三轴测试转台的制作方法

本实用新型属于无人机技术领域，尤其涉及一种三轴测试转台。

背景技术：

在无人机设计阶段，需要对无人机的控制系统的安全性及可靠性在进行验证，通常是进行无人机建模与仿真，模拟飞行器在实际飞行中的横滚、俯仰、偏航等动作姿态。如果直接使用无人机进行测试，可能因算法方案不成熟造成坠机等现象，成本非常的高，而且，测试时需要随时进行调试，用无人机成品测试的效率非常低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种能够模拟无人机飞行状态的三轴测试转台，旨在解决用无人机成品测试成本高及测试效率低的问题。

本实用新型是这样实现的，一种三轴测试转台，所述三轴测试转台包括固定座、安装在所述固定座上的yaw轴转轴、以及设置在所述yaw轴转轴上端的万向节，所述万向节能够以所述yaw轴转轴为轴相对于所述固定座转动；连接在所述万向节上的转台，所述转台包括与所述万向节固定连接的内环、与所述内环同轴设置的外环、以及连接在所述内环与所述外环之间的多根悬臂。

作为一种改进，所述万向节包括支架、与所述支架转动连接的安装块、以及穿过所述安装块并与所述安装块转动连接的连杆，所述连杆的转动轴线与所述安装块的转动轴线相互垂直，在所述连杆的两端部上分别固定连接有一个连接臂，所述内环与两个所述连接臂固定连接；所述连杆为roll轴转轴、所述安装块的转轴为pitch轴转轴。

作为一种改进，所述支架包括底板，在所述底板两端部处分别设有一块侧板；所述安装块设置在两所述侧板之间，在所述安装块与对应侧的所述侧板分别设有连接轴，所述连接轴的一端与所述安装块固定连接，所述连接轴的另一端与所述侧板转动连接，两所述连接轴组成所述pitch轴转轴。

作为一种改进，所述悬臂呈板状，在所述悬臂上设有沿所述悬臂的轴线方向延伸的滑槽，在所述滑槽上安装有电机安装座。

作为一种改进，在所述电机安装座上安装有防护罩，所述防护罩包括与所述电机安装座固定连接的下罩、扣合在所述下罩上并且能够与所述下罩分离的上罩、以及用于连接所述上罩与所述下罩的连接件。

作为一种改进，多根所述悬臂位于同一面上；所述外环所在平面位于所述内环所在平面的下方，所述悬臂靠近所述内环的一端与所述内环固定连接，在所述悬臂靠近所述外环的一端与所述外环之间设有支撑柱，所述支撑柱的高度大小、所述外环所在平面与所述内环所在平面之间的轴向距离大小相等。

作为一种改进，所述yaw轴转轴能够相对于所述固定座转动，所述万向节与所述yaw轴转轴上端固定连接。

作为一种改进，所述固定座包括架体、固定在所述架体上方的台板，在所述台板上设有台板通孔，所述yaw轴转轴穿过所述台板通孔，在所述yaw轴转轴与所述台板通孔之间设有轴套。

作为一种改进，在所述固定座上设有支撑装置，所述yaw轴转轴穿过所述支撑装置，并且所述yaw轴转轴能够相对于所述支撑装置转动。

作为一种改进，所述支撑装置包括与所述固定座固定连接的第一支撑架、与所述第一支撑架远离所述固定座一侧固定连接的第二支撑架，所述第一支撑架、所述第二支撑架分别包括两间隔设置的立板、以及固定连接在两所述立板之间的连接板，所述第二支撑架的两所述立板固定在所述第一支撑架的所述连接板上，在所述第一支撑架、所述第二支撑架的所述连接板上分别设有连接板通孔；所述yaw轴转轴依次穿过两所述连接板通孔，在所述yaw轴转轴与两所述连接板通孔之间分别设有轴套。

