旋翼机模拟飞行系统与模拟飞行方法技术方案

本发明专利技术提供一种旋翼机模拟飞行系统与模拟飞行方法。此旋翼机模拟飞行系统包含旋翼机、万向平台以及电脑装置。在此旋翼机模拟飞行方法中，首先建构虚拟环境和虚拟旋翼机。然后，提供万向平台，以感测旋翼机于多个自由度的旋转动作，并相应地输出旋转信息。万向平台包含多个旋转支架以及多个旋转感测模块。旋转感测模块是用以感测旋转支架的旋转动作，并相应地输出旋转信息。接着，根据旋翼机的马达信息以及旋转信息来计算旋翼机的飞行姿态与飞行轨迹。然后，根据旋翼机的飞行轨迹和飞行姿态来控制虚拟旋翼机于虚拟环境中的飞行动作。借此，可整合真实旋翼机和虚拟旋翼机的飞行动作，以达到模拟飞行的效果。

Simulation flight system and method of rotorcraft

【技术实现步骤摘要】
旋翼机模拟飞行系统与模拟飞行方法
本专利技术是有关于一种旋翼机模拟飞行系统与模拟飞行方法，且特别是有关于虚实整合的旋翼机模拟飞行系统与模拟飞行方法。
技术介绍
无人飞行载具(UnmannedAerialVehicle)是指的是无驾驶员于机内的飞行设备，其大多透过外在操控来飞行。由于无人飞行器可适用于空拍、搜救、探勘、送货等多种场合，故近年来愈趋受到重视及广泛运用。一般而言，无人飞行器是采用多轴旋翼机。多轴旋翼机的飞行控制通常需要较高的稳定性，因此无人飞行器的操作员需要进行各种相关训练后才能操控无人飞行器进行各种任务。然而，在进行训练时，无人飞行器可能会因为操作员的经验不足或操作缺失而受到损坏，使得操作员的训练时间以及成本提高。
技术实现思路
因此，本专利技术的一目的是在提供一种旋翼机模拟飞行系统与模拟飞行方法，其是应用虚实整合技术来整合真实旋翼机和虚拟旋翼机的飞行动作，以达到模拟飞行的效果，进而降低操作员的训练时间以及成本提高。本专利技术的一个态样在于提供一种旋翼机模拟飞行系统，其包含旋翼机、万向平台以及电脑装置。旋翼机具有至少一个马达感测模块，用以提供旋翼机的马达信息。万向平台是用以支撑旋翼机，并将旋翼机的飞行动作局限于预设空间内。万向平台包含平台支架、第一自由度旋转支架、第二自由度旋转支架、第三自由度旋转支架以及多个旋转感测模块。第一自由度旋转支架是枢接于平台支架。第二自由度旋转支架是枢接于第一自由度旋转支架。第三自由度旋转支架是枢接于第二自由度旋转支架，其中旋翼机固设于第三自由度旋转支架上。旋转感测模块是设置于平台支架、第一自由度旋转支架以及第二自由度旋转支架上，以感测第一自由度旋转支架、第二自由度旋转支架以及第三自由度旋转支架的多个旋转动作，并相应地输出多个旋转信息。电脑装置是用以进行虚实整合飞行模拟操作。在此虚实整合飞行模拟操作中，首先根据旋翼机的马达信息以及旋转信息来计算旋翼机的飞行姿态与飞行轨迹。然后，建构虚拟环境以及虚拟旋翼机，并根据旋翼机的飞行轨迹和飞行姿态来控制虚拟旋翼机于虚拟环境中的飞行动作。依据本专利技术的一实施例，其中第三自由度旋转支架包含第一支撑杆、第一咬合结构、第二支撑杆以及第二咬合结构。第一支撑杆具有第一端以及相对第一端的第二端，其中第一端是枢接于第二自由度旋转支架。第一咬合结构是用以将第一支撑杆的第二端固设于旋翼机上。第二支撑杆具有第三端以及相对第三端的第四端，其中第三端是枢接于第二自由度旋转支架。第二咬合结构是用以将第二支撑杆的第四端固设于旋翼机上。依据本专利技术的一实施例，其中第一咬合结构包含两第一夹持板和多颗第一螺丝。第一夹持板是夹持第一支撑杆的第二端以及旋翼机的第一端部。第一螺丝是穿设于第一夹持板中，以固定第一夹持板。依据本专利技术的一实施例，其中第二咬合结构包含两第二夹持板和多颗第二螺丝。第二夹持板是夹持第二支撑杆的第四端以及该旋翼机的一第二端部。第二螺丝是穿设于第二夹持板中，以固定第二夹持板。依据本专利技术的一实施例，其中旋翼机的第二端部相对于旋翼机的第一端部。依据本专利技术的一实施例，其中旋转感测模块包含第一自由度感测模块、第二自由度感测模块以及第三自由度感测模块。