一种动力测试装置及系统的制作方法

本发明涉及无人机动力测试技术领域，更具体地说，涉及一种动力测试装置及系统。

背景技术：

随着航空航天技术和计算机技术的发展，无人机取得了迅猛发展，无论是在军事、国防还是在民用方面都得到了广泛应用。其应用范围涉及了军事方面、民用领域、海域监视、森林火灾监控、勘察测绘、农药喷洒、管线巡检、气象探测、空中拍摄、缉毒侦察、安保监控、地质考察等方面。

目前，现有的无人机动力测试系统中，大多是将无人机的单一动力机构固定在机械臂上，然后通过机械臂上的测试机构依次对多个动力机构进行测试，但是在实际的使用过程中，由于无人机的动力机构不止一个，单一的对其测试，无法考虑到实际应用到无人机上的使用效果，存在较大的局限性。

技术实现要素：

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种动力测试装置及系统，其优点在于在更加全面的对无人机的动力机构进行测试，增强动力机构的实际使用效果。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种动力测试装置，应用于测试无人机的动力机构，该动力机构具有电机及设置在电机上的螺旋桨，该动力测试装置包括：

底座，所述底座上设置有支撑杆；

罩壳，可转动的设置于所述支撑杆的上；

转动连接件，可转动的设置于所述罩壳上，且若干个所述转动连接件呈圆周阵列设置于所述罩壳的侧面上；

锁定机构，设置于所述罩壳上并与所述转动连接件配合使用，用于对所述转动连接件进行锁定；

机臂支架，可拆卸的设置于所述转动连接件上，所述电机可拆卸的设置于所述机臂支架上；

测试模块，设置于所述罩壳的中心位置处，所述转动连接件延伸至所述测试模块的内侧，且所述转动连接件的上下两侧均设置有传递机构，所述传递机构远离所述转动连接件的一端连接至所述测试模块；

底部测量模块，可转动的设置于所述支撑杆上，且所述底部测量模块位于所述罩壳的下方，用于测量所述罩壳的倾斜度，且底部测量模块的输出端连接至所述测试模块的输入端；

其中，所述罩壳的形状为正多边形，所述罩壳的每个侧面上均设置有向内的凹陷区，所述转动连接件设置于所述凹陷区的内部，所述测试模块的横截面为工字型。

在其中一个实施例中，所述转动连接件包括转动块、压杆和转轴，所述转动块通过转轴可转动的设置于所述凹陷区的内部，所述压杆固定在所述转轴上并延伸至所述测试模块的内侧，所述转动块远离转轴的一侧设置有插接杆，用于安装所述机臂支架，所述转动块上还开设有锁紧孔，所述锁定机构插接至所述锁紧孔的内部，用于锁紧所述转动块。

在其中一个实施例中，所述凹陷区的外侧设置有角度传感器，所述角度传感器的输出轴与所述转轴固定连接。

在其中一个实施例中，所述罩壳的底部中心处设置有球铰，所述支撑杆的顶端与球铰固定连接，所述支撑杆上还设置有位于所述罩壳下方的支撑件，所述支撑件用于支撑所述罩壳。

在其中一个实施例中，所述测试模块包括工型壳体、微型控制器、拉压力传感器，所述微型控制器设置于所述工型壳体的中心位置处，所述拉压力传感器设置有两组，两组所述拉压力传感器分别对称设置于工型壳体的上下两侧，且拉压力传感器与传递机构相连接。

在其中一个实施例中，所述压杆的上下两侧均开设有滑槽，所述传递机构包括有转动球和竖杆，所述转动球转动连接于所述滑槽的内壁，且所述转动球可沿着滑槽的内壁滑动，所述竖杆设置于所述转动球上，所述竖杆远离所述转动球的一端连接至所述拉压力传感器。

