一种多旋翼植保无人机的俯仰角和旋翼转速测量平台的制作方法

本发明涉及植保无人机技术领域，具体涉及一种多旋翼植保无人机的俯仰角和旋翼转速测量平台。

背景技术：

农业航空植保具有安全、高效和应急防治能力强等诸多优势，可有效保障粮食安全，降低施药人员中毒风险。其中，多旋翼植保无人机易操控、机动性和稳定性强、价格相对较低，近年来得以迅速发展与广泛应用。通过众多学者的田间试验和计算流体动力学仿真研究表明，当采用多旋翼植保无人机开展施药作业时，无人机旋翼下压风场和环境风是影响雾滴沉积、飘移的关键因素。

但是在上述研究过程中，仍存在诸多问题：田间试验虽然能够真实地反映作业过程与施药效果，但环境风速、风向等条件极不可控，同时受外界环境与操作员熟练程度的影响，无人机飞行参数与试验设置不能够完全保持一致，这些均增加了试验结果的不确定性；借助计算流体动力学仿真软件开展风场的仿真研究，虽然解决了环境因素不可控的问题，以及大幅降低了试验成本，但飞行速度、飞行高度和载重一定的情况下，植保无人机的关键工作参数(俯仰角、旋翼转速)在计算流体动力学仿真软件中无法准确进行匹配设置。

另外，由于局部地区的禁飞或限飞，研究者并不便于开展田间试验，且无法在户外直接获取无人机关键工作参数。综合以上情况，为弥补当前研究的不足，急需建设一种实验室用多旋翼植保无人机关键工作参数测量平台，对一定飞行速度、飞行高度和载重工况下，无人机的俯仰角和旋翼转速进行测量。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种多旋翼植保无人机的俯仰角和旋翼转速测量平台，该平台可以稳定可靠地对各工况下植保无人机俯仰角和旋翼转速进行测量，以在计算流体动力学仿真软件中对无人机关键工作参数进行准确匹配设置。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种多旋翼植保无人机的俯仰角和旋翼转速测量平台，对待测多旋翼植保无人机5进行俯仰角和旋翼转速测量，所述待测多旋翼植保无人机5包括四旋翼、六旋翼、八旋翼植保无人机。

所述测量平台包括桁架1、竖直升降机构2、水平行走机构3、无人机固定机构4和转速测量仪。

所述桁架1为一立方体框架，包括上矩形框、下矩形框以及垂直固接在上矩形框和下矩形框的四个角部的立柱。

一对水平行走机构3左右对称地分别布置在桁架1的左侧的一对立柱之间和右侧的一对立柱之间，并通过竖直升降机构2同步地向上或向下移动。

所述水平行走机构3包括上水平导轨11、上水平导轨滑轮10、下水平导轨14、下水平导轨滑轮15、水平导轨连接块6、步进电机8、同步齿形带9、主动齿形带轮7和从动齿形带轮13。

平行设置的上水平导轨11和下水平导轨14的前后两端分别与一水平导轨连接块6连接；所述主动齿形带轮7和从动齿形带轮13分别设置在上水平导轨11的前部和后部，所述同步齿形带9套设在主动齿形带轮7和从动齿形带轮13上；所述步进电机8的动力输出轴与主动齿形带轮7连接。

所述上水平导轨滑轮10和下水平导轨滑轮15可自由滑动地分别设置在上水平导轨11和下水平导轨14上，其中，上水平导轨滑轮10与同步齿形带9连接。

一对用于安装待测多旋翼植保无人机5的无人机固定机构4分别固接在两个水平行走机构3的上水平导轨滑轮10和下水平导轨滑轮15上，且所述待测多旋翼植保无人机5向前或向后飞行时，能够自由地俯仰，并通过倾角传感器410测量俯仰角；所述待测多旋翼植保无人机5的每个旋翼上均设有一用于监测旋翼转速的转速测量仪。

所述竖直升降机构2带动水平行走机构3的上升高度等于待测多旋翼植保无人机5的预设飞行高度；所述水平行走机构3的上水平导轨滑轮10的水平移动速度等于待测多旋翼植保无人机5的预设飞行速度。

