CN110282155A - 一种二自由度无人机动力测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二自由度无人机动力测试系统，包括动力测试单元、数据采集单元和角度控制器，所述动力测试单元和数据采集单元安装在支撑板上，所述动力测试单元用于测试无人机的性能，所述角度控制器与动力测试单元相连，用于控制无人机的倾转角度，所述数据采集单元用于采集无人机测试数据上传至上位机，通过角度控制器实现对无人机倾转不同角度的控制并一次完成多项性能数据的测试。

Description

一种二自由度无人机动力测试系统

技术领域

本发明涉及无人机动力系统测试领域，特别涉及一种二自由度无人机动力测试系统。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。

随着无人机技术的不断发展，各项技术不断成熟，促使无人机的性能不断增强，加之小型无人机具有结构简单、成本低廉、操作简单、维护简易等优点。目前无人机普遍应用于航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄等等领域。无人机动力系统作为无人机的心脏，是无人机能够正常执行任务的基本保障，因此拥有一款合格、可靠、简单、安全的无人机动力测试系统及一体化数据采集系统就显得尤为重要。

目前市场上存在的无人机动力测试系统，大多数只能测试出无人机动力系统单一方面的数据，如拉力，不能系统地测量就不能全面地反映无人机动力系统地质量和性能，而且市场上大部分的测试系统都是针对单自由度的无人机动力系统。如公开号为CN108845256A，名称为“无人机动力测试系统”的发明专利，该专利公开了一种无人机动力测试系统，包括测控仪，所述测控仪与激光传感器连接，所述测控仪安装在动力测试台架上；激光传感器安装在动力测试台架前端，且位于安装在所述动力测试台架上的无人机电机的下端，所述激光传感器用于采集对应的无人机电机转速的检测数。基于电机倾转的二自由度的无人机动力测试系统目前还是空白，尤其对于倾转旋翼无人机，电机不同角度倾转对飞行器受力情况和姿态改变影响很大，因此二自由度测试的动力系统非常重要，只有动力系统安全可靠，才能使无人机系统安全稳定地执行任务。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种二自由度无人机动力测试系统，通过角度控制器实现控制无人机倾转不同角度，并实现无人机动力系统进行多项性能数据的测试。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种二自由度无人机动力测试系统，包括动力测试单元、数据采集单元、角度控制器，所述动力测试单元和数据采集单元安装在支撑板上，所述动力测试单元用于测试无人机的性能，所述角度控制器与动力测试单元相连，用于控制无人机的倾转角度，所述数据采集单元用于采集无人机测试数据上传至上位机。

作为本发明的进一步改进：所述动力测试单元包括连接板、旋转轴、滑板、第一滑动组件、第二滑动组件、第一拉力传感器和第二拉力传感器，所述连接板用于连接无人机和动力测试单元，所述连接板与角度控制器相连，所述连接板和角度控制器套设在所述旋转轴上，所述旋转轴固设在所述第一滑动组件上，所述第一滑动组件通过滑板与所述第二滑动组件相连，所述第一拉力传感器一端与所述滑板连接，所述第一拉力传感器另一端与所述旋转轴相连；所述第二拉力传感器一端与所述滑板连接，所述第二拉力传感器另一端通过连接件与所述支撑板固接。

作为本发明的进一步改进：所述第一滑动组件包括第一滑块和第一滑轨，所述第一滑轨垂直对称设置在所述滑板上，所述两根第一滑轨上均设有第一滑块，所述两个第一滑块通过旋转轴相连。

作为本发明的进一步改进：所述第二滑动组件包括第二滑块、第二滑轨和滑轨支撑架，所述第二滑轨通过所述滑轨支撑架平行对称设置在所述支撑板上，所述两根第二滑轨上均设有第二滑块，所述滑板安装在所述两个第二滑块上。

作为本发明的进一步改进：所述连接件为连接角铁。

作为本发明的进一步改进：所述数据采集单元包括拉力传感器放大器和数据采集板，所述拉力传感器放大器与第一拉力传感器和第二拉力传感器连接，用于接收第一拉力传感器和第二拉力传感器的电信号并将信号放大后输送至数据采集板。

