CN109050969B - 一种多旋翼无人机视觉定点悬停稳定性测试平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多旋翼无人机测试的技术领域，更具体地，涉及一种多旋翼无人机视觉定点悬停稳定性测试平台，包括支架、X轴滑槽、X轴滑块、Y轴滑槽、Y轴滑块、Z轴滑槽以及Z轴滑块：所述X轴滑块安装于Y轴滑槽的上部，X轴滑块与X轴滑槽滑动连接；所述Y轴滑块安装于Y轴滑槽的下部，Y轴滑块与Y轴滑槽滑动连接，Y轴滑块下方通过万向节连接有用于绑扎机身的无人机绑带；所述Z轴滑块安装于X轴滑槽的两侧，Z轴滑块与Z轴滑槽滑动连接；X轴滑槽通过绳索与支架连接，Y轴滑槽下方通过万向节与无人机连接。本发明体积小，可进行室内测试，方便无人机测试，减少发生事故损坏自身和伤害他人的概率，且测试过程简单，实用性强。

Description

一种多旋翼无人机视觉定点悬停稳定性测试平台

技术领域

本发明涉及多旋翼无人机测试的技术领域，更具体地，涉及一种多旋翼无人机视觉定点悬停稳定性测试平台。

背景技术

近年来，多旋翼无人机以其体积小、安全、应用灵活、作业效率高的特点被广泛应用于各个领域。在无人机平台上增设视觉处理***已经是无人机发展的一大趋势，通过视觉算法进行定点悬停也是一大热门话题。但是多旋翼无人机造价高，一旦发生事故易损坏自身和伤害他人，因此，在无人机进行正式飞行前对无人机进行有效的测试尤为重要。

目前，多旋翼无人机的测试存在以下问题：第一，大多数无人机测试均为外场测试，需要一个较大、较空旷的场地，测试成本较高，费时费力，同时安全系数低，一旦发生事故易损坏自身和伤害他人，造成较大损失；第二，部分无人机测试平台只能对单一旋翼数量的无人机进行测试，无法满足多种类型的无人机测试需要；第三，在无人机平台上增设视觉处理***已经是无人机发展的一大趋势，通过视觉算法进行定点悬停也是一大热门话题，然而在实际应用中，大多数无人机测试平台并不能实现对无人机视觉定点悬停稳定性的测试。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多旋翼无人机视觉定点悬停稳定性测试平台，适用于不同旋翼数量的无人机，用于进行多旋翼无人机视觉定点悬停的稳定性测试，解决了室内难以进行无人机测试的难题，提高测试效率，减少测试损失。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种多旋翼无人机视觉定点悬停稳定性测试平台，多旋翼无人机包括机身以及设于机身的摄像头，所述测试平台包括支架、X轴滑槽、X轴滑块、Y轴滑槽、Y轴滑块、Z轴滑槽以及Z轴滑块：

所述X轴滑块安装于Y轴滑槽的上部，X轴滑块与X轴滑槽滑动连接；所述X轴滑槽的顶部通过绳索与支架连接；所述Y轴滑块安装于Y轴滑槽的下部，Y轴滑块与Y轴滑槽滑动连接，Y轴滑块下方通过万向节连接有用于绑扎机身的无人机绑带；所述Z轴滑块安装于X轴滑槽的两侧，Z轴滑块与Z轴滑槽滑动连接；

所述X轴滑槽的一侧安装有X轴红外测距模块，X轴滑块的边缘安装有与X轴红外测距模块匹配的X轴红外测距模块反光片；所述Y轴滑槽的下部安装有Y轴红外测距模块，Y轴滑块的边缘安装有与Y轴红外测距模块匹配的Y轴红外测距模块反光片；Z轴滑槽的顶部安装有Z轴红外测距模块，Z轴滑块的边缘安装有与Z轴红外测距模块匹配的Z轴红外测距模块反光片；

