本發(fā)明涉及一種無人機(jī)飛行姿態(tài)角控制參數(shù)測(cè)量技術(shù)，特別是一種用于無人機(jī)飛行姿態(tài)角控制參數(shù)調(diào)節(jié)掛架機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

無人機(jī)當(dāng)今在各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，例如軍事偵查，森林防火偵查，航拍等作用。在無人機(jī)控制程序初始化之后，盡管其中各種的控制算法不盡相同，但是就姿態(tài)角控制參數(shù)而言，在無人機(jī)投入實(shí)際使用之前要經(jīng)過多次的調(diào)試。如果在控制參數(shù)沒有調(diào)試到比較理想值時(shí)直接試飛無人機(jī)是非常危險(xiǎn)的，很容易發(fā)生墜機(jī)等事故。

目前無人機(jī)姿態(tài)角控制參數(shù)的調(diào)試方式多是通過將無人機(jī)綁在一根軸上進(jìn)行測(cè)試，這種測(cè)試方式在同一時(shí)間內(nèi)只能調(diào)試一個(gè)姿態(tài)角，且由于外界摩擦因素，調(diào)試的參數(shù)離理想值差距較大。也有人采用將無人機(jī)安裝在萬向云臺(tái)上調(diào)試的方式，但云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)需要一定的力，所以調(diào)試出來的參數(shù)也不理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種對(duì)無人機(jī)多個(gè)姿態(tài)角自由度進(jìn)行調(diào)試且對(duì)無人機(jī)姿態(tài)角運(yùn)動(dòng)的影響非常小的用于無人機(jī)飛行姿態(tài)角控制參數(shù)調(diào)節(jié)掛架機(jī)構(gòu)。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為：一種用于無人機(jī)飛行姿態(tài)角控制參數(shù)調(diào)節(jié)掛架機(jī)構(gòu)，包括垂直軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、一對(duì)水平軸旋轉(zhuǎn)彎曲導(dǎo)軌、連接桿、無人機(jī)掛架；其中垂直軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括一對(duì)軸向止推軸承、一對(duì)軸向止推軸承支撐板、一對(duì)圓弧導(dǎo)軌軸承旋轉(zhuǎn)軸、殼體、旋轉(zhuǎn)軸，一對(duì)軸向止推軸承支撐板設(shè)置于殼體的上下兩個(gè)端面上，一對(duì)軸向止推軸承沿該掛架機(jī)構(gòu)的軸向位于殼體內(nèi)且分別設(shè)置于相應(yīng)的軸向止推軸承支撐板上，旋轉(zhuǎn)軸分別與一對(duì)軸向止推軸承、一對(duì)軸向止推軸承支撐板連接，一對(duì)圓弧導(dǎo)軌軸承旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置于殼體的左右兩端面；一對(duì)水平軸旋轉(zhuǎn)彎曲導(dǎo)軌上設(shè)置弧形軌道孔，且每一水平軸旋轉(zhuǎn)彎曲導(dǎo)軌的弧形軌道孔通過軸承與相應(yīng)的圓弧導(dǎo)軌軸承旋轉(zhuǎn)軸連接，一對(duì)水平軸旋轉(zhuǎn)彎曲導(dǎo)軌之間通過導(dǎo)軌鏈接軸連接；連接桿上端與旋轉(zhuǎn)軸固定連接；無人機(jī)掛架固定于連接桿下端。

采用上述掛架機(jī)構(gòu)水平軸旋轉(zhuǎn)彎曲導(dǎo)軌包括固定連接的內(nèi)側(cè)板和外側(cè)板，內(nèi)側(cè)板和外側(cè)板上設(shè)置匹配的弧形軌道通孔，外側(cè)板內(nèi)壁面沿弧形軌道通孔的下邊緣設(shè)置一凸起的弧形帶；所述軸承設(shè)置于內(nèi)側(cè)板和外側(cè)板之間且于弧形帶上滾動(dòng)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)提供俯仰角、滾轉(zhuǎn)角和偏航角三個(gè)自由度，且可以同時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)姿態(tài)角的控制參數(shù)；(3)采用軸向止推軸承、和軸承減小部件之間的摩擦，以提升測(cè)量準(zhǔn)確度；(3)設(shè)置上下一對(duì)軸向止推軸承，上面的一個(gè)軸向止推軸承可以用來克服無人機(jī)的升力。

下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2(a)是本發(fā)明垂直軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)示意圖。

