專利名稱：變姿飛行機器人的測試臺的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種變姿飛行機器人的測試臺，由機械夾持裝置和電氣測試控制系統(tǒng)組 成，主要用于變姿飛行機器人的地面試驗測試，屬于機電技術領域。
技術背景飛行器試驗是飛行器研制過程中用以驗證和輔助設計、鑒定性能和檢驗工藝質量的 實踐手段。航空、航天的各個工程領域都廣泛應用各種試驗技術和設備來進行科學實驗、 數(shù)學和物理的模擬試驗以及各種工程試驗，用以驗證預研和設計中提出的一些新理論， 探索飛行器的某些特性，驗證所選取的方案和設計參數(shù)是否正確，檢查各個系統(tǒng)的協(xié)調(diào) 性、可靠性和工藝質量，鑒定飛行器的性能并為改進飛行器提供依據(jù)。試驗是任何飛行 器的設計、鑒定和驗收所不可缺少的一項工作。按試驗對象，飛行器的試驗可分為零件、 元器件試驗，單機、組件試驗，分系統(tǒng)試驗和全系統(tǒng)試驗4個層次，由簡單的低層次 試驗逐步過渡到復雜的高層次試驗。低層次試驗為高層次試驗打基礎，減少高層次的試 驗數(shù)量，以節(jié)省試驗費用。簡單的飛行器，試驗層次相應減少。就試驗性質來說,先進 行地面試驗,再進行飛行試驗。變姿飛行機器人是一種新型的飛行器，目前對變姿飛行 機器人的研究不多，對變姿飛行機器人試驗的研究就更少了。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)在技術存在的缺陷，提供一種變姿飛行器人的測試臺，便 于對變姿飛行機器人進行地面試驗。為了實現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明的構思是把需要的傳感器全部集成到一塊電路板上，安裝在夾持器上，微處理器C8051F330采集傳感器信號，通過無線模塊經(jīng)串行口發(fā)送到 PC上。PC程序把傳感器信號記錄下來，通過分析處理得到試驗數(shù)據(jù)，完成對變姿飛行 機器人的地面試驗。本發(fā)明的變姿飛行機器人的測試臺，由機械夾持裝置和電氣測試控制系統(tǒng)組成。機 械夾持裝置由鋁制的支架和衡梁把變姿飛行機器人限制在一個以衡梁長度為半徑，支架 長度為高的圓柱面上運行。底座和橫梁末端的旋轉副提供兩個旋轉自由度，和支架平行 的移動副提供一個平移自由度。兩個旋轉副由低摩擦力的軸承組成，移動副是由低摩擦 力的直線導軌和直線滑塊組成。電氣測控部分是由C8051F330微處理器、復位電路、電平轉換電路、電源電路、波 特率設置開關和串行接口組成。復位電路由一只復位開關、兩只電阻和兩只電容組成。電平轉換電路由一塊MAX3232型芯片和四個電容構成。電源電路由三只電容、 一只二極 管和兩片LM1117芯片組成。根據(jù)上述的發(fā)明構思，本發(fā)明釆用下述技術方案一種變姿飛行機器人的測試臺，包括包括機械夾持裝置和電氣測控系統(tǒng)，其特征在 于所述的機械夾持裝置是一個底座上通過軸承組豎直連接一個支架；所述的支架通過一 個直線滑動組滑動連接一根橫梁的一端，橫梁另一端通過一個旋轉副轉動連接一個夾持 飛行機器人的夾持器；所述的電氣測控系統(tǒng)是一個姿態(tài)測量與發(fā)送系統(tǒng)無線連接一個數(shù) 據(jù)接收與顯示存儲系統(tǒng)。上述的軸承組的結構是在底座的中心孔內(nèi)由上下兩個徑向軸承和一個推力軸承支 承一根帶頂端凸緣的轉桿，轉桿頂端凸緣通過螺釘連接一個與支架下端連接的法蘭盤。上述的支架通過直線滑動組滑動連接橫梁的結構是所述的直線滑動組是一個焊接 結構件，其一側面有四個開放的直線軸承固定座，支架上有兩根豎直平等安裝的直線導 桿與該四個開放的直線軸承固定座滑配，而另一個側面上有法蘭與橫梁一端的法蘭固定 連接。上述的夾持器有兩個箍環(huán)，每個箍環(huán)由兩個端部帶法蘭的半圓形環(huán)帶通過螺釘螺母 連接成圓環(huán)構成；所述的旋轉副是一個與夾持器兩個箍環(huán)焊接的兩片擋片，在兩片擋片 之間焊接一個軸承座，軸承座內(nèi)安置兩個滾動軸承支承橫梁的外端部。