所述支架包括第一支架和第二支架，所述第二支架与第一支架连接；所述第一支架活动连接有可被摄像头识别和锁定的视觉识别信标，所述第二支架上设有补偿砝码和用于改变绳索方向的滑轮，所述补偿砝码与第二支架滑动连接，补偿砝码连接于绳索的自由端，所述绳索环绕于滑轮的外周。

本发明的多旋翼无人机视觉定点悬停稳定性测试平台，由多旋翼无人机的摄像头识别并锁定视觉识别信标，修正无人机的空间位置；测试平台通过X、Y、Z三轴对应的红外测距模块测量出多旋翼无人机的三轴空间位置，将测量得到的三轴空间位置与视觉识别信标的实际位置进行比对，测试多旋翼无人机视觉定点悬停的稳定性。本发明能够进行室内测试，能够提高测试效率，减少测试损失。

进一步地，所述Z轴滑槽包括连接于第一支架一侧的第一滑槽以及连接于第一支架另一侧的第一光轴导轨，所述Z轴滑块包括与第一滑槽滑动连接的第一滑块以及与第一光轴导轨滑动连接的第一光轴滑块。Z轴滑槽一侧为第一滑槽一侧为第一光轴导轨的设置能够保证Z轴滑块在Z轴滑槽中的运动顺滑，且能够保证Z轴滑块在Z轴滑槽中运动的稳定性。

进一步地，所述X轴滑槽包括连接于Z轴滑槽之间的第二滑槽以及平行设于第二滑槽两侧的第二光轴导轨，所述X轴滑块包括与第二滑槽滑动连接的第二滑块以及与第二光轴导轨滑动连接的第二光轴滑块。X轴滑槽一侧为第一滑槽一侧为第一光轴导轨的设置能够保证X轴滑块在X轴滑槽中的运动顺滑，且能够保证X轴滑块在X轴滑槽中运动的稳定性。

进一步地，所述第一滑槽、第二滑槽、Y轴滑槽上均设有导轨沟，所述第一滑块、第二滑块、Y轴滑块的两端均分布有能够在导轨沟中滚动的滚轮。滚轮在导轨沟中滚动带动第一滑块、第二滑块、Y轴滑块在第一滑槽、第二滑槽、Y轴滑槽中移动，能够减小摩擦力，增加运动的顺滑程度。

进一步地，所述第二支架由垂直连接的第一连接杆和第二连接杆组成，所述第二连接杆的两端均设有定滑轮，绳索环绕于两组定滑轮上；所述补偿砝码滑动连接于第一支架远离Y轴滑槽的一侧。绳索通过安装在第二支架顶部的两个定滑轮改变方向，补偿砝码用于补偿各轴滑槽与滑块及其他结构的重量，避免结构重量施加在无人机上成为无人机负载，影响测试的稳定性与准确性。

进一步地，所述无人机的重心、升力重心与万向节保持竖直共线。采用绑带与无人机连接，将无人机固定在万向节的下方，绑带柔软可弯折，通过魔术贴贴合，针对不同旋翼数量的无人机，绑带捆绑在飞机中心主体上，无需考虑旋翼数量，只需要让无人机的重心、升力中心与万向节保持竖直共线，即可进行测试。

进一步地，所述测试平台还包括顺次连接的数据采集模块、数模转换处理器、数据传输模块以及上位机，所述X轴红外测距模块、Y轴红外测距模块、Z轴红外测距模块均连接于数据采集模块的输入端。数据采集模块采集得到X轴红外测距模块、Y轴红外测距模块、Z轴红外测距模块测量得到的无人机三轴距离，数模转换处理器接收模拟信号并将模拟信号转化为数字信号显示和记录在上位机的显示屏上。