第一自由度感测模块是设置于第一自由度旋转支架与平台支架的枢接处。第二自由度感测模块是设置于第二自由度旋转支架与第一自由度旋转支架的枢接处。第三自由度感测模块是设置于第三自由度旋转支架与第二自由度旋转支架的枢接处。依据本专利技术的一实施例，其中第一自由度感测模块是用以感测第一自由度旋转支的旋转角度。第二自由度感测模块是用以感测第二自由度旋转支的旋转角度。该第三自由度感测模块是用以感测第三自由度旋转支的旋转角度。依据本专利技术的一实施例，其中第一自由度感测模块更用以感测第一自由度旋转支的旋转速度。第二自由度感测模块更用以感测第二自由度旋转支的旋转速度。第三自由度感测模块是用以感测第三自由度旋转支的旋转速度。依据本专利技术的一实施例，其中第一自由度旋转支架以及第二自由度旋转支架为环状。本专利技术的另一态样在于提供一种旋翼机模拟飞行方法。在此旋翼机模拟飞行方法中，首先建构虚拟环境以及虚拟旋翼机。然后，提供万向平台，以感测旋翼机于多个自由度的旋转动作，并相应地输出多个旋转信息。接着，根据旋翼机的马达信息以及旋转信息来计算旋翼机的飞行姿态与飞行轨迹。然后，根据旋翼机的飞行轨迹和飞行姿态来控制虚拟旋翼机于虚拟环境中的飞行动作。附图说明为让本专利技术的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的详细说明如下：图1是绘示根据本专利技术实施例的旋翼机模拟飞行系统的结构示意图；图2是绘示根据本专利技术实施例的旋翼机的简单结构示意图；图3是绘示根据本专利技术实施例的万向平台的结构爆炸图；以及图4是绘示根据本专利技术实施例的旋翼机模拟飞行方法的流程示意图。具体实施方式关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指次序或顺位的意思，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。请参照图1，其是绘示根据本专利技术实施例的旋翼机模拟飞行系统100的结构示意图。旋翼机模拟飞行系统100包含旋翼机110、万向平台120以及电脑装置130。旋翼机110具有多个马达感测模块(未绘示)，用以提供旋翼机的马达信息至电脑装置130。在本实施例中，马达感测模块是用以感测旋翼机的马达转速，并透过无线传输技术(例如WiFi)来将马达转速的信息传送至电脑装置130。然而，本专利技术的实施例并不受限于此。万向平台120是用以支撑旋翼机110，并将旋翼机110的飞行动作局限于预设空间内。在本实施例中，万向平台120是感测旋翼机110在三个自由度上的旋转动作，并透过无线传输模块来将旋翼机的旋转信息传送至电脑装置130。电脑装置130是用以建构虚拟环境以及虚拟旋翼机，并将其显示于屏幕上。当电脑装置130收到翼机110的马达信息以及万向平台120提供的旋翼机旋转信息后，电脑装置130会相应地控制虚拟旋翼机于虚拟环境中的飞行动作。如此，实体旋翼机110的飞行操作整合于电脑装置130的虚拟旋翼机，达到虚实整合的效果。请参照图2，其是绘示根据本专利技术实施例的旋翼机110的简单结构示意图。在本实施例中，旋翼机110为X型四轴旋翼机。四轴旋翼机为一个欠驱动系统，其拥有六个自由度变化，包括三个移动自由度(前后、左右与上下)以及三个转动自由度(横滚、俯仰与偏航)。使用者可控制四个螺旋桨112、114、116、118的马达来操作旋翼机110，以使旋翼机110做出各种飞行动作。针对上述三个移动自由度，电脑装置130可透过旋翼机110所传送的马达信息，来获得旋翼机110在前后、左右与上下三个自由度上的移动信息。针对上述三个转动自由度，万向平台120可感测旋翼机110于三个转动自由度的旋转动作，并相应地提供旋翼机110的旋转信息至电脑装置130。当电脑装置130获得旋翼机110在三个移动自由度以及三个转动自由度的信息后，便可控制虚拟旋翼机来做出与实体旋翼机110相同的飞行动作。...

