旋翼飛行器是一種具有四個旋翼(螺旋槳)的無人飛行器。其四個旋翼呈十字形或X形交叉結(jié)構(gòu)，相對的兩旋翼為一組，具有相同的旋轉(zhuǎn)方向；不同組的旋翼旋轉(zhuǎn)方向不同。與傳統(tǒng)的直升機不同，四旋翼直升機只能通過改變旋翼(螺旋槳)的速度來實現(xiàn)各種動作。它能夠?qū)崿F(xiàn)垂直起降、懸停、進(jìn)退等飛行動作，具有機械結(jié)構(gòu)簡單、空間靈活性高、操控簡單、自治性好等特點，在航空拍攝、環(huán)境監(jiān)控、地質(zhì)遙測、安防監(jiān)控、輸電線路巡檢等領(lǐng)域具備廣泛的應(yīng)用前景，是近年來智能機器人研究的前沿領(lǐng)域。
[0003]四旋翼飛行器通常依靠陀螺儀、加速度計、磁力計、GPS等傳感器構(gòu)成的組合導(dǎo)航系統(tǒng)實現(xiàn)姿態(tài)、位置的測量，并通過飛行控制器(微處理器)進(jìn)行解算、再通過控制算法算出姿態(tài)、位置控制信號；飛行控制器輸出控制信號分別控制四個旋翼上的電子調(diào)速器，驅(qū)動四個電機及其旋翼作相應(yīng)速度的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)不同的飛行運動。該飛行器是一個典型的非線性欠驅(qū)動系統(tǒng)，由四個驅(qū)動(輸入)信號驅(qū)動四個電機及其旋翼轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)俯仰(進(jìn)退)、橫滾、升降共六個飛行動作。
[0004]四旋翼飛行器的空氣動力學(xué)模型較為簡單，飛行過程中對大氣壓及空氣流動特性的依賴程度較低。它在具備小區(qū)域、小范圍靈活運動優(yōu)勢的同時，更容易受到周圍環(huán)境以及自身控制裝置系統(tǒng)故障的影響，導(dǎo)致在短時間內(nèi)發(fā)生偏航甚至墜機事故。四旋翼飛行控制故障通常包括遙控器信號丟失、遙控信號不合理、傳感器故障、電機伺服信號丟失、電機伺服狀態(tài)不合理、機械安裝故障等六個方面。
[0005]目前，旋翼飛行器的飛行控制故障調(diào)試僅僅是針對飛行控制系統(tǒng)調(diào)試，沒有考慮旋翼飛行器的機械安裝精度帶來的影響，即現(xiàn)有飛行器控制故障調(diào)試都是基于飛行器機械安裝精度在完美的狀態(tài)下進(jìn)行的，但是，由于受到各種外部條件的影響，機械安裝精度無法達(dá)到設(shè)計時的完美狀態(tài)，必然會存在一定的安裝誤差，而且即便飛行器組裝后對飛行器的安裝精度進(jìn)行調(diào)試，但是，在通常情況下，飛行器安裝精度的調(diào)試場地與實際飛行場地相隔較遠(yuǎn)，調(diào)試好的機架在攜帶過程中也可能出現(xiàn)機架結(jié)構(gòu)偏差，或接線錯誤，這種機械安裝精度的誤差會導(dǎo)致實際飛行時旋翼飛行器的控制精度較差，而且，現(xiàn)有的飛行器故障調(diào)試是采用航模進(jìn)行的，這就要求調(diào)試時不僅需要航模操控經(jīng)驗，還需要借助電腦、卡尺等工具進(jìn)行，極為不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠提高調(diào)試效果的用于旋翼飛行器的機械故障調(diào)試裝置。