[实用新型]一种多自由度旋翼无人机综合调试平台

说明书

本实用新型提供一种多自由度旋翼无人机综合调试平台，涉及自动化工程领域，尤其涉及中小型无人机领域。该平台使用纵置的两个铰链和一个直线轴承，其构造从上到下依次为顶部活动平台、上部球铰、硬轴、轴承、轴承支架、限位环、底部球铰和底座，提供三个转动和三个平动共六个方向上的自由度，即调试时可为无人机提供一定球壳形空间内的运动裕度；同时带有坠地保护功能，保障设备安全。

技术领域

本实用新型属于自动化工程领域，尤其涉及中小型无人机领域。

背景技术

目前主流的旋翼无人机调试方法有“拉绳法”、“烤四轴法”、“球头法”和“悬吊法”，各有缺陷。如“拉绳法”失控坠地时易造成设备损坏；“悬吊法”易打桨、运动空间不足；由于旋翼无人机调试特殊的技术要求——需在“临界起飞状态”进行姿态调试，“烤四轴法”、“球头法”铰接点固定，不利于技术人员判断观察，等等。

相关文献中亦有基于三轴滑台之调试平台的阐述，但其占地面积大，成本高昂，对于个人开发者而言，也不具有普遍的适用性。无人机工程技术人员亟需一种成本低廉，平衡性较好的调试平台。

发明内容

为了克服已有调试方案缺乏保护措施、运动空间不足、不利于观察的缺陷，同时融合各方优点，本实用新型提供一种基于铰链和直线轴承的低成本、多自由度、多功能的被动机械式旋翼无人机调试平台。

本实用新型技术方案如下：该调试平台主要由顶部活动平台、上部球铰、硬轴、轴承、轴承支架、限位环、底部球铰和底座组成。使用两个铰链和一个直线轴承，运动合成后提供三个转动和三个平动共六个方向上的自由度，即调试时可为无人机提供一定球壳形空间内的运动裕度，参考图1。

上述铰链为两个球铰，分别位于平台底部和上部，同时限制其转动范围，典型值120°。底部球铰铰接底座和轴承支架，上部球铰铰接硬轴和顶部活动平台；铰链均为可拆卸设计，即与所铰接部件螺栓连接，也可根据具体调试要求灵活选择铰的类型，如为排除偏航干扰，可将上部球铰更换为虎克铰，若单独对横滚或俯仰进行调试，则使用活页铰。

上述直线轴承与轴承支架粘接，且位于上、底部铰接点之间，轴承支架绕底部铰接点转动时，轴承中心线始终指向底部铰接点；在轴承约束下，硬轴可在一定范围内沿轴承中心线自由运动。

调试时无人机飞起，带动顶部活动平台，经上部球铰拉动硬轴滑动，同时带动轴承支架绕底部球铰转动。其在一定空间内自由进行姿态调整和运动控制，不会受到约束，便于技术人员观察。而当限位环与轴承端面接触，即硬轴达到行程极限，立即限制飞机向外运动，防止其过度飘移。飞机失控时，轴承支架、顶部活动平台和无人机一起向下倾倒，由于底部球铰的转动限制，飞机不会坠落至地面，保障设备安全。

本发明的有益效果为：可为无人机提供相对较大的运动空间，便于技术人员观察，同时具有坠地保护功能，保障设备安全；结构简单，制造成本低，零件可拆卸设计，维护成本低，收缩后占用空间小，收纳成本低；针对不同的调试要求可更换不同的链接件，综合性强。

附图说明

图1为本实用新型所能为调试对象提供的球壳形活动空间示意图。

图2为本实用新型实施例等轴视角爆炸视图。

图3为本实用新型实施例装配体总成示意图。

图4为本实用新型实施例某实际工况示意图。

图2、3、4中：1.顶部活动平台，2.上部铰链，3.硬轴，4.细杆，5轴承，6.上部支撑盘，7.限位环，8.底部支撑盘，9.底部球铰，10.底座。

具体实施方式

在图2所示实施例中：底座（10）为实心铸铁，上有螺柱；底部球铰（9）底部开孔，可旋紧于底座（10）上，另一端与底部支撑盘（8）螺栓连接，即底部球铰（9）铰接底座（10）和底部支撑盘（8）；类似的，顶部活动平台（1）上有螺纹通孔，上部球铰（2）铰接顶部活动平台（1）和硬轴（3），亦分别为螺栓连接；上、底部支撑盘（6）、（8）和顶部活动平台（1）均为铝制以减小转动惯量，且（6）、（8）上有开孔，分别插入三根细杆（4）并与其粘接，共同组成笼形的轴承支架；限位环（7）端面有橡胶软垫，侧面开孔，可用螺丝锁紧在硬轴（3）一端上；硬轴（3）为镀铬轻轴或等径碳纤维杆；上、下部球铰均限制转动范围为120°；顶部活动平台（1）采用多条镂空设计，以匹配不同轴距的旋翼机。实际调试时首先拆掉旋翼机的起落架，用螺丝将飞机底板和顶部活动平台（1）固定。飞机起飞后，会带动顶部活动平台（1）一起在空间内运动，经上部铰链（2）拉动或推动硬轴（3）沿轴向滑动，并带动由底部支撑盘（8）、三根细杆（4）和上部支撑盘（6）组成的轴承支架绕底部球铰（9）转动，同时无人机为维持水平自身亦绕上部球铰（2）转动，在一定空间内无人机自由进行姿态调整和运动控制，不会受到约束，便于技术人员观察。当限位环（7）与轴承（5）端面接触，即硬轴（3）达到行程极限，立即限制飞机向外运动，防止其过度飘移。飞机失控时，轴承支架、顶部活动平台（1）和无人机一起向下倾倒，由于底部球铰（9）的转动限制，飞机不会坠落至地面，保障设备安全。