所述从动齿形带轮13通过张紧装置12安装在上水平导轨11上；所述张紧装置12包括调节杆121、“u”形支撑板122、弹簧123、随动板124和弹簧卡环125。

所述“u”形支撑板122包括一水平支撑部和该水平支撑部两端的、固接在上水平导轨11上的两个固接部，所述水平支撑部上沿上水平导轨11的长度方向设有螺栓调节槽122-1和从动轮轴移动槽122-2；所述随动板124与所述螺栓调节槽122-1配合位置可调地固接在“u”形支撑板122的水平支撑部的内表面，所述从动齿形带轮13的旋转轴穿过从动轮轴移动槽122-2与随动板124连接；所述调节杆121沿上水平导轨11的长度方向布置，调节杆121的螺纹部由“u”形支撑板122一侧的固接部穿入，并与随动板124固接，调节杆121的螺纹部螺纹连接有弹簧卡环125，并套设有弹簧123，所述弹簧123位于弹簧卡环125与随动板124之间。

所述上水平导轨滑轮10包括上凹形轮101、上辅助轮102和上支撑板103；所述下水平导轨滑轮15包括下凹形轮151、下辅助轮152和下支撑板153。

所述上凹形轮101的旋转轴和上辅助轮102的旋转轴分别安装在上支撑板103上，其中，上凹形轮101在上水平导轨11底面的凸台上沿上水平导轨11的长度方向滚动；上辅助轮102的旋转轴与上凹形轮101的旋转轴相互平行设置，上辅助轮102与上水平导轨11的表面接触；上支撑板103的顶端通过锁紧块16与同步齿形带9固接。

所述下凹形轮151的旋转轴和下辅助轮152的旋转轴分别安装在下支撑板153上，其中下凹形轮151在下水平导轨14底面的凸台上沿下水平导轨14的长度方向滚动；下辅助轮152的旋转轴与下凹形轮151的旋转轴相互垂直设置，下辅助轮152与下水平导轨14的表面接触。所述上支撑板103和下支撑板153与无人机固定机构4连接。

所述主动齿形带轮7和步进电机8的所在端为水平行走机构3的主动端，从动齿形带轮13的所在端为水平行走机构3的从动端；自主动端至从动端，水平行走机构3分为三个阶段：加速段、匀速测量段和减速段，各段间安装有通过霍尔传感器检测的不同颜色的指示灯；其中，匀速测量段的水平移动速度与待测多旋翼植保无人机5的飞行速度相同。

所述竖直升降机构2包括“t”形导轨201、滚动式导靴202、单向单滑轮203、转向双滑轮204、万向转角滑轮205、主动端钢丝绳206、从动端钢丝绳207、绳索收放轮208和双轴马达209。

每个水平行走机构3的前后两端各竖直地设有一固定于桁架1的立柱上的“t”形导轨201；所述滚动式导靴202的一端与水平行走机构3的水平导轨连接块6固接，另一端能够沿“t”形导轨201上下滚动。

所述桁架1的上矩形框的两个与水平行走机构3平行的纵梁上均固接有单向单滑轮203和转向双滑轮204，所述单向单滑轮203位于水平行走机构3的前端的水平导轨连接块6的上方，转向双滑轮204位于水平行走机构3的后端的水平导轨连接块6的上方；两个万向转角滑轮205固接在位于水平行走机构3的后端的桁架1的上矩形框的横梁上；所述双轴马达209固接在万向转角滑轮205正下方的桁架1的下矩形框的横梁上；两个绳索收放轮208分别固接在双轴马达209的两个动力输出轴上。

所述单向单滑轮203的旋转轴与“t”形导轨201相互垂直。

所述转向双滑轮204包括旋转轴相互垂直的水平转向轮204-1和竖直转向轮204-2，以及转动连接在水平转向轮204-1和竖直转向轮204-2的外壳之间的竖直连接轴；所述竖直转向轮204-2的旋转轴与“t”形导轨201相互垂直，且竖直转向轮204-2的外壳能够相对于水平转向轮204-1的外壳做360°水平转动。

所述万向转角滑轮205包括同水平轴设置的第一万向转角轮205-1和第二万向转角轮205-2，以及竖直转动轴，该竖直转动轴的顶端可360°水平转动地连接在桁架1的上矩形框的横梁上，底端通过一水平且垂直于第一万向转角轮205-1和第二万向转角轮205-2的水平轴的销轴与第一万向转角轮205-1和第二万向转角轮205-2的外壳的顶端连接，第一万向转角轮205-1和第二万向转角轮205-2能够以所述销轴为轴心做180°摆动。

所述主动端钢丝绳206和从动端钢丝绳207的一端固接在同一绳索收放轮208上，主动端钢丝绳206的另一端依次经万向转角滑轮205的第一万向转角轮205-1、转向双滑轮204的水平转向轮204-1和单向单滑轮203固接在水平行走机构3的前端的水平导轨连接块6上；从动端钢丝绳207的另一端依次经万向转角滑轮205的第二万向转角轮205-2和转向双滑轮204的竖直转向轮204-2固接在水平行走机构3的后端的水平导轨连接块6上。