作为一种改进，所述三轴测试转台还包括升降装置，所述升降装置的输出端与所述yaw轴转轴下端连接在一起，所述yaw轴转轴能够相对于所述升降装置的输出端转动。

作为一种改进，所述升降装置包括与所述固定座固定连接的安装架、转动连接在所述安装架上的滚筒、设置在所述安装架上并且与所述滚筒传动连接的转动把手，在所述转动把手与所述滚筒之间设有限位机构；设置在所述yaw轴转轴下端上的滚轮组件，所述yaw轴转轴下端与所述滚轮组件的轮架转动连接；以及连接绳，所述连接绳的一端与所述滚筒固定连接，另一端穿过所述滚轮组件的转轮后与所述固定座固定连接。

由于采用了上述技术方案，本实用新型的三轴测试转台包括固定座、安装在固定座上的yaw轴转轴、以及设置在yaw轴转轴上端的万向节，万向节能够以所述yaw轴转轴为轴相对于固定座转动；连接在万向节上的转台，转台包括与万向节固定连接的内环、与内环同轴设置的外环、以及连接在内环与外环之间的多根悬臂。测试时，根据无人机的旋翼数量及轴距确定悬臂的根数及对应电机的具体位置，然后将电机安装在悬臂上，在电机输出轴上安装一个螺旋桨，控制系统固定在电调板上然后再固定连接在万向节上，通过飞行控制器向电调板输出相应的控制信息，通过电调板驱动电机执行相应的动作，从而三轴测试转台能够模拟无人机在实际空间中的各种姿态，与此同时，无人机控制系统的传感器感测并输出三轴测试转台的姿态信息，如此，就可对无人机的控制系统的安全性及可靠性进行验证。本实用新型的三轴测试转台可直接针对无人机内部待测功能模块进行测试,不需要使用无人机成品；而且，在使用该三轴测试转台时，所有待测功能模块都是外露的，因此对待测功能模块的安装调试简便，能够降低成本，提高测试效率。

附图说明

图1是本实用新型的三轴测试转台的立体结构示意图；

图2是本实用新型的三轴测试转台的主视结构示意图；

图3是本实用新型的三轴测试转台的侧视结构示意图；

其中，10、固定座，11、架体，12、台板，13、垫脚，14、万向轮，20、yaw轴转轴，21、连接套，22、滚轮组件，23、轴承座，30、万向节，31、支架，32、安装块，33、连杆，34、连接臂，40、转台，41、内环，42、外环，43、悬臂，44、电机安装座，45、支撑柱，50、升降装置，51、安装架，52、滚筒，53、转动把手，54、限位机构，55、钢丝绳，56、传动轮，60、支撑装置，61、第一支撑架，62、第二支撑架。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

由图1、图2和图3可知，该三轴测试转台包括固定座10；安装在固定座10上的yaw轴转轴20；设置在yaw轴转轴20上端的万向节30，该万向节30能够以yaw轴转轴20为轴相对于固定座10转动；与万向节30固定连接的转台40，该转台40包括与万向节30固定连接的内环41、与内环41同轴设置的外环42、以及连接在内环41与外环42之间的多根悬臂43。

无人机的控制系统(未图示)通常指集成内置传感器的飞行控制器，执行系统包括电调板、接收机、多个电机、多个螺旋桨等，还有外部设备供电电源及指示灯等。测试时，根据无人机的旋翼数量(4/6/8个等)及轴距确定悬臂43的根数及对应电机安装座44的具体位置，然后将电机安装在悬臂43上，在电机输出轴上安装一个螺旋桨(未图示)。通过无人机遥控器向接收机发送姿态动作，通过飞行控制器向电调板输出相应的控制信息，通过电调板驱动电机执行相应的动作，从而三轴测试转台能够模拟无人机在实际空间中的各种姿态，与此同时，无人机控制系统的传感器感测并输出三轴测试转台的姿态信息，如此，就可对无人机的控制系统的安全性及可靠性进行验证。本实用新型的三轴测试转台可直接针对无人机内部待测功能模块进行测试,不需要使用无人机成品；而且，在使用该三轴测试转台时，所有待测功能模块都是外露的，因此对待测功能模块的安装调试简便，能够降低成本，提高测试效率。