圖2(b)是本發(fā)明垂直軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的軸向止推軸承支撐板示意圖。

圖2(c)是本發(fā)明垂直軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的連接圓弧導(dǎo)軌軸承旋轉(zhuǎn)軸示意圖。

圖2(d)是本發(fā)明垂直軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的軸向止推軸承示意圖。

圖2(e)是本發(fā)明垂直軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)剖視圖。

圖3(a)是本發(fā)明水平軸旋轉(zhuǎn)彎曲導(dǎo)軌示意圖。

圖3(b)是本發(fā)明水平軸旋轉(zhuǎn)彎曲導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)板示意圖。

圖3(c)是本發(fā)明水平軸旋轉(zhuǎn)彎曲導(dǎo)軌外側(cè)板示意圖。

圖4是本發(fā)明水平軸旋轉(zhuǎn)彎曲導(dǎo)軌中安裝的軸承示意圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1，一種用于無人機(jī)飛行姿態(tài)角控制參數(shù)調(diào)節(jié)掛架機(jī)構(gòu)，包括垂直軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2、一對(duì)水平軸旋轉(zhuǎn)彎曲導(dǎo)軌4、連接桿5、無人機(jī)掛架6。

結(jié)合圖2(a)，垂直軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2包括一對(duì)軸向止推軸承、一對(duì)軸向止推軸承支撐板2-1、一對(duì)圓弧導(dǎo)軌軸承旋轉(zhuǎn)軸2-2、殼體2-3、旋轉(zhuǎn)軸2-4。所述殼體2-3位兩片連接板，其平行設(shè)置，一對(duì)軸向止推軸承支撐板2-1設(shè)置于上端面，一對(duì)圓弧導(dǎo)軌軸承旋轉(zhuǎn)軸2-2設(shè)置于其左右兩端面上。一對(duì)軸向止推軸承支撐板2-1設(shè)置于殼體2-3的上下兩個(gè)端面上，每一個(gè)軸向止推軸承支撐板2-1包括一基座和設(shè)置于基座上的軸承槽，以及軸承槽底面和基座設(shè)置的旋轉(zhuǎn)軸通孔，如圖2(b)所示。所述兩個(gè)軸承槽，上端的開口向下，下端的開口向上。圖2(d)所示的軸向止推軸承設(shè)置于軸承槽內(nèi)。如圖2(e)所示，旋轉(zhuǎn)軸2-4中間設(shè)置一圈凸起，該凸起設(shè)置于兩個(gè)軸向止推軸承之間并與軸向止推軸承緊密貼合。旋轉(zhuǎn)軸凸起的兩側(cè)分別穿過對(duì)應(yīng)的軸向止推軸承和軸向止推軸承支撐板2-1的旋轉(zhuǎn)軸通孔。如圖2(c)所示的圓弧導(dǎo)軌軸承旋轉(zhuǎn)軸2-2，其包括基座和轉(zhuǎn)軸，該基座固定于殼體2-3的左右兩側(cè)，轉(zhuǎn)軸設(shè)置于基座的外表面。垂直軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2利用上下一對(duì)軸向止推軸承來提供轉(zhuǎn)動(dòng)。軸向止推軸承支撐板2-1用來安裝軸向止推軸承，之所要上下安裝一對(duì)，是因?yàn)闊o人機(jī)飛行時(shí)候會(huì)有升力，因此上面的一個(gè)軸向止推軸承可以用來克服無人機(jī)的升力。

結(jié)合圖3(a)(b)(c)，一對(duì)水平軸旋轉(zhuǎn)彎曲導(dǎo)軌4上設(shè)置弧形軌道孔，且每一水平軸旋轉(zhuǎn)彎曲導(dǎo)軌4的弧形軌道孔通過軸承3(如圖3所示)與相應(yīng)的圓弧導(dǎo)軌軸承旋轉(zhuǎn)軸2-2連接，一對(duì)水平軸旋轉(zhuǎn)彎曲導(dǎo)軌4之間通過導(dǎo)軌鏈接軸1連接。每一水平軸旋轉(zhuǎn)彎曲導(dǎo)軌4包括固定連接的內(nèi)側(cè)板和外側(cè)板，內(nèi)側(cè)板和外側(cè)板上設(shè)置匹配的弧形軌道通孔，外側(cè)板內(nèi)壁面沿弧形軌道通孔的下邊緣設(shè)置一凸起的弧形帶；所述軸承3設(shè)置于內(nèi)側(cè)板和外側(cè)板之間且于弧形帶上滾動(dòng)。

