空中機器人旋翼特性測試裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提出一種空中機器人旋翼特性測試裝置，包括接近傳感器、扭矩傳感器和S型拉壓力傳感器；S型拉壓力傳感器下端通過拉壓力傳感器底座固定在測試裝置底座上，S型拉壓力傳感器上端與扭矩傳感器底座固定連接；扭矩傳感器固定在扭矩傳感器底座上，扭矩傳感器上端與旋翼底座固定連接；旋翼固定安裝在旋翼底座上，且旋翼、扭矩傳感器、S型拉壓力傳感器三者中心軸線共線；接近傳感器固定安裝在旋翼底座上，且接近傳感器測量端指向旋翼；在旋翼下表面并處于接近傳感器測量端指向的部位貼有金屬箔。本裝置其具有加工成本低、拆裝簡便易行、測試結(jié)果精度較高等優(yōu)點。
【專利說明】 空中機器人旋翼特性測試裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及空中機器人工作特性測試【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種空中機器人旋翼特性測試裝置，用于測試空中機器人旋翼在內(nèi)部電機旋轉(zhuǎn)工作狀態(tài)下各特性參數(shù)值。

【背景技術(shù)】
[0002]空中機器人又被稱作無人機，是近年來被廣泛研究的一個機器人領(lǐng)域。空中機器人由于其機動性好，控制靈活方便而廣泛應用于很多軍、民用場合中，因此空中機器人也是目前科研活動領(lǐng)域當中最為活躍、技術(shù)進步最大、研究采購經(jīng)費最多，同時也是實戰(zhàn)經(jīng)驗最豐富的領(lǐng)域。
[0003]由于空中機器人自身特有的結(jié)構(gòu)特點，旋翼的交變載荷易導致其振動并產(chǎn)生疲勞破壞，因此旋翼對改進空中機器人的性能有巨大的作用，對其機動性、操縱性、速度、振動水平、壽命、安全性及維護性等有著巨大的影響。因此世界各國都把空中機器人的旋翼技術(shù)當作關(guān)鍵技術(shù)來研制。
[0004]空中機器人設(shè)計開發(fā)的一個難點就是如何較準確地測定機器人的旋翼特性，目前用于測試旋翼特性的方法大都采用風洞試驗，所謂風洞實驗指在風洞中安置飛行器或其他物體模型，研究氣體流動及其與模型的相互作用，以了解實際飛行器或其他物體的空氣動力學特性的一種空氣動力實驗方法，但由于風洞試驗成本過高且對實驗者要求高而難于廣泛應用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]要解決的技術(shù)問題
[0006]考慮到以往的測試方式較為復雜且成本高難以實施，本實用新型旨在開發(fā)出一種簡單易操作的旋翼特性測試裝置，主要用于旋翼升力、扭矩、轉(zhuǎn)速特性的測試，并通過控制旋翼內(nèi)部電機占空比調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，利用該裝置測試旋翼在不同轉(zhuǎn)速狀態(tài)下各工作特性數(shù)據(jù)，并利用采集到的各項數(shù)據(jù)來統(tǒng)計擬合出各參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系。
[0007]技術(shù)方案
