一种农用无人机室内轨道式雾滴沉积漂移试验平台及试验方法技术

一种农用无人机室内轨道式雾滴沉积漂移试验平台，包括支撑架、直线导轨、滑动平台和控制系统，直线导轨安装在支撑架上，控制系统安装在滑动平台上；滑动平台包括滑台架、步进电机、步进电机驱动器、带轮传动机构和直齿条传动机构，滑台架滑动式安装于直线导轨上，步进电机和步进电机驱动器安装在滑台架上，带轮传动机构安装于步进电机的输出轴上；直齿条传动机构包括齿轮和直齿条，直齿条安装在支撑架上且被直线导轨压紧，齿轮和带轮传动机构相连。一种农用无人机室内轨道式雾滴沉积漂移试验方法，采用上述农用无人机室内轨道式雾滴沉积漂移试验平台。本发明专利技术具有结构简单、无人机风场更稳定等优点，属于农用无人机飞行测试领域。

An indoor track type droplet deposition drift test platform and test method for agricultural UAV

A UAV test platform of indoor track type droplet drift, which comprises a support frame, a linear guide rail, a slide platform and control system, linear guide rail mounted on a support frame, the control system is arranged on the sliding platform; the sliding platform including slide rack, stepper motor, stepper motor drive, belt wheel transmission mechanism and straight a rack driving mechanism, slide rack mounted to the sliding rail line, stepper motor and stepper motor driver installed on the sliding frame, belt wheel transmission mechanism is arranged on the output shaft of the stepping motor; straight rack driving mechanism comprises a gear and rack straight, straight rack is arranged on the support frame and linear guide rail pressing the gear, and a belt wheel transmission mechanism. An indoor track droplet deposition drift test method for agricultural unmanned aerial vehicle (UAV) is designed. The invention has the advantages of simple structure, more stable wind field of the unmanned aerial vehicle, and belongs to the field of flight test of the agricultural unmanned aerial vehicle.

