[发明专利]一种无人机重心测量及匹配推力线的装置及其方法

权利要求书

1.一种无人机重心测量及匹配推力线的方法，基于无人机重心测量及匹配推力线的装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将后支撑杆（10）高度进行调节，确保一号传感器（1）、二号传感器（2）、三号传感器（3）和四号传感器（4）在同一水平面上对称分布；通过限位组件固定后支撑件（10）；

步骤二：将可换支撑球（8）分别放置在一号传感器（1）、二号传感器（2）、三号传感器（3）和四号传感器（4）的球窝上，然后对一号传感器（1）、二号传感器（2）、三号传感器（3）和四号传感器（4）进行置零；置零后将可换支撑球（8）取下，在无人机（7）腹部设置定位圆孔，将与可换支撑球（8）连接的连接支撑部固定安装在定位圆孔内；

步骤三：建立自然坐标系XYZ，将无人机（7）吊装到进行无人机重心测量及匹配推力线的所述装置上，使得可换支撑球（8）分别对应放置在一号传感器（1）、二号传感器（2）、三号传感器（3）和四号传感器（4）的球窝上，测量水平状态下无人机（7）四个传感器的读数，并根据读数计算无人机（7）在水平的X方向和Y方向上的重心；

步骤四：利用支撑结构将无人机（7）后部撑起，并使用升降手轮（11）调节后支撑杆（10）的高度，使得当无人机（7）由后支撑杆（10）进行支撑时，无人机（7）沿着前支撑杆（9）上的可换支撑球（8）转动角度α；接着通过移动滑块（14）移动后支撑杆（10），然后使用限位组件重新将后支撑件（10）固定，并调节支撑结构，使得无人机（7）后部重新由后支撑杆（10）进行支撑；然后读取在倾角α的情况下，四个传感器的读数，并根据四个传感器的读数计算出无人机（7）的竖直Z方向的重心；

步骤五：根据计算得到的在X方向、Y方向和Z方向上的重心得到实际重心（18）的坐标（x,y,z）；然后对推力线（19）进行调节，使得实际重心（18）与推力线（19）匹配；

所述步骤三中根据读数计算无人机（7）在水平的X方向和Y方向上的重心的方法为：

首先设定在水平状态下一号传感器（1）、二号传感器（2）、三号传感器（3）和四号传感器（4）的读数分别为P1、P2、P3、P4；以无人机（7）的前端点为自然坐标系的原点，设定一号传感器（1）和二号传感器（2）的球窝的球心的坐标分别为（c，-a，-e）和（-c，-a，-e），三号传感器（3）和四号传感器（4）的球窝的球心的坐标分别为（-c，-b，-e）和（c，-b，-e）；

然后根据力和力矩平衡的关系计算出无人机（7）在X方向和Y方向上的重心，具体计算公式如下：

其中，x为无人机（7）在X方向的重心坐标，y为无人机（7）在Y方向上的重心的坐标；

所述步骤四中，计算无人机（7）在竖直Z方向上的重心的方法为：

首先设定飞机在倾角α的状态下，一号传感器（1）和二号传感器（2）保持位置不变，水平情况下的三号传感器（3）和四号传感器（4）位置移动为倾角α状态下的三号传感器（5）和倾角α状态下的四号传感器（6）；读取一号传感器（1）和二号传感器（2），倾角α状态下的三号传感器（5）和倾角α状态下的四号传感器（6）的读数P1′，P2′，P5′，P6′；

然后以点（c，-a，-e）和点（-c，-a，-e）为端点得到一条旋转轴，以所述旋转轴为轴线，将飞机旋转倾角α，根据力和力矩平衡关系计算出无人机（7）在竖直Z方向上的重心，具体计算公式如下：

其中，d为倾角α状态下的三号传感器（5）和倾角α状态下的四号传感器（6）的坐标在Y方向上的绝对值，y为步骤三中计算出的Y方向的重心值；

所述无人机重心测量及匹配推力线的装置，与无人机（7）连接，包括设置在最底端的底盘（16），所述底盘（16）前段固定安装有前支撑架，后段安装有后支撑架，所述前支撑架包括分别位于底盘（16）上方左右两侧的前支撑杆（9）；

所述后支撑架底端为在所述底盘（16）上可前后滑动的结构，且在底座（16）上设置有用于限制后支撑架滑动的限位组件；所述后支撑架的上部包括位于底盘（16）上方两侧的后支撑杆（10），所述后支撑架还包括配套设置在所述后支撑杆（10）底端的升降手轮（11）；

还包括用于测量称重的传感器，所述传感器包括分别设置在位于底盘（16）上方左右两侧的前支撑杆（9）上的一号传感器（1）和二号传感器（2），还包括分别设置在位于底盘（16）上方两侧的后支撑杆（10）上的三号传感器（3）和四号传感器（4）；

所述无人机（1）上对称设置有四个连接支撑部，在连接支撑部的末端连接有与一号传感器（1）、二号传感器（2）、三号传感器（3）和四号传感器（4）连接的可换支撑球（8）；

还包括支撑结构，所述支撑结构为设置在底盘（16）后段位于三号传感器（3）和四号传感器（4）之间的可伸缩支撑结构，且支撑结构的顶端与无人机（7）支撑连接；

所述底盘（16）上端面两侧设置有滑块导向槽（17），所述后支撑架的底部设置安装在滑块导向槽（17）内的移动滑块（14）；

所述限位组件为定位螺钉（15），所述底盘（16）两侧设置螺纹孔，所述定位螺钉（15）穿过螺纹孔与移动滑块（14）限位固定连接；

所述一号传感器（1）、二号传感器（2）、三号传感器（3）和四号传感器（4）上设置有球窝；所述可换支撑球（8）安装在球窝内与一号传感器（1）、二号传感器（2）、三号传感器（3）和四号传感器（4）连接；

所述支撑结构包括调节杆升降手轮（13），以及设置在底盘（16）后段位于三号传感器（3）和四号传感器（4）之间的调节杆（12），所述调节杆升降手轮（13）安装在调节杆（12）上，用于调节调节杆（12）的伸缩量；所述调节杆（12）的顶端与无人机（7）支撑连接。