[0008]針對各參數(shù)的測量，轉(zhuǎn)速、扭矩、升力的數(shù)據(jù)測量方式分別選用接近傳感器、扭矩傳感器及拉壓力傳感器。接近傳感器測量旋翼固定時間內(nèi)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，后除以時間即得轉(zhuǎn)速；由于旋翼電機呈旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，其扭矩不可直接測量，根據(jù)力偶平衡，扭矩傳感器通過測量旋翼固定狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)輸出給傳感器的反扭矩，即可測量旋翼扭矩；由于旋翼及裝置存在自重，拉壓力傳感器通過測量旋翼旋轉(zhuǎn)狀態(tài)及靜止狀態(tài)的力值并作差，即可得到旋翼的升力。
[0009]本實用新型的技術(shù)方案為:
[0010]所述一種空中機器人旋翼特性測試裝置，其特征在于:包括接近傳感器、扭矩傳感器和S型拉壓力傳感器；s型拉壓力傳感器下端通過拉壓力傳感器底座固定在測試裝置底座上，S型拉壓力傳感器上端與扭矩傳感器底座固定連接；扭矩傳感器固定在扭矩傳感器底座上，扭矩傳感器上端與旋翼底座固定連接；旋翼固定安裝在旋翼底座上，且旋翼、扭矩傳感器、S型拉壓力傳感器三者中心軸線共線；接近傳感器固定安裝在旋翼底座上，且接近傳感器測量端指向旋翼；在旋翼下表面并處于接近傳感器測量端指向的部位貼有金屬箔。
[0011]有益效果
[0012]本裝置采用旋翼與各傳感器及連接零部件自上而下的連接方式，使得旋翼各參數(shù)能夠在互不干擾的情況下同時被準確測量。其具有加工成本低、拆裝簡便易行、測試結(jié)果精度較高等優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1:本實用新型的結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖中:1-旋翼槳葉，2-錫箔紙，3-接近傳感器，4-扭矩傳感器，5-扭矩傳感器底座，6-S型拉壓力傳感器，7-拉壓力傳感器M5緊固螺栓，8-拉壓力傳感器底座，9-測試裝置底座，10-測試裝置底座M5緊固螺栓，11-拉壓力傳感器M6緊固螺釘，12-扭矩傳感器底座M6緊固螺栓，13-扭矩傳感器M3緊固螺釘，14-旋翼底座，15-旋翼M3緊固螺栓，16-外轉(zhuǎn)子旋翼。

【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合具體實施例描述本實用新型。
[0016]根據(jù)空中機器人旋翼自身特點及其特性測試試驗要求，本試驗裝置采用立式組合式結(jié)構(gòu)，同時確定了測試所采用的各傳感器及連接緊固零部件的安裝位置，完成旋翼在固定狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)時其轉(zhuǎn)速、扭矩、升力的參數(shù)測試。
[0017]在轉(zhuǎn)速的測量方面，所采用的傳感器是接近傳感器，型號為ZJB-M1304NA。該接近傳感器能夠?qū)嚯x金屬進行感應并輸出脈沖信號，感應距離范圍為0-3mm。旋翼下端有四個環(huán)形陣列孔，將其通過法蘭緊固固定在一個圓形旋翼底座上，并在旋翼的某一葉片下端固定一個金屬片，考慮到選用盡量小質(zhì)量的金屬以減少對旋翼自重的影響，采用錫箔紙黏貼在旋翼下方。安裝接近傳感器時將其固定在旋翼底座側(cè)部，接近傳感器為圓柱形，柱身打有螺紋，并裝有兩個螺母，安裝時兩個螺母卡住旋翼底座，通過旋轉(zhuǎn)螺紋調(diào)整其與旋翼槳葉垂直距離在0-3_。旋翼每旋轉(zhuǎn)一周,傳感器就會輸出一個脈沖信號,通過統(tǒng)計在一定時間內(nèi)輸出的信號個數(shù)，就可以計算出旋翼的轉(zhuǎn)速。
