CN105083577A - 用于无人机狭窄载荷舱的云台转向升降系统及无人机 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于无人机狭窄载荷舱的云台转向升降系统及无人机。该云台转向升降系统包括：固定座，包括U型支架，当云台处于拍摄状态时，U型支架套装于云台的外侧；运动座，云台设置于运动座上，运动座通过转轴连接于固定座上，并且转轴靠近U型支架的口底；驱动单元，当云台处于拍摄状态时，驱动单元驱动运动座绕转轴经U型支架的开口处向上转动90度。该云台转向升降系统可以自如地实现云台从狭窄载荷舱内伸出和伸入狭窄载荷舱，给予了云台安全、充分的保护。

Description

用于无人机狭窄载荷舱的云台转向升降系统及无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种用于无人机狭窄载荷舱的云台转向升降系统。此外，本发明还涉及一种包括上述云台转向升降系统的无人机。

背景技术

目前，世界范围内研发的小型无人机所搭载的云台大都较为精密并且相当昂贵，其中，云台的安装方式多是固定的，而云台中最为脆弱的镜头部分却裸露在机舱外，这些安装方式在拍摄任务开始前和结束后都没法给予云台，特别是镜头部分充分地保护，极易在意外情况下，例如无跑道的野外起飞或者降落、起落架损坏后的非正常的降落或者伞降于不平的地面等，都极有可能对突出的镜头部分造成损伤，甚至不可修复。另外，小型无人机的机体不大，限制了载荷舱的实际尺寸，因此载荷舱在垂直方向上很难完全容纳下目前主流的双光云台。此外，目前还可以实现云台部分地收纳于载荷舱内，但是，云台裸露在外面的部分无疑增加了无人机飞行时的阻力，不利于无人机的飞行。因此，需要一种用于无人机狭窄载荷舱的云台转向升降系统，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于无人机狭窄载荷舱的云台转向升降系统。该云台转向升降系统可以自如地实现云台从狭窄载荷舱内伸出和伸入狭窄载荷舱。

本发明所采用的技术方案为：

一种用于无人机载荷舱的云台转向升降系统，其包括：固定座，包括U型支架，当云台处于拍摄状态时，所述U型支架套装于所述云台的外侧；运动座，所述云台设置于所述运动座上，所述运动座通过转轴连接于所述固定座上，并且所述转轴靠近所述U型支架的口底；驱动单元，当所述云台处于拍摄状态时，所述驱动单元驱动所述运动座绕所述转轴经所述U型支架的开口处向上转动90度。

优选地，所述驱动单元包括连接杆组件和动力源，其中，所述连接杆组件包括支撑杆和动力杆，所述支撑杆的第一端和所述动力杆的第一端通过铰链连接，所述支撑杆的第二端通过回转副设置于所述固定座，所述动力杆的第二端通过固定副连接于所述运动座，并且当所述云台处于拍摄状态时，所述固定副靠近所述U型支架的开口处；所述动力源驱动所述动力杆绕所述铰链转动。

优选地，所述动力源为伺服舵机，所述伺服舵机设置于所述运动座上，并且动力杆同轴连接于所述伺服舵机的输出轴。

优选地，所述驱动单元的数量为两个，所述驱动单元对称地设置于所述云台的两侧，所述支撑杆的第二端对称地设置于所述U型支架上。

优选地，当所述运动座绕所述转轴经所述U型支架的开口处向上转动90度时，所述回转副、所述铰链和所述固定副处于同一条直线上。

优选地，当所述云台处于拍摄状态时，所述支撑杆通过铰链抵靠于所述动力杆。

优选地，所述运动座包括套环框架，并且所述套环框架套装于所述云台的外侧，所述云台的顶部卡接有卡爪，所述卡爪的爪部连接于所述套环框架上。

优选地，所述套环框架和卡爪之间设置有空气阻振器；和/或，所述套环框架呈U型，并且所述套环框架的开口处对应所述U型支架的口底。

此外，本发明还提供了一种无人机，其包括载荷舱和如上文所述的云台转向升降系统，所述固定座设置于所述载荷舱的地板上，以使所述云台伸出和缩入所述载荷舱内。

优选地，所述载荷舱的前舱壁上设置有缓冲件；和/或，所述固定座和所述运动座之间设置有减震件。

优选地，所述载荷舱的舱门通过舱门连杆连接于所述固定副，当所述驱动单元驱动所述运动座由所述云台所处的拍摄状态向上转动90度时，所述动力杆驱动所述舱门连杆带动所述舱门转动180度，以关闭所述载荷舱。

