无人机飞行角度配平装置的制作方法

本实用新型涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机飞行角度配平装置。

背景技术：

无人机(unmanned aerial vehicle或drone)是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。在无人机飞行试验中，机载惯导元件只能测量姿态角、角速率，空速和高度等飞行参数，而无法获取飞行中的风速、风向以及飞行角度等飞行参数。

在已有的无人机飞行试验飞行性能分析中，一般对飞行角度只做简单近似处理，例如只用姿态角替代飞行角度来评估升阻比，升力系数等性能参数，或者根据飞行时天气状态，测量当时的风速和风向作为参考，在估计飞行角度时，从俯仰角中加以扣除来代替飞行角度，采用这种方式得到的迎角估计较为粗糙且不准确。

除上述之外，也有采用飞行和风洞试验数据估计无人机配平迎角的方法，无人机飞行试验中，对于空中的风信息及迎角等飞行参数无法测量，事后可采用飞行试验数据和风洞数据来估计无人机飞行角度，实现飞行性能分析的要求。首先根据无人机飞行试验特点，将飞行试验中的平飞特征数据截取出来，并采用数据处理方法，截取稳定的平飞参数。随后分析无人机空中飞行时的运动学关系，并考虑风洞数据，通过Gasuss_Newton优化方法做无人机平飞方程优化处理，当试验参数和估计参数之间存在误差时，需要对风洞数据和动力学关系进行偏移修正并反复迭代，直到误差小于一定门限值结束。采用上述方式，需要采集风洞测试数据，获得数据的资金成本和时间成本都很高；另外，当前的配平方案是基于已经进行多次飞行试验后获得的数据分析进行，而飞行前无法进行较准确的配平调整。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是：提供一种结构简单、设计合理、配平精度高且能有效节约配平步骤及提高配平效率的无人机飞行角度配平装置，以解决现有配平方式存在的迎角估计较为粗糙且不准确及获得数据的资金成本和时间成本较高的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种无人机飞行角度配平装置，包括装置本体，所述装置本体包括顶部支撑件、底座及用于连接所述顶部支撑件与底座且长度可调节的连接杆组件；所述顶部支撑件用于所述无人机配平飞行角度时顶住所述无人机；所述底座包括底座主体及设于所述底座主体上的称重部件。

根据上述技术方案的优选，所述顶部支撑件包括顶针，所述顶针用于所述无人机配平飞行角度时顶住所述无人机。

根据上述技术方案的优选，所述顶部支撑件包括支撑本体及设于所述支撑本体与连接杆组件之间的压力传感器，所述支撑本体用于所述无人机配平飞行角度时顶住所述无人机。

根据上述技术方案的优选，所述压力传感器设于所述支撑本体与所述无人机的机身接触面的中心的正下方。

根据上述技术方案的优选，所述连接杆组件包括顶杆套筒、顶杆及调节旋钮，所述顶杆套筒与所述底座主体连接，所述顶杆与所述顶部支撑件连接；所述顶杆套设于所述顶杆套筒内且能沿着所述顶杆套筒的轴线方向移动，所述顶杆套筒上设有安装孔，所述调节旋钮穿过所述安装孔后抵紧于所述顶杆。

根据上述技术方案的优选，所述顶杆套筒设有内螺纹，所述顶杆设有与所述内螺纹配合的外螺纹，所述顶杆通过所述外螺纹与内螺纹在所述顶杆套筒内沿其轴线方向旋进或旋出。

根据上述技术方案的优选，所述安装孔为螺孔，所述调节旋钮包括旋钮部及与所述旋钮部连接的抵紧部，所述抵紧部设有与所述螺孔配合的螺纹，所述抵紧部穿过所述螺孔后，旋转所述旋钮部直至所述抵紧部抵紧于所述顶杆。

根据上述技术方案的优选，所述称重部件包括设有重量传感器的电子秤，所述重量传感器设于所述顶部支撑件的中心位置的正下方。

根据上述技术方案的优选，所述电子秤包括秤体及设于所述秤体上的显示屏，所述重量传感器设于所述秤体上。

根据上述技术方案的优选，所述电子秤还包括与所述重量传感器连接的串口通信装置。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：

