CN104696674A - 机载云台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机载云台，包括基座、支撑装置、驱动装置和固定装置，所述驱动装置包括第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置，所述支撑装置包括依次连接的第一支撑架、第二支撑架、第三支撑架、第四支撑架和第五支撑架，所述固定装置包括第一固定装置和第二固定装置。第一固定装置设置在第五支撑架上，第二固定装置设置在第四支撑架上。也可在第三支撑架与第二支撑架之间设置肋板，肋板的一端通过连接件与第二支撑架固定连接，肋板的另一端通过连接件与第三支撑架转动连接。本发明的机载云台，结构简单、操作便捷，可实现多自由度重心的快速调节，使其达到平衡，而且能够兼容多种类型的电器设备或者成像装置。

Description

机载云台

技术领域

本发明涉及一种机载云台，尤其涉及一种可自动调节重心使其达到平衡的机载云台。

背景技术

通常，云台是用于安装摄像机、照相机等成像装置的支撑工作台，将成像装置固定在云台上，通过对云台进行调整，以调整成像装置的镜头，实现对目标的正确定位并进行拍摄。将云台搭载在飞行器、轮船等运载体上，可实现大范围扫描、拍摄或者监控。但是运载体在运行过程中，由于其本身存在高频震动或者低频抖动，容易使云台重心失去平衡；运载体在转弯、悬停、上升、下降或者倾斜等各种姿态变化下，使云台不稳定，容易发生剧烈晃动；若在云台上安装不同型号的摄像机、照相机或者镜头时，云台重心容易失去平衡。在上述情况下，成像装置很难正确对准拍摄目标，也很难拍摄出高质量的图像，无法满足专业需求。

目前，机载云台是利用云台结构的相对位移进行重心调节。但是由于大多数结构件都承载一定重量，使结构件之间产生较大静摩擦力，从而导致相对运动困难，云台重心很难调整到平衡位置。而且很小的相对位移量也会对重心产生非常大的影响，这给云台重心的调节带来极大困难。因此，急需开发一种能够自动调节重心使其达到平衡的机载云台。

授权公告号为CN202647108U的实用新型专利公开了一种云台，该云台包括第一转动件、第二转动件和承载件，承载件转动连接于第一转动件，第一转动件转动连接于第二转动件；该云台还包括第一驱动件和第二驱动件。虽然该云台可通过电滑环实现360°全方位转动，但是在运载体本身存在高频震动或者低频抖动时，云台重心很容易失去平衡，从而导致云台不稳定，因此安装在云台上的成像装置无法精准地捕捉到目标。

授权公告号为CN203907156U的实用新型专利公开了一种云台，该云台包括第一支撑架、与第一支撑架铰接且可驱动第一支撑架转动的第二支撑架，以及与第二支撑架铰接且可驱动第二支撑架转动的第三支撑架。虽然该云台可通过重心调节单元实现重心平衡，但是成像装置通过锁紧装置对其底部进行固定，而其上部没有任何固定，从而导致成像装置不稳定。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种机载云台，其目的是：实现机载云台自动调节重心，快速达到平衡。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种机载云台，包括基座、支撑装置、驱动装置和固定装置，所述驱动装置包括第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置，所述支撑装置包括依次连接的第一支撑架、第二支撑架、第三支撑架、第四支撑架和第五支撑架，所述固定装置包括第一固定装置和第二固定装置，所述第一固定装置设置在所述第五支撑架上，所述第二固定装置设置在所述第四支撑架上。

    本发明的机载云台通过多自由度调节，可实现360°全方位转动，同时能够自动、快速的调节重心，使其达到平衡状态。两个固定装置分别设置在不同的支撑架上，以提高两个固定装置之间的电器设备或者成像装置的稳定性。因此，电器设备或者成像装置能够快速、准确的捕捉到目标。该机载云台可兼容多种类型的电器设备或者成像装置。    

