專利名稱：變姿飛行機(jī)器人的測試臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變姿飛行機(jī)器人的測試臺，由機(jī)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(jī)器人的地面試驗(yàn)測試，屬于機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景飛行器試驗(yàn)是飛行器研制過程中用以驗(yàn)證和輔助設(shè)計(jì)、鑒定性能和檢驗(yàn)工藝質(zhì)量的 實(shí)踐手段。航空、航天的各個工程領(lǐng)域都廣泛應(yīng)用各種試驗(yàn)技術(shù)和設(shè)備來進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)、 數(shù)學(xué)和物理的模擬試驗(yàn)以及各種工程試驗(yàn)，用以驗(yàn)證預(yù)研和設(shè)計(jì)中提出的一些新理論， 探索飛行器的某些特性，驗(yàn)證所選取的方案和設(shè)計(jì)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(zhì)量，鑒定飛行器的性能并為改進(jìn)飛行器提供依據(jù)。試驗(yàn)是任何飛行 器的設(shè)計(jì)、鑒定和驗(yàn)收所不可缺少的一項(xiàng)工作。按試驗(yàn)對象，飛行器的試驗(yàn)可分為零件、 元器件試驗(yàn)，單機(jī)、組件試驗(yàn)，分系統(tǒng)試驗(yàn)和全系統(tǒng)試驗(yàn)4個層次，由簡單的低層次 試驗(yàn)逐步過渡到復(fù)雜的高層次試驗(yàn)。低層次試驗(yàn)為高層次試驗(yàn)打基礎(chǔ)，減少高層次的試 驗(yàn)數(shù)量，以節(jié)省試驗(yàn)費(fèi)用。簡單的飛行器，試驗(yàn)層次相應(yīng)減少。就試驗(yàn)性質(zhì)來說,先進(jìn) 行地面試驗(yàn),再進(jìn)行飛行試驗(yàn)。變姿飛行機(jī)器人是一種新型的飛行器，目前對變姿飛行 機(jī)器人的研究不多，對變姿飛行機(jī)器人試驗(yàn)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(shù)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(jī)器人進(jìn)行地面試驗(yàn)。為了實(shí)現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明的構(gòu)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(yàn)數(shù)據(jù)，完成對變姿飛行 機(jī)器人的地面試驗(yàn)。本發(fā)明的變姿飛行機(jī)器人的測試臺，由機(jī)械夾持裝置和電氣測試控制系統(tǒng)組成。機(jī) 械夾持裝置由鋁制的支架和衡梁把變姿飛行機(jī)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(yùn)行。底座和橫梁末端的旋轉(zhuǎn)副提供兩個旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)副由低摩擦力的軸承組成，移動副是由低摩擦 力的直線導(dǎo)軌和直線滑塊組成。電氣測控部分是由C8051F330微處理器、復(fù)位電路、電平轉(zhuǎn)換電路、電源電路、波 特率設(shè)置開關(guān)和串行接口組成。復(fù)位電路由一只復(fù)位開關(guān)、兩只電阻和兩只電容組成。電平轉(zhuǎn)換電路由一塊MAX3232型芯片和四個電容構(gòu)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(gòu)思，本發(fā)明釆用下述技術(shù)方案一種變姿飛行機(jī)器人的測試臺，包括包括機(jī)械夾持裝置和電氣測控系統(tǒng)，其特征在 于所述的機(jī)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(zhuǎn)副轉(zhuǎn)動連接一個夾持 飛行機(jī)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)桿，轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)是所述的直線滑動組是一個焊接 結(jié)構(gòu)件，其一側(cè)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(dǎo) 桿與該四個開放的直線軸承固定座滑配，而另一個側(cè)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(gòu)成；所述的旋轉(zhuǎn)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(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)存儲器，計(jì)算機(jī)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(jì)、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(shù)比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)本測試 臺具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，使用簡便，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，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(jī)器人的縱向動力學(xué)的地面測試。


圖1是本發(fā)明一個實(shí)施例的機(jī)械夾持裝置結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)副的結(jié)構(gòu)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(shí)施方式
本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例結(jié)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(jī)械夾持裝置和電氣測控系統(tǒng)。機(jī)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(zhuǎn)副7轉(zhuǎn)動連接一個夾持飛行機(jī)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)桿11，轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)是所述的直線 滑動組4是一個焊接結(jié)構(gòu)件，其一側(cè)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(dǎo)桿13與該四個開放的直線軸承固定座15滑配，而另一個側(cè)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(gòu)成；所述的旋轉(zhuǎn)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(jì)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(jì)算機(jī)30和數(shù)據(jù)存儲器28，計(jì)算機(jī)30與數(shù)據(jù)存 儲器28和顯示器27連接。本實(shí)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(quán)利要求
1.一種變姿飛行機(jī)器人的測試臺，包括機(jī)械夾持裝置和電氣測控系統(tǒng)，其特征在于所述的機(jī)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(zhuǎn)副(7)轉(zhuǎn)動連接一個夾持飛行機(jī)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(quán)利要求1所述的變姿飛行機(jī)器人的測試臺，其特征在于所述的軸承組(3)的結(jié)構(gòu) 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(zhuǎn)桿(11)，轉(zhuǎn)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(quán)利要求1所述的變姿飛行機(jī)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(jié)構(gòu)是所述的直線滑動組(4)是一個焊接結(jié)構(gòu)件， 其一側(cè)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(dǎo) 桿(13)與該四個開放的直線軸承固定座(15)滑配，而另一個側(cè)面上有法蘭(14)與橫 梁(6) —端的法蘭固定連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變姿飛行機(jī)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(gòu)成；所述的旋 轉(zhuǎn)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(quán)利要求1所述的變姿飛行機(jī)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(jì)算機(jī)(30)和數(shù)據(jù)存儲器(28)，計(jì)算機(jī)(30)與數(shù)據(jù)存儲器(28)和顯示 器(27)連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的變姿飛行機(jī)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(jì)(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(jī)器人的測試臺，它由機(jī)械夾持裝置和電氣測控系統(tǒng)組成。機(jī)械夾持裝置主要是由全鋁結(jié)構(gòu)的垂直支架和水平橫梁組成，作用是限制變姿飛行機(jī)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(yùn)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(jié)構(gòu)簡單，體積小，使用簡便，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，主要適用于變姿飛行器人的地面實(shí)驗(yàn)，還可適用于多種微小型飛行機(jī)器人的縱向動力學(xué)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(quán)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(xué)