本实用新型提供了一种无人机飞行角度配平装置，包括装置本体，装置本体包括顶部支撑件、底座及用于连接顶部支撑件与底座且长度可调节的连接杆组件；顶部支撑件用于无人机配平飞行角度时顶住无人机；底座包括底座主体及设于底座主体上的称重部件。本申请提供的配平装置，顶部采用顶部支撑件，底部采用与称重部件连接的一体化设计，配平时，只需将多个配平装置分别放置于无人机的机翼两侧、机体头部及机体尾部，与飞控系统联调使用，依据无人机整体设计时的重心位置，并通过调节连接杆组件的长度来快速配平无人机的飞行角度，结构简单，设计合理，且操作简便；另外，在配平中，只需对无人机的俯仰角、滚转角分别进行2次调零，对底部称重步骤也仅需2次调零，配平步骤简便且配平精度高，实用性强，利于进行标准化生产及推广。

附图说明

图1是本实用新型实施例一中无人机飞行角度配平装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一中无人机飞行角度配平装置与无人机的布置方式轴测图；

图3是本实用新型实施例一中无人机上配重块的布置示意图；

图4是本实用新型实施例一中无人机飞行角度配平装置与无人机的布置方式正视图；

图5是本实用新型实施例一中采用无人机飞行角度配平装置配平无人机飞行角度的方法步骤框图。

图中：1：顶针；2：连接杆组件；2-1：顶杆；2-2：调节旋钮；2- 3：顶杆套筒；3：底座；10：无人机飞行角度配平装置；100：无人机； 100-1：右机翼；100-2：左机翼；100-3：机体头部；100-4：机体尾部；100-5：第一配重块；100-6：第二配重块；100-7：第三配重块；100-8：第四配重块。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1至图4所示，一方面，本实用新型实施例提供了一种无人机飞行角度配平装置，包括装置本体，装置本体包括顶部支撑件、底座 3及用于连接顶部支撑件与底座3且长度可调节的连接杆组件2；顶部支撑件用于无人机100配平飞行角度时顶住无人机100；底座3包括底座3主体及设于底座3主体上的称重部件。其中，无人机100的飞行角度包括俯仰角及滚转角。

本申请提供的无人机飞行角度配平装置10，包括自上而下依次设置的顶部支撑件、连接杆组件2及底座3，其中，连接杆组件2的长度可调节，底座3上设有称重部件；具体地，本申请提供的配平装置，顶部采用顶部支撑件形式，底部采用与称重部件连接的一体化设计，配平时，只需将4个配平装置分别放置于无人机100的左机翼100-2、右机翼100-1、机体头部100-3及机体尾部100-4，与飞控系统联调使用，依据无人机100整体设计时的重心位置，并通过调节连接杆组件2的长度来快速配平无人机100的飞行角度，并在无人机100的机身位置粘贴相应配重的配重块，如，在右机翼100-1上粘贴第一配重块100- 5，在左机翼100-2上粘贴第二配重块100-6，在机体头部100-3上粘贴第三配重块100-7，在机体尾部100-4上粘贴第四配重块100-8，以满足基本飞行所需状态，避免现有技术的多次的迭代计算，且本申请提供的装置，结构简单，设计合理，且操作简便；另外，在配平中，只需对无人机100的俯仰角、滚转角分别进行2次调零，对底部称重步骤也仅需2次调零，配平步骤简便且配平精度高，实用性强，利于进行标准化生产及推广。

根据上述技术方案的优选，顶部支撑件包括顶针1，顶针1用于无人机配平飞行角度时顶住无人机。

在本实施例中，顶部支撑件优选采用顶针1，其中，顶针1的上端受力面可以根据与无人机机身具体接触部分的形状进行相应设计，一般的，为减轻对顶针的压力、保护顶针端部，顶针的的端部受面多为平面且面积尽可能大，以能对机身进行有效的支撑、定位及测重。

根据上述技术方案的优选，连接杆组件2包括顶杆套筒2-3、顶杆 2-1及调节旋钮2-2，顶杆套筒2-3与底座3主体连接，顶杆2-1与顶部支撑件连接；顶杆2-1套设于顶杆套筒2-3内且能沿着顶杆套筒2-3的轴线方向移动，顶杆套筒2-3上设有安装孔，调节旋钮2-2穿过安装孔后抵紧于顶杆2-1。

