一种基于旋翼的气浮台推力装置的制作方法

1.本发明专利涉及旋翼推力技术领域，具体涉及一种基于旋翼的气浮台推力装置。


背景技术：

2.气浮台又称为卫星模拟器，由于在工作过程中，能够提供一个微重力条件，这一条件与卫星在太空中所处的环境近似，因此受到航天专业的科研人员在进行卫星地面半物理实验仿真时的青睐，这部分内容在高华宇等发表的《基于气浮台的小卫星姿态控制全物理仿真实验系统》、李季芳等发表的《气浮台在卫星控制系统仿真中的应用》以及王新升等发表的《基于气浮台的微小卫星姿态控制实时仿真》均有提到。《基于气浮台的模拟星体的协同运动控制》中提到目前气浮台运动时所需的浮力和推力均是由通过释放气浮台自身配备的气瓶内的压缩气体提供的。这种提供推力的方式使气瓶中的气体在实验过程中很快被耗尽，降低实验效率。
3.因此，发明能够提高气浮台所携带的气瓶内压缩气体的使用效率并能快速推动气浮台的装置是十分必要的。


技术实现要素：

4.本发明旨在解决科研人员在使用气浮台做实验过程中，大多数时间都浪费在给气瓶充气的问题。提供了一种基于旋翼的气浮台推力装置。
5.本发明采用的技术方案是：
6.一种基于旋翼的气浮台推力装置，该装置用于气浮台，该气浮台包括气瓶7、导气管8、气浮台支架9和气足10；导气管8用于连通气瓶7和气足10，气瓶7放置于气浮台支架9上，气浮台支架9的下方设置有气足10；该装置配合上位机使用；
7.该装置还包括多电机网络控制系统2、n台直流电机4、n个旋翼5和两块电机安装板6，n为≥2的偶数；
8.多电机网络控制系统2均位于气浮台的顶端，n个旋翼5分别对应安装在所述n台直流电机4上，n/2台直流电机4固定安装在一块电机安装板6上，另外n/2台直流电机4固定安装在另一块电机安装板6上，两块电机安装板6固定在所述气浮台支架9上，且位于所述气浮台支架9的两侧，所述两块电机安装板6的对称线与所述气浮台的对称线重合；
9.多电机网络控制系统2由微处理器模块2-1、wifi转串口模块2-2、电机驱动模块2-3及电源供应器模块2-4组成；
10.所述wifi转串口模块2-2用于接收上位机传输的控制指令，并将该控制指令传输至微处理器模块2-1；
11.微处理器模块2-1用于将接收的控制指令进行解析，并将解析的结果传输至电机驱动模块2-3；
12.电机驱动模块2-3用于驱动所述直流电机4转动；
13.电源供应器模块2-4用于为微处理器模块2-1、wifi转串口模块2-2和电机驱动模
块2-3提供电源。
14.本发明中，该装置还包括直流蓄电池1，直流蓄电池1用于为多电机网络控制系统2和直流电机4提供持续且稳定的电能。
15.本发明中，该装置还包括屏蔽线3，所述屏蔽线3用于连接多电机网络控制系统2的输出端口和直流电机4的输入端口。
16.本发明中，所述微处理器模块2-1的型号为stm32f373vct6。
17.本发明中，所述wifi转串口模块2-2的型号为usr-c322。
18.有益效果：本发明所述的一种基于旋翼的气浮台推力装置，打破了以往气浮台采用自身配备的气瓶为其运动提供推力的方式。气浮台所需的推力不再通过释放气瓶中压缩气体所提供，而是由直流电机带动旋翼提供，极大程度的延长了每次充气后的使用时间，提高了做实验的效率。
19.(1)这一发明的提出，使气浮台所需的推力不再通过释放气瓶中气体所提供，而是由直流电机带动旋翼转动提供，极大程度的延长了每次充气后的使用时间，提高了做实验的效率。
20.(2)通过使用基于旋翼的气浮台推力装置，极大程度的延长了每次充气后的使用时间。实验过程中使用气瓶内的压缩气体提供推力时，大约需要每25分钟为气瓶充一次气，每次充气时间需要15分钟。使用旋翼推力装置时，仅要每三个小时充一次气，这极大程度的提高了气瓶内压缩气体的使用效率。
附图说明
21.图1一种基于旋翼的气浮台推力装置整体结构示意图；
22.图2为电机安装板；
23.图3为一种基于旋翼的气浮台推力装置工作流程图；
24.图4为一种基于旋翼的气浮台推力装置与上位机之间的信号传输图；
25.图5为多电机网络控制系统中的微处理器原理图；
26.图6为wifi串口原理图；
27.图7为电源供应器原理图；
28.图8中(1)和(2)均为电机驱动原理图；
29.附图标记：1、直流蓄电池，2、多电机网络控制系统，3、屏蔽线，4、直流电机，5、旋翼，6、电机安装板，7、气瓶，8、导气管，9、气浮台支架，10、气足，11、气浮台对称线,微处理器模块2-1、wifi转串口模块2-2、电机驱动模块2-3、电源供应器模块2-4。
具体实施方式