連接桿5上端與旋轉(zhuǎn)軸2-4固定連接。

無人機(jī)掛架6固定于連接桿5下端，無人機(jī)安裝于無人機(jī)掛架6上。

整個(gè)裝置具有三個(gè)自由度，包括俯仰角、滾轉(zhuǎn)角和偏航角。在實(shí)際調(diào)試無人機(jī)參數(shù)時(shí)，同一時(shí)間內(nèi)只能調(diào)試俯仰角、滾轉(zhuǎn)角或俯仰角、偏航角兩個(gè)姿態(tài)角的控制參數(shù)。滾轉(zhuǎn)角和偏航角在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，只需要將無人機(jī)在水平旋轉(zhuǎn)90°即可完成切換。之所以要設(shè)計(jì)三個(gè)自由度，是因?yàn)樵谡{(diào)試無人機(jī)俯仰角或者滾轉(zhuǎn)角的時(shí)候垂直軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2與垂直軸的角度等于軸承沿著圓弧導(dǎo)軌所經(jīng)過的圓弧圓心角時(shí)，且軸承靜止在導(dǎo)軌上時(shí)表示角度穩(wěn)定，且由于這兩個(gè)自由度之間都是滾動(dòng)摩擦，所以對(duì)無人機(jī)影響很小。而無人機(jī)的偏航角的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度是由兩個(gè)軸向止推軸承提供，同樣也是滾動(dòng)摩擦。圓弧導(dǎo)軌的圓心角為40度是因?yàn)闊o人機(jī)俯仰角或者滾轉(zhuǎn)角實(shí)際應(yīng)用中都是小角度。因此正負(fù)20度已經(jīng)滿足實(shí)際應(yīng)用。

垂直軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2、軸承3與水平軸旋轉(zhuǎn)彎曲導(dǎo)軌4的配合能夠使無人機(jī)同時(shí)調(diào)節(jié)偏航角與俯仰角(或滾轉(zhuǎn)角)的作用，且調(diào)節(jié)俯仰角(或滾轉(zhuǎn)角)的時(shí)候由于軸承3外圈能夠沿著水平軸旋轉(zhuǎn)彎曲導(dǎo)軌4滾動(dòng)，垂直軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2與軸承3內(nèi)圈能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，所以只有當(dāng)垂直軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2與垂直線夾角等于軸承3外圈在水平軸旋轉(zhuǎn)彎曲導(dǎo)軌4滾動(dòng)過的圓弧的圓周角相等時(shí)，且軸承3靜止在水平軸旋轉(zhuǎn)彎曲導(dǎo)軌4時(shí)才表示無人機(jī)俯仰角(或滾轉(zhuǎn)角)的角度穩(wěn)定。且無人機(jī)本身受到用于無人機(jī)飛行姿態(tài)角控制參數(shù)調(diào)節(jié)掛架機(jī)構(gòu)本身的摩擦阻力非常小。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種用于無人機(jī)飛行姿態(tài)角控制參數(shù)調(diào)節(jié)掛架機(jī)構(gòu)，包括垂直軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、一對(duì)水平軸旋轉(zhuǎn)彎曲導(dǎo)軌、連接桿、無人機(jī)掛架；垂直軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括一對(duì)軸向止推軸承、一對(duì)軸向止推軸承支撐板、一對(duì)圓弧導(dǎo)軌軸承旋轉(zhuǎn)軸、殼體、旋轉(zhuǎn)軸，軸向止推軸承支撐板設(shè)置于殼體的上下兩個(gè)端面上，一對(duì)軸向止推軸承位于殼體內(nèi)且分別設(shè)置于相應(yīng)的軸向止推軸承支撐板上，旋轉(zhuǎn)軸穿過軸向止推軸承、軸向止推軸承支撐板，圓弧導(dǎo)軌軸承旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置于殼體的左右兩端面；水平軸旋轉(zhuǎn)彎曲導(dǎo)軌通過軸承與相應(yīng)的圓弧導(dǎo)軌軸承旋轉(zhuǎn)軸連接，水平軸旋轉(zhuǎn)彎曲導(dǎo)軌之間通過導(dǎo)軌鏈接軸連接；連接桿上端與旋轉(zhuǎn)軸固定連接；無人機(jī)掛架固定于連接桿下端。

技術(shù)研發(fā)人員：邱亞峰;陶彥隱;王煒毅;李杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.31
技術(shù)公布日：2017.11.14