CN101774431A - 无人机球形吊挂式二自由度云台 - Google Patents

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谢刚
朱纪洪
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Abstract

无人机球形吊挂式二自由度云台属于无人机机载设备领域，其特征在于，含有：支撑框架，球形摄像机平台，摄像机，俯仰偏转机构，航向偏转机构和空气阻尼减震器，其中，支撑框架设计成U形构件，球形摄像机平台用于包裹摄像机，航向偏转机构和俯仰偏转机构用来操纵摄像机作航向和俯仰偏转，支撑框架用于将整个云台悬挂在空气阻尼减震器上，以有效衰减摄像机的震动。本发明同时考虑了减震、强度、重量和安装，无人机云台可以作偏航和俯仰二自由度偏转，并具有良好的减震效果。

Description

无人机球形吊挂式二自由度云台
技术领域
本发明是用于无人机航空拍摄、侦察和搜索等用途的球形吊挂式二自由度云台，能够有效地消除机身传递到云台的震动，同时还能平稳、精确地操纵云台上的摄像机进行偏航和俯仰偏转，使摄像机获得良好的视觉信号。主要应用在航空航天、机器人等技术领域。
背景技术
云台是无人机的一个关键任务负载，主要用于搭载摄像机从空中获得光学影像。然而，无人机严重的震动会使摄像机图像难以稳定。此外，高速无人机如固定翼飞机搭载的云台由于强烈的气流吹袭，会使摄像机的震动加剧。传统的无人机云台通常将摄像机直接固定在摄像机平台上。采用这种安装形式的减震效果差，飞行中阻力大，摄像机晃动严重。本发明通过设计了球形摄像机平台，用海绵等柔性材料将摄像机包裹在球形摄像机平台内，显著减小空气阻力并削减抖动。此外，通过支撑框架将云台整体悬挂在4个空气阻尼减震器上，使得摄像机的震动得到进一步衰减。因此，与传统云台相比，本发明云台不仅具有很高的整体刚度和减震效果，还具有较好的气流稳定性，此外还具有结构简单，安装容易，重量轻的优点，适合无人机尤其是固定翼无人机搭载使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于无人机航空拍摄、侦察和搜索用的球形吊挂式二自由度云台。
本发明的特征在于，含有，支撑框架，球形摄像机平台，摄像机，空气阻尼减震器，航向偏转机构和俯仰偏转机构，其中，支撑框架设计成U形构件，用于将整个云台悬挂在空气阻尼减震器上，以衰减摄像机的震动；球形摄像机平台用柔性材料包裹摄像机，以进一步衰减摄像机的震动；俯仰偏转机构和航向偏转机构分别采用舵机直接驱动和同步齿形带驱动的形式，用来操纵摄像机作航向和俯仰偏转；其中：
为了有效消除摄像机的震动，摄像机平台被设计成空心球形结构，通过海绵等柔性材料将摄像机包裹在其中。为保证云台的强度和减震效果，用金属型材设计了U形支撑框架，通过4个外伸的支撑臂连接4个空气阻尼减震器，使整个云台被悬挂在空气阻尼减震器上。为了减轻重量，U形支撑框架上开了减轻孔。
本发明的优点在于，摄像机被柔性材料包裹，不存在硬连接，同时整个云台被悬挂于空气阻尼减震器上。因此，在球形摄像机平台和支撑框架上分别采用了柔性材料和空气阻尼减震器进行两级减震，故本发明既能有效衰减机身传递到摄像机的震动，又能有效削弱摄像机的自身晃动。此外，本发明还有结构简单，安装容易和重量轻的优点，适合无人机尤其是固定翼无人机使用。
附图说明
图1是无人机球形吊挂式二自由度云台三视图和斜视图。
图1中，1.支撑框架，2.球形摄像机平台，3.摄像机，4.俯仰偏转机构，5.航向偏转机构，6.空气阻尼减震器。
具体实施方式
无人机球形吊挂式二自由度云台由支撑框架(1)，球形摄像机平台(2)，摄像机(3)，俯仰偏转机构(4)，航向偏转机构(5)和空气阻尼减震器(6)组成。
整体连接方式为：摄像机(3)通过俯仰偏转机构(4)与球形摄像机平台(2)连接，球形摄像机平台(2)通过航向偏转机构(5)与支撑框架(1)连接，支撑框架(1)悬挂在4个空气阻尼减震器(6)上，4个空气阻尼减震器(6)与机身连接。
其中，支撑框架(1)设计成U形构件。支撑框架(1)与4个空气阻尼减震器(5)连接，可以有效地衰减云台的震动。球形摄像机平台(2)用海绵柔性材料包裹摄像机(3)。支撑框架(1)和球形摄像机平台(2)通过航向偏转机构(5)连接，球形摄像机平台(2)可以在舵机和同步齿形带的驱动下，绕航向轴灵活转动。球形摄像机平台(2)通过俯仰偏转机构(4)与航向偏转机构(5)连接，球形摄像机平台(2)可以在舵机的直接驱动下，绕俯仰轴灵活转动。
俯仰偏转机构(4)和航向偏转机构(5)分别采用舵机直接驱动和同步齿形带驱动的形式，可以获得较高的传动平稳性和偏转精度。

Claims (1)

1.无人机球形吊挂式二自由度云台，其特征在于，含有：支撑框架，球形摄像机平台，摄像机，俯仰偏转机构，航向偏转机构和空气阻尼减震器，其中，支撑框架设计成U形构件，用于将整个云台悬挂在空气阻尼减震器上，以有效衰减摄像机的震动；球形摄像机平台用柔性材料包裹摄像机；整个云台由球形摄像机平台内的柔性材料和支撑框架下的空气阻尼减震器构成两级减震；俯仰偏转机构和航向偏转机构分别采用舵机直接驱动和同步齿形带驱动的形式，用来操纵摄像机作航向和俯仰偏转。
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