一种多旋翼无人机飞控调试保护装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及航空技术领域，具体涉及一种多旋翼无人机飞控调试保护装置。
【背景技术】
[0002]随着技术的发展，多旋翼无人机已经普遍出现在人们的日常生活中。尤其是近几年来，多旋翼无人机产业的发展高度活跃，从军用到民用、从图像采集、情报侦察到普通的摄影摄像、农用植保、物流快递等，多旋翼无人机都堪称技术前沿，具有重大的发展潜力和经济价值。我国的多旋翼无人机技术十分先进、多旋翼无人机产业十分发达，有一大批活跃的企业、科研院所从事相关领域的研宄、有庞大的科研从业者队伍提供扎实的技术基础，并且拥有多个在世界范围内具有良好口碑的新兴品牌，占据了世界多旋翼无人机市场的主要份额，得到海内外用户的高度赞扬。多旋翼无人机技术的实现，需要先进的电子飞控技术，而这种飞控技术的实现，又需要先进的飞控算法。飞控算法的好坏，直接决定了多旋翼无人机的飞行品质，也因此可以预见:能否保证先进飞控算法的迅猛发展，对多旋翼无人机产业的发展速度具有重要影响。
[0003]当前的学术领域，关于多旋翼无人机先进飞控算法的研宄十分活跃。然而与之形成鲜明对比的是，在实际应用领域，新的飞控算法发展并不迅速，科研成果的转化很慢。大量理论上非常先进的算法在被提出后，因其不成熟、不稳定而迟迟不能投入实际应用，许多优秀的创意在被提出后就被束之高阁，无法进行进一步的试验、完善，后续的研宄工作也因此不能展开。宄其原因，在于无人机是价格昂贵且易受损的装备，许多先进的飞控算法因其完成度低、稳定性差，一旦装机试飞后容易引起飞行器坠地受损，导致设备遭到破坏，致使相关研宄的参与者遭到较大经济损失。而一种新的飞控算法从提出到完善，又需要反复调试，研宄者将不得不冒着遭受重大损失的风险进行数目庞大的试飞架次，才有可能将工作完成，研宄的风险很大。这在客观上大幅增加了新型飞控算法在应用领域的研发成本，直接影响到了新理论转化为新成果的速度。
[0004]可见，若有一种装置能够保证多旋翼无人机的试飞安全，既能有效完成多旋翼无人机飞控的调试工作，使研宄所需的相关性能不受影响；又能保护飞行器的安全，使多旋翼无人机在测试新型飞控时不会坠毁受损，将能极大减轻该行业科研人员的后顾之忧，对促进多旋翼无人机飞控技术的快速发展大有裨益。
[0005]多旋翼无人机飞控的研宄有很多方面，其中最为基础的是通过4个受控自由度，即绕飞行器载体坐标系X轴的转动(即滚转)、绕Y轴的转动(即俯仰)和绕Z轴的转动(即航向)以及沿载体坐标系Z轴的移动来控制无人机在空间6自由度的运动(如图1)。由于多旋翼无人机是一种欠驱动系统，且为静不稳定结构，想要完成这种操纵，必须依赖电子飞控系统对无人机的飞行姿态进行控制增稳，又称自稳。欲实现这种控制增稳，首先要采用各类航姿传感器对无人机的航姿进行解算、滤波，并至少对其中3个自由度进行闭环控制，即航向、俯仰和滚转。无人机飞控的所有其他功能都将基于自稳的实现而展开。与此相关的一些领域，譬如新型传感器的应用、多传感器的数据融合、一些高级控制技术的应用、新构型飞行器的控制耦合问题，以及非线性系统的分析与综合等，都在快速发展，有许多新技术亟待被采用、有许多新理论亟待被深化。这些新技术、新理论、新算法最终都需要装机试飞、进行试验验证才能被采纳和发展，这都需要一种调试保护装置来确保试验安全。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的，旨在为广大多旋翼飞行器研宄者提供一种装置，能够保护多旋翼无人机在其飞控进行自稳(航向、俯仰和滚转)相关功能的调试、试验时不会坠地受损，从而保证研宄人员无后顾之忧地将最新的研宄成果、先进理论投入试验，确保相关研宄得以安全实现。
[0007]本实用新型的技术方案是:一种多旋翼无人机飞控调试保护装置，该装置由三脚架和可拆卸换装的调试模块组成。多旋翼无人机通过绑扎带固定于调试模块上，并安装在三脚架顶端。三脚架支撑腿的底端安装有螺纹联接的驻锄，用以增加三脚架与地面的接触面积，并且可以对三脚架的摆放角度进行调整。支撑腿的末段设有卡槽，用以安放配重组，通过配重组增加三脚架放置的稳定性，同时通过增加系统质量的方式减小无人机运行时的振动，减小地面共振对飞控调试的不利影响。配重组安放于支撑腿末端可以增加力臂长度，进一步增强稳定效果。三脚架与调试模块之间设有可调节高度的撑杆，用以调节无人机的安放高度，以适应不同尺寸的旋翼，消除地面效应。
[0008]上述可拆卸换装的调试模块，共4种，分别为仅允许航向、俯仰和滚转单自由度运动的调试模块，以及3自由度的综合调试模块，其原理为:综合调试模块由一个球头关节轴承与撑杆相联接，球头关节轴承的一端设有云台，云台上设有气泡水平仪和燕尾槽。球头关节轴承上设有锁紧旋钮，当球头关节轴承未被限位时，其可以绕空间坐标系三个坐标轴旋转，将多旋翼无人机由绑扎带固定于无人机托盘上、通过燕尾槽安装到云台并固定，即可进行多旋翼无人机的3自由度自稳综合调试。当球头关节轴承被锁紧旋钮限位固定后，云台与三脚架形成刚性体，此时可通过燕尾槽卸下托盘，安装单自由度调试模块。
[0009]3种单自由度调试模块可分别对多旋翼无人机的航向、俯仰和滚转控制进行独立调试；通过轴承安装方向的不同，使多旋翼无人机仅能绕X轴或Y轴或Z轴中的一个旋转，其他两个旋转自由度被限制。这样做的好处在于:由于多旋翼无人机研宄的问题相对复杂、系统环节很多，简单的试飞验证出现问题后往往仍无法确定问题的所在，只能进行盲目的全面性排查，工作重复而浪费，使研宄的进行十分不便。采用完全隔离且针对性明确的独立调试模块，可以确保发现的问题不被混淆、一旦发现问题也便于查清源头。同时若无人机采用新的控制算法，新的软硬件设计，也可以通过这样的功能拆分，在不完成全部工程之前即可及时进行试验验证、发现问题，让研宄人员少走弯路、避免人力和时间上的浪费。
[0010]当无人机系统分别通过上述3个试验验证，确信相应技术达到预期效果、软硬件均无问题后，即可通过综合调试模块进行系统综合。非线性系统的综合问题存在一定研宄价值和难度，盲目地进行试验难以得出精确的量化结果。通过采用3个单自由度的独立调试模块，可以先期解决单自由度的控制问题，确保前期工作的正确性与稳定性，再进行系统综合校正，将使非线性系统综合的研宄具有更加明确的针对性，以方便问题的排查。
[0011]在进行多旋翼无人机飞控的调试时，由于多旋翼无人机被固定于调试装置的顶端，能够保证无人机运行时不会因坠毁受损，可以保证试验的安全，避免财产损失和研宄风险。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的整体效果图；
[0013]图2为本实用新型的整体结构分解视图；
[0014]图3为滚转调试模块局部分解视图；
[0015]图4为滚转调