[发明专利]面向风驱动机器人的模拟风场实验测试装置

说明书

本发明公开了面向风驱动机器人的模拟风场实验测试装置，包括模拟风场调整机构、后轮驱动移动机构和测试切换机构。模拟风场调整机构包括结构相同且彼此相互转动的上层模拟风场调整装置、下层模拟风场调整装置，上层模拟风场调整装置、下层模拟风场调整装置均设有角度可调的管道鼓风机，管道鼓风机所产生的层流风场耦合形成湍流风场；测试切换机构包括二轴测试平台、六轴测试平台和用于实现二轴测试平台与六轴测试平台平稳切换的双滑块结构，风驱动机器人安装于测试切换机构上。本模拟风场实验测试装置能够实现风驱动机器人静态稳定性测试和运动特性测试，有效缩短风驱动机器人的研发周期和实验成本。

技术领域

本发明涉及一种实验测试装置，尤其是面向风驱动机器人的模拟风场实验测试装置。

背景技术

极地蕴藏着巨量的自然、科学资源。然而，极地地区环境十分恶劣，高寒低氧、极端天气等条件下，科考人员的生命随时都可能受到威胁，这极大地制约着人类科学考察活动的开展。

而随着极地研究规模和机器人运用技术的发展，智能机器人逐渐代替科学家来承担更多的科学研究任务，在极地地区进行观测、巡游、采样和分析。在南极，风力资源十分丰富，具有分布范围广、平均风速高(最大风速能达160km/h)等特点。如果采用南极自然环境中，可以说是“取之不尽，用之不竭”的风能作为驱动能源，机器人的活动将不再受能源因素的制约，从而大大扩大活动范围和活动时间，甚至可以实现机器人在冰盖中的“无限”续航探测。

该类机器人的特点是完全由风力提供动力，因此为研究出能够在极地执行巡航探测任务的机器人，必须设计针对风驱动机器人的专用测试装置来模拟外部真实风场，从而减少机器人进行实地实验的难度和成本。而目前的模拟外部真实风场的装置难以满足科研需要。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提出了一种面向风驱动机器人的模拟风场实验测试装置。本模拟风场实验测试装置能够实现风驱动机器人静态稳定性测试和运动特性测试，有效缩短风驱动机器人的研发周期和实验成本。

本发明采用如下技术方案：

面向风驱动机器人的模拟风场实验测试装置，包括用于模拟风场可调的模拟风场调整机构、用于实现动态风场的后轮驱动移动机构和用于实现风驱动机器人的二轴测试和六轴测试的测试切换机构；

所述模拟风场调整机构包括结构相同且彼此相互转动的上层模拟风场调整装置、下层模拟风场调整装置，上层模拟风场调整装置、下层模拟风场调整装置均设有角度可调的管道鼓风机，管道鼓风机所产生的层流风场耦合形成湍流风场；

所述测试切换机构包括二轴测试平台、六轴测试平台和用于实现二轴测试平台与六轴测试平台平稳切换的双滑块结构，风驱动机器人安装于测试切换机构上。

所述上层模拟风场调整装置包括上层机架驱动电机、上层机架，所述下层模拟风场调整装置包括下层驱动电机、下层机架；

下层驱动电机驱动下层机架的主动齿轮转动，主动齿轮啮合有从动齿轮，从动齿轮带动下层机架转动，实现下层流风场相对于后轮驱动移动机构运动；

上层机架驱动电机安装于下层机架上，上层机架驱动电机驱动上层机架主动齿轮转动，主动齿轮啮合有从动齿轮，从动齿轮带动上层机架转动，实现上层流风场与下层流风场间的相互运动。

所述上层模拟风场调整装置、下层模拟风场调整装置均包括下层驱动电机、下层机架、X方向调整装置、Z1方向调整装置、Z2方向调整装置、滑块摇杆机构；

所述X方向调整装置包括X方向单轴机器人，X方向单轴机器人安装在上层机架或下层机架的一端，X方向单轴机器人连接有X方向滑架并驱动其沿X方向滑动；

所述Z1方向调整装置包括安装于X方向滑架上的Z1方向安装板，Z1方向安装板安装有Z1方向单轴机器人，Z1方向单轴机器人连接有Z1方向滑架并驱动其沿Z1方向滑动；