[发明专利]扑翼飞行机器人姿态控制的仿真系统和方法

权利要求书

1.一种扑翼飞行机器人姿态控制的仿真方法，其特征在于，包括：

获取扑翼飞行机器人实验场景的真实数据，根据所述真实数据进行建模得到所述扑翼飞行机器人实验场景的三维模型；

将所述三维模型与刚体组件建立对应关系并设置虚拟控制参数，其中，所述虚拟控制参数是模拟所述三维模型在真实实验场景的物理属性；

根据所述虚拟控制参数通过物理引擎控制所述三维模型的进行仿真。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述三维模型与所述刚体组件建立对应关系并设置所述虚拟控制参数包括：

将所述三维模型与所述刚体组件建立对应关系；

设置与所述刚体组件相关的刚体参数，其中，所述刚体参数包括质量、重心位置、平动阻力、旋转阻力、是否受重力影响、是否接收其它刚性物体的碰撞、碰撞类型；和/或

设置铰链属性参数，其中，所述铰链属性是模拟所述三维模型在真实世界运动规律的属性；和/或

设置驱动属性参数，其中，所述驱动属性参数是模拟所述三维模型中的舵机在真实世界产生转角、转速、扭矩的变化。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，设置所述铰链属性参数包括：对所述三维模型中舵机、舵机臂、以及滚珠轴承和轴销所组成的结构，分别设置所述铰链属性参数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述虚拟控制参数控制所述三维模型进行仿真之后包括：

将仿真过程中的仿真数据与在实验场景下的实验数据保存在指定路径下，其中，所述实验数据是根据扑翼飞行机器人实验场景的真实数据进行飞行实验所获得的；

对所述仿真数据与所述实验数据进行分析；

根据所述分析结果改进所述虚拟控制参数。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，获取所述扑翼飞行机器人实验场景的真实数据包括：

限制所述扑翼飞行机器人在偏航角和俯仰角平面内的两个旋转自由度；

获得所述扑翼飞行机器人在滚转角平面内的真实数据。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，获取所述扑翼飞行机器人实验场景的真实数据包括：

限制所述扑翼飞行机器人在x轴，y轴，z轴上的平动位移；

获得所述扑翼飞行机器人实验场景的真实数据。

7.一种扑翼飞行机器人姿态控制的仿真系统，其特征在于，包括：

扑翼飞行机器人，由机翼、机身碳杆、舵机驱动的扑翼结构组成；

可伸缩立杆；

底座，所述扑翼飞行机器人通过所述可伸缩立杆与所述底座相连；

计算机物理引擎，用于根据所述真实数据进行建模得到扑翼飞行机器人实验场景的三维模型；用于将所述三维模型与刚体组件建立对应关系并设置虚拟控制参数，其中，所述虚拟控制参数是模拟所述三维模型在真实实验场景的物理属性；

用于根据所述虚拟控制参数通过物理引擎控制所述三维模型的进行仿真。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括：实验平台上位机，用于根据所述扑翼飞行机器人的真实数据进行飞行实验获得实验数据；最小系统控制板，用于处理和发送扑翼飞行机器人的真实数据，用于控制扑翼飞行机器人进行实验。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述扑翼飞行机器人还包括：自由度限制机构，用于限制所述扑翼飞行机器人在偏航角和俯仰角平面内的两个旋转自由度；所述自由度限制机构固定在所述扑翼飞行机器人的质心位置处。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述自由度限制机构包括：滚珠轴承、轴销、底部固定件、中部固定件和顶部固定件，所述中部固定件与所述底部固定件进行连接，所述底部固定件与所述可伸缩立杆进行连接，所述顶部固定件的顶部方孔用于与扑翼机飞行机器人的机身进行连接，所述底部圆孔通过所述滚珠轴承与所述轴销的配合与所述中部固定件进行铰链配合。