在其中一个实施例中，所述底部测量模块包括塑壳、伺服电机、传动装置、支撑臂和距离传感器，所述塑壳的上下两侧均通过轴承可转动的设置于所述支撑杆上，所述支撑臂固定安装于所述塑壳的外圆周上，所述距离传感器固定安装于所述支撑臂上，且所述距离传感器的输出端连接至所述微型控制器，所述传动装置设置于所述塑壳的内部，所述伺服电机固定安装于所述塑壳的底部，且所述伺服电机的输出轴通过轴承可转动的贯穿所述塑壳并与所述传动装置相连接，其中，所述伺服电机转动使所述传动装置驱动所述塑壳围绕着支撑杆转动。

在其中一个实施例中，所述传动装置包括齿轮a和齿轮b，所述齿轮a转动设置于所述塑壳的内壁，且齿轮a连接至所述伺服电机的输出轴，所述齿轮b固定于所述支撑杆上，且所述齿轮a与齿轮b之间相互啮合。

在其中一个实施例中，一种动力测试装置，还包括用于模拟室外环境的环境模拟装置，其包括模拟箱，所述模拟箱的内壁设置有极端天气生成模块，用于模拟室外极端天气。

一种无人机的动力测试系统，包括以上任一项所述的动力测试装置。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案在对单个动力机构进行测试时，电机带动螺旋桨高速转动，会产生下压的风，此时压杆以及转轴会发生转动，在转动的过程中，压杆会通过传递机构来对拉压力传感器施加压力或拉力，拉压力传感器会将测量的数值传递给微型控制器，由微型控制器将测量数值与预设阈值进行比较，通过拉压力数据来对无人机的动力机构进行分析，从而可更加快速的对无人机的动力机构进行测试；

（2）在对无人机整体协调性进行测试时，将多个无人机的动力机构等间距的设置在罩壳上，然后使用锁定机构对机臂支架进行固定，同时启动多个动力机构，并解除支撑件的支撑效果，此时若某个动力机构出现异常，必然会造成罩壳出现倾斜，由于球铰的转动范围是任意角度，因此只要多个动力机构之间出现差异，就会造成罩壳倾斜，而在此过程中，伺服电机工作带动传动装置工作，并通过传动装置带动塑壳围绕着支撑杆转动，即支撑臂带动距离传感器转动，而距离传感器会实时检测到罩壳之间的距离，一旦罩壳出现某个方位的倾斜，距离传感器便会在一个完整的圆周运动中，同时将各个位置距离测量出，并将检测的数值反馈至微型控制器，可以更好的测量出多个动力机构之间配合的情况；

（3）选择使用永磁材料制作齿轮a和齿轮b，使齿轮a和齿轮b之间的卡齿不接触，并使齿轮a的卡齿和齿轮b上的卡齿相对侧磁极相同，此设计首先使齿轮a和齿轮b不再接触，啮合过程中借助同极相斥的原理实现啮合，可大大的降低二者之间的损耗，且能够提高转动过程的稳定性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的仰视结构示意图；

图3为本发明的俯视图；

图4为图3中c处的放大图；

图5为图1中a处的放大图；

图6为图1中b处的放大图；

图7为底部测量模块的局部剖视图；

图8为模拟箱的结构示意图。

图中标号说明：

1、电机；2、螺旋桨；3、底座；4、罩壳；5、支撑杆；6、转动连接件；601、转动块；602、压杆；603、转轴；7、机臂支架；8、锁定机构；801、微型气缸；802、插杆；9、测试模块；901、工型壳体；902、拉压力传感器；10、传递机构；1001、转动球；1002、竖杆；11、底部测量模块；1101、塑壳；1102、伺服电机；1103、传动装置；1104、支撑臂；1105、距离传感器；12、角度传感器；13、球铰；14、支撑件；1401、圆盘；1402、电动推杆；1403、撑板；15、模拟箱。

具体实施方式

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；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，一种动力测试装置，应用于测试无人机的动力机构，该动力机构具有电机1及设置在电机1上的螺旋桨2，该动力测试装置包括底座3、罩壳4、转动连接件6、锁定机构8、机臂支架7、测试模块9和底部测量模块11。