作为本发明的进一步改进：所述数据采集单元还包括第一传感器、第二传感器、第三传感器，分别用于采集无人机变速时的电流、电压及电机转数的测试数据。

作为本发明的进一步改进：所述数据采集板设置在所述数据采集单元内，用于采集整合所述第一拉力传感器、第二拉力传感器、第一传感器、第二传感器、第三传感器的测试数据并上传至上位机。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明是基于无人机动力装置二自由度的无人动力测试系统，不仅适用于单自由度的无人机，还能满足旋翼无人机的动力装置性能测试，适用范围广，通过设置角度控制器实现无人机动力装置的倾转角度控制，更真实的模拟旋翼无人机实际飞行状态，能更全面、准确、客观的测试出无人机动力装置的性能。

2、本发明通过设置多个传感器，数据采集单元可一次性采集动力装置的拉力、电流、电压、转速多个测试数据，实现无人机动力系统质量和性能全面测试，提高了性能测试的可靠性和全面性，确保动力装置安全可靠，提高了整个无人机飞行的可靠性及稳定性。

附图说明

图1为本发明在具体应用实施例中的立体结构示意图；

图2为本发明在具体应用实施例中数据采集单元的分解示意图；

图例说明：

1、数据采集单元；111、拉力传感器放大器；112、数据采集板；113、第一传感器；114、第二传感器；2、角度控制器；3、支撑板；4、连接板；5、旋转轴；6、滑板；7、第一滑动组件；71、第一滑块；72、第一滑轨；8、第二滑动组件；81、第二滑块；82、第二滑轨；83、滑轨支撑架；9、第一拉力传感器；10、第二拉力传感器；11、连接件。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1、图2所示，本实施例中的一种二自由度无人机动力测试系统，包括动力测试单元、数据采集单元1和角度控制器2，动力测试单元和数据采集单元1安装在支撑板3上，动力测试单元用于测试无人机的性能，角度控制器2与动力测试单元相连，用于控制无人机的倾转角度，数据采集单元1用于采集无人机测试数据输送至上位机。由于无人机飞行的不同角度倾转对飞行器受力情况和姿态改变影响大，本实施例中通过设置角度控制器2能实现控制旋翼无人机在0°～90°进行倾转，更真实的模拟旋翼无人机实际飞行状态，能更全面、准确、客观的测试出无人机动力装置的性能。

本实施例中，动力测试单元包括连接板4、旋转轴5、滑板6、第一滑动组件7、第二滑动组件8、第一拉力传感器9和第二拉力传感器10，连接板4用于连接无人机和动力测试单元，连接板4与角度控制器2相连，连接板4和角度控制器2套设在旋转轴5上，旋转轴5固设在第一滑动组件7上，第一滑动组件7通过滑板6与第二滑动组件8相连，第一拉力传感器9一端与滑板6连接，第一拉力传感器9另一端与旋转轴5相连；第二拉力传感器10一端与滑板6连接，第二拉力传感器10另一端通过连接件11与支撑板3固接。

在优先实施例中，第一滑动组件7包括第一滑块71和第一滑轨72，第一滑轨72垂直对称设置在滑板6上，第一滑轨72为两根，两根第一滑轨72上均设有第一滑块71，两个第一滑块71通过旋转轴5相连；第二滑动组件8包括第二滑块81、第二滑轨82和滑轨支撑架83，第二滑轨82通过滑轨支撑架83平行对称设置在支撑板3上，第二滑轨82为两根，两根第二滑轨82上均设有第二滑块81，滑板6安装在两个第二滑块81上；在优选实施例中，连接件11为连接角铁。

具体应用时，当无人机的动力装置（如电机或内燃机）转动带动螺旋桨转动，从而产生与动力装置轴同向的拉力，由于无人机动力装置通过连接板4与动力测试单元连接，故产生的拉力可传递到连接板4，拉力分解为竖直方向和水平方向的分力，竖直方向的分力带动旋转轴5和第一滑块71沿第一滑轨72作竖直向上运动，从而使得第一拉力传感器9变形产生一个电信号；水平方向的分力带动滑板6、第二滑块81沿第二滑轨82作水平方向的运动，从而使得第二拉力传感器10变形产生一个电信号；两个电信号均输出至数据采集单元1，通过整合后上传至上位机。

