一种新型无人机参数调试平台及调试方法

1.本发明设计无人机技术领域，具体为一种新型无人机参数调试平台及调试方法。


背景技术：

2.无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，其用途十分广泛，在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等领域都有所涉及。
3.无人机在制造完成后需要进行调试，现有的技术中，无人机调试一般是在较为开阔且安全的地域进行实际试飞实验。当对无人机的各项参数进行调整时，可能会因参数输入过大而导致无人机坠机问题，具有较大的隐患，且现有的无人机调试工具操作十分繁琐，只能满足无人机调试实验的部分需求。


技术实现要素：

4.基于上述背景中存在的问题，本发明公开了一种操作性较高、成本较低、实用性较强的新型无人机参数调试平台及调试方法，其整体由轻型铝型材和碳纤维打造，强度高的同时减小了整体重量，通过球头为无人机提供旋转自由度；通过球头、直线滑块加导轨的方式可为无人机x、y轴方向提供一定的自由度；通过滑杆和圆柱滑块的组合可为无人机提供z轴的自由度，且可通过调试架上安装的激光测距仪测得无人机三轴的准确移动距离，通过安装限位螺丝和限位器达到调试时所需的实验效果。整体调试架采用机械结构相组合，将无人机安装在调试架上，保证无人机设备安全的同时，可进行各项参数的调试工作，安全可靠。
5.为达到上述效果，本发明采用如下技术方案：
6.一种新型无人机参数调试平台，包括飞行器安装盘(1)、球头(2)、支撑圆台(3)、第一激光测距仪(4)、圆柱滑块(5)、固定碳板(6)、滑杆(7)、铝型材(8)、斜边铝型材(9)、铝角码(10)、45
°
斜边角件(13)、第二激光测距仪(14)、直线滑块(15)、限位器(16)、导轨(17)、固定铁箍(18)；铝型材(8)利用6个45
°
斜边角件(13)完成固定，斜边铝型材(9)通过铝角码(10)固定在标准铝型材(8)所搭建平面上，用于加固和稳定调试架，标准铝型材(8)和斜边铝型材(9)共同组成调试架主体；滑杆(7)套入圆柱滑块(5)之中，圆形滑块(5)利用m3螺丝安装在固定碳板(6)上，同时将固定碳板(6)安装在调试架主体上，此时滑杆(7)可以伸缩，为无人机提供z轴的自由度；滑杆(7)与球头(2)通过支撑圆台(3)相连接，球头(2)上平面接入飞行器安装盘(1)，利用螺纹孔将四者紧紧相连，防止调试过程中出现意外；飞行器安装盘(1)半径小于支撑圆台(3)，为无人机提供旋转自由度；直线滑块(15)固定在调试架主体底部，导轨(17)与直线滑块(15)利用开槽锁定，限位器(16)固定在导轨(17)上提供限位作用；第一激光测距仪(4)、第二激光测距仪(14)分别固定在铝型材(8)顶端和斜边铝型材(9)边缘位置，用于测量无人机移动距离。固定铁箍(18)两侧留有开孔，m5螺丝可通过开孔将固
定铁箍(18)安装在地面上，从而限制导轨(17)和地面之间的相对移动，保证无人机调试时调试架整体的稳定性和安全性。
7.进一步，支撑圆台(3)与滑杆(7)通过预留的空心圆柱相连，并通过m3螺纹孔将支撑圆台(3)和滑杆(7)紧紧锁在一起，提供双重加固作用；支撑圆台(3)、球头(2)、飞行器安装盘(1)三者同心轴，且均通过m3螺纹孔固定，加入防滑螺母，保证调试架的稳定性；飞行器安装盘(1)预留有螺纹孔，可将飞行器安装在调试架上，同时因球头(2)的存在，可为无人机提供空间上的旋转自由度，包括俯仰、横滚、偏航等参数的调试；飞行器安装盘(1)的半径略小于支撑圆台(3)，确保无人机在调试架上未提供动力或者参数变化过大失控时，仍能沿着飞行器安装盘(1)外径轨迹旋转，保证了无人机调试时的安全性。
8.进一步，利用固定碳板(6)将圆柱滑块(5)安装在调试架主体上，滑杆(7)套入圆柱滑块(5)之中，固定圆柱滑块(5)保证滑杆(7)沿z轴滑动，为无人机提供可调的高度信息，滑杆(7)底部安装有限位螺丝(11)和滑杆脚套(12)，限位螺丝(11)限制无人机的飞行高度，保证无人机的安全性，滑杆脚套(12)由软橡胶制成，在滑杆(7)和45
