[发明专利]一种微型扑翼飞行器惯性力测试装置及测试方法

摘要

本发明公开了一种微型扑翼飞行器惯性力测试装置及测试方法，所述惯性力测试装置包括微型扑翼飞行器、真空箱壳体、旋片式真空泵、支撑杆、测力安装板、测力传感器、传感器安装板等。使微扑型飞行器在真空箱中扑翼，通过测力传感器检测飞行器在真空状态下竖直方向上所受到的作用力得到惯性力。基于本发明测试装置的方法有利于定量测试扑翼扑动时产生的准确惯性力，能够在给定扑动频率的情况下实时测量力的变化。

主权项

一种微型飞行器惯性力测试装置，其特征在于，包括微型扑翼飞行器（3）、真空箱壳体（1）、旋片式真空泵（2）、支撑杆（4）、测力安装板（5）、测力传感器、传感器安装板（6）、智能真空负压显示控制器（9）、供电调理器、数据采集器、PC端、电源、信号线、第一电源线和第二电源线；所述真空箱壳体（1）的顶面、侧面均开有观察窗，真空箱壳体（1）的前盖能打开，前盖上设置有观察窗；真空箱壳体（1）的顶面开有抽气口（7）和进气口（8），抽气口（7）通过PVC透明钢丝管与旋片式真空泵（2）连接；智能真空负压显示控制器（9）安装在真空箱壳体（1）上，智能真空负压显示控制器（9）实时检测并控制真空箱壳体（1）内的真空度；微型扑翼飞行器（3）、测力安装板（5）、测力传感器、传感器安装板（6）依次连接，测力安装板（5）通过螺栓（10）与微型扑翼飞行器（3）的重心位置固定，传感器安装板（6）固定在支撑杆（4）上端，测力传感器上端与测力安装板（5）固定，下端与传感器安装板（6）固定，支撑杆（4）下端固定在真空箱壳体（1）内；真空箱壳体（1）安装有接线法兰（11），信号线、第一电源线和第二电源线穿过接线法兰（11），第一电源线的一端与测力传感器相连，另一端与供电调理器相连，信号线的一端与测力传感器相连，另一端与数据采集器相连、第二电源线一端与无刷无感直流电机相连，另一端与电源相连；供电调理器与电源相连，电源给供电调理器、测力传感器和无刷无感直流电机供电；数据采集器与PC端相连，测力传感器将微型扑翼飞行器（3）在扑动时产生的力和力矩转换成应变电压值输出，并通过数据采集器将应变电压传送给PC端，PC端将应变电压值转化为微型扑翼飞行器（3）竖直方向上受到的力的大小；所述微型扑翼飞行器，包括机身（101）、无刷无感直流电机、固定板（102）、两个齿轮组、第一连接臂支座（107）、第二连接臂支座（108）、第三连接臂支座（109）、第四连接臂支座（110）、翼身连接臂（111）、扑动翼（112）、两个球头连杆（114）和电子调速器；固定板（102）竖直安装在机身（101）内，电子调速器和无刷无感直流电机均安装在机身（101）内的重心位置，且电子调速器与无刷无感直流电机输入端相连；机身（101）上开有两个限位行程槽（113）；两个齿轮组分别安装在固定板（102）的左右两侧，所述齿轮组包括第一级主齿轮（105）、第一级副齿轮（106）、第二级主齿轮（104）和第二级副齿轮（103），且第一级主齿轮（105）、第一级副齿轮（106）、第二级主齿轮（104）、第二级副齿轮（103）的齿数之比为：9：58：8：64；第一级主齿轮（105）与无刷无感直流电机相连，第一级主齿轮（105）与第一级副齿轮（106）啮合，第二级主齿轮（104）与第一级副齿轮（106）同轴固定，第二级主齿轮（104）与第二级副齿轮（103）啮合；第一级主齿轮（105）带动第一级副齿轮（106）转动，第一级副齿轮（106）带动第二级主齿轮（104）以相同角速度转动、第二级主齿轮（104）带动第二级副齿轮（103）转动；第一连接臂支座（107）和第二连接臂支座（108）安装在固定板（102）左侧，第三连接臂支座（109）和第四连接臂支座（110）安装在固定板（102）的右侧，且第一连接臂支座（107）和第三连接臂支座（109）位于一个限位行程槽（113）下方，第二连接臂支座（108）和第四连接臂支座（110）位于另一个限位行程槽（113）下方；每个连接臂支座均安装有翼身连接臂（111），同侧的两个翼身连接臂（111）与一个扑动翼（112）固定；球头连杆（114）一端与第二级副齿轮（103）固定，另一端与一个翼身连接臂（111）相连；第二级副齿轮（103）转动，通过球头连杆（114）带动翼身连接臂（111）上下运动，使得扑动翼（112）上下扑动；所述装置还包括频率测量器，频率测量器安装在观察窗上，并与PC端相连，所述扑动翼（112）上固定有反光标志物，频率测量器发射激光对准反光标志物；频率测量器检测从反光标志物反射回的反射信号，并将反射信号传给PC端，PC端根据反射信号，得到反射频率，即为微型扑翼飞行器（3）的扑动频率。