进一步地，所述数据传输模块为无线传输模块或有线传输模块，所述无线传输模块包括蓝牙、WIFI以及GSM，所述有线传输模块包括串口、SPI总线及I2C总线。

进一步地，所述上位机选自计算机、平板电脑、手机中的一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明的装置的体积小，可以进行室内测试，方便无人机玩家或无人机制造商进行无人机测试，减少发生事故损坏自身和伤害他人的概率，且测试过程简单，实用性强。

（2）本发明适用于不同旋翼数量的无人机，用于进行多旋翼无人机视觉定点悬停的稳定性测试，解决了室内难以进行无人机测试的难题，提高测试效率，减少测试损失。

（3）采用万向节结构连接无人机与测试平台，适应多旋翼无人机的飞行特性，避免测试平台对无人机的干扰，保证测试的准确性，且适用于多旋翼无人机视觉定点悬停的稳定性测试。

附图说明

图1为多旋翼无人机视觉定点悬停稳定性测试平台的等轴侧视图。

图2为多旋翼无人机视觉定点悬停稳定性测试平台的正视图。

图3为多旋翼无人机视觉定点悬停稳定性测试平台的侧视图。

图4为多旋翼无人机视觉定点悬停稳定性测试平台局部的等轴侧视图。

图5为X轴滑槽的结构示意图I。

图6为X轴滑槽的结构示意图II。

图7为Y轴滑块的结构示意图。

图8为数据处理单元的示意框图。

附图中：1—支架；101-第一支架；102-第二支架；2-X轴滑槽；201-第二滑槽；202-第二光轴导轨；3-X轴滑块；301-第二滑块；302-第二光轴滑块；4-X轴红外测距模块；5-X轴红外测距模块反光片；6-Y轴滑槽；7-Y轴滑块；8-Y轴红外测距模块；9-Y轴红外测距模块反光片；10-Z轴滑槽；1001-第一滑槽；1002-第一光轴导轨；11-Z轴滑块；1101-第一滑块；1102-第一光轴滑块；12-Z轴红外测距模块；13-Z轴红外测距模块反光片； 16-补偿砝码；17-视觉识别信标；18-无人机绑带；19-万向节；20-定滑轮；21-绳索；22—滚轮。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1

如图1至图8所示为本发明的多旋翼无人机视觉定点悬停稳定性测试平台的第一实施例，多旋翼无人机包括机身以及设于机身的摄像头，测试平台包括支架1、X轴滑槽2、X轴滑块3、Y轴滑槽6、Y轴滑块7、Z轴滑槽10以及Z轴滑块11：

X轴滑块3安装于Y轴滑槽6的上部，X轴滑块3与X轴滑槽2滑动连接；X轴滑槽2的顶部通过绳索与支架1连接；Y轴滑块7安装于Y轴滑槽6的下部，Y轴滑块7与Y轴滑槽6滑动连接，Y轴滑块7下方通过万向节19连接有用于绑扎机身的无人机绑带18；Z轴滑块11安装于X轴滑槽2的两侧，Z轴滑块11与Z轴滑槽10滑动连接；万向节19的设置是为了适应多旋翼无人机的飞行特性，多旋翼无人机通过倾斜机身进行移动飞行，如果使无人机与滑块刚醒连接，必将干扰无人机的正常飞行，而万向节19结构的设置允许多旋翼无人机倾斜机身，倾斜机身后无人机的移动将通过结构传递给X轴滑块3、Y轴滑块7和Z轴滑块11，并通过对应的红外测距模块测量出无人机的三轴空间位置。

X轴滑槽2的一侧安装有X轴红外测距模块4，X轴滑块3的边缘安装有与X轴红外测距模块4匹配的X轴红外测距模块反光片5；Y轴滑槽6的下部安装有Y轴红外测距模块8，Y轴滑块7的边缘安装有与Y轴红外测距模块8匹配的Y轴红外测距模块反光片9；Z轴滑槽10的顶部安装有Z轴红外测距模块12，Z轴滑块11的边缘安装有与Z轴红外测距模块12匹配的Z轴红外测距模块反光片13；

