[发明专利]一种多自由度四旋翼无人机姿态测试装置

说明书

一种多自由度四旋翼无人机姿态测试装置。其包括框架、外环架、内环架、上底座、下底座、调整座、联轴装置、旋转编码器、直流电机、编码器固定装置和电机固定装置；本发明优点：是一个三自由度的实验平台，可适应不同类型和尺寸的四旋翼无人机，可通过改变调整座的安装高度来实现四旋翼无人机的几何中心与本装置旋转中心间的对准和校正。本装置包括三旋转编码器和个直流电机，可精准地测量四旋翼无人机在运动中真实的横滚、俯仰和偏航角，同时可通过控制直流电机转动来模拟外力扰动，从而对四旋翼无人机飞行过程中的鲁棒性进行验证。有助于人们对四旋翼无人机运动方式和控制规律进行更清晰和安全地观察，从而对四旋翼无人机进行更深入理解和开发。

技术领域

本发明属于无人机飞行姿态测量装置技术领域，特别是涉及一种多自由度四旋翼无人机姿态测试装置。

背景技术

当前，无人机作为信息化特征显著的新型设备，已经成为军事、农业、电力和环保等行业中不可或缺的重要力量。相对于固定翼无人机，由于旋翼飞行器具有能够垂直起降、空中悬停、低速飞行及机动性好等特性，因此已成为当前无人飞行器发展的一个重要方向。四旋翼无人机作为旋翼飞行器的代表，与其他旋翼飞行器相比结构相对简单，稳定性更好，机动性更高，操控性更佳，因此具有更加广阔的军事和民用前景。

但是，由于四旋翼无人机具有很强的静不稳定性，在四旋翼无人机的开发和研制过程中很容易造成四旋翼无人机的坠机事故，而一架配置完整的四旋翼无人机价格昂贵，因此造成了实验过程中成本的浪费。同时，如果飞行测试过程中四旋翼无人机飞行的轨迹发生突变，其高速旋转的螺旋桨很容易对周围的人群造成伤害。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种多自由度四旋翼无人机姿态测试装置。

为了达到上述目的，本发明提供的多自由度四旋翼无人机姿态测试装置包括：框架、外环架、内环架、上底座、下底座、调整座、联轴装置、旋转编码器、直流电机、编码器固定装置和电机固定装置；其中，框架为设有底板和顶板的正方体形框架，底板的中心处安装有一个旋转编码器，顶板的中心处安装有一个直流电机，并且框架上的旋转编码器与直流电机的输出轴垂直于底板或顶板且同轴设置；外环架为圆环形结构且上下端及左右侧部位共有四个等分点，其中上、下端等分点分别通过一个联轴装置与固定于框架顶板上的直流电机输出轴以及固定于框架底板上的旋转编码器输出轴相连，因此外环架能够绕垂直方向的轴进行转动；左侧等分点处设有一个编码器固定装置，编码器固定装置内设有一个旋转编码器，右侧等分点处设有一个电机固定装置，电机固定装置内设有一个直流电机，并且外环架上的旋转编码器与直流电机的输出轴平行于底板或顶板且同轴设置；内环架与外环架的结构相近，直径小于外环架的直径，设置在外环架的内侧，内环架的左侧和右侧等分点处分别通过一个联轴装置与设置在上述编码器固定装置内的旋转编码器以及设置在电机固定装置内的直流电机输出轴相连接，因此内环架能够绕水平方向的轴进行翻转；内环架的上端等分点处设有一个电机固定装置，电机固定装置内设有一个直流电机且直流电机的输出轴与一个联轴装置的内端相连接，下端等分点处设有一个编码器固定装置，编码器固定装置内设有一个旋转编码器且旋转编码器的输出轴上也与一个联轴装置的内端相连接；调整座为L形板状结构，一侧面上形成有多条竖向滑槽轨道，内环架上每个联轴装置的外端分别以能够沿竖向滑槽轨道滑动的方式固定在一个调整座上的竖向滑槽轨道内；两个调整座的另一侧面分别连接在下底座的两端；下底座呈板状；上底座也呈板状，以可拆卸的方式固定在下底座的一侧面中部，外表面用于固定四旋翼无人机。

所述的联轴装置的一端为套筒式结构且与旋转编码器或直流电机的输出轴通过顶丝连接，另一端为带孔的平面或L形板且与外环架、内环架或调整座上的竖向滑槽轨道通过螺栓螺母固定。

所述的下底座由位于中部的矩形固定环和连接在矩形固定环上两个相对侧边上的两个连接板构成，连接板的外端与调整座的外端通过螺栓螺母固定，矩形固定环的每条边中部形成有多个底座定位孔。