30.具体实施方式一、参照图1至图8具体说明本实施方式，本实施方式中所述的一种基于旋翼的气浮台推力装置，该装置用于气浮台，该气浮台包括气瓶7、导气管8、气浮台支架9和气足10；导气管8用于连通气瓶7和气足10，气瓶7放置于气浮台支架9上，气浮台支架9的下方设置有气足10；该装置配合上位机使用；
31.该装置还包括多电机网络控制系统2、n台直流电机4、n个旋翼5和两块电机安装板6，n为≥2的偶数；
32.多电机网络控制系统2均位于气浮台的顶端，n个旋翼5分别对应安装在所述n台直流电机4上，n/2台直流电机4固定安装在一块电机安装板6上，另外n/2台直流电机4固定安装在另一块电机安装板6上，两块电机安装板6固定在所述气浮台支架9上，且位于所述气浮台支架9的两侧，所述两块电机安装板6的对称线与所述气浮台的对称线重合；
33.多电机网络控制系统2由微处理器模块2-1、wifi转串口模块2-2、电机驱动模块2-3及电源供应器模块2-4组成；
34.所述wifi转串口模块2-2用于接收上位机传输的控制指令，并将该控制指令传输至微处理器模块2-1；微处理器模块2-1用于将接收的控制指令进行解析，并将解析的结果传输至电机驱动模块2-3；电机驱动模块2-3用于驱动所述直流电机4转动；电源供应器模块2-4用于为微处理器模块2-1、wifi转串口模块2-2和电机驱动模块2-3提供电源。
35.本实施方式中的工作原理：wifi转串口模块接收上位机通过wifi远程传输的控制指令，并将控制指令传输给微处理器模块(mcu)，微处理器模块(mcu)将接收到信息进行解析，将解析结果传输给电机驱动模块以控制相应的直流电机转动，电源供应器为整个系统提供所需电能。
36.本发明所述装置的具体操作过程：实验人员首先将直流蓄电池电源开关打开为多电机网络控制系统和直流电机供电。多电机网络控制系统将接收到的控制信号转化为电信号作用在直流电机上，此时直流电机带动旋翼转动，为气浮台提供推力。本发明的一种基于旋翼的气浮台推力装置，实现由原本的使用气瓶中压缩空气作为气浮台的推力源，到通过电机带动旋翼旋转为气浮台提供推力的转变。该实验装置的发明使气瓶中的压缩气体只为气浮台提供浮力，而不提供推力。
37.具体实施方式二、本实施方式是对实施方式一所述的一种基于旋翼的气浮台推力装置的进一步说明，该装置还包括直流蓄电池1，直流蓄电池1用于为多电机网络控制系统2和直流电机4提供持续且稳定的电能。
38.具体实施方式三、本实施方式是对实施方式二所述的一种基于旋翼的气浮台推力装置的进一步说明，该装置还包括屏蔽线3，所述屏蔽线3用于连接多电机网络控制系统2的输出端口和直流电机4的输入端口。
39.具体实施方式四、本实施方式是对实施方式三所述的一种基于旋翼的气浮台推力装置的进一步说明，所述微处理器模块2-1的型号为stm32f373vct6。
40.具体实施方式五、本实施方式是对实施方式四所述的一种基于旋翼的气浮台推力装置的进一步说明，所述wifi转串口模块2-2的型号为usr-c322。
41.微处理器模块采用的是stm32f373vct6。wifi转串口模块采用的是usr-c322。电源供应器：mcu、wifi转串口模块和电机驱动模块需要不同电压供应，故电源供应器将输入电压进行转换，提供3.3v、6.5v和12v三种电压。
42.电机驱动模块：为保证控制系统正常运行，使用tlp281高速光耦将mcu输出信号和电机被控信号做光电隔离处理，再由场效应晶体管mosfet进行驱动直流电机。
43.具体图示解释：
44.图1中，一种基于旋翼的气浮台推力装置整体图。本发明中整体图主要包括直流蓄电池、多电机网络控制系统、屏蔽线、直流电机、旋翼、电机安装板。图3中，一种基于旋翼的气浮台推力装置工作流程图。本发明中，实验人员首先将直流蓄电池电源开关打开为多电
机网络控制系统和直流电机上电。多电机网络控制系统将接收到的控制信号转化为电信号作用在直流电机上，此时直流电机带动旋翼转动，为气浮台提供推力。本发明中直流蓄电池能够为多电机网络控制系统和直流电机提供长时间稳定工作的电力支持。本发明中多电机网络控制系统用来接收控制信号，并将控制信号转化为电信号加载在电机的输入端口，控制电机转动。本发明中屏蔽线将直流电机驱动模块和直流电机连接到一起，用来传输电能。同时该屏蔽线用来屏蔽电磁干扰。本发明中直流电机用来带动旋翼转动。本发明中将旋翼与电机轴固连在一起，电机带动旋翼旋转，为气浮台提供推力。本发明中将带有旋翼的直流电机固定在电机安装板上，当电机带动旋翼转动时，为气浮台提供切向力和径向力。本发明中气瓶只为气浮台提供浮力。
45.本发明是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情况或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。