上述的姿態(tài)測量與發(fā)送系統(tǒng)是由傳感器模塊經(jīng)接口電路連接微處理器；微處理器的 輸出口連接一個無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊；所述的數(shù)據(jù)接收與顯示系統(tǒng)是一個無線數(shù)據(jù)接收模 塊連接計算機和數(shù)據(jù)存儲器，計算機與數(shù)據(jù)存儲器和顯示器連接。上述的傳感器模塊包含ADXL202加速度計、傾角傳感器和ADXRS300角速度陀螺； 無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊和無線數(shù)據(jù)接收模塊采用一對嵌入式無線數(shù)傳模塊PTR6000;微處理 器采用C8051F330型微處理器。本發(fā)明與現(xiàn)有技術比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優(yōu)點本測試 臺具有結構簡單，體積小，使用簡便，成本低廉的優(yōu)點，不僅適合于變姿飛行器人的地 面測試，還可適用于多種微小型飛行機器人的縱向動力學的地面測試。
圖1是本發(fā)明一個實施例的機械夾持裝置結構示意圖。 圖2是圖1中底座與軸承組的剖視圖。 圖3是圖1中A處局部放大圖。圖4是圖1中旋轉副的結構示意圖。圖5是圖1示例的電氣測控系統(tǒng)原理圖。圖6是圖5中姿態(tài)測量與發(fā)送系統(tǒng)的接口電路、微處理器和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的電 路原理圖。
具體實施方式
本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例結合附圖詳述如下參見圖1和圖5，本變姿飛行器人的 測試如包括機械夾持裝置和電氣測控系統(tǒng)。機械夾持裝置是一個底座1上通過軸承組3豎直連接連接一個支架2;所述的支架2通過一個直線滑動組4滑動連接一根橫梁6的 一端，橫梁6另一端通過一個旋轉副7轉動連接一個夾持飛行機器人的夾持器5;所述 的電氣測控系統(tǒng)是一個姿態(tài)測量與發(fā)送系統(tǒng)無線連接一個數(shù)據(jù)接收與顯示存儲系統(tǒng)。參見圖2，上述的軸承組3的結構是在底座1的中心孔內(nèi)由上下兩個徑向軸承9、 10和一個推力軸承8支承一根帶頂端凸緣的轉桿11，轉桿11頂端凸緣通過螺釘連接一 個與支架2下端連接的法蘭盤12。參見圖3，上述的支架2通過直線滑動組4滑動連接橫梁6的結構是所述的直線 滑動組4是一個焊接結構件，其一側面有四個開放的直線軸承固定座15，支架2上有兩 根豎直平等安裝的直線導桿13與該四個開放的直線軸承固定座15滑配，而另一個側面 上有法蘭14與橫梁6 —端的法蘭固定連接。參見圖1和圖4，上述的夾持器5有兩個圓箍，每個圓箍由兩個端部帶法蘭的半圓 形環(huán)帶通過螺釘螺母連接成圓環(huán)構成；所述的旋轉副7是一個與夾持器5兩個箍環(huán)焊接 的兩片擋片16，在兩片擋片16之間焊接一個軸承座17，軸承座17內(nèi)安置兩個滾動軸 承18支承橫梁6的外端部。參見圖5和圖6，上述的傳感器模塊20包含有ADXL202加速度計22、傾角傳感器 23和ADXRS300角速度陀螺21;無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊26和無線數(shù)據(jù)接收模塊29采用一對 嵌入式無線數(shù)傳模塊PTR6000;微處理器25采用C8051F330型微處理器。參見圖6，上述的姿態(tài)測量與發(fā)送系統(tǒng)是由傳感器模塊20經(jīng)接口電路24連接微處 理器25;微處理器25的輸出口連接一個無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊26;所述的數(shù)據(jù)接收與顯示 系統(tǒng)是一個無線數(shù)據(jù)接收模塊29連接計算機30和數(shù)據(jù)存儲器28，計算機30與數(shù)據(jù)存 儲器28和顯示器27連接。本實施例中的接口電路24、微處理器25、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊26， 29及電源電路示 于圖5。