【技术实现步骤摘要】
一种农用无人机室内轨道式雾滴沉积漂移试验平台及试验方法
本专利技术属于农用无人机飞行测试领域，尤其涉及一种农用无人机室内轨道式雾滴沉积漂移的试验平台。
技术介绍
无人机由于结构简单、造价低廉，被广泛运用于各种领域，在市场越来越火热。近年来，精准农业航空与无人机植保作业技术成为发展热点。无人机进行植保作业时，旋翼下方产生的风场将药液施加在农作物上，从而达到快速施药的效果。在药液下降的过程中，旋翼下方风场对液滴的沉积和漂移影响显著。因此，研究旋翼下方风场形成的液滴沉积漂移规律特点为精准施药提供了有效手段及有利条件。研究室外的旋翼下方风场形成的液滴沉积漂移规律特点，虽然更接近实际情况，但是室外的风速和风向的时刻变化会导致飞行姿态的变化，导致在室外进行研究获得准确数据较为困难。选择室内研究测试室内的旋翼下方风场，在一种较为理想的情况下，忽略其他小因素，更容易研究出液滴沉积漂移规律特点。目前已经有针对农业植保无人机下方风场的一些室内测量平台和方法。但是，他们存在以下一些缺陷，结构较为复杂或大型，需要专业人员才能搭建；无人机风场通过升降机构安装在有轨电车下方，这存在运动不稳定性，并导致旋翼左右晃动，进而影响测试；再者，它们需要电车运行稳定后，才能开始喷洒并测量数据，这样操作显然较为麻烦。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种结构简单、无人机风场更稳定的农用无人机室内轨道式雾滴沉积漂移试验平台，它还具有操作更简便的优点。本专利技术的另一目的是提供一种采用上述平台的农用无人机室内轨道式雾滴沉积漂移试验试验方法。一种农用无人机室内轨道式雾滴沉积漂移试验平台，包括支撑架、直线导轨、滑动平台和控制系统，直线导轨安装在支撑架上，控制系统安装在滑动平台上；滑动平台包括滑台架、步进电机、步进电机驱动器、带轮传动机构和直齿条传动机构，滑台架滑动式安装于直线导轨上，步进电机和步进电机驱动器安装在滑台架上，控制系统通过电缆连接步进电机和步进电机驱动器，带轮传动机构安装于步进电机的输出轴上；直齿条传动机构包括齿轮和直齿条，直齿条安装在支撑架上且被直线导轨压紧，齿轮和带轮传动机构相连，齿轮和直齿条相啮合。采用此结构，通过步进电机提供动力，通过带轮传动机构和直齿条传动机构运动传递后驱动滑动平台直线移动，因此滑动平台运行更稳定，从而安装于滑动平台上的无人机更稳定，进而模拟的风场更稳定、误差更小，无人机喷洒的药液更均匀，试验结果更准确；且本试验平台结构简单。作为一种优选，直线导轨为两排，两排直线导轨平行安装于支撑架上。采用此结构，能保证水平方向的轨迹精度，且能平衡滑动平台所受重力。作为一种优选，滑台架包括支架和支架滑块，支架为四根直杆构成对称的“#”字形结构，两对支架滑块安装于一对平行直杆上，且每对支架滑块均一前一后安装在一对平行直杆上，两对支架滑块之间的距离和两排直线导轨之间的距离相同。采用此结构，在滑台架上安装其他组件时更容易调节使得滑动平台达到平衡；同时支架滑块和直线导轨相匹配，滑动平台运行更稳定。作为一种优选，还包括轴承座，轴承座安装在滑台架上且位于直齿条两侧；步进电机和步进电机驱动器位于直齿条的两侧；带轮传动机构包括主动带轮、从动带轮、传动带和传动轴；传动轴两端分别安装在直齿条两侧的轴承座上，主动带轮安装于步进电机的输出轴上，从动带轮安装于传动轴的一端，齿轮安装在传动轴的中部，传动带套装在主动带轮和从动带轮上。采用此结构，有利于滑动平台的在支撑架上保持平衡；同时带轮传动稳定，能将动力稳定传递给齿轮，从而驱动滑动平台在直线导轨上的前进。作为一种优选，还包括主动带轮腹板，主动带轮腹板的边界处开设有通孔，主动带轮通过主动带轮腹板安装在步进电机的输出轴上。采用此结构，能减轻主动带轮的重量，从而减小支撑架所受的压力，使平台运行更加稳定。作为一种优选，控制系统包括控制器、光电开关，控制器、光电开关安装在滑动平台上，控制器通过电缆和光电开关、步进电机、步进电机驱动器连接。采用此结构，控制器无线连接能减少试验时的干扰，光电开关和光电开关挡板能让滑动平台行进一半行程后自动停止，减少人为操作。作为一种优选，支撑架包括支撑柱、横梁、光电开关挡板和限位块；横梁安装在两根支撑柱的上端形成一节“Π”字形结构，数节“Π”字形结构搭接形成支撑架的主体；用于限制滑动平台的运动区间的限位块安装在横梁的两端，光电开关挡板安装在横梁的两端且位于支撑柱内侧。采用此结构，可以根据实际使用的场景和需求，选择若干“Π”字形结构搭接支撑架，结构简单、搭建方便。作为一种优选，支撑柱包括底板、侧板和双排立柱；双排立柱一端安装于底板上，双排立柱另一端安装横梁；两侧板的一端分别安装于双排立柱的两侧，另一端安装于底板，两侧板和底板形成稳定的三角形结构。采用此结构，两侧板和底板形成稳定的三角形结构，从而对支撑柱起到较好的支撑作用，保证滑动平台在直线导轨上的稳定行进。作为一种优选，双排立柱包括固定柱、升降柱、滑块、光轴导轨；固定柱安装在底板上，开设有凹槽的滑块固定在固定柱上，光轴导轨固定在升降柱上，升降柱通过光轴导轨在滑块中上下滑动。采用此结构，能轻松、方便地改变支撑柱的高度，方便试验。一种农用无人机室内轨道式雾滴沉积漂移试验方法，采用上述一种农用无人机室内轨道式雾滴沉积漂移试验平台，包括如下操作步骤：(1)在试验平台下方选择合适高度铺设长纸带。(2)安装无人机，根据无人机自重及药液等载荷量，设定步进电机转速，模拟无人机飞行速度，步进电机转速在试验过程中保持恒定。(3)将滑动平台置于支撑架的一端的基准位置。(4)操纵控制器的开始按钮启动步进电机；并同时打开无人机旋翼和无人机喷头。(5)当滑动平台滑动到另一端，且被光电开关挡板反射红外信号后停止时，按下控制器的复位按钮，滑动平台再次滑动至原基准位置，完成一次测试。(6)根据长纸带上雾滴沉积规律，分析、判断无人机喷施雾滴的幅宽，完成一次雾滴沉积测试。(7)在试验平台下方的试验范围内铺设待测试植株，并在待测试植株上布置水敏试纸。(8)重复步骤(2)～(5)。(9)收集水敏试纸，记录数据；分析水敏试纸中液滴的分布规律。(10)调节支撑柱的高度，重复步骤(1)～(9)，收集无人机在不同高度工作时的雾滴漂移、沉积数据；完成雾滴漂移试验。本专利技术的优点：1、通过步进电机提供动力，通过带轮传动机构和直齿条传动机构运动传递后驱动滑动平台直线移动；因此，滑动平台运行更稳定，从而安装于滑动平台上的无人机更稳定，进而模拟的风场更稳定、误差更小，无人机喷洒的药液更均匀，试验结果更准确；且本试验平台结构简单。2、采用两排平行的直线导轨，能保证水平方向的轨迹精度，且能平衡滑动平台所受重力；采用对称的“#”字形结，因此在滑台架上安装其他组件时更容易调节滑动平台使得滑动平台达到平衡。3、采用在边界处开设有通孔的主动带轮腹板，能减轻主动带轮的重量，从而减小支撑架所受的压力，使平台运行更加稳定。4、支撑柱的两侧板和底板形成稳定的三角形结构，从而对双排立柱起到更好的支承作用；升降柱能沿着固定柱上下滑动，滑动后通过角码固定在固定柱上，从而能轻松、方便地改变支撑柱的高度，方便试验。5、本专利技术在室内搭建的无人机风场下试验，能突破以往无人机旋翼风场中雾滴沉积及漂移规律难以测量的界限，本试验本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种农用无人机室内轨道式雾滴沉积漂移试验平台，其特征在于：包括支撑架、直线导轨、滑动平台和控制系统，直线导轨安装在支撑架上，控制系统安装在滑动平台上；滑动平台包括滑台架、步进电机、步进电机驱动器、带轮传动机构和直齿条传动机构，滑台架滑动式安装于直线导轨上，步进电机和步进电机驱动器安装在滑台架上，控制系统通过电缆连接步进电机和步进电机驱动器，带轮传动机构安装于步进电机的输出轴上；直齿条传动机构包括齿轮和直齿条，直齿条安装在支撑架上且被直线导轨压紧，齿轮和带轮传动机构相连，齿轮和直齿条相啮合。