支架1包括第一支架101和第二支架102，第二支架102与第一支架101连接；第一支架101活动连接有可被摄像头识别和锁定的视觉识别信标，第二支架102上设有补偿砝码16和用于改变绳索方向的滑轮，补偿砝码16与第二支架102滑动连接，补偿砝码16连接于绳索21的自由端，绳索21环绕于滑轮的外周。本实施例中的第二支架102由垂直连接的第一连接杆和第二连接杆组成，第二连接杆的两端均设有定滑轮20，绳索21环绕于两组定滑轮20上；补偿砝码16滑动连接于第一支架101远离Y轴滑槽6的一侧。绳索21通过安装在第二支架102顶部的两个定滑轮20改变方向，补偿砝码16用于补偿各轴滑槽与滑块及其他结构的重量，避免结构重量施加在无人机上成为无人机负载，影响测试的稳定性与准确性。在本实施例中，第一支架101上设有横杆，视觉识别信标17活动设置在横杆上，视觉识别信标17的水平位置可调，用于测试无人机对不同水平位置视觉识别信标17的追踪能力和对正在移动的视觉识别信标17的追踪能力。

为了实现适应不同旋翼数量的无人机的需求，本实施例采用无人机绑带18与无人机机身连接，将无人机固定在万向节19的下方，无人机绑带18柔软可弯折，通过魔术贴贴合，针对不同旋翼数量的无人机，无人机绑带18捆绑在飞机中心主体上，无需考虑旋翼数量，只需要让无人机的重心、升力中心与万向节保持竖直共线，即可进行测试。

如图1至图3所示，Z轴滑槽10包括连接于第一支架101一侧的第一滑槽以1001及连接于第一支架101另一侧的第一光轴导轨1002，Z轴滑块11包括与第一滑槽1001滑动连接的第一滑块1101以及与第一光轴导轨1002滑动连接的第一光轴滑块1002；Z轴滑槽10一侧为第一滑槽1001一侧为第一光轴导轨1002的设置能够保证Z轴滑块11在Z轴滑槽10中的运动顺滑，且能够保证Z轴滑块11在Z轴滑槽10中运动的稳定性。X轴滑槽2包括连接于Z轴滑槽之间的第二滑槽201以及平行设于第二滑槽201两侧的第二光轴导轨202，X轴滑块3包括与第二滑槽201滑动连接的第二滑块301以及与第二光轴导轨202滑动连接的第二光轴滑块302；X轴滑槽2一侧为第一滑槽1001一侧为第一光轴导轨1002的设置能够保证X轴滑块11在X轴滑槽2中的运动顺滑，且能够保证X轴滑块11在X轴滑槽2中运动的稳定性。其中，第一滑槽1001、第二滑槽201、Y轴滑槽6上均设有导轨沟，第一滑块1101、第二滑块301、Y轴滑块7的两端均分布有能够在导轨沟中滚动的滚轮。滚轮在导轨沟中滚动带动第一滑块1101、第二滑块301、Y轴滑块7在第一滑槽1001、第二滑槽201、Y轴滑槽6中移动，能够减小摩擦力，增加运动的顺滑程度。

如图8所示，测试平台还包括数据处理单元，数据处理单元包括顺次连接的数据采集模块、数模转换处理器、数据传输模块以及上位机，X轴红外测距模块4、Y轴红外测距模块8、Z轴红外测距模块12均连接于数据采集模块的输入端。数据采集模块采集得到X轴红外测距模块4、Y轴红外测距模块8、Z轴红外测距模块12测量得到的无人机三轴距离，数模转换处理器接收模拟信号并将模拟信号转化为数字信号显示和记录在上位机的显示屏上。其中，数据传输模块为无线传输模块或有线传输模块，无线传输模块包括蓝牙、WIFI以及GSM，有线传输模块包括串口、SPI总线及I2C总线；上位机选自计算机、平板电脑、手机中的一种。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多旋翼无人机视觉定点悬停稳定性测试平台，所述多旋翼无人机包括机身以及设于机身的摄像头，其特征在于，所述测试平台包括支架、X轴滑槽、X轴滑块、Y轴滑槽、Y轴滑块、Z轴滑槽以及Z轴滑块：