°
斜边角件(13)之间起到缓冲作用。
9.进一步，调试架主体下方装有直线滑块(15)和导轨(17)，同时借助球头(2)的自由转向作用，为无人机提供x轴和y轴一定的移动自由度；直线滑块(15)与导轨(17)并不是直接相接，滑块内部安装滚珠结构，尽可能减小因摩擦力带来的无人机电池能量损耗；同时导轨上安装有限位器(16)，通过拧紧限位器(16)上方螺丝使其固定在导轨(17)上，为无人机提供可选择的调试效果。
10.进一步，第一激光测距仪(4)安装在竖铝型材(8)顶部，测量无人机在z轴移动的距离，第二激光测距仪(14)贴近斜边铝型材(13)，用于测量无人机x轴移动距离，当球头(2)平面转动90
°
时，用于测量无人机y轴移动距离。
11.本发明的一种新型无人机调试架的调试方法，包括以下几个步骤：
12.步骤1，检查整个调试架螺丝松紧度，检查球头、滑杆、滑块能否沿所在轴线正常移动；
13.步骤2，将无人机通过四个螺纹定位孔安装在飞行器安装盘上。
14.步骤3，根据调试需求调整限位器位置，拧紧限位器上方螺丝，确保限位器锁紧在导轨上。
15.步骤4，打开第一激光测距仪、第二激光测距仪，检测仪器确保能正常收到距离数据。
16.步骤5，通过地面指令控制无人机的飞行姿态和位置，观察激光测距仪传入距离数据变化信息，实时记录无人机x、y、z轴移动距离和俯仰、横滚、偏航等信息。
17.本发明的有益效果是:
18.(1)本发明涉及一种新型无人机调试架，可为无人机提供x、y、z三轴自由度和自身旋转自由度，整体采用轻质铝型材和碳纤维板组成，重量轻的同时保证坚固性，可使无人机各种参数调试工作安全、有效进行。可有效滑块和导轨之间摩擦力，进而减少无人机能量损耗。
19.(2)本发明采用飞行器安装盘、球头和支撑圆台由上到下依次相接的旋转机构，且飞行器安装盘半径略小于支撑圆台，当无人机失去动力后，其只能在飞行器安装盘外径轨
迹转动，保证无人机设备调试时的安全性。
20.(3)本发明整体结构较为简单，多采用标准件搭建，方便对部件进行拆卸更换，重复利用率高，且相较于其他无人机调试架，本发明主体由纯机械结构搭建，不包含任何电子起重和拉伸结构，后期维护方便，使用寿命长。
21.(4)本发明对于无人机调试领域应用广泛，通过更换飞行器安装盘型号可对各种不同大小和类型无人机进行调试工作。
附图说明
22.图1为无人机调试架总体设计图
23.图2为球头结构设计图
24.图3为滑块导轨结构设计图
25.图中：1、飞行器安装盘；2、球头；3、支撑圆台；4、第一激光测距仪；5、圆柱滑块；6、固定碳板7、滑杆；8、铝型材；9、斜边铝型材；10、铝角码；11、限位螺丝；12、滑杆脚；13、45
°
斜边角件；14、第二激光测距仪；15、直线滑块；16、限位器；17、导轨；18、固定铁箍。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
27.如图1所示，一种新型无人机调试架的总体设计图，调试架由铝型材主体，滑杆(7)结构，球头(2)结构和滑块导轨(17)结构和激光测距仪组成。横面三根铝型材(8)外加一根竖铝型材(8)用45
°
斜边角件固定，组成整个调试架主体，四根斜边铝型材用铝角码(10)安装在主体上，用于加强调试架的稳定性。调试架上平面通过支撑圆台(3)安装有球头(2)结构，球头(2)与飞行器安装盘(1)相接，三者同心轴。飞行器安装盘(1)再通过定位螺丝孔与无人机相接。固定碳板(6)将滑杆(7)和圆柱滑块(5)结构安装在调试架主体上，滑杆(7)嵌入圆柱滑块(5)中，使其可沿z轴方向自由移动。调试架下平面安装有直线滑块(15)和导轨(17)结构，直线滑块(15)通过t型螺丝安装在铝型材上，其沿导轨(17)移动时，为无人机提供水平自由度。