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:該用于旋翼飛行器的機械故障調(diào)試裝置，包括基座，所述基座通過可伸縮式腳架支撐，所述基座上表面安裝有球面萬向節(jié)，所述球面萬向節(jié)上連接有用于獲取球面萬向節(jié)三維姿態(tài)數(shù)據(jù)的編碼器，所述球面萬向節(jié)上安裝有力臂固定架，所述力臂固定架的力臂數(shù)量與旋翼飛行器的旋翼支架數(shù)量相對應(yīng)，所述各個力臂上均安裝有壓力傳感器，當(dāng)旋翼飛行器安裝在力臂固定架上時，所述壓力傳感器位于力臂與旋翼飛行器的旋翼支架之間用于檢測該處旋翼產(chǎn)生的壓力，還包括控制處理芯片、遙控信號轉(zhuǎn)接器以及顯示裝置，所述遙控信號轉(zhuǎn)接器、壓力傳感器、編碼器、顯示裝置分別與控制處理芯片信號連接。
[0008]進(jìn)一步的是，所述可伸縮式腳架包括套筒，所述套筒內(nèi)設(shè)置有支撐桿，所述套筒上設(shè)置有鎖緊裝置。
[0009]進(jìn)一步的是，在套筒上設(shè)置鎖緊螺母形成所述的鎖緊裝置。
[0010]進(jìn)一步的是，所述基座上設(shè)置有水平儀。
[0011]進(jìn)一步的是，所述力臂的末端連接有阻尼彈簧，所述阻尼彈簧的另一端固定在基座的上表面。
[0012]進(jìn)一步的是,所述顯示裝置為IXD顯示屏。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明所述的用于旋翼飛行器的機械故障調(diào)試裝置可以實現(xiàn)對遙控器各路信號方向及行程檢測，檢測旋翼飛行器的傳感器、旋翼是否工作正常，并初步檢測旋翼的旋轉(zhuǎn)軸心是否偏離過大，檢測旋翼飛行器各軸懸停狀態(tài)下的各PID控制參數(shù)是否處于一定的合理范圍之內(nèi)，檢測旋翼飛行器負(fù)載重心是否處于旋翼飛行器旋轉(zhuǎn)中心，操作人員可以根據(jù)上述檢測的結(jié)果對飛行器的控制系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)試，減小機械安裝誤差對旋翼飛行器控制精度的影響，可以提高飛行器的控制精度，調(diào)試效果較好，而且，該用于旋翼飛行器的機械故障調(diào)試裝置在使用時，只需先利用可伸縮式腳架將基座支撐住并調(diào)平，并調(diào)節(jié)球面萬向節(jié)使其處于平衡位置，然后將旋翼飛行器固定在力臂固定架上，接著使旋翼飛行器做不同的姿態(tài)動作，即可完成上述檢測，整個過程操作極為方便，無需調(diào)試人員具有航模經(jīng)驗即可完成。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明用于旋翼飛行器的機械故障調(diào)試裝置的三維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]附圖標(biāo)記說明:基座1、可伸縮式腳架2、套筒201、支撐桿202、球面萬向節(jié)3、編碼器4、力臂固定架5、壓力傳感器6、控制處理芯片7、遙控信號轉(zhuǎn)接器8、顯示裝置9、水平儀10、阻尼彈簧11。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步的說明。