具体地，在本实施例中，连接杆组件2包括顶杆套筒2-3、顶杆2- 1及调节旋钮2-2，顶杆2-1设于顶杆套筒2-3内且能沿着顶杆套筒2- 3的轴线方向做往复移动，以用于根据配平需要来调高或调低配平装置 10的整体高度。调节旋钮2-2用于紧固顶杆2-1与顶杆套筒2-3，当顶杆2-1与顶杆套筒2-3的位置固定时，调节旋钮2-2的一端穿过安装孔后，旋转旋钮直至调节旋钮2-2的端部抵紧于顶杆2-1，实现锁紧。结构简单，加工工艺简便，利于降低生产成本，操作简便且锁紧效果好。

根据上述技术方案的优选，顶杆套筒2-3设有内螺纹，顶杆2-1设有与内螺纹配合的外螺纹，顶杆2-1通过外螺纹与内螺纹在顶杆套筒 2-3内沿其轴线方向旋进或旋出。

进一步优选的，为提高顶杆2-1与顶杆套筒2-3的连接效果，在顶杆套筒2-3的内壁设有内螺纹，相应的，在顶杆2-1的外壁设有与内螺纹相配合的外螺纹。若需调节整个连接杆组件2的长度时，只需将顶杆2-1在顶杆套筒2-3内旋进或旋出，操作简便；另外，采用螺纹配合连接的方式，利于对连接杆组件2的高度进行精密的调节，利于提高配平精度及配平效率。

需说明的是，顶杆2-1与顶杆套筒2-3除了采用内螺纹与外螺纹相配合的方式之外，还可以在顶杆套筒2-3内沿其轴线方向设有滑道，顶杆2-1可沿着滑道的走向做往复运动。进一步地，可在滑道上间隔地设置多个凸点，以防止顶杆2-1单次移动幅度过大，不利于快速达到配平精度。

根据上述技术方案的优选，安装孔为螺孔，调节旋钮2-2包括旋钮部及与旋钮部连接的抵紧部，抵紧部设有与螺孔配合的螺纹，抵紧部穿过螺孔后，旋转旋钮部直至抵紧部抵紧于顶杆2-1。

调节旋钮2-2部包括旋钮部和一端与旋钮部连接，另一端用于抵紧顶杆2-1的抵紧部，优选的，抵紧部上设有螺纹，相应的，安装孔为螺孔，当需锁紧连接杆组件2时，将抵紧部穿过螺孔时，当旋转旋钮部时，抵紧部朝向顶杆2-1前进，直至抵紧部的端部抵紧于顶杆2-1，结构简单，生产工艺简便，利于降低生产成本，且紧固效果好。

根据上述技术方案的优选，称重部件包括设有重量传感器的电子秤，重量传感器设于顶部支撑件的中心位置的正下方。

在本实施例中，称重部件包括设有重量传感器的电子秤，优选的，将重量传感器设于顶部支撑件的中心位置的正下方，以精确测得无人机100的重量，利于后续配重块的精确调试，以进一步地提高配平精度。当然，重量传感器也可以设于偏离顶部支撑件中心的位置处，具体可根据实际实施条件来进行合理的设置。

根据上述技术方案的优选，电子秤包括秤体及设于秤体上的显示屏，重量传感器设于秤体上。

进一步地，通过设置有显示屏的电子秤，显示屏显示由重量传感器传输过来的重量数据，以便于在配平过程中读取各个顶针1测得的重量，以为后续配平提供数据参考。

根据上述技术方案的优选，电子秤还包括与重量传感器连接的串口通信装置。

更进一步地，电子秤还可包括串口通信装置，将装置底部的显示数据通过串口通信装置连接到电脑上，在电脑上位机软件上实现一键归零及数据观测，避免读数据时间上的浪费及读数误差的产生。