28.滑杆(7)为不锈钢材质，具有一定重量，在进行无人机定高飞行实验时可平衡无人机一定的上拉力。滑杆(7)上安装有限位螺丝(11)和橡胶制作的滑杆脚套(12)，限位螺丝(11)避免滑杆(7)脱离圆柱滑块(5)而造成无人机设备安全问题，滑杆脚套(12)安装在滑杆(7)底部，处于滑杆(7)与45
°
斜边角件(13)之间，对滑杆(7)起到保护和缓冲作用，避免滑杆(7)因无人机失去动力而快速下落时弹起，尽量保证不会因惯性而对无人机内部设备造成损坏。
29.第一激光测距仪(4)安装在支撑圆台(3)下方，当无人机将支撑圆台(3)拉起时，测得支撑圆台(3)距离的变化进而获得飞行器高度数据信息变化情况。第二激光测距仪(14)紧靠斜边铝型材(9)，激光射出方向与导轨(17)同轴。假设导轨(17)初始移动方向为x轴，控制无人机沿球头(2)转动90
°
，此时移动方向变为y轴，故第二激光测距仪(14)可同时测量无人机x轴和y轴移动距离。
30.如图2所示，支撑圆台(3)与滑杆(7)通过预留的空心圆柱相连，并通过m3螺纹孔将
支撑圆台(3)和滑杆(7)紧紧锁在一起，提供双重加固作用。支撑圆台(3)、球头(2)、飞行器安装盘(1)三者同心轴，且均通过m3螺纹孔固定，加入防滑螺母，保证调试架的稳定性。飞行器安装盘(1)预留有螺纹孔，可将飞行器安装在调试架上，同时因球头(2)的存在，可为无人机提供空间上的旋转自由度，包括俯仰、横滚、偏航等参数的调试。飞行器安装盘(1)的半径略小于支撑圆台(3)，确保无人机在调试架上未提供动力或者参数变化过大失控时，仍能沿着飞行器安装盘(1)外径轨迹旋转，保证了无人机调试时的安全性。
31.如图3：直线滑块(15)中间为镂空结构，装有四排钢珠，保证钢珠与导轨(17)直接接触，同时调试架整体采用轻质铝型材和碳纤维搭建，尽可能减小因直线滑块(15)和导轨(17)之间的摩擦力而对无人机设备能量的损耗，延长调试时间。导轨(17)上装有限位器(16)和固定铁箍(18)，固定铁箍(18)限制导轨(17)与地面的相对位置，限位器(16)可锁定调试过程中无人机沿x轴和y轴的移动距离，以达到预想的实验结果。同时限位器(16)上有橡胶凸起，在铝型材(8)与限位器(16)之间起到缓冲作用，保护调试架主体结构。且同时调试架整体采用轻质铝型材和碳纤维搭建，尽可能减小因直线滑块(15)和导轨(17)之间的摩擦力而对无人机设备能量的损耗，延长调试时间。
32.本发明方法的技术方案为：一种新型无人机调试架的使用方法，包括以下几个步骤：
33.步骤1，调试之前检查整个无人机调试架螺丝松紧度，检查球头能否自由旋转，检查滑杆、滑块能否沿所在轴线正常移动。
34.步骤2，将无人机通过四个螺纹定位孔安装在飞行器安装盘上方，再次检查球头的旋转自由度是否正常。
35.步骤3，根据调试需求调整限位器位置，拧紧限位器上方螺丝，确保限位器锁紧在导轨上，拧紧滑杆上限位螺丝。
36.步骤4，打开第一激光测距仪、第二激光测距仪，检测仪器确保能正常收到距离数据。
37.步骤5，通过地面指令控制无人机的飞行姿态和位置，观察激光测距仪传入距离数据变化信息，实时记录无人机x、y、z轴移动距离和俯仰、横滚、偏航等信息，完成调试实验。
38.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
39.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种新型无人机参数调试平台，其特征在于，包括飞行器安装盘(1)、球头(2)、支撑圆台(3)、第一激光测距仪(4)、圆柱滑块(5)、固定碳板(6)、滑杆(7)、铝型材(8)、斜边铝型材(9)、铝角码(10)、45
°
斜边角件(13)、第二激光测距仪(14)、直线滑块(15)、限位器(16)、导轨(17)、固定铁箍(18)；铝型材(8)利用6个45
°