所述无人机固定机构4包括三角支撑架401、伸缩杆402、倾转副杆404、倾转主杆405、限位光杆406、第一缓冲弹簧407、第二缓冲弹簧414、激光传感器408、倾角传感器410和卡口411。

所述三角支撑架401包括相互固接的水平架401-1、倾斜架401-2和连接架401-3；所述水平架401-1与水平行走机构3相互垂直；水平架401-1和倾斜架401-2的末端分别与上水平导轨滑轮10的上支撑板103和下水平导轨滑轮15的下支撑板153固接。

所述伸缩杆402水平地从水平架401-1与倾斜架401-2的连接端的中部的光孔中穿过，并通过拧紧螺钉403固定限位；伸缩杆402的外端设有滑杆402-1，滑杆402-1在水平架401-1上设置的水平滑槽内沿垂直于水平行走机构3的方向自由滑动；伸缩杆402的内端通过轴承412与倾转主杆405的中部垂直连接。

所述倾转副杆404通过一对限位光杆406设置在倾转主杆405的上方，且倾转副杆404与倾转主杆405相互平行；所述限位光杆406可自由移动且垂直地从倾转主杆405中穿过，限位光杆406的顶端与倾转副杆404的下端面垂直固接，底端螺纹固接一弹簧挡板413；两个限位光杆406上均套设有第一缓冲弹簧407和第二缓冲弹簧414，其中，第一缓冲弹簧407位于倾转主杆405与弹簧挡板413之间，第二缓冲弹簧414位于倾转副杆404与倾转主杆405之间。

所述倾角传感器410和激光传感器408安装在倾转主杆405的上端面，倾角传感器410用于检测倾转主杆405的倾斜角度，即无人机俯仰角θ，激光传感器408用于检测倾转副杆404与倾转主杆405之间的垂直距离l；在平台空载状况下，二者之间的距离为固定值，为空载距离l0。

一个或两个用于夹持待测多旋翼植保无人机5的机臂501的卡口411位置可调地设置在倾转副杆404的上端面的固定槽中，所述固定槽沿倾转副杆404的长度方向设置；所述卡口411能够360°水平旋转，以适应不同的夹持待测多旋翼植保无人机5的机臂501。

所述伸缩杆402的内端设置有倾角限位器409，倾角限位器409包括刻度板409-1和限位螺栓409-2；所述刻度板409-1垂直固接在伸缩杆402的内端，刻度板409-1上设有以伸缩杆402的内端端点为圆心的弧形通孔；限位螺栓409-2位置可调地固定在刻度板409-1上的弧形通孔中，且限位螺栓409-2位于倾转主杆405的下方。

所述测量平台进一步包括控制平台，控制平台包括单片机总控模块和pc端，所述单片机总控模块分别与pc端、转速测量仪、激光传感器408、倾角传感器410、水平行走机构3的步进电机8、竖直升降机构2的双轴马达209连接。

单片机总控模块根据pc端设定的水平行走机构速度vz及竖直升降机构高度hz，控制步进电机8和双轴马达209的启停、转向和转速，从而控制水平行走机构3和竖直升降机构2的移动距离、移动方向和移动速度。

单片机总控模块接收和处理转速测量仪、激光传感器408和倾角传感器410的回传信号，根据激光传感器408的回传信号的处理结果控制竖直升降机构2的微调，并将转速测量仪所测量的旋翼转速r和倾角传感器410所测量的俯仰角θ发送至pc端显示和存储。

一种利用所述的测量平台的多旋翼植保无人机俯仰角和旋翼转速测量方法，包括以下步骤：

s1、测量前准备；

s1.1、在控制平台的pc端确定测量工况参数：载药量g，单位为kg、飞行速度v，单位为m/s、飞行高度h，单位为m；并设定水平行走机构速度vz等于飞行速度v，竖直升降机构高度hz等于飞行高度h；向待测多旋翼植保无人机5的药箱中加入药液，药液重量等于载药量g；

s1.2、通过单片机总控模块控制水平行走机构3和竖直升降机构2，将无人机固定机构4置于起始端，然后通过卡口411将待测多旋翼植保无人机5的机臂501夹持固定，使待测多旋翼植保无人机5置于地面；

s1.3、当待测多旋翼植保无人机5固定好后，在无人机遥控app端设定预设飞行高度hs等于飞行高度h，预设飞行速度vs等于飞行速度v，并按下“起飞键”，同时，单片机总控模块启动竖直升降机构2，使待测多旋翼植保无人机5平稳上升至飞行高度h的同时，竖直升降机构2带动水平行走机构3也随待测多旋翼植保无人机5逐渐向上调整至飞行高度h；