传感器通常包括陀螺仪，与控制系统的算法配合用于检测飞行方向；气压计，用于检测飞行高度处的气压；加速度计，用于检测起飞、加速飞行等的加速度值，当然根据需要还可以增加一些其它的传感器。设置指示灯能够直观的判断各传感器是否正常工作；还可以设置信号接收器、以及遥控器，该信号接收器与电控板电连接，能够进行通过遥控器进行无线控制。

在使用本实用新型的三轴测试转台对无人机的控制系统进行测试时，执行系统的多个电机及螺旋桨安装在转台40上，无人机的飞行控制器安装在万向节30/转台40上，以保证其内置的传感器实时感知转台40的运动姿态。在本实施例中，三轴测试转台在万向节30/转台40的上方设置有与其固定连接的安装平台(未图示)，该飞行控制器固定于该安装平台上。优选地，执行系统的电调板以及接收机亦放置在该安装平台上。故而无人机控制系统是外露的，可以方便用户调试控制系统，以及观察电控板上的指示灯的状态。

在本实施例中，该万向节30包括支架31、与支架31转动连接的安装块32、以及穿过安装块32并与其转动连接的连杆33，该连杆33的转动轴线与安装块32的转动轴线相互垂直，在连杆33的两端部上分别固定连接有一个连接臂34，转台40的内环41与两个连接臂34固定连接，连杆33通常作为roll轴转轴、安装块32的转轴通常作为pitch轴转轴。

支架31包括底板，在底板两端部处分别设有一块侧板；安装块32设置在两侧板之间，在安装块32与对应侧的侧板分别设有连接轴，连接轴的一端与安装块32固定连接，另一端与侧板转动连接，两连接轴组成pitch轴转轴，通常是在侧板上设有轴承，连接轴与轴承的内圈固定连接在一起，连杆33也是通过轴承与安装块32转动连接，轴承通常选用推力轴承、深沟球轴承能够减小摩擦阻力。

具体的说，yaw轴转轴20以其轴线为轴相对固定座10转动，万向节30的支架31的底板与yaw轴转轴20上端固定连接在一起。

通常在无人机行业，绕pitch轴转动实现爬升、俯冲，实现俯仰动作；绕yaw轴转动实现航向改变，实现偏航动作；绕roll轴转动能够实现左右摆动，也就是横滚动作；多组螺旋桨与电机分别安装在多根悬臂43上模拟多个旋翼，在多组螺旋桨与电机作用下可以实现转台40绕连杆33向两侧摆动，模拟绕roll轴转轴的转动，转台40绕安装块32的转轴向两侧摆动，模拟pitch轴转轴的转动，带动万向节30、转台40以yaw轴转轴20为轴进行转动，模拟yaw轴转轴20的转动，能够模拟无人机的俯仰动作状态、横滚动作状态、以及模拟偏航动作状态。

在本实施例中，悬臂43呈板状，在悬臂43上设有沿悬臂43轴线方向延伸的滑槽，在滑槽上安装有电机安装座44，电机对应的与电机安装座44连接在一起，能够根据需要便于调节旋翼在悬臂43上的位置，实现轴距可变调节。

为了使电机安装座44的滑动更加的精确，在滑槽的两侧分别设有导向槽，在电机安装座44上设有插入导向槽内的滑动部。

在本实施例中，多根悬臂43位于同一面上，转台40的内环41与外环42位于同一平面上，悬臂43的两端直接与内环41、外环42固定连接在一起。当然在其他实施例中，为了便于安装及调节，外环42所在平面位于内环41所在平面的下方，悬臂43靠近内环41的一端与内环41固定连接，在悬臂43靠近外环42的一端与外环42之间设有支撑柱45，该支撑柱45的高度大小、外环42所在平面与内环41所在平面之间的轴向距离大小相等，能够保证多根悬臂43位于同一平面上。

当然，外环42、内环41设置在不同平面上时，悬臂43也可以呈倾斜状的连接在内环41与外环42之间，安装电机时，需要保证电机安装座44位于同一环面上，也就是电机位于同一环面上。