优选的是，所述第一支撑架与所述基座转动连接，所述第二支撑架与所述第三支撑架转动连接，所述第三支撑架与所述第四支撑架转动连接。

第一支撑架与基座转动连接，可实现机载云台除基座以外其他结构绕第一驱动装置的轴线（Z轴）转动；第二支撑架与第三支撑架转动连接，可实现机载云台除基座、第一驱动装置、第一支撑架和第二支撑架以外其他结构绕第二驱动装置的轴线（Y轴）转动；第三支撑架与第四支撑架转动连接，可实现机载云台的第四支撑架、第五支撑架和固定装置绕第三驱动装置的轴线（X轴）转动。因此，机载云台可同时绕三个轴转动，实现多方位、多自由度调节，使重心快速达到平衡状态。三个驱动装置分别包括一个驱动电机，用于产生动力，以驱动机载云台绕相应的驱动轴转动。

在上述任一方案中优选的是，所述第一支撑架与所述第二支撑架连接，所述第四支撑架与所述第五支撑架连接。可固定连接，也可滑动连接。

在上述任一方案中优选的是，所述基座与所述第一驱动装置的输出端转动连接。

在上述任一方案中优选的是，所述第一支撑架的一端与所述第一驱动装置的输入端固定连接。

在上述任一方案中优选的是，所述第一支撑架的另一端设置导向结构。导向结构与第一驱动装置的轴线（Z轴）垂直，并且自第一支撑架与第一驱动装置连接的位置延伸至第一支撑架的另一端部。第一支撑架通过导向结构沿着与Z轴垂直的方向移动，用于快速调节机载云台的重心，使其达到平衡。

在上述任一方案中优选的是，所述导向结构为凸起、凹槽或者燕尾槽。

在上述任一方案中优选的是，所述第二支撑架的一端与所述第一支撑架上设置导向结构的一端通过紧固装置连接。第二支撑架与第一支撑架之间可通过导向结构相对移动，当调节到适当位置时，通过紧固装置将两个支撑架固定在一起。紧固装置上可设置扳手，方便拆装和调节松紧。

在上述任一方案中优选的是，所述第一支撑架与所述第二支撑架形成“L”形或者“T”形结构。

在上述任一方案中优选的是，所述第二支撑架的另一端与所述第二驱动装置的输入端固定连接。

在上述任一方案中优选的是，所述第三支撑架与所述第二驱动装置的输出端转动连接。

在上述任一方案中优选的是，所述第三支撑架为“C”形结构。

在上述任一方案中优选的是，所述第三支撑架的一端与所述第三驱动装置的输入端固定连接。

在上述任一方案中优选的是，所述第三支撑架的另一端设置第一支撑座。

在上述任一方案中优选的是，所述第一支撑座通过连接件与所述第三支撑架转动连接。连接件将第一支撑座与第三支撑架连接在一起，并相对转动，以快速调节机载云台的重心，使其达到平衡。

在上述任一方案中优选的是，所述第三驱动装置的输出端设置第二支撑座。

在上述任一方案中优选的是，所述第二支撑座通过连接件与所述第三驱动装置转动连接。连接件将第二支撑座与第三驱动装置连接在一起，并相对转动，以快速调节机载云台的重心，使其达到平衡。

在上述任一方案中优选的是，所述第四支撑架通过第一支撑座和第二支撑座与所述第三支撑架转动连接。两个支撑座共同作用，驱动第四支撑架与第二支撑架之间相对转动，使第四支撑架绕第三驱动装置的轴线（X轴）转动，以快速调节机载云台的重心，使其达到平衡。

在上述任一方案中优选的是，所述第四支撑架包括第一旋臂、第二旋臂和连接旋臂。

在上述任一方案中优选的是，所述第四支撑架为“C”形结构。

在上述任一方案中优选的是，所述连接旋臂的两端分别与所述第一旋臂的一端和所述第二旋臂的一端通过紧固装置连接。紧固装置上可设置扳手，方便拆装和调节松紧。

在上述任一方案中优选的是，所述第一旋臂的另一端为第一收容端，所述第二旋臂的另一端为第二收容端。两个收容端均起到限位作用，避免由于卡位装置发生故障或者损坏而导致第五支撑架脱离机载云台。

在上述任一方案中优选的是，所述第一旋臂与所述第一支撑座连接，所述第二旋臂与所述第二支撑座连接。可固定连接，也可滑动连接。两个支撑座不仅起到固定作用，而且能够在两个旋臂上移动，以调节机载云台的重心，使其快速达到平衡。