s1.4、微调竖直升降机构2，确保待测多旋翼植保无人机5处于自由悬停状态；

当待测多旋翼植保无人机5和竖直升降机构2均到达飞行高度h后，单片机总控模块判断激光传感器408检测的倾转副杆404与倾转主杆405之间的垂直距离l是否等于空载距离l0，如果l＝l0，则缓冲弹簧407的第一缓冲弹簧407和第二缓冲弹簧414未被压缩，待测多旋翼植保无人机5在预设飞行高度hs处于自由悬停状态，此时将竖直升降机构2锁定；如果l<l0或者l＞l0，则第一缓冲弹簧407或者第二缓冲弹簧414被压缩，向上或者向下微调竖直升降机构2，直至l＝l0；

s2、开始测量；

s2.1、单片机总控模块将各转速测量仪检测的处于自由悬停状态下的待测多旋翼植保无人机5的各旋翼转速rxi(i＝1、2、3……)发送至pc端显示并记录；

s2.2、在无人机遥控app端按下“前飞键”，同时启动水平行走机构3；当待测多旋翼植保无人机5进入水平行走机构3的匀速测量段后，单片机总控模块将倾角传感器410检测的无人机俯仰角θ以及各转速测量仪检测的处于前飞状态下的待测多旋翼植保无人机5的各旋翼转速rfi(i＝1、2、3……)发送至pc端显示并记录；

s3、测量后复位；

当待测多旋翼植保无人机5进入水平行走机构3的减速段后，在无人机遥控app端按下“停止键”和“降落键”，无人机旋翼停止旋转；同时，通过单片机总控模块控制水平行走机构3和竖直升降机构2复位至起始端。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)提供了一种多旋翼植保无人机俯仰角和旋翼转速测量平台，实现各工况下无人机俯仰角和旋翼转速的精确测量，解决由于局部地区的禁飞或限飞，无法在户外直接获取无人机关键工作参数的问题，达到在计算流体动力学仿真软件中对多旋翼植保无人机关键工作参数进行准确匹配设置的目的，弥补当前研究的不足；

2)水平行走机构采用同步齿形带传动(优选传动比1:1)，传动精度高、结构紧凑、耐磨性好。并且在水平行走机构从动端设置有张紧装置，可定期对同步齿形带的张紧力进行调整，避免出现机械故障；

3)水平行走机构采用上、下双水平导轨，上水平导轨主要为水平行走传动机构的支撑导轨，下水平导轨对无人机固定机构起到辅助支撑的作用；

4)竖直升降机构采用“t”形导轨和滚动式导靴配合以及钢丝绳和滑轮组的配合，可根据飞行高度要求对平台最大测量高度进行灵活调整，并且优选双轴马达，可实现水平行走机构的同步升降；

5)无人机固定机构的伸缩杆和卡口均可灵活调整，可适应不同机型的安装固定；

6)倾转装置的倾转主杆和无人机固定机构的伸缩杆之间优选轴承连接，使得倾转装置的倾角准确反映无人机的俯仰角；

7)测量时，要求倾转装置上检测到的垂直距离l＝l0，在匀速测量段的水平行走机构速度和无人机飞行速度一致，可减少平台对无人机的限制，以模仿真实飞行状态；

8)由于无人机前飞时，各旋翼转速并不一致，所以在每个旋翼上均设有一用于检测旋翼转速的转速测量仪，显著提高测量结果的准确性以及计算流体动力学仿真软件中关键参数设置的真实性；