采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：本发明的云台升降系统采用沿横轴旋转的方式，边升起云台边转向，有效降低云台转动时的高度尺寸，使得精密的云台安全收纳到狭小的载荷舱内，从而最大限度地保护云台。

附图说明

图1为本发明一个优选实施例的云台转向升降系统的云台收回载荷舱内的示意图；

图2为图1所示云台转向升降系统的云台伸出载荷舱的示意图。

1-固定座；10-U型支架；2-运动座；20-套环框架；30-动力源；31-动力杆；32-支撑杆；33-回转副；34-铰链；35-固定副；4-转轴；5-云台；50-卡爪；51-爪部；6-载荷舱；舱门连杆-61；7-减震件；8-缓冲件；9-空气阻振器。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。

参见图1所示，本发明提供的用于无人机狭窄载荷舱的云台转向升降系统包括固定座1、运动座2和驱动单元。下面将详细地描述本发明的云台转向系统及其各个部分。

如图2所示，固定座1包括U型支架10，当云台5处于拍摄状态时，U型支架10套装于云台5的外侧。固定座1设置的目的是提供运动座1和驱动单元支撑，以安装在载荷舱6的地板上。

如图1和图2所示，云台5设置在运动座2上，运动座2通过转轴4连接在固定座1上，并且转轴4靠近U型支架10的口底。由此运动座2可以绕转轴4相对于固定座1转动。转轴4可以是调心球轴承。

当云台5处于拍摄状态时，驱动单元驱动运动座2绕转轴4经U型支架10的开口处向上转动90度。由此将云台5从载荷舱6外移动至载荷舱6内。

作为优选地，如图1和图2所示，驱动单元包括连接杆组件和动力源30，连接杆组件包括支撑杆32和动力杆31，支撑杆32的第一端和动力杆31的第一端通过铰链34连接，支撑杆32的第二端通过回转副33设置于固定座1，动力杆31的第二端通过固定副连接于运动座2上，并且当云台5处于拍摄状态时，固定副35靠近U型支架的开口处；动力源30驱动动力杆31绕铰链34转动。从而动力源30带动动力杆31绕铰链34转动，这个过程中支撑杆32提供动力杆31以支撑。由此实现云台5的升降并转向的功能。

进一步地，如图1和图2所示，动力源30为伺服舵机，伺服舵机设置在运动座2上，并且动力杆31同轴连接于伺服舵机的输出轴。伺服舵机的输出轴通过固定副35带动动力杆31同轴转动，支撑杆32支撑动力杆带动着运动座2绕铰链34转动，从而实现运动座2绕转动4的转动。为了驱动运动座2运动，伺服舵机也可以是液压动力源、磁力器等。

作为优选地，如图2所示，驱动单元的数量为两个，驱动单元对称地设置在云台5的两侧，支撑杆32的第二端对称地设置于U型支架10上。驱动单元对称地设置在云台5的两侧，两个驱动单元同时工作，以提高驱动单元工作效率，并且在运动座2转动的过程中，设置在云台5两侧的驱动单元可以有效地分担云台的重力，避免仅适用单个驱动单元需要承载较大的负荷，从而延长了驱动单元的使用寿命。

另外，如图1所示，当运动座2绕转轴4经U型支架的开口处向上转动90度时，回转副33、铰链34和固定副35处于同一条直线上。回转副33、铰链34和固定副35处于同一条直线上，可以实现运动座2在该终点位置的锁止。优选地，载荷舱6的前舱壁上设置有缓冲件8，例如可以是缓冲海绵，当运动座2绕转轴向上旋转90度时，云台5的顶部撞入该缓冲海绵中，在一定程度上将云台5限定在该位置。当云台5在载荷舱6内的状态下，缓冲无人机着陆时所承受的冲击外，还对运动座2起到限位的作用。

优选地，如图2所示，当云台5处于拍摄状态时，支撑杆32通过铰链34抵靠于动力杆31。当云台5处于拍摄状态时，支撑杆32抵靠于动力杆31上，从图中可以看出，支撑杆32压向动力杆31，从而将运动座2锁止在固定座1上。