在上述任一方案中优选的是，所述第五支撑架通过第一卡位装置和第二卡位装置与所述第四支撑架连接。可固定连接，也可滑动连接。两个卡位装置不仅起到固定作用，而且能够在两个旋臂上移动，以调节机载云台的重心，使其快速达到平衡。两个卡位装置上均设置扳手，方便拆装和调节松紧。

在上述任一方案中优选的是，所述第一卡位装置设置在第一支撑座与第一收容端之间，所述第二卡位装置设置在第二支撑座与第二收容端之间。

在上述任一方案中优选的是，所述第一固定装置上至少设置一个固定孔。固定孔用于固定电器设备或者成像装置，使其稳定。不同形状或尺寸的固定孔可固定不同类型的电器设备或者成像装置，以实现多种类、多型号设备的兼容功能。

在上述任一方案中优选的是，所述第二固定装置包括锁定装置和导向装置。

在上述任一方案中优选的是，所述锁定装置包括第一固定块和扳手，所述导向装置包括第二固定块和滑轨。

扳手用于拆装和调节松紧。第一固定块与第二固定块形成的空腔用于连接第四支撑架的连接旋臂，可固定连接，也可滑动连接，使第二固定装置沿着连接旋臂长度的方向移动。

第一固定装置与第二固定装置之间可安装电器设备或者成像装置。将电器设备或者成像装置的底部固定在第一固定装置的固定孔上，其顶部与第二固定装置下方的滑轨连接。第二固定块设置在滑轨上方，可沿着滑轨移动，即沿着与连接旋臂垂直的方向移动。

第一固定装置可沿着第五支撑架的长度方向和与长度垂直的方向移动。

第一固定装置和第二固定装置移动，即可驱动电器设备或者成像装置移动。

在上述任一方案中优选的是，所述第三支撑架与所述第二支撑架之间设置肋板。

在上述任一方案中优选的是，所述肋板的一端通过连接件与所述第二支撑架固定连接，所述肋板的另一端通过连接件与所述第三支撑架转动连接。

肋板起到进一步固定的作用，使机载云台更加稳定，避免由于高频震动、低频抖动、各种姿态变换等条件发生晃动，而且能够提高机载云台的承载能力。另外，由于在第二支撑架与第三支撑架之间设置肋板，则第三支撑架、第四支撑架和第五支撑架不能够绕第二驱动装置的轴线（Y轴）周向转动，而只能在Y轴两侧以一定角度摆动，摆动角度可根据实际情况调整。本发明经过大量试验证明，适当角度的摆动会给机载云台带来更好的稳定性和更佳的平衡性，而且能够更加快速的调节重心，使其达到平衡，同时降低能耗。

本发明的机载云台，结构简单、操作便捷，可实现多自由度重心的快速调节，使其达到平衡，为使用者带来更加快捷的使用感受。

本发明的机载云台可作为摄影、照相、监测、喷洒农药、消防喷水等的辅助装置，适宜搭载于无人飞行器、载人飞行器、汽车、轮船、机器人、手持设备等运载体上，广泛应用于航拍、电影摄像、监控、农业、消防等领域。

附图说明

图1为按照本发明的机载云台的一优选实施例的结构示意图；

图2为按照本发明的机载云台的图1所示实施例的主视图；

图3为按照本发明的机载云台的图1所示实施例的侧视图；

图4为按照本发明的机载云台的另一优选实施例的结构示意图；

图5为按照本发明的机载云台的图4所示实施例的主视图；

图6为按照本发明的机载云台的图4所示实施例的侧视图。

图中标注说明：1-基座，2-第一驱动装置，3-第二驱动装置，4-第三驱动装置，5-第一支撑架，6-第二支撑架，7-第三支撑架，8-第四支撑架，9-第五支撑架，10-第一固定装置，11-第二固定装置，12-导向结构，13-紧固装置，14-第一支撑座，15-第二支撑座，16-第一旋臂，17-第二旋臂，18-连接旋臂，19-第一收容端，20-第二收容端，21-第一卡位装置，22-第二卡位装置，23-固定孔，24-第一固定块，25-扳手，26-第二固定块，27-滑轨，28-肋板。