9)该平台结构创新、控制模块响应时间短、准确度高，满足多旋翼植保无人机俯仰角和旋翼转速测量的需求。

附图说明

图1为本发明的多旋翼植保无人机的俯仰角和旋翼转速测量平台的结构示意图；

图2为水平行走机构3的结构示意图；

图3a为张紧装置12的正视结构示意图；

图3b为图3a的a-a向剖视结构示意图；

图4为水平行走机构3的侧视结构示意图及局部放大图；

图5为竖直升降机构2的“t”形导轨201和滚动式导靴202的安装结构示意图；

图6为竖直升降机构2的滑轮及钢丝绳布置方式示意图；

图7a为单向单滑轮203的结构示意图；

图7b为转向双滑轮204的结构示意图；

图7c为万向转角滑轮205的结构示意图；

图8为无人机固定机构4的立体结构示意图；

图9a为无人机固定机构4的倾转装置的结构示意图；

图9b为图9a的b-b向剖视结构示意图；

图9c为倾角限位器409的限位原理示意图；

图10为卡口411夹持不同类型无人机的机臂501的示意图；

图11为平台测量流程图。

其中的附图标记为：

1桁架2竖直升降机构

201“t”形导轨202滚动式导靴

203单向单滑轮204转向双滑轮

204-1水平转向轮204-2竖直转向轮

205万向转角滑轮205-1第一万向转角轮

205-2第二万向转角轮206主动端钢丝绳

207从动端钢丝绳208绳索收放轮

209双轴马达

3水平行走机构4无人机固定机构

401三角支撑架401-1水平架

401-2倾斜架401-3连接架

402伸缩杆402-1滑杆

403拧紧螺钉404倾转副杆

405倾转主杆406限位光杆

407第一缓冲弹簧408激光传感器

409倾角限位器409-1刻度板

409-2限位螺栓410倾角传感器

411卡口412轴承

413弹簧挡板414第二缓冲弹簧

5待测多旋翼植保无人机501机臂

6水平导轨连接块7主动齿形带轮

8步进电机9同步齿形带

10上水平导轨滑轮101上凹形轮

102上辅助轮103上支撑板

11上水平导轨12张紧装置

121调节杆122“u”形支撑板

122-1螺栓调节槽122-2从动轮轴移动槽

123弹簧124随动板

125弹簧卡环

13从动齿形带轮14下水平导轨

15下水平导轨滑轮151下凹形轮

152下辅助轮153下支撑板

16锁紧块

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

如图1所示，一种多旋翼植保无人机的俯仰角和旋翼转速测量平台，对待测多旋翼植保无人机5进行俯仰角和旋翼转速测量；该平台包括桁架1、竖直升降机构2、水平行走机构3、无人机固定机构4、转速测量仪和控制平台。所述待测多旋翼植保无人机5包括应用广泛的四旋翼(“×”型或“+”型)、六旋翼(“×”型或“+”型)、八旋翼植保无人机(图1中以“+”型六旋翼植保无人机为例)。

所述桁架1为一立方体框架，包括上矩形框、下矩形框以及垂直固接在上矩形框和下矩形框的四个角部的立柱。

一对水平行走机构3左右对称地分别布置在桁架1的左侧的一对立柱之间和右侧的一对立柱之间，并通过竖直升降机构2同步地向上或向下移动。

如图2所示，水平行走机构3包括上水平导轨11、上水平导轨滑轮10、下水平导轨14、下水平导轨滑轮15、水平导轨连接块6、步进电机8、同步齿形带9、主动齿形带轮7和从动齿形带轮13。

平行设置的上水平导轨11和下水平导轨14的前后两端通过螺栓分别与一水平导轨连接块6连接；所述主动齿形带轮7和从动齿形带轮13分别设置在上水平导轨11的前部和后部，所述同步齿形带9套设在主动齿形带轮7和从动齿形带轮13上；所述步进电机8的动力输出轴与主动齿形带轮7连接。

所述上水平导轨滑轮10和下水平导轨滑轮15可自由滑动地分别设置在上水平导轨11和下水平导轨14上，其中，上水平导轨滑轮10进一步与同步齿形带9连接。

一对用于安装待测多旋翼植保无人机5的无人机固定机构4分别固接在两个水平行走机构3的上水平导轨滑轮10和下水平导轨滑轮15上，且所述待测多旋翼植保无人机5向前或向后飞行时，能够自由地俯仰，并通过倾角传感器410测量俯仰角。所述待测多旋翼植保无人机5的每个旋翼上均设有一用于监测旋翼转速的转速测量仪。

所述竖直升降机构2带动水平行走机构3的上升高度等于待测多旋翼植保无人机5的预设飞行高度；所述水平行走机构3的上水平导轨滑轮10的水平移动速度等于待测多旋翼植保无人机5的预设飞行速度。

优选地，所述从动齿形带轮13通过张紧装置12安装在上水平导轨11上。

如图3a和图3b所示，所述张紧装置12包括调节杆121、“u”形支撑板122、弹簧123、随动板124和弹簧卡环125。

所述“u”形支撑板122包括一水平支撑部和该水平支撑部两端的、固接在上水平导轨11上的两个固接部，所述水平支撑部上沿上水平导轨11的长度方向设有螺栓调节槽122-1和从动轮轴移动槽122-2；所述随动板124通过螺栓与所述螺栓调节槽122-1配合位置可调地固接在“u”形支撑板122的水平支撑部的内表面，所述从动齿形带轮13的旋转轴穿过从动轮轴移动槽122-2与随动板124连接。所述调节杆121沿上水平导轨11的长度方向布置，调节杆121的螺纹部由“u”形支撑板122一侧的固接部穿入，并与随动板124固接，调节杆121的螺纹部螺纹连接有弹簧卡环125，并套设有弹簧123，所述弹簧123位于弹簧卡环125与随动板124之间。