所述X轴滑块安装于Y轴滑槽的上部，X轴滑块与X轴滑槽滑动连接；所述X轴滑槽的顶部通过绳索与支架连接；所述Y轴滑块安装于Y轴滑槽的下部，Y轴滑块与Y轴滑槽滑动连接，Y轴滑块下方通过万向节连接有用于绑扎机身的无人机绑带；所述Z轴滑块安装于X轴滑槽的两侧，Z轴滑块与Z轴滑槽滑动连接；

所述X轴滑槽的一侧安装有X轴红外测距模块，X轴滑块的边缘安装有与X轴红外测距模块匹配的X轴红外测距模块反光片；所述Y轴滑槽的下部安装有Y轴红外测距模块，Y轴滑块的边缘安装有与Y轴红外测距模块匹配的Y轴红外测距模块反光片；Z轴滑槽的顶部安装有Z轴红外测距模块，Z轴滑块的边缘安装有与Z轴红外测距模块匹配的Z轴红外测距模块反光片；

所述支架包括第一支架和第二支架，所述第二支架与第一支架连接；所述第一支架活动连接有可被摄像头识别和锁定的视觉识别信标，所述第二支架上设有补偿砝码和用于改变绳索方向的滑轮，所述补偿砝码与第二支架滑动连接，补偿砝码连接于绳索的自由端，所述绳索环绕于滑轮的外周；

所述Z轴滑槽包括连接于第一支架一侧的第一滑槽以及连接于第一支架另一侧的第一光轴导轨，所述Z轴滑块包括与第一滑槽滑动连接的第一滑块以及与第一光轴导轨滑动连接的第一光轴滑块；

所述无人机的重心、升力中心与万向节保持竖直共线。

2.根据权利要求1所述的多旋翼无人机视觉定点悬停稳定性测试平台，其特征在于，所述X轴滑槽包括连接于Z轴滑槽之间的第二滑槽以及平行设于第二滑槽两侧的第二光轴导轨，所述X轴滑块包括与第二滑槽滑动连接的第二滑块以及与第二光轴导轨滑动连接的第二光轴滑块。

3.根据权利要求2所述的多旋翼无人机视觉定点悬停稳定性测试平台，其特征在于，所述第一滑槽、第二滑槽、Y轴滑槽上均设有导轨沟，所述第一滑块、第二滑块、Y轴滑块的两端均分布有能够在导轨沟中滚动的滚轮。

4.根据权利要求1所述的多旋翼无人机视觉定点悬停稳定性测试平台，其特征在于，所述第二支架由垂直连接的第一连接杆和第二连接杆组成，所述第二连接杆的两端均设有定滑轮，绳索环绕于两组定滑轮上；所述补偿砝码滑动连接于第一支架远离Y轴滑槽的一侧。

5.根据权利要求1至4任一项所述的多旋翼无人机视觉定点悬停稳定性测试平台，其特征在于，所述测试平台还包括顺次连接的数据采集模块、数模转换处理器、数据传输模块以及上位机，所述X轴红外测距模块、Y轴红外测距模块、Z轴红外测距模块均连接于数据采集模块的输入端。

6.根据权利要求5所述的多旋翼无人机视觉定点悬停稳定性测试平台，其特征在于，所述数据传输模块为无线传输模块或有线传输模块，所述无线传输模块包括蓝牙、WIFI以及GSM，所述有线传输模块包括串口、SPI总线及I2C总线。

7.根据权利要求5所述的多旋翼无人机视觉定点悬停稳定性测试平台，其特征在于，所述上位机选自计算机、平板电脑、手机中的一种。