具体实施方式

为了更进一步了解本发明的发明内容，下面将以用于搭载无人机并安装有成像装置的机载云台为例详细阐述本发明。

实施例一：

如图1所示，按照本发明的机载云台的一实施例，其包括基座1、支撑装置、驱动装置和固定装置，所述驱动装置包括第一驱动装置2、第二驱动装置3和第三驱动装置4，所述支撑装置包括依次连接的第一支撑架5、第二支撑架6、第三支撑架7、第四支撑架8和第五支撑架9，所述固定装置包括第一固定装置10和第二固定装置11，所述第一固定装置10设置在第五支撑架9上，所述第二固定装置11设置在第四支撑架8上。

第一支撑架5与基座1转动连接，可实现机载云台除基座以外其他结构绕第一驱动装置2的轴线（Z轴）转动；第二支撑架6与第三支撑架7转动连接，可实现机载云台除基座、第一驱动装置、第一支撑架和第二支撑架以外其他结构绕第二驱动装置3的轴线（Y轴）转动；第三支撑架7与第四支撑架8转动连接，可实现机载云台的第四支撑架、第五支撑架和固定装置绕第三驱动装置4的轴线（X轴）转动。三个驱动装置分别包括一个驱动电机，用于产生动力，以驱动机载云台绕相应的驱动轴转动。第一支撑架5与第二支撑架6连接，第四支撑架8与第五支撑架9连接。

基座1与第一驱动装置2的输出端转动连接。第一支撑架5的一端与第一驱动装置2的输入端固定连接。第一支撑架5的另一端设置导向结构12，导向结构12与第一驱动装置2的轴线（Z轴）垂直，并且自第一支撑架5与第一驱动装置2连接的位置延伸至第一支撑架5的另一端部。第一支撑架5通过导向结构12沿着与Z轴垂直的方向移动，用于快速调节机载云台的重心，使其达到平衡。导向结构12为凹槽形状。

    第二支撑架6的一端与第一支撑架5上设置导向结构12的一端通过紧固装置13连接。紧固装置13上设置扳手，可方便拆装和调节松紧。第二支撑架与第一支撑架之间通过凹槽相对移动，当调节到适当位置时，通过紧固装置将两个支撑架固定在一起。第一支撑架与第二支撑架形成“L”形结构。第二支撑架6的另一端与第二驱动装置3的输入端固定连接。

    第三支撑架7与第二驱动装置3的输出端转动连接。第三支撑架7为“C”形结构。第三支撑架7的一端与第三驱动装置4的输入端固定连接，第三支撑架7的另一端设置第一支撑座14。第一支撑座14通过连接件与第三支撑架7转动连接。第三驱动装置4的输出端设置第二支撑座15。第二支撑座15通过连接件与第三驱动装置4转动连接。

如图2所示，第四支撑架8通过第一支撑座14和第二支撑座15与第三支撑架7转动连接。两个支撑座共同作用，驱动第四支撑架与第二支撑架之间相对转动，使第四支撑架8绕第三驱动装置4的轴线（X轴）转动，以快速调节机载云台的重心，使其达到平衡。第四支撑架8包括第一旋臂16、第二旋臂17和连接旋臂18。第四支撑架为“C”形结构。连接旋臂18的两端分别与第一旋臂16的一端和第二旋臂17的一端通过紧固装置13连接。紧固装置13上设置扳手，方便拆装和调节松紧。

    第一旋臂16的另一端为第一收容端19，第二旋臂17的另一端为第二收容端20。两个收容端均起到限位作用，避免由于卡位装置发生故障或者损坏而导致第五支撑架9脱离机载云台。第一旋臂16与第一支撑座14连接，第二旋臂17与第二支撑座15连接。两个支撑座不仅起到固定作用，而且能够在两个旋臂上移动，以调节机载云台的重心，使其快速达到平衡。

    第五支撑架9通过第一卡位装置21和第二卡位装置22与第四支撑架8连接。两个卡位装置不仅起到固定作用，而且能够在两个旋臂上移动，以调节机载云台的重心，使其快速达到平衡。两个卡位装置上均设置扳手，方便拆装和调节松紧。第一卡位装置21设置在第一支撑座14与第一收容端19之间，第二卡位装置22设置在第二支撑座15与第二收容端20之间。

    如图3所示，第一固定装置10上设置四个固定孔23，可用于固定四种不同型号的成像装置。第二固定装置11包括锁定装置和导向装置。所述锁定装置包括第一固定块24和扳手25，所述导向装置包括第二固定块26和滑轨27。