为了进行防护，在电机安装座44上安装有防护罩，该防护罩包括与电机安装座44固定连接的下罩、扣合在下罩上并且能够与下罩分离的上罩、以及用于连接上罩与下罩的连接件，通常该连接件为螺栓，旋翼设置在防护罩内，可以确保调试、测试人员的安全。

在本实施例中，固定座10包括架体11、固定在架体11上方的台板12、以及安装在架体11下方的多个垫脚13，在台板12上设有台板通孔，该yaw轴转轴20穿过台板通孔，在yaw轴转轴20与台板通孔之间设有轴套，yaw轴转轴20能够通过轴套相对于固定座10转动并且可沿轴套进行轴向的滑动，通常该轴套为无油轴套。

为了便于移动，在架体11下方还安装有多个万向轮14。

为了保证yaw轴转轴20与固定座10之间的转动，在固定座10上设有支撑装置60，yaw轴转轴20穿过支撑装置60，并且yaw轴转轴20相对于支撑装置60转动。

具体的说，支撑装置60包括与固定座10固定连接的第一支撑架61、与第一支撑架61固定连接的第二支撑架62，该第二支撑架62设置在第一支撑架61远离固定座10的一侧上，第一支撑架61、第二支撑架62分别包括两间隔设置的立板、以及分别与两立板固定连接的连接板，第二支撑架62的两立板固定在第一支撑架61的连接板上，在第一支撑架61的连接板、第二支撑架62的连接板上分别设有连接板通孔；yaw轴转轴20依次穿过第一支撑架61的连接板上的连接板通孔、第二支撑架62的连接板上的连接板通孔，在yaw轴转轴20与两连接板通孔之间分别设有轴套。

在本实施例中，三轴测试转台还包括升降装置50，该升降装置50的输出端与yaw轴转轴20下端连接在一起并且升降装置50的输出端与yaw轴转轴20能够相对转动。具体的说，升降装置50包括与固定座10固定连接的安装架51、转动连接在安装架51上的滚筒52、设置在安装架51上并且与滚筒52传动连接的转动把手53，在转动把手53与滚筒52之间设有限位机构54，通常，该限位机构54为棘轮棘爪结构，包括与转动把手53的yaw轴转轴同轴设置的棘轮、转动连接在安装架51上的棘爪，在棘爪的yaw轴转轴上设有扭簧；设置在yaw轴转轴20下端上的滚轮组件22，该yaw轴转轴20下端与滚轮组件22的轮架转动连接；以及连接绳，该连接绳的一端与滚筒52固定连接，另一端穿过滚轮组件22的转轮后与固定座10固定连接。

升降装置50可以调节固定座10与万向节30/转台40之间的相对距离，使该三轴测试转台满足室内、室外使用，而且可以验证不同高度对气压计采集数据精度的影响。

具体的说，滚轮组件22包括轮架、转动设置在轮架上的转轮、以及与轮架固定连接的轴承座23，在轴承座23上设有容置孔，在容置孔内设有轴承；在yaw轴转轴20下端上连接有连接套21，连接套21的下端插入容置孔内与轴承的内圈固定连接。

通常，该连接绳为钢丝绳55。

为了便于连接绳的走向及传动，在固定座10上还设有传动轮56，连接绳绕在传动轮56上。

在本实施例中，万向节30与固定座10的相对转动还可以如下形式实现，yaw轴转轴20与固定座10滑动连接以使固定座10可以上下调整高度，但yaw轴转轴20与固定座10不能发生相对转动，万向节30与yaw轴转轴20上端转动连接。

升降装置50可以是上述的结构形式，还可以是齿轮齿条传动的形式，包括设置在yaw轴转轴20上的齿条、安装在固定座10上与齿条啮合的齿轮、以及驱动齿轮转动的驱动装置，该驱动装置可以是电机、也可以是上述的转动把手53。

通常，在yaw轴转轴20上沿其轴线方向间隔设有多个轮齿，多个轮齿形成上述齿条。

以上所述仅为本实用新型的一些实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。