[0018]針對扭矩的測量所采用的傳感器是扭矩傳感器，此次對于扭矩的測量所采用的扭矩傳感器的型號為WAN-5。該傳感器的緊固方式，上端為方形結(jié)構(gòu)，其上方中心具有一個M3螺孔，在旋翼所連接的旋翼底座下方銑一個與方形結(jié)構(gòu)尺寸配合的方形槽并鉆一個3mm中心孔，即可實現(xiàn)連接；扭矩傳感器下端具有四個直徑為6.5mm的環(huán)形陣列孔，扭矩傳感器下端放置一個尺寸匹配的法蘭盤，用螺栓對各孔進行緊固，即可實現(xiàn)扭矩傳感器與扭矩傳感器底座法蘭連接。
[0019]針對升力的測量所采用的傳感器為S型拉壓力傳感器，型號為幾BS-V。通過旋翼靜止時傳感器輸出值及旋轉(zhuǎn)時傳感器輸出值的差值來計算旋翼升力。該傳感器所采用的緊固方式為螺紋緊固，上下各有一個孔徑為M6的螺紋孔，在扭矩傳感器底座打一個6mm的中心孔，與拉壓力傳感器上端用螺釘相連，S型拉壓力傳感器下端再連接一個中心孔徑也為6mm的拉壓力傳感器底座，最后拉壓力傳感器底座與一個較沉的裝置底座使用法蘭連接，以保證旋翼旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下整個裝置的穩(wěn)定。
[0020]由于本實施例旋翼較小且產(chǎn)生的升力扭矩并不大，因此除裝置底座外各待加工連接零件均采用尼龍材料制作即可；而考慮旋翼旋轉(zhuǎn)時存在一定升力，為使整個裝置穩(wěn)定不上升或抖動，最下方的裝置底座采用密度較大的復合木板制作。
[0021]安裝方式如下:
[0022]安裝時，測試裝置底座9置于最下方，在環(huán)形陣列直徑為IlOmm的法蘭孔上分別裝上四個螺栓并調(diào)節(jié)位置使整個底座呈水平穩(wěn)定狀態(tài)；
[0023]再將S型拉壓力傳感器6下方M6螺孔與拉壓力傳感器底座中心孔相配合并裝上螺釘，再放置在裝置底座9上方使兩者的法蘭孔對準并安裝螺栓；
[0024]將扭矩傳感器底座5中心孔與拉壓力傳感器上方M6螺孔對準并安裝螺釘，后將扭矩傳感器4置于扭矩傳感器底座5上方并用螺栓連接；
[0025]再將旋翼底座14下方的槽與扭矩傳感器4上方的方形結(jié)構(gòu)配合并使旋翼底座14的中心孔與扭矩傳感器4上方M3螺孔對齊后安裝螺釘，之后將旋翼用法蘭緊固方式安裝在旋翼底座上；
[0026]最后將接近傳感器3卡接在旋翼底座側(cè)面的槽內(nèi)，并調(diào)整接近傳感器3上方感應端與旋翼槳葉I的垂直距離在0-3_范圍內(nèi)，在槳葉I下側(cè)于接近傳感器3最接近的位置處貼上錫箔紙即可。
[0027]測試時，將傳感器接入變送器將信號放大，再接入數(shù)據(jù)采集板卡，數(shù)據(jù)采集板卡同電腦連接后，利用編寫好的LabVIEW數(shù)據(jù)采集程序即可對各特性參數(shù)值的原始數(shù)據(jù)進行采集和記錄。
【權(quán)利要求】
1.一種空中機器人旋翼特性測試裝置，其特征在于:包括接近傳感器、扭矩傳感器和S型拉壓力傳感器；s型拉壓力傳感器下端通過拉壓力傳感器底座固定在測試裝置底座上，S型拉壓力傳感器上端與扭矩傳感器底座固定連接；扭矩傳感器固定在扭矩傳感器底座上，扭矩傳感器上端與旋翼底座固定連接；旋翼固定安裝在旋翼底座上，且旋翼、扭矩傳感器、S型拉壓力傳感器三者中心軸線共線；接近傳感器固定安裝在旋翼底座上，且接近傳感器測量端指向旋翼；在旋翼下表面并處于接近傳感器測量端指向的部位貼有金屬箔。
【文檔編號】G01M99/00GK204064694SQ201420396602
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】劉暢, 衛(wèi)瑩, 雷婭琴, 劉波, 李姣姣 申請人:中國航天科技集團公司第四研究院四0一所