进一步地，如图2所示，运动座2包括套环框架20，并且套环框架20套装在云台5的外侧，云台5的顶部卡接有卡爪50，卡爪50的爪部51连接于套环框架20上。由此在将云台5安装至运动座2上时，尽可能地降低运动座2的重量，相应地降低动力源的功率，降低云台升降系统使用成本。

优选地，如图1和图2所示，套环框架20和卡爪50之间设置有空气阻振器9。从而能够降低套环框架20和卡爪50之间的震动，降低外界环境的震动对云台5的影响，为实际工作中的云台添加了一道屏障，进一步过滤了来自各方面的震动，提供给云台一个相对安静的工作环境。空气阻振器也可以由橡胶隔振器、钢丝隔振器，弹簧隔振器来代替，只要能够实现较好的减震效果即可。进一步地，套环框架20呈U型，并且套环框架20的开口处对应U型支架10的口底。由此，运动座2翻转时，套环框架20可以有效地避免与固定座1的干涉，从而实现云台5顺利地绕转轴4转动。

优选地，如图2所示，动力杆31为了避开空气隔震器，可以设计为L型。

此外，本发明还提供了一种无人机，如图1所示，该无人机包括载荷舱6和如上文的云台5转向升降系统，固定座1设置在载荷舱6的地板上，以使云台5伸出载荷舱6(如图1中云台5绕转轴4旋转的转动方向L)和缩入载荷舱6内。

另外，固定座1和运动座2之间设置有减震件7，例如减震橡胶垫，当运动座2绕转动4沿L方向向下旋转90度时，运动座2碰撞在固定座1上，由于运动座2向下运动具有较大的冲击力，因此减震橡胶垫的设置可以缓冲该冲击力，尽量减少外界震动对云台5的影响，如着陆冲击或者意外的碰撞冲击，甚至飞机失控坠毁时对云台的巨大冲击。

此外，如图1所示，载荷舱6的舱门通过舱门连杆61连接于运动座2上，当驱动单元驱动运动座2由云台5所处于的拍摄状态向上转动90度时，动力杆31驱动舱门61连杆带动舱门60转动180度(参见图1所示舱门6的转动方向H)，以关闭载荷舱6。由此，运动座2通过舱门连杆61与舱门60相连，使得舱门60跟随运动座2的动作达到开启或关闭舱门60的动作。由此，省去了单独控制舱门的一套机构，使得整个云台转向升降系统控制更为简单，重量减轻，为减轻整个无人机的飞行重量提供有利条件。

本实施例中的结构件所使用的材料均为镁铝合金，为了实现轻量化，也可以采用更加轻、强度大的材料，例如碳纤维，芳纶纤维复合材料，钛合金等。

本实施例的云台转向升降系统也可应用于其他大中型无人机的装载云台、通讯中继或者空中探测仪器等需要云台伸出舱外和收纳到舱内的其他设备中。

通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

Claims (11)

1.一种用于无人机载荷舱的云台转向升降系统，其特征在于，包括：

固定座，包括U型支架，当云台处于拍摄状态时，所述U型支架套装于所述云台的外侧；

运动座，所述云台设置于所述运动座上，所述运动座通过转轴连接于所述固定座上，并且所述转轴靠近所述U型支架的口底；

驱动单元，当所述云台处于拍摄状态时，所述驱动单元驱动所述运动座绕所述转轴经所述U型支架的开口处向上转动90度。

2.根据权利要求1所述的云台转向升降系统，其特征在于，所述驱动单元包括连接杆组件和动力源，其中，

所述连接杆组件包括支撑杆和动力杆，所述支撑杆的第一端和所述动力杆的第一端通过铰链连接，所述支撑杆的第二端通过回转副连接于所述固定座，所述动力杆的第二端通过固定副设置于所述运动座，并且当所述云台处于拍摄状态时，所述固定副靠近所述U型支架的开口处；

所述动力源驱动所述动力杆绕所述铰链转动。

3.根据权利要求2所述的云台转向升降系统，其特征在于，所述动力源为伺服舵机，所述伺服舵机设置于所述运动座上，并且动力杆同轴连接于所述伺服舵机的输出轴。

4.根据权利要求2所述的云台转向升降系统，其特征在于，所述驱动单元的数量为两个，所述驱动单元对称地设置于所述云台的两侧，所述支撑杆的第二端对称地设置于所述U型支架上。

5.根据权利要求2所述的云台转向升降系统，其特征在于，当所述运动座绕所述转轴经所述U型支架的开口处向上转动90度时，所述