一種多旋翼無人機(jī)飛控調(diào)試保護(hù)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及航空技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多旋翼無人機(jī)飛控調(diào)試保護(hù)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)的發(fā)展，多旋翼無人機(jī)已經(jīng)普遍出現(xiàn)在人們的日常生活中。尤其是近幾年來，多旋翼無人機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展高度活躍，從軍用到民用、從圖像采集、情報(bào)偵察到普通的攝影攝像、農(nóng)用植保、物流快遞等，多旋翼無人機(jī)都堪稱技術(shù)前沿，具有重大的發(fā)展?jié)摿徒?jīng)濟(jì)價(jià)值。我國(guó)的多旋翼無人機(jī)技術(shù)十分先進(jìn)、多旋翼無人機(jī)產(chǎn)業(yè)十分發(fā)達(dá)，有一大批活躍的企業(yè)、科研院所從事相關(guān)領(lǐng)域的研宄、有龐大的科研從業(yè)者隊(duì)伍提供扎實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，并且擁有多個(gè)在世界范圍內(nèi)具有良好口碑的新興品牌，占據(jù)了世界多旋翼無人機(jī)市場(chǎng)的主要份額，得到海內(nèi)外用戶的高度贊揚(yáng)。多旋翼無人機(jī)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，需要先進(jìn)的電子飛控技術(shù)，而這種飛控技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，又需要先進(jìn)的飛控算法。飛控算法的好壞，直接決定了多旋翼無人機(jī)的飛行品質(zhì)，也因此可以預(yù)見:能否保證先進(jìn)飛控算法的迅猛發(fā)展，對(duì)多旋翼無人機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度具有重要影響。
[0003]當(dāng)前的學(xué)術(shù)領(lǐng)域，關(guān)于多旋翼無人機(jī)先進(jìn)飛控算法的研宄十分活躍。然而與之形成鮮明對(duì)比的是，在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域，新的飛控算法發(fā)展并不迅速，科研成果的轉(zhuǎn)化很慢。大量理論上非常先進(jìn)的算法在被提出后，因其不成熟、不穩(wěn)定而遲遲不能投入實(shí)際應(yīng)用，許多優(yōu)秀的創(chuàng)意在被提出后就被束之高閣，無法進(jìn)行進(jìn)一步的試驗(yàn)、完善，后續(xù)的研宄工作也因此不能展開。宄其原因，在于無人機(jī)是價(jià)格昂貴且易受損的裝備，許多先進(jìn)的飛控算法因其完成度低、穩(wěn)定性差，一旦裝機(jī)試飛后容易引起飛行器墜地受損，導(dǎo)致設(shè)備遭到破壞，致使相關(guān)研宄的參與者遭到較大經(jīng)濟(jì)損失。而一種新的飛控算法從提出到完善，又需要反復(fù)調(diào)試，研宄者將不得不冒著遭受重大損失的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行數(shù)目龐大的試飛架次，才有可能將工作完成，研宄的風(fēng)險(xiǎn)很大。這在客觀上大幅增加了新型飛控算法在應(yīng)用領(lǐng)域的研發(fā)成本，直接影響到了新理論轉(zhuǎn)化為新成果的速度。
[0004]可見，若有一種裝置能夠保證多旋翼無人機(jī)的試飛安全，既能有效完成多旋翼無人機(jī)飛控的調(diào)試工作，使研宄所需的相關(guān)性能不受影響；又能保護(hù)飛行器的安全，使多旋翼無人機(jī)在測(cè)試新型飛控時(shí)不會(huì)墜毀受損，將能極大減輕該行業(yè)科研人員的后顧之憂，對(duì)促進(jìn)多旋翼無人機(jī)飛控技術(shù)的快速發(fā)展大有裨益。
[0005]多旋翼無人機(jī)飛控的研宄有很多方面，其中最為基礎(chǔ)的是通過4個(gè)受控自由度，即繞飛行器載體坐標(biāo)系X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)(即滾轉(zhuǎn))、繞Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)(即俯仰)和繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)(即航向)以及沿載體坐標(biāo)系Z軸的移動(dòng)來控制無人機(jī)在空間6自由度的運(yùn)動(dòng)(如圖1)。由于多旋翼無人機(jī)是一種欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，且為靜不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，想要完成這種操縱，必須依賴電子飛控系統(tǒng)對(duì)無人機(jī)的飛行姿態(tài)進(jìn)行控制增穩(wěn)，又稱自穩(wěn)。欲實(shí)現(xiàn)這種控制增穩(wěn)，首先要采用各類航姿傳感器對(duì)無人機(jī)的航姿進(jìn)行解算、濾波，并至少對(duì)其中3個(gè)自由度進(jìn)行閉環(huán)控制，即航向、俯仰和滾轉(zhuǎn)。無人機(jī)飛控的所有其他功能都將基于自穩(wěn)的實(shí)現(xiàn)而展開。與此相關(guān)的一些領(lǐng)域，譬如新型傳感器的應(yīng)用、多傳感器的數(shù)據(jù)融合、一些高級(jí)控制技術(shù)的應(yīng)用、新構(gòu)型飛行器的控制耦合問題，以及非線性系統(tǒng)的分析與綜合等，都在快速發(fā)展，有許多新技術(shù)亟待被采用、有許多新理論亟待被深化。