底座3上设置有支撑杆5，罩壳4可转动的设置于支撑杆5上，底座3和支撑杆5用于罩壳4以及罩壳4上设置的零部件。

请参阅图2，罩壳4的底部中心处设置有球铰13，支撑杆5的顶端与球铰13固定连接，支撑杆5上还设置有位于罩壳4下方的支撑件14，支撑件14用于支撑罩壳4。

其中，罩壳4的顶端加盖，用于对其内部的部件进行保护。

进一步的，请参阅图2，支撑件14包括固定在支撑杆5上的圆盘1401，圆盘1401的顶部设置有呈环形分布的电动推杆1402，电动推杆1402的顶部固定连接有撑板1403，在测试过程中，首先通过电动推杆1402推动撑板1403上移，使撑板1403的顶端抵住罩壳4，使罩壳4保持水平状态，在测试各个动力机构的协同效果时，控制电动推杆1402缩回，使罩壳4能够正常发生偏移，便于后续测量倾斜度，在检测时，分别对动力进行检测时，可通过电动推杆1402推动撑板1403，使撑板1403抵住罩壳4，使罩壳4始终保持水平状态，不会对其他动力检测时造成影响，而在模拟多个动力机构配合时时，同时启动多个动力机构，然后控制电动推杆1402带动撑板1403下移，使罩壳4不再被撑板1403支撑住，从而使罩壳4的角度能够改变，以便后续底部测量模块11的测量。

请参阅图3，转动连接件6，可转动的设置于罩壳4上，且若干个转动连接件6呈圆周阵列设置于罩壳4的侧面上，其中，罩壳4的形状为正多边形，罩壳4的每个侧面上均设置有向内的凹陷区，转动连接件6设置于凹陷区的内部，用于为转动连接件6提供安装空间，首先罩壳4设置为多边形，能够使各个动力机构的安装有序。

请参阅图4，转动连接件6包括转动块601、压杆602和转轴603，转动块601通过转轴603可转动的设置于凹陷区的内部，压杆602固定在转轴603上并延伸至测试模块9的内侧，转动块601远离转轴603的一侧设置有插接杆，用于安装机臂支架7，转动块601上还开设有锁紧孔，锁定机构8插接至锁紧孔的内部，用于锁紧转动块601，在对单个动力机构进行测试时，电机1带动螺旋桨2高速转动，会产生下压的风，此时压杆602以及转轴603会发生转动，转动的过程中压杆602会作用在测试模块9上，由测试模块9来对动力机构的动力进行检测，同时在需要模拟无人机的整体状态时，控制锁定机构8插接至锁紧孔的内部，使压杆602无法在转动，此时即可正常模拟无人机整体飞行状态，操作十分更加便捷。

进一步的，请参阅图4，凹陷区的外侧设置有角度传感器12，角度传感器12的输出轴与转轴603固定连接，角度传感器12的输出轴连接到转轴603，因此在单个动力机构测试时，一旦压杆602发生转动，转轴603就会带动角度传感器12转动，通过角度传感器12可快速的测量出压杆602的倾斜角度，角度变化测量更加方便快捷，且测量结果较为精准。

请参阅图5，锁定机构8设置于罩壳4上并与转动连接件6配合使用，用于对转动连接件6进行锁定，锁定机构8包括嵌设在罩壳4外部上的微型气缸801以及插杆802，插杆802固定在微型气缸801的气缸轴上，锁紧时，微型气缸801的气缸轴推动插杆802位移，插杆802插接至锁紧孔的内部，使转动块601保持水平状态，在对单个动力机构测试时，插杆802初始状态下不会对转动连接件6进行限位，便于对单个动力机构分别进行测量，而在整体测试时，微型气缸801推动插杆802，使插杆802插接到锁紧孔的内部，即可对转动连接件6进行定位，便于后续对多个动力机构的配合过程进行测试。