松开“u”形支撑板122与随动板124之间的螺栓，顺时针旋转调节杆121，调节杆121向上水平导轨11的后部(图3b中右方向)移动，弹簧123被进一步压缩，从动齿形带轮13和随动板124一起向上水平导轨11的后部(图3b中右方向)移动，待同步齿形带9张紧力合适时，拧紧“u”形支撑板122与随动板124之间的螺栓，将从动齿形带轮13固定，从而调大同步齿形带9的张紧力。反向调节则调小同步齿形带9的张紧力。

如图4所示，所述上水平导轨滑轮10包括上凹形轮101、上辅助轮102和上支撑板103。所述下水平导轨滑轮15包括下凹形轮151、下辅助轮152和下支撑板153。

所述上凹形轮101的旋转轴和上辅助轮102的旋转轴分别安装在上支撑板103上，其中，上凹形轮101在上水平导轨11底面的凸台上沿上水平导轨11的长度方向滚动；上辅助轮102的旋转轴与上凹形轮101的旋转轴相互平行设置，上辅助轮102与上水平导轨11的表面接触，起到辅助滚动作用。上支撑板103的顶端通过锁紧块16与同步齿形带9固接。

所述下凹形轮151的旋转轴和下辅助轮152的旋转轴分别安装在下支撑板153上，其中下凹形轮151在下水平导轨14底面的凸台上沿下水平导轨14的长度方向滚动；下辅助轮152的旋转轴与下凹形轮151的旋转轴相互垂直设置，下辅助轮152与下水平导轨14的表面接触，起到辅助滚动作用。

所述上支撑板103和下支撑板153通过螺栓与无人机固定机构4连接。

所述主动齿形带轮7和步进电机8的所在端为水平行走机构3的主动端，从动齿形带轮13的所在端为水平行走机构3的从动端；自主动端至从动端，水平行走机构3分为三个阶段：加速段、匀速测量段和减速段，各段间安装有通过霍尔传感器检测的不同颜色的指示灯；其中，匀速测量段的水平移动速度与待测多旋翼植保无人机5的飞行速度相同。

如图5和图6所示，所述竖直升降机构2包括“t”形导轨201、滚动式导靴202、单向单滑轮203、转向双滑轮204、万向转角滑轮205、主动端钢丝绳206、从动端钢丝绳207、绳索收放轮208和双轴马达209。

每个水平行走机构3的前后两端各竖直地设有一固定于桁架1的立柱上的“t”形导轨201；所述滚动式导靴202的一端与水平行走机构3的水平导轨连接块6固接，另一端能够沿“t”形导轨201上下滚动。

所述桁架1的上矩形框的两个与水平行走机构3平行的纵梁上均固接有单向单滑轮203和转向双滑轮204，所述单向单滑轮203位于水平行走机构3的前端(主动端)的水平导轨连接块6的上方，转向双滑轮204位于水平行走机构3的后端(从动端)的水平导轨连接块6的上方；两个万向转角滑轮205固接在位于水平行走机构3的后端(从动端)的桁架1的上矩形框的横梁上。所述双轴马达209固接在万向转角滑轮205正下方的桁架1的下矩形框的横梁上。两个绳索收放轮208分别固接在双轴马达209的两个动力输出轴上。

如图7a所示，所述单向单滑轮203的旋转轴与“t”形导轨201相互垂直。

如图7b所示，所述转向双滑轮204包括旋转轴相互垂直的水平转向轮204-1和竖直转向轮204-2，以及转动连接在水平转向轮204-1和竖直转向轮204-2的外壳之间的竖直连接轴。所述竖直转向轮204-2的旋转轴与“t”形导轨201相互垂直，且竖直转向轮204-2的外壳能够相对于水平转向轮204-1的外壳做360°水平转动。

如图7c所示，所述万向转角滑轮205包括同水平轴设置的第一万向转角轮205-1和第二万向转角轮205-2，以及竖直转动轴，该竖直转动轴的顶端可360°水平转动地连接在桁架1的上矩形框的横梁上，底端通过一水平且垂直于第一万向转角轮205-1和第二万向转角轮205-2的水平轴的销轴与第一万向转角轮205-1和第二万向转角轮205-2的外壳的顶端连接，第一万向转角轮205-1和第二万向转角轮205-2能够以所述销轴为轴心做180°摆动。