【技术保护点】
1.一种旋翼机模拟飞行系统，其特征在于，包含：/n一旋翼机，具有多个马达感测模块，用以提供该旋翼机的一马达信息；/n一万向平台，用以支撑该旋翼机，并将该旋翼机的飞行动作局限于一预设空间内，其中该万向平台包含：/n一平台支架；/n一第一自由度旋转支架，枢接于该平台支架；/n一第二自由度旋转支架，枢接于该第一自由度旋转支架；以及/n一第三自由度旋转支架，枢接于该第二自由度旋转支架，其中该旋翼机固设于该第三自由度旋转支架上；/n多个旋转感测模块，设置于该平台支架、该第一自由度旋转支架以及该第二自由度旋转支架上，用以感测该第一自由度旋转支架、该第二自由度旋转支架以及该第三自由度旋转支架的多个旋转动作，并相应地输出多个旋转信息；以及/n一电脑装置，用以进行一虚实整合飞行模拟操作，其中该虚实整合飞行模拟操作包含：/n根据该旋翼机的该马达信息以及所述多个旋转信息来计算该旋翼机的一飞行姿态与一飞行轨迹；以及/n建构一虚拟环境以及一虚拟旋翼机，并根据该旋翼机的该飞行轨迹和该飞行姿态来控制该虚拟旋翼机于该虚拟环境中的飞行动作。/n

【技术特征摘要】
1.一种旋翼机模拟飞行系统，其特征在于，包含：
一旋翼机，具有多个马达感测模块，用以提供该旋翼机的一马达信息；
一万向平台，用以支撑该旋翼机，并将该旋翼机的飞行动作局限于一预设空间内，其中该万向平台包含：
一平台支架；
一第一自由度旋转支架，枢接于该平台支架；
一第二自由度旋转支架，枢接于该第一自由度旋转支架；以及
一第三自由度旋转支架，枢接于该第二自由度旋转支架，其中该旋翼机固设于该第三自由度旋转支架上；
多个旋转感测模块，设置于该平台支架、该第一自由度旋转支架以及该第二自由度旋转支架上，用以感测该第一自由度旋转支架、该第二自由度旋转支架以及该第三自由度旋转支架的多个旋转动作，并相应地输出多个旋转信息；以及
一电脑装置，用以进行一虚实整合飞行模拟操作，其中该虚实整合飞行模拟操作包含：
根据该旋翼机的该马达信息以及所述多个旋转信息来计算该旋翼机的一飞行姿态与一飞行轨迹；以及
建构一虚拟环境以及一虚拟旋翼机，并根据该旋翼机的该飞行轨迹和该飞行姿态来控制该虚拟旋翼机于该虚拟环境中的飞行动作。


2.根据权利要求1所述的旋翼机模拟飞行系统，其特征在于，该第三自由度旋转支架包含：
一第一支撑杆，具有一第一端以及相对该第一端的一第二端，其中该第一端是枢接于该第二自由度旋转支架；
一第一咬合结构，用以将该第一支撑杆的该第二端固设于该旋翼机上；
一第二支撑杆，具有一第三端以及相对该第三端的一第四端，其中该第三端是枢接于该第二自由度旋转支架；以及
一第二咬合结构，用以将该第二支撑杆的该第四端固设于该旋翼机上。


3.根据权利要求2所述的旋翼机模拟飞行系统，其特征在于，该第一咬合结构包含两第一夹持板和多颗第一螺丝，该两第一夹持板是夹持该第一支撑杆的该第二端以及该旋翼机的一第一端部，所述多颗第一螺丝是穿设于该两第一夹持板中，以固定该两第一夹持板。


4.根据权利要求3所述的旋翼机模拟飞行系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振兴，谢皇廷，陈奎佑，
申请(专利权)人：王振兴，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71