其中，需说明的是，串口通信装置与显示屏既可以同时设置，也可以择一设置，具体可根据实际实施条件进行合理的设定。

另一方面，如图5所示，本实用新型还提供了一种采用上述技术方案中的无人机飞行角度配平装置配平无人机飞行角度的方法，先通过调节无人机飞行角度配平装置的连接杆组件的长度，以使得无人机的飞行角度稳定在预设范围内，并将无人机飞行角度配平装置的称重部件显示清零，以为下一步的配平调整做准备；再将无人机置于长度调节后的配平装置上，此时，各个配平装置的称重部件的显示不为零，对无人机依次进行俯仰通道及滚转通道的配平，根据配平结果在无人机的机身上粘贴配重块，以使得各个无人机飞行角度配平装置底部连接的称重部件示数重新显示到零，且无人机的俯仰角及横滚角在预设角度范围内，至此配平完成。

根据上述技术方案的优选，具体包括如下步骤：

步骤S1、在无人机的机翼两侧、机体头部及机体尾部的下方分别设置有无人机飞行角度配平装置，并将各个无人机飞行角度配平装置与无人机的机身平面接触点处做好点位标识；

在本实施例中，需4个配平装置与无人机的飞控系统相配合来快速配平无人机的飞行角度。具体地，将4个配平装置按照预设原则分别摆放在无人机的左机翼、右机翼、机体头部及机体尾部，其中，配平装置的顶针用于与无人机接触，则标记顶针与无人机的机身平面的接触点，并记为点位标识。

步骤S2、调整各个无人机飞行角度配平装置的连接杆组件的长度，以使得无人机的俯仰角及横滚角在预设角度范围内；当无人机的俯仰角及横滚角稳定后，锁紧连接杆组件；

无人机的机身在组装完成后，将无人机的飞控系统及电源模块分别安装在机身的相应位置；其中，飞控系统包括数据传输模块、BEC模块(Battey Elimination Circuit)、飞控模块及GPS模块。优选的，飞控模块安装在机身重心位置且水平放置在机身内部，GPS模块安装在机翼中心轴线的上方部位且水平安装朝向机头方向，其他模块没有安装位置特殊要求，具体可依据机身内的空间进行摆放。

在本实施例中，调整时，先给放置于机身内部的飞控系统接通电源，并依据飞控系统的地面站软件界面读取俯仰通道及滚转通道的角度，具体包括无人机的俯仰角及横滚角；分别调整4个配平装置中连接杆组件的长度，以使得飞控系统的地面站软件读取的机身姿态俯仰角及横滚角在预设角度范围内，其中，预设角度范围为-0.5°～0.5°之间。当无人机的俯仰角及横滚角在预设角度范围内达到稳定值后，锁紧各个配平装置中的连接杆组件。

步骤S3、水平抬起无人机的机身，使得各个无人机飞行角度配平装置的顶针均与无人机的机身完全脱离，并将各个无人机飞行角度配平装置底部连接的称重部件示数归零；

具体地，在本实施例中，当锁紧各个配平装置中的连接杆组件后，此时一个人用双手抓紧机翼两侧，把机身水平抬起后，使得4个配平装置的顶针均与机身完全脱离；另一个人将4个配平装置的称重部件的示数分别归零，其中，归零的作用是为了下一步的配平调整做准备。

步骤S4、将无人机放置在各个称重部件示数归零的无人机飞行角度配平装置上，其中，各个无人机飞行角度配平装置的顶针对准对应点位标识放置；

在本实施例中，再次将无人机整体放置在4个称重部件示数已归零的配平装置的顶针上，其中，4个点位标识分别对应放置于下部的4 个配平装置的顶针上。

步骤S5、当无人机的全部重量压在无人机飞行角度配平装置上，此时各个无人机飞行角度配平装置底部连接的称重部件示数不为零，对无人机依次进行俯仰通道及滚转通道的配平，根据配平结果在无人机的机身上粘贴配重块，以使得各个无人机飞行角度配平装置底部连接的称重部件示数重新显示到零，且无人机的俯仰角及横滚角在预设角度范围内，至此配平完成。

具体地，在本实施例中，当无人机的4个点位标识分别对应放置于下部的4个配平装置的顶针上，放手后，无人机的全部重量压在4个配平装置上，此时4个配平装置底部的称重部件的示数就会显示不为零，之后需对无人机依次进行俯仰通道及滚转通道的配平，并根据具体的配平结果，在无人机的机身上粘贴对应配重的配重块，直至4个配平装置底部的称重部件示数重新显示为零，且此时无人机的俯仰角及横滚角也均在预设角度范围内，则代表机身的配平工作已经完成。