所述主动端钢丝绳206和从动端钢丝绳207的一端固接在同一绳索收放轮208上，主动端钢丝绳206的另一端依次经万向转角滑轮205的第一万向转角轮205-1、转向双滑轮204的水平转向轮204-1和单向单滑轮203固接在水平行走机构3的前端(主动端)的水平导轨连接块6上；从动端钢丝绳207的另一端依次经万向转角滑轮205的第二万向转角轮205-2和转向双滑轮204的竖直转向轮204-2固接在水平行走机构3的后端(从动端)的水平导轨连接块6上。

如图8、图9a和图9b所示，所述无人机固定机构4包括三角支撑架401、伸缩杆402、倾转副杆404、倾转主杆405、限位光杆406、第一缓冲弹簧407、第二缓冲弹簧414、激光传感器408、倾角传感器410和卡口411。

所述三角支撑架401包括相互固接的水平架401-1、倾斜架401-2和连接架401-3；所述水平架401-1与水平行走机构3相互垂直；水平架401-1和倾斜架401-2的末端通过螺栓分别与上水平导轨滑轮10的上支撑板103和下水平导轨滑轮15的下支撑板153固接，达到无人机固定机构4随水平行走机构3水平移动的目的。

所述伸缩杆402水平地从水平架401-1与倾斜架401-2的连接端的中部的光孔中穿过，并通过拧紧螺钉403固定限位；伸缩杆402的外端设有滑杆402-1，滑杆402-1在水平架401-1上设置的水平滑槽内沿垂直于水平行走机构3的方向自由滑动；伸缩杆402的内端通过轴承412与倾转主杆405的中部垂直连接。

所述倾转副杆404通过一对限位光杆406设置在倾转主杆405的上方，且倾转副杆404与倾转主杆405相互平行。所述限位光杆406可自由移动且垂直地从倾转主杆405中穿过，限位光杆406的顶端与倾转副杆404的下端面垂直固接，底端螺纹固接一弹簧挡板413。两个限位光杆406上均套设有第一缓冲弹簧407和第二缓冲弹簧414，其中，第一缓冲弹簧407位于倾转主杆405与弹簧挡板413之间，第二缓冲弹簧414位于倾转副杆404与倾转主杆405之间。

所述倾角传感器410和激光传感器408安装在倾转主杆405的上端面，倾角传感器410用于检测倾转主杆405的倾斜角度，即无人机俯仰角θ，激光传感器408用于检测倾转副杆404与倾转主杆405之间的垂直距离l。在平台空载状况下，二者之间的距离为固定值，为空载距离l0。

一个或两个用于夹持待测多旋翼植保无人机5的机臂501的卡口411位置可调地设置在倾转副杆404的上端面的固定槽中，所述固定槽沿倾转副杆404的长度方向设置；所述卡口411可以360°水平旋转，以适应不同的夹持待测多旋翼植保无人机5的机臂501。

优选地，如图9c所示，所述伸缩杆402的内端设置有倾角限位器409，倾角限位器409包括刻度板409-1和限位螺栓409-2；所述刻度板409-1通过螺钉垂直固接在伸缩杆402的内端，刻度板409-1上设有以伸缩杆402的内端端点为圆心的弧形通孔；限位螺栓409-2通过螺母位置可调地固定在刻度板409-1上的弧形通孔中，且限位螺栓409-2位于倾转主杆405的下方。松开限位螺栓409-2的螺母，沿刻度板409-1上的弧形通孔调整限位螺栓409-2的螺柱至最大限位俯仰角θmax处，之后将限位螺栓409-2的螺母拧紧，实现倾角限位器409限位角度的调整和固定。当待测多旋翼植保无人机5前飞时，若俯仰角θ达到最大限位俯仰角θmax，则倾转主杆405下表面触碰到限位螺栓409-2的螺柱，待测多旋翼植保无人机5的俯仰角θ停止增大，有效防止待测多旋翼植保无人机因俯仰角过大发生倾翻。

所述控制平台包括单片机总控模块和pc端，所述单片机总控模块分别与pc端、转速测量仪、激光传感器408、倾角传感器410、水平行走机构3的步进电机8、竖直升降机构2的双轴马达209连接。

单片机总控模块根据pc端设定的水平行走机构速度vz及竖直升降机构高度hz，控制步进电机8和双轴马达209的启停、转向和转速，从而控制水平行走机构3和竖直升降机构2的移动距离、移动方向和移动速度。