這些新技術(shù)、新理論、新算法最終都需要裝機(jī)試飛、進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證才能被采納和發(fā)展，這都需要一種調(diào)試保護(hù)裝置來確保試驗(yàn)安全。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的，旨在為廣大多旋翼飛行器研宄者提供一種裝置，能夠保護(hù)多旋翼無人機(jī)在其飛控進(jìn)行自穩(wěn)(航向、俯仰和滾轉(zhuǎn))相關(guān)功能的調(diào)試、試驗(yàn)時(shí)不會(huì)墜地受損，從而保證研宄人員無后顧之憂地將最新的研宄成果、先進(jìn)理論投入試驗(yàn)，確保相關(guān)研宄得以安全實(shí)現(xiàn)。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種多旋翼無人機(jī)飛控調(diào)試保護(hù)裝置，該裝置由三腳架和可拆卸換裝的調(diào)試模塊組成。多旋翼無人機(jī)通過綁扎帶固定于調(diào)試模塊上，并安裝在三腳架頂端。三腳架支撐腿的底端安裝有螺紋聯(lián)接的駐鋤，用以增加三腳架與地面的接觸面積，并且可以對(duì)三腳架的擺放角度進(jìn)行調(diào)整。支撐腿的末段設(shè)有卡槽，用以安放配重組，通過配重組增加三腳架放置的穩(wěn)定性，同時(shí)通過增加系統(tǒng)質(zhì)量的方式減小無人機(jī)運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)，減小地面共振對(duì)飛控調(diào)試的不利影響。配重組安放于支撐腿末端可以增加力臂長(zhǎng)度，進(jìn)一步增強(qiáng)穩(wěn)定效果。三腳架與調(diào)試模塊之間設(shè)有可調(diào)節(jié)高度的撐桿，用以調(diào)節(jié)無人機(jī)的安放高度，以適應(yīng)不同尺寸的旋翼，消除地面效應(yīng)。
[0008]上述可拆卸換裝的調(diào)試模塊，共4種，分別為僅允許航向、俯仰和滾轉(zhuǎn)單自由度運(yùn)動(dòng)的調(diào)試模塊，以及3自由度的綜合調(diào)試模塊，其原理為:綜合調(diào)試模塊由一個(gè)球頭關(guān)節(jié)軸承與撐桿相聯(lián)接，球頭關(guān)節(jié)軸承的一端設(shè)有云臺(tái)，云臺(tái)上設(shè)有氣泡水平儀和燕尾槽。球頭關(guān)節(jié)軸承上設(shè)有鎖緊旋鈕，當(dāng)球頭關(guān)節(jié)軸承未被限位時(shí)，其可以繞空間坐標(biāo)系三個(gè)坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)，將多旋翼無人機(jī)由綁扎帶固定于無人機(jī)托盤上、通過燕尾槽安裝到云臺(tái)并固定，即可進(jìn)行多旋翼無人機(jī)的3自由度自穩(wěn)綜合調(diào)試。當(dāng)球頭關(guān)節(jié)軸承被鎖緊旋鈕限位固定后，云臺(tái)與三腳架形成剛性體，此時(shí)可通過燕尾槽卸下托盤，安裝單自由度調(diào)試模塊。
[0009]3種單自由度調(diào)試模塊可分別對(duì)多旋翼無人機(jī)的航向、俯仰和滾轉(zhuǎn)控制進(jìn)行獨(dú)立調(diào)試；通過軸承安裝方向的不同，使多旋翼無人機(jī)僅能繞X軸或Y軸或Z軸中的一個(gè)旋轉(zhuǎn)，其他兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度被限制。這樣做的好處在于:由于多旋翼無人機(jī)研宄的問題相對(duì)復(fù)雜、系統(tǒng)環(huán)節(jié)很多，簡(jiǎn)單的試飛驗(yàn)證出現(xiàn)問題后往往仍無法確定問題的所在，只能進(jìn)行盲目的全面性排查，工作重復(fù)而浪費(fèi)，使研宄的進(jìn)行十分不便。采用完全隔離且針對(duì)性明確的獨(dú)立調(diào)試模塊，可以確保發(fā)現(xiàn)的問題不被混淆、一旦發(fā)現(xiàn)問題也便于查清源頭。同時(shí)若無人機(jī)采用新的控制算法，新的軟硬件設(shè)計(jì)，也可以通過這樣的功能拆分，在不完成全部工程之前即可及時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證、發(fā)現(xiàn)問題，讓研宄人員少走彎路、避免人力和時(shí)間上的浪費(fèi)。
[0010]當(dāng)無人機(jī)系統(tǒng)分別通過上述3個(gè)試驗(yàn)驗(yàn)證，確信相應(yīng)技術(shù)達(dá)到預(yù)期效果、軟硬件均無問題后，即可通過綜合調(diào)試模塊進(jìn)行系統(tǒng)綜合。非線性系統(tǒng)的綜合問題存在一定研宄價(jià)值和難度，盲目地進(jìn)行試驗(yàn)難以得出精確的量化結(jié)果。通過采用3個(gè)單自由度的獨(dú)立調(diào)試模塊，可以先期解決單自由度的控制問題，確保前期工作的正確性與穩(wěn)定性，再進(jìn)行系統(tǒng)綜合校正，將使非線性系統(tǒng)綜合的研宄具有更加明確的針對(duì)性，以方便問題的排查。
[0011]在進(jìn)行多旋翼無人機(jī)飛控的調(diào)試時(shí)，由于多旋翼無人機(jī)被固定于調(diào)試裝置的頂端，能夠保證無人機(jī)運(yùn)行時(shí)不會(huì)因墜毀受損，可以保證試驗(yàn)的安全，避免財(cái)產(chǎn)損失和研宄風(fēng)險(xiǎn)。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型的整體效果圖；
[0013]圖2為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)分解視圖；
[0014]圖3為滾轉(zhuǎn)調(diào)試模塊局部分解視圖；
[0015]圖4為滾轉(zhuǎn)調(diào)