根据上述技术方案的优选，在步骤S5中，对无人机依次进行俯仰通道及滚转通道的配平，根据配平结果在无人机的机身上粘贴配重块，具体包括：

先对无人机进行俯仰通道的配平，即沿着无人机的机身轴线方向进行配重前后方向的摆放调整，使得无人机的俯仰角在预设范围内，并将配重块粘好在机身当前位置；再对无人机进行滚转通道的配平，即沿着与无人机的机身轴线方向上垂直且通过机身重心位置的连线进行配重左右方向的摆放调整，使得无人机的横滚角在预设范围内，并将配重块粘好在机身当前位置。

当对无人机进行俯仰通道配平时，即沿着机身轴线上进行配重前后方向的摆放调整，当摆放后的配重块使得无人机的俯仰角位于预设范围内时，将配重块粘好在机身的当前位置，此时，机身俯仰通道配平完成；其中，俯仰角的预设角度范围为-0.5°～0.5°之间；

在完成俯仰通道配平后，再进行滚转通道的配平调整，即沿着与机身轴线方向上垂直且通过机身重心位置的连线进行，将配重块沿连线方向进行左右调整，观察地面站界面，当摆放后的配重块使得无人机的横滚角位于预设范围内时，将配重块粘好在机身的当前位置，此时，机身滚转通道配平完成；其中，横滚角的预设角度范围为-0.5°～0.5°之间。

根据上述技术方案的优选，在步骤S1中，放置于机翼两侧的无人机飞行角度配平装置的顶针之间的连线，该连线应通过机身重心且与机身轴线所垂直；放置于机体头部及机体尾部的无人机飞行角度配平装置，根据机身的局部加工平面的位置进行放置。

优选的，在本实施中，为提高无人机的配平精度，4个配平装置摆放的预设原则，具体包括：放置于机翼两侧的2个无人机飞行角度配平装置，其两者装置的顶针之间的连接需通过机身重心且与机身轴线所垂直，如此，这2个配平装置对称放置在机身两侧，并在与机翼下部接触点处做好点位标识；放置于机体头部及机体尾部的2个无人机飞行角度配平装置，则依据机身的局部加工平面的位置进行放置，并将与机身平面接触点处做好点位标识。

需说明的是，在本实施例中，优选采用4个配平装置来完成无人机飞行角度配平，但配平步骤中不局限于采用上述4个配平装置，也可以是4个以上，具体数量可根据实际实施条件来进行合理的设置。

实施例二

与实施例一的区别仅在于：

在本实施例中，本实用新型提供的无人机飞行角度配平装置，顶部支撑件包括支撑本体及设于支撑本体与连接杆组件之间的压力传感器，支撑本体用于无人机配平飞行角度时顶住无人机。其中，支撑本体的顶部支撑面的形状具体可根据与无人机机身具体接触部分的形状进行相应设计，以能起到有效、可靠的支撑及定位作用。

优选的，压力传感器设于支撑本体与无人机的机身接触面的中心的正下方，以能精确测得无人机的重量，利于后续配重块的精确调试，以进一步地提高配平精度。当然，压力传感器也可以设于偏离支撑本体与无人机的机身接触面的中心的位置处，具体可根据实际实施条件来进行合理的设置。

其他技术方案与实施例一的相同，为避免赘述，不再重复。

综上所述，本实用新型提供了一种无人机飞行角度配平装置，包括装置本体，装置本体包括顶部支撑件、底座及用于连接顶部支撑件与底座且长度可调节的连接杆组件；顶部支撑件用于无人机配平飞行角度时顶住无人机；底座包括底座主体及设于底座主体上的称重部件。本申请提供的配平装置，顶部采用顶部支撑件，底部采用与称重部件连接的一体化设计，配平时，只需将多个配平装置分别放置于无人机的机翼两侧、机体头部及机体尾部，与飞控系统联调使用，依据无人机整体设计时的重心位置，并通过调节连接杆组件的长度来快速配平无人机的飞行角度，结构简单，设计合理，且操作简便；另外，在配平中，只需对无人机的俯仰角、滚转角分别进行2次调零，对底部称重步骤也仅需2 次调零，配平步骤简便且配平精度高，实用性强，利于进行标准化生产及推广。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。