本实施例中，数据采集单元1包括拉力传感器放大器111和数据采集板112，拉力传感器放大器111与第一拉力传感器9和第二拉力传感器10电连接，用于接收第一拉力传感器9和第二拉力传感器10的电信号并将信号放大后输送至数据采集板112。

本实施例中，数据采集单元1还包括第一传感器113、第二传感器114和第三传感器，分别用于采集无人机变速时的电流、电压及电机转数的测试数据。

数据采集板112设置在数据采集单元1内，当第一拉力传感器9和第二拉力传感器10形变产生电信号时，传递至数据采集板112，通过数据采集板112采集整合第一拉力传感器9、第二拉力传感器10、第一传感器113、第二传感器114、第三传感器的测试数据并上传至上位机。数据采集单元1可一次性采集动力装置的拉力、电流、电压、转速多个测试数据，实现无人机动力系统质量和性能全面测试，提高了性能测试的可靠性和全面性，确保动力装置安全可靠，提高了整个无人机飞行的可靠性及稳定性。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种二自由度无人机动力测试系统，其特征在于，包括动力测试单元、数据采集单元（1）和角度控制器（2），所述动力测试单元和数据采集单元（1）安装在支撑板（3）上，所述动力测试单元用于测试无人机的性能，所述角度控制器（2）与动力测试单元相连，用于控制无人机的倾转角度，所述数据采集单元（1）用于采集无人机测试数据上传至上位机。

2.根据权利要求1所述的二自由度无人机动力测试系统，其特征在于，所述动力测试单元包括连接板（4）、旋转轴（5）、滑板（6）、第一滑动组件（7）、第二滑动组件（8）、第一拉力传感器（9）和第二拉力传感器（10），所述连接板（4）用于连接无人机和动力测试单元，所述连接板（4）与角度控制器（2）相连，所述连接板（4）和角度控制器（2）套设在所述旋转轴（5）上，所述旋转轴（5）固设在所述第一滑动组件（7）上，所述第一滑动组件（7）通过滑板（6）与所述第二滑动组件（8）相连，所述第一拉力传感器（9）一端与所述滑板（6）连接，所述第一拉力传感器（9）另一端与所述旋转轴（5）相连；所述第二拉力传感器（10）一端与所述滑板（6）连接，所述第二拉力传感器（10）另一端通过连接件（11）与所述支撑板（3）连接。

3.根据权利要求2所述的二自由度无人机动力测试系统，其特征在于，所述第一滑动组件（7）包括第一滑块（71）和第一滑轨（72），所述第一滑轨（72）垂直对称设置在所述滑板（6）上，所述两根第一滑轨（72）上均设有第一滑块（71），所述两个第一滑块（71）通过旋转轴（5）相连。

4.根据权利要求2所述的二自由度无人机动力测试系统，其特征在于，所述第二滑动组件（8）包括第二滑块（81）、第二滑轨（82）和滑轨支撑架（83），所述第二滑轨（82）通过所述滑轨支撑架（83）平行对称设置在所述支撑板（3）上，所述两根第二滑轨（82）上均设有第二滑块（81），所述滑板（6）安装在所述两个第二滑块（81）上。

5.根据权利要求2所述的二自由度无人机动力测试系统，其特征在于，所述连接件（11）为连接角铁。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的二自由度无人机动力测试系统，其特征在于，所述数据采集单元（1）包括拉力传感器放大器（111）和数据采集板（112），所述拉力传感器放大器（111）与第一拉力传感器（9）和第二拉力传感器（10）连接，用于接收第一拉力传感器（9）和第二拉力传感器（10）的电信号并将信号放大后输送至数据采集板（112）。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的二自由度无人机动力测试系统，其特征在于，所述数据采集单元（1）还包括第一传感器（113）、第二传感器（114）和第三传感器，分别用于采集无人机变速时的电流、电压及电机转数的测试数据。

8.根据权利要求6所述的二自由度无人机动力测试系统，其特征在于，所述数据采集板（112）设置在所述数据采集单元（1）内，用于采集整合所述第一拉力传感器（9）、第二拉力传感器（10）、第一传感器（113）、第二传感器（114）、第三传感器的测试数据并上传至上位机。