第一固定块24与第二固定块26形成的空腔用于连接第四支撑架8的连接旋臂18，使第二固定装置11沿着连接旋臂18长度的方向移动。第一固定装置10与第二固定装置11之间安装成像装置。将成像装置的底部固定在第一固定装置10的固定孔23上，其顶部与第二固定装置11下方的滑轨27连接。第二固定块26设置在滑轨27上方，可沿着滑轨27移动，即沿着与连接旋臂18垂直的方向移动。第一固定装置10可沿着第五支撑架9的长度方向和与长度垂直的方向移动。第一固定装置和第二固定装置移动，即可驱动成像装置移动。

本实施例的机载云台，结构简单，可实现多自由度重心的快速调节，使其达到平衡。该机载云台还可作为摄影、照相、监测、喷洒农药、消防喷水等的辅助装置，适宜搭载于无人飞行器、载人飞行器、汽车、轮船、机器人、手持设备等运载体上，广泛应用于航拍、电影摄像、监控、农业、消防等领域。

实施例二：

如图4-6所示，按照本发明的机载云台的另一实施例，其结构、各部件的组成和连接关系，重心调节原理，有益效果，应用领域等均与实施例一相同，其包括基座1、支撑装置、驱动装置和固定装置，所述驱动装置包括第一驱动装置2、第二驱动装置3和第三驱动装置4，所述支撑装置包括依次连接的第一支撑架5、第二支撑架6、第三支撑架7、第四支撑架8和第五支撑架9，所述固定装置包括第一固定装置10和第二固定装置11，所述第一固定装置10设置在第五支撑架9上，所述第二固定装置11设置在第四支撑架8上。

不同的是：在第三支撑架7与第二支撑架6之间设置肋板28。所述肋板28的一端通过连接件与第二支撑架6固定连接，所述肋板28的另一端通过连接件与第三支撑架7转动连接。第三支撑架7、第四支撑架8和第五支撑架9在第二驱动装置3的轴线（Y轴）两侧以适当角度摆动。

肋板起到进一步固定的作用，使机载云台更加稳定，避免由于高频震动、低频抖动、各种姿态变换等条件发生晃动，而且能够提高机载云台的承载能力。摆动角度可根据实际情况调整。本实施例经过大量试验证明，适当角度的摆动会给机载云台带来更好的稳定性和更佳的平衡性，而且能够更加快速的调节重心，使其达到平衡，同时降低能耗。

本领域技术人员不难理解，本发明的机载云台包括上述本发明说明书的发明内容和具体实施方式部分以及附图所示出的各部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机载云台，包括基座、支撑装置、驱动装置和固定装置，所述驱动装置包括第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置，其特征在于：所述支撑装置包括依次连接的第一支撑架、第二支撑架、第三支撑架、第四支撑架和第五支撑架，所述固定装置包括第一固定装置和第二固定装置，所述第一固定装置设置在所述第五支撑架上，所述第二固定装置设置在所述第四支撑架上。

2.如权利要求1所述的机载云台，其特征在于：所述第一支撑架与所述基座转动连接，所述第二支撑架与所述第三支撑架转动连接，所述第三支撑架与所述第四支撑架转动连接。

3.如权利要求2所述的机载云台，其特征在于：所述第一支撑架与所述第二支撑架连接，所述第四支撑架与所述第五支撑架连接。

4.如权利要求1所述的机载云台，其特征在于：所述基座与所述第一驱动装置的输出端转动连接。

5.如权利要求1所述的机载云台，其特征在于：所述第一支撑架的一端与所述第一驱动装置的输入端固定连接。

6.如权利要求5所述的机载云台，其特征在于：所述第一支撑架的另一端设置导向结构。

7.如权利要求6所述的机载云台，其特征在于：所述导向结构为凸起、凹槽或者燕尾槽。

8.如权利要求1所述的机载云台，其特征在于：所述第二支撑架的一端与所述第一支撑架上设置导向结构的一端通过紧固装置连接。

9.如权利要求8所述的机载云台，其特征在于：所述第一支撑架与所述第二支撑架形成“L”形或者“T”形结构。

10.如权利要求8所述的机载云台，其特征在于：所述第二支撑架的另一端与所述第二驱动装置的输入端固定连接。