单片机总控模块接收和处理转速测量仪、激光传感器408和倾角传感器410的回传信号，根据激光传感器408的回传信号的处理结果控制竖直升降机构2的微调，并将转速测量仪所测量的旋翼转速r和倾角传感器410所测量的俯仰角θ发送至pc端显示和存储。

此外，本发明所涉及多旋翼植保无人机除拥有手动遥控飞行功能之外，并且具有一键起降和自主飞行功能，即通过无人机遥控app端设定好无人机的预设飞行高度hs和预设飞行速度vs后，首先按下起飞键后无人机将自主上升至所设定的预设飞行高度hs并悬停，再按下前飞键后无人机在所设定的预设飞行高度hs下，以所设定的预设飞行速度vs向前飞行，按下停止键后无人机停止向前飞行并悬停，按下降落键后无人机自动降落。

一种多旋翼植保无人机俯仰角和旋翼转速测量方法，如图11所示，包括以下步骤：

s1、测量前准备。

s1.1、在控制平台的pc端确定测量工况参数：载药量g(kg)、飞行速度v(m/s)、飞行高度h(m)；并设定水平行走机构速度vz等于飞行速度v，竖直升降机构高度hz等于飞行高度h；向待测多旋翼植保无人机5的药箱中加入药液(为安全起见，测量时应以水代替药液)，药液重量等于载药量g；

s1.2、通过单片机总控模块控制水平行走机构3和竖直升降机构2，将无人机固定机构4置于起始端，然后通过卡口411将待测多旋翼植保无人机5的机臂501夹持固定，使待测多旋翼植保无人机5置于地面。

如图10所示，对于“+”型四旋翼植保无人机，两侧各需一个卡口411夹持机臂501。对于“×”型四旋翼植保无人机、六(“×”型或“+”型)、八旋翼植保无人机，两侧各需两个卡口411夹持机臂501。

s1.3、当待测多旋翼植保无人机5固定好后，在无人机遥控app端设定预设飞行高度hs等于飞行高度h，预设飞行速度vs等于飞行速度v，并按下“起飞键”，同时，单片机总控模块启动竖直升降机构2，使待测多旋翼植保无人机5平稳上升至飞行高度h的同时，竖直升降机构2带动水平行走机构3也随待测多旋翼植保无人机5逐渐向上调整至飞行高度h；

s1.4、微调竖直升降机构2，确保待测多旋翼植保无人机5处于自由悬停状态；

虽然竖直升降机构高度hz和预设飞行高度hs都上升到了飞行高度h，但是这时候不能确定待测多旋翼植保无人机5是否处于自由悬停状态，为了保证测量时待测多旋翼植保无人机5处于自由悬停状态，需要对竖直升降机构的高度进行微调。

当待测多旋翼植保无人机5和竖直升降机构2均到达飞行高度h后，单片机总控模块判断激光传感器408检测的倾转副杆404与倾转主杆405之间的垂直距离l是否等于空载距离l0，如果l＝l0，则缓冲弹簧407的第一缓冲弹簧407和第二缓冲弹簧414未被压缩，待测多旋翼植保无人机5在预设飞行高度hs处于自由悬停状态，此时将竖直升降机构2锁定；如果l<l0或者l＞l0，则第一缓冲弹簧407或者第二缓冲弹簧414被压缩，向上或者向下微调竖直升降机构2，直至l＝l0。

s2、开始测量。

s2.1、单片机总控模块将各转速测量仪检测的处于自由悬停状态下的待测多旋翼植保无人机5的各旋翼转速rxi(i＝1、2、3……)发送至pc端显示并记录；

s2.2、在无人机遥控app端按下“前飞键”，同时启动水平行走机构3；当待测多旋翼植保无人机5进入水平行走机构3的匀速测量段后，单片机总控模块将倾角传感器410检测的无人机俯仰角θ以及各转速测量仪检测的处于前飞状态下的待测多旋翼植保无人机5的各旋翼转速rfi(i＝1、2、3……)发送至pc端显示并记录；

s3、测量后复位。

当待测多旋翼植保无人机5进入水平行走机构3的减速段后，在无人机遥控app端按下“停止键”和“降落键”，无人机旋翼停止旋转；同时，通过单片机总控模块控制水平行走机构3和竖直升降机构2复位至起始端。

导出pc端记录的无人机俯仰角θ、自由悬停状态下各旋翼转速rxi(i＝1、2、3……)和前飞状态下各旋翼转速rfi(i＝1、2、3……)数据，用于载药量g、飞行速度v、飞行高度h工况下在计算流体动力学仿真软件中关键工作参数的匹配设置。

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