【技术特征摘要】
1.一种农用无人机室内轨道式雾滴沉积漂移试验平台，其特征在于：包括支撑架、直线导轨、滑动平台和控制系统，直线导轨安装在支撑架上，控制系统安装在滑动平台上；滑动平台包括滑台架、步进电机、步进电机驱动器、带轮传动机构和直齿条传动机构，滑台架滑动式安装于直线导轨上，步进电机和步进电机驱动器安装在滑台架上，控制系统通过电缆连接步进电机和步进电机驱动器，带轮传动机构安装于步进电机的输出轴上；直齿条传动机构包括齿轮和直齿条，直齿条安装在支撑架上且被直线导轨压紧，齿轮和带轮传动机构相连，齿轮和直齿条相啮合。2.根据权利要求1所述一种农用无人机室内轨道式雾滴沉积漂移试验平台，其特征在于：直线导轨为两排，两排直线导轨平行安装于支撑架上。3.根据权利要求2所述一种农用无人机室内轨道式雾滴沉积漂移试验平台，其特征在于：滑台架包括支架和支架滑块，支架为四根直杆构成对称的“#”字形结构，两对支架滑块安装于一对平行直杆上，且每对支架滑块均一前一后安装在一对平行直杆上，两对支架滑块之间的距离和两排直线导轨之间的距离相同。4.根据权利要求1所述一种农用无人机室内轨道式雾滴沉积漂移试验平台，其特征在于：还包括轴承座，轴承座安装在滑台架上且位于直齿条两侧；步进电机和步进电机驱动器位于直齿条的两侧；带轮传动机构包括主动带轮、从动带轮、传动带和传动轴；传动轴两端分别安装在直齿条两侧的轴承座上，主动带轮安装于步进电机的输出轴上，从动带轮安装于传动轴的一端，齿轮安装在传动轴的中部，传动带套装在主动带轮和从动带轮上。5.根据权利要求4所述一种农用无人机室内轨道式雾滴沉积漂移试验平台，其特征在于：还包括主动带轮腹板，主动带轮腹板的边界处开设有通孔，主动带轮通过主动带轮腹板安装在步进电机的输出轴上。6.根据权利要求1所述一种农用无人机室内轨道式雾滴沉积漂移试验平台，其特征在于：控制系统包括控制器、光电开关，控制器、光电开关安装在滑动平台上，控制器通过电缆和光电开关、步进电机、步进电机驱动器连接。7.根据权利要求1所述一种农用无人...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰玉彬，林晋立，欧阳帆，岳昌全，李继宇，赵静，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44