斜边角件(13)完成固定，斜边铝型材(9)通过铝角码(10)固定在标准铝型材(8)所搭建平面上，用于加固和稳定调试架，标准铝型材(8)和斜边铝型材(9)共同组成调试架主体；滑杆(7)套入圆柱滑块(5)之中，圆形滑块(5)利用m3螺丝安装在固定碳板(6)上，同时将固定碳板(6)安装在调试架主体上，此时滑杆(7)可以伸缩，为无人机提供z轴的自由度；滑杆(7)与球头(2)通过支撑圆台(3)相连接，球头(2)上平面接入飞行器安装盘(1)，利用螺纹孔将四者紧紧相连，防止调试过程中出现意外；飞行器安装盘(1)半径小于支撑圆台(3)，为无人机提供旋转自由度；直线滑块(15)固定在调试架主体底部，导轨(17)与直线滑块(15)利用开槽锁定，限位器(16)固定在导轨(17)上提供限位作用；第一激光测距仪(4)、第二激光测距仪(14)分别固定在铝型材(8)顶端和斜边铝型材(9)边缘位置，用于测量无人机移动距离，固定铁箍(18)两侧留有开孔，m5螺丝可通过开孔将固定铁箍(18)安装在地面上，从而限制导轨(17)和地面之间的相对移动，保证无人机调试时调试架整体的稳定性和安全性。2.根据权利要求1所述的一种新型无人机参数调试平台，其特征在于，支撑圆台(3)与滑杆(7)通过预留的空心圆柱相连，并通过m3螺纹孔将支撑圆台(3)和滑杆(7)紧紧锁在一起；支撑圆台(3)、球头(2)、飞行器安装盘(1)三者同心轴，且均通过m3螺纹孔固定，加入防滑螺母；飞行器安装盘(1)预留有螺纹孔，可将飞行器安装在调试架上，同时因球头(2)的存在，可为无人机提供空间上的旋转自由度，包括俯仰、横滚、偏航等参数的调试。3.根据权利要求1所述的一种新型无人机参数调试平台，其特征在于，滑杆(7)底部安装有限位螺丝(11)和滑杆脚套(12)，限位螺丝(11)限制无人机的飞行高度，保证无人机的安全性，滑杆脚套(12)由软橡胶制成，在滑杆(7)和45
°
斜边角件(13)之间起到缓冲作用。4.根据权利要求1所述的一种新型无人机参数调试平台，其特征在于，调试架主体下方装有直线滑块(15)和导轨(17)，同时借助球头(2)的自由转向作用，为无人机提供x轴和y轴一定的移动自由度；直线滑块(15)与导轨(17)并不是直接相接，滑块内部安装滚珠结构；同时导轨上安装有限位器(16)，通过拧紧限位器(16)上方螺丝使其固定在导轨(17)上，为无人机提供可选择的调试效果。5.根据权利要求1所述的一种新型无人机参数调试平台，其特征在于，第一激光测距仪(4)安装在竖铝型材(8)顶部，测量无人机在z轴移动的距离，第二激光测距仪(14)贴近斜边铝型材(13)，用于测量无人机x轴移动距离，当球头(2)平面转动90
°
时，用于测量无人机y轴移动距离。6.根据权利要求1所述的一种新型无人机参数调试平台，其特征在于，固定铁箍(18)由不锈钢材质定制而成，其尺寸与导轨相同，从而可紧贴在导轨外围。7.根据权利要求1所述的一种新型无人机参数调试平台的调试方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤1，检查整个调试架螺丝松紧度，检查球头(2)、滑杆(7)、圆柱滑块(5)、直线滑块(15)能否沿所在轴线正常移动；步骤2，将无人机通过四个螺纹定位孔安装在飞行器安装盘(1)上；
步骤3，根据调试需求调整限位器(16)位置，拧紧限位器上方螺丝，确保限位器锁紧在导轨(17)上；步骤4，打开第一激光测距仪(4)、第二激光测距仪(14)，检测仪器确保能正常收到距离数据；步骤5，通过地面指令控制无人机的飞行姿态和位置，观察激光测距仪传入距离数据变化信息，实时记录无人机x、y、z轴移动距离和俯仰、横滚、偏航信息。

技术总结
本发明公开了一种新型无人机参数调试平台及调试方法，由铝型材主体，滑杆结构，球头结构，滑块导轨结构和激光测距仪组成。调试架主体由横竖外标准铝型材外加四根斜铝型材搭建而成，铝型材之间由45


技术研发人员：沈跃 孙浩 沈亚运 叶华生 王佳俊 张钰 黄艺
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：2022.11.10
技术公布日：2023/4/17