请参阅图1，机臂支架7可拆卸的设置于转动连接件6上，电机1可拆卸的设置于机臂支架7上，用于安装电机1以及螺旋桨2构成的动力机构，机臂支架7设置为可拆卸式的，便于根据实际测试的无人机机臂的数量来安装对应数量的机臂支架7。

进一步的，机臂支架7上还设置有用于固定电机1的定位装置，该定位装置为一气缸推动的弧形橡胶板构成，用于通过弧形橡胶板卡住电机1，且橡胶材质不易对电机1表面造成损伤。

请参阅图1、图6测试模块9的横截面为工字型，设置于罩壳4的中心位置处，转动连接件6延伸至测试模块9的内侧，且转动连接件6的上下两侧均设置有传递机构10，传递机构10远离转动连接件6的一端连接至测试模块9，测试模块9包括工型壳体901、微型控制器、拉压力传感器902，微型控制器设置于工型壳体901的中心位置处，拉压力传感器902设置有两组，两组拉压力传感器902分别对称设置于工型壳体901的上下两侧，且拉压力传感器902与传递机构10相连接，在对单个动力机构进行测试时，电机1带动螺旋桨2高速转动，会产生下压的风，此时压杆602以及转轴603会发生转动，在转动的过程中，压杆602会通过传递机构10来对拉压力传感器902施加压力或拉力，拉压力传感器902会将测量的数值传递给微型控制器，由微型控制器将测量数值与预设阈值进行比较，通过拉压力数据来对无人机的动力机构进行分析，从而可更加快速的对无人机的动力机构进行测试。

另外，也可通过锁定机构8同时将多个转动连接件6锁紧，然后同时启动多个动力机构，然后通过检测多个动力机构对测试模块9的作用力，并将其数据与之前单独测试的结果进行比较，借此来分析多个动力机构之间的相互影响，便于后续分析无人机整体的协同效果。

请参阅图6，压杆602的上下两侧均开设有滑槽，传递机构10包括有转动球1001和竖杆1002，转动球1001转动连接于滑槽的内壁，且转动球1001可沿着滑槽的内壁滑动，竖杆1002设置于转动球1001上，竖杆1002远离转动球1001的一端连接至拉压力传感器902，由于竖杆1002的无法倾斜，因此在压杆602倾斜的过程中，转动球1001会沿着滑槽滑动，且转动球1001与滑槽之间是可转动的，因此转动球1001的移动是完全能够进行的，因此压杆602倾斜过程中能够正常对上下两个竖杆1002施加压力或拉力，使拉压力传感器902能够正常完成测量。

请参阅图7，底部测量模块11可转动的设置于支撑杆5上，且底部测量模块11位于罩壳4的下方，用于测量罩壳4的倾斜度，且底部测量模块11的输出端连接至测试模块9的输入端；底部测量模块11包括塑壳1101、伺服电机1102、传动装置1103、支撑臂1104和距离传感器1105，塑壳1101的上下两侧均通过轴承可转动的设置于支撑杆5上，支撑臂1104固定安装于塑壳1101的外圆周上，距离传感器1105固定安装于支撑臂1104上，且距离传感器1105的输出端连接至微型控制器，传动装置1103设置于塑壳1101的内部，伺服电机1102固定安装于塑壳1101的底部，且伺服电机1102的输出轴通过轴承可转动的贯穿塑壳1101并与传动装置1103相连接，其中，伺服电机1102转动使传动装置1103驱动塑壳1101围绕着支撑杆5转动，在对无人机整体协调性进行测试时，将多个无人机的动力机构等间距的设置在罩壳4上，然后使用锁定机构8对机臂支架7进行固定，同时启动多个动力机构，并解除支撑件14的支撑效果，此时若某个动力机构出现异常，必然会造成罩壳4出现倾斜，由于球铰13的转动范围是任意角度，因此只要多个动力机构之间出现差异，就会造成罩壳4倾斜，而在此过程中，伺服电机1102工作带动传动装置1103工作，并通过传动装置1103带动塑壳1101围绕着支撑杆5转动，即支撑臂1104带动距离传感器1105转动，而距离传感器1105会实时检测到罩壳4之间的距离，一旦罩壳4出现某个方位的倾斜，距离传感器1105便会在一个完整的圆周运动中，同时将各个位置距离测量出，并将检测的数值反馈至微型控制器，可以更好的测量出多个动力机构之间配合的情况。