權利要求
1.一種變姿飛行機器人的測試臺，包括機械夾持裝置和電氣測控系統(tǒng)，其特征在于所述的機械夾持裝置是一個底座(1)上通過軸承組(3)豎直連接一個支架(2)；所述的支架(2)通過一個直線滑動組(4)滑動連接一根橫梁(6)的一端，橫梁(6)另一端通過一個旋轉副(7)轉動連接一個夾持飛行機器人的夾持器(5)；所述的電氣測控系統(tǒng)是一個姿態(tài)測量與發(fā)送系統(tǒng)無線連接一個數(shù)據(jù)接收與顯示存儲系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的變姿飛行機器人的測試臺，其特征在于所述的軸承組(3)的結構 是在底座(1)的中心孔內(nèi)由上下兩個徑向軸承(9、 10)和一個推力軸承(8)支承一 根帶頂端凸緣的轉桿(11)，轉桿(11)頂端凸緣通過螺釘連接一個與支架(2)下端連接 的法蘭盤(12)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的變姿飛行機器人的測試臺，其特征在于所述的支架(2)通過直線 滑動組(4)滑動連接橫梁(6)的結構是所述的直線滑動組(4)是一個焊接結構件， 其一側面有四個開放的直線軸承固定座(15)，支架(2)上有兩根豎直平等安裝的直線導 桿(13)與該四個開放的直線軸承固定座(15)滑配，而另一個側面上有法蘭(14)與橫 梁(6) —端的法蘭固定連接。
4. 根據(jù)權利要求1所述的變姿飛行機器人的測試臺，其特征在于所述的夾持器(5)有兩個 圓箍，每個圓箍由兩個端部帶法蘭的半圓形環(huán)帶通過螺釘螺母連接成圓環(huán)構成；所述的旋 轉副(7)是一個與夾持器(5)兩個箍環(huán)焊接的兩片擋片(16)，在兩片擋片(16)之間 焊接一個軸承座(17)，軸承座(17)內(nèi)安置兩個滾動軸承(18)支承橫梁(6)的外端部。
5. 根據(jù)權利要求1所述的變姿飛行機器人的測試臺，其特征在于所述的姿態(tài)測量與發(fā)送系統(tǒng) 是由傳感器模塊(20)經(jīng)接口電路(24)連接微處理器(25);微處理器(25)的輸出口 連接一個無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊(26);所述的數(shù)據(jù)接收與顯示系統(tǒng)是一個無線數(shù)據(jù)接收模塊(29)連接計算機(30)和數(shù)據(jù)存儲器(28)，計算機(30)與數(shù)據(jù)存儲器(28)和顯示 器(27)連接。
6. 根據(jù)權利要求l所述的變姿飛行機器人的測試臺，其特征在于所述的傳感器模塊(20)包 含ADXL202加速度計(22)、傾角傳感器(23)和ADXRS300角速度陀螺(21);無線數(shù)據(jù) 發(fā)送模塊(26)和無線數(shù)據(jù)接收模塊(29)釆用一對嵌入式無線數(shù)傳模塊PTR6000;微處 理器(25)采用C8051F330型微處理器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變姿飛行機器人的測試臺，它由機械夾持裝置和電氣測控系統(tǒng)組成。機械夾持裝置主要是由全鋁結構的垂直支架和水平橫梁組成，作用是限制變姿飛行機器人在一個半徑為橫梁長度，高度為支架長度的圓柱面上運行。電氣測控系統(tǒng)主要功能是無線模塊的接收端接收從無線模塊發(fā)送端發(fā)送過來的傳感器信號，記錄并保存。安裝在夾持器上部分內(nèi)部電路主要由微處理器，加速度傳感器，傾角傳感器，角速率陀螺，無線模塊發(fā)送端等組成。本測試臺具有結構簡單，體積小，使用簡便，成本低廉的優(yōu)點，主要適用于變姿飛行器人的地面實驗，還可適用于多種微小型飛行機器人的縱向動力學的地面測試。
文檔編號G01M99/00GK101216382SQ200810032378
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月8日 優(yōu)先權日2008年1月8日
發(fā)明者峰 王, 蓁 蔣, 龍利民 申請人:上海大學