[0017]如圖1所示，該用于旋翼飛行器的機械故障調(diào)試裝置，包括基座1，所述基座I通過可伸縮式腳架2支撐，所述基座I上表面安裝有球面萬向節(jié)3，所述球面萬向節(jié)3上連接有用于獲取球面萬向節(jié)3三維姿態(tài)數(shù)據(jù)的編碼器4，所述球面萬向節(jié)3上安裝有力臂固定架5，所述力臂固定架5的力臂數(shù)量與旋翼飛行器的旋翼支架數(shù)量相對應(yīng)，所述各個力臂上均安裝有壓力傳感器6，當(dāng)旋翼飛行器安裝在力臂固定架5上時，所述壓力傳感器6位于力臂與旋翼飛行器的旋翼支架之間用于檢測該處旋翼產(chǎn)生的壓力，還包括控制處理芯片7、遙控信號轉(zhuǎn)接器8以及顯示裝置9，所述遙控信號轉(zhuǎn)接器8、壓力傳感器6、編碼器4、顯示裝置9分別與控制處理芯片7信號連接。本發(fā)明所述的用于旋翼飛行器的機械故障調(diào)試裝置可以實現(xiàn)對遙控器各路信號方向及行程檢測，檢測旋翼飛行器的傳感器、旋翼是否工作正常，并初步檢測旋翼的旋轉(zhuǎn)軸心是否偏離過大，檢測旋翼飛行器各軸懸停狀態(tài)下的各PID控制參數(shù)是否處于一定的合理范圍之內(nèi)，檢測旋翼飛行器負(fù)載重心是否處于旋翼飛行器旋轉(zhuǎn)中心，操作人員可以根據(jù)上述檢測的結(jié)果對飛行器的控制系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)試，減小機械安裝誤差對旋翼飛行器控制精度的影響，可以提高飛行器的控制精度，調(diào)試效果較好，而且，該用于旋翼飛行器的機械故障調(diào)試裝置在使用時，只需先利用可伸縮式腳架2將基座I支撐住并調(diào)平，并調(diào)節(jié)球面萬向節(jié)3使其處于平衡位置，然后將旋翼飛行器固定在力臂固定架5上，接著使旋翼飛行器做不同的姿態(tài)動作，即可完成上述檢測，整個過程操作極為方便，無需調(diào)試人員具有航模經(jīng)驗即可完成。
[0018]在上述實施方式中，所述可伸縮式腳架2可以采用現(xiàn)有的各種結(jié)構(gòu)，只要能夠?qū)崿F(xiàn)長度可以的目的即可，作為優(yōu)選的方式是:所述可伸縮式腳架2包括套筒201，所述套筒201內(nèi)設(shè)置有支撐桿202，所述套筒201上設(shè)置有鎖緊裝置，這種結(jié)構(gòu)的可伸縮式腳架2，在調(diào)節(jié)時，打開鎖緊裝置，然后調(diào)節(jié)支撐桿202的伸出長度，將其調(diào)節(jié)到位后再用鎖緊裝置將支撐桿202鎖緊即可，調(diào)整過程方便快捷。進(jìn)一步的是，所述鎖緊裝置可以采用現(xiàn)有的各種緊固裝置，作為優(yōu)選的:在套筒201上設(shè)置鎖緊螺母形成所述的鎖緊裝置。
[0019]為了直觀的觀察和了解基座I是否調(diào)平，所述基座I上設(shè)置有水平儀10。
[0020]為了便于將旋翼飛行器安裝在力臂固定架5上，所述力臂的末端連接有阻尼彈簧11，所述阻尼彈簧11的另一端固定在基座I的上表面，設(shè)置阻尼彈簧11是為了使力臂能夠不晃動，在安裝旋翼飛行器時可以快速實現(xiàn)對接。
[0021]為了便于觀察，所述顯示裝置9為IXD顯示屏。
[0022]該用于旋翼飛行器的機械故障調(diào)試裝置的使用過程如下:
[0023]第一步、進(jìn)行機械故障調(diào)試前的準(zhǔn)備工作:
[0024]1、首先將基座I通過可伸縮式腳架2固定于地表，并根據(jù)水平儀10調(diào)節(jié)可伸縮式腳架2，確?；鵌平穩(wěn)，然后通過編碼器4獲取球面萬向節(jié)3三維姿態(tài)，并調(diào)節(jié)球面萬向節(jié)3使其處于平衡位置即俯仰角、橫滾角、航向角均為0°，此時旋翼飛行器也處于水平位置；