进一步的，请参阅图7，传动装置1103包括齿轮a和齿轮b，齿轮a转动设置于塑壳1101的内壁，且齿轮a连接至伺服电机1102的输出轴，齿轮b固定于支撑杆5上，且齿轮a与齿轮b之间相互啮合，在距离传感器1105转动的过程中，伺服电机1102首先带动齿轮a转动，齿轮a转动的过程中，由于齿轮b是固定的，因此齿轮a能够沿着齿轮b滚动，从而可使整个塑壳1101能够在轴承的作用下围绕着支撑杆5转动。

进一步的，为降低齿轮a和齿轮b之间的摩擦力，还可以选择使用永磁材料制作齿轮a和齿轮b，使齿轮a和齿轮b之间的卡齿不接触，并使齿轮a的卡齿和齿轮b上的卡齿相对侧磁极相同，此设计首先使齿轮a和齿轮b不再接触，啮合过程中借助同极相斥的原理实现啮合，可大大的降低二者之间的损耗，且能够提高转动过程的稳定性。

请参阅图8，一种动力测试装置，还包括用于模拟室外环境的环境模拟装置，其包括模拟箱15，模拟箱15的内壁设置有极端天气生成模块，用于模拟室外极端天气，由于无人机的运行环境大多是在恶劣环境下进行，因此单一的对无人机动力机构测试并不足以满足无人机的测试条件，其中，在一些高湿寒地区，由于外部水气大，温度低，无人机表面或动力机构上很容易出现结冰等现象，此种情况会对无人机的动力机构造成大幅度的影响，因此有必要对无人机的实际情况进行模拟。

天气生成模块至少包括一喷水装置、制冷装置，喷水装置用于向模拟箱15内部喷洒水雾，而制冷装置则用于对模拟箱15内部进行降温，模拟外界湿冷环境，然后配合上述一系列的测试，来进一步对无人机的动力机构进行测试，相较于传统的测试设备，测试更加精准，其中喷水装置可为水泵、雾化喷头等部件构成的设备，而制冷装置可为压缩机或其他制冷设备，均为现有技术，在此不再做具体赘述。

本发明的工作原理是：在对单个无人机动力机构进行测试时，将动力机构安装到机臂支架7上，使用支撑件14支撑住罩壳4，然后启动动力机构，电机1带动螺旋桨2高速转动，会产生下压的风，此时压杆602以及转轴603会发生转动，在转动的过程中，压杆602会通过传递机构10来对拉压力传感器902施加压力或拉力，拉压力传感器902会将测量的数值传递给微型控制器，由微型控制器将测量数值与预设阈值进行比较，通过拉压力数据来对无人机的动力机构进行分析，从而可更加快速的对无人机的动力机构进行测试，而对多个动力机构的协同性进行测量时，解除支撑件14的支撑效果，并通过锁定机构8同时将多个转动连接件6锁紧，然后同时启动多个动力机构，若某个动力机构出现异常，必然会造成罩壳4出现倾斜，由于球铰13的转动范围是任意角度，因此只要多个动力机构之间出现差异，就会造成罩壳4倾斜，而在此过程中，伺服电机1102工作带动传动装置1103工作，并通过传动装置1103带动塑壳1101围绕着支撑杆5转动，即支撑臂1104带动距离传感器1105转动，而距离传感器1105会实时检测到罩壳4之间的距离，一旦罩壳4出现某个方位的倾斜，距离传感器1105便会在一个完整的圆周运动中，同时将各个位置距离测量出，并将检测的数值反馈至微型控制器，可以更好的测量出多个动力机构之间配合的情况。

一种无人机的动力测试系统，包括以上任一项的动力测试装置，用于对无人机的动力机构进行更加全面的测试。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。