[0025]2、將旋翼飛行器固定在力臂固定架5上，并將各旋翼臂與力臂固定架5的各個力臂固定在一起，與此同時，通過LCD顯示屏觀察壓力傳感器6讀數(shù)確保壓力傳感器6正常工作，將遙控信號轉(zhuǎn)接器8設(shè)置在遙控器信號接收機與旋翼飛行控制器之間，使得遙控信號先經(jīng)過遙控信號轉(zhuǎn)接器8再進(jìn)入飛行控制器。
[0026]第二步、進(jìn)行機械故障診斷:
[0027]1、檢測遙控器各路信號方向及行程。在檢測過程中，遙控信號轉(zhuǎn)接器8進(jìn)入鎖定模式，即遙控信號轉(zhuǎn)接器8接收遙控信號但并不輸送至旋翼飛行器的飛行控制器，遙控信號轉(zhuǎn)接器8采集當(dāng)前遙控信號值并輸送給控制處理芯片7，控制處理芯片7根據(jù)當(dāng)前遙控信號，通過式a計算對應(yīng)的飛行狀態(tài)，并在IXD顯示器屏屏幕上顯示旋翼飛行器在坐標(biāo)系下的飛行趨勢，即旋翼飛行器的航向角*、俯仰角q、橫滾角r，以供操縱者最終判斷當(dāng)前遙控器設(shè)置是否正確。
[0028]旋翼飛行器飛行狀態(tài)包括航向角P、俯仰角q、橫滾角r，與對應(yīng)的三路遙控信號PPM(i)i = 1，2，3，分別表示航向、俯仰、橫滾信號間的關(guān)系如式a所示。
[0029]
【權(quán)利要求】
1.用于旋翼飛行器的機械故障調(diào)試裝置，其特征在于:包括基座(1)，所述基座(1)通過可伸縮式腳架(2)支撐，所述基座(1)上表面安裝有球面萬向節(jié)(3)，所述球面萬向節(jié)(3)上連接有用于獲取球面萬向節(jié)(3)三維姿態(tài)數(shù)據(jù)的編碼器(4)，所述球面萬向節(jié)(3)上安裝有力臂固定架(5)，所述力臂固定架(5)的力臂數(shù)量與旋翼飛行器的旋翼支架數(shù)量相對應(yīng)，所述各個力臂上均安裝有壓力傳感器(6)，當(dāng)旋翼飛行器安裝在力臂固定架(5)上時，所述壓力傳感器(6)位于力臂與旋翼飛行器的旋翼支架之間用于檢測該處旋翼產(chǎn)生的壓力，還包括控制處理芯片(7)、遙控信號轉(zhuǎn)接器(8)以及顯示裝置(9)，所述遙控信號轉(zhuǎn)接器(8)、壓力傳感器(6)、編碼器(4)、顯示裝置(9)分別與控制處理芯片(7)信號連接。
2.如權(quán)利要求1所述的用于旋翼飛行器的機械故障調(diào)試裝置，其特征在于:所述可伸縮式腳架(2)包括套筒(201)，所述套筒(201)內(nèi)設(shè)置有支撐桿(202)，所述套筒(201)上設(shè)置有鎖緊裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的用于旋翼飛行器的機械故障調(diào)試裝置，其特征在于:在套筒(201)上設(shè)置鎖緊螺母形成所述的鎖緊裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的用于旋翼飛行器的機械故障調(diào)試裝置，其特征在于:所述基座(I)上設(shè)置有水平儀(10)。
5.如權(quán)利要求4所述的用于旋翼飛行器的機械故障調(diào)試裝置，其特征在于:所述力臂的末端連接有阻尼彈簧(11)，所述阻尼彈簧(11)的另一端固定在基座(1)的上表面。
6.如權(quán)利要求5所述的用于旋翼飛行器的機械故障調(diào)試裝置，其特征在于:所述顯示裝置(9)為IXD顯示屏。
【文檔編號】G05B23/02GK103984339SQ201410214759
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】王曉東, 馬磊, 韋宗毅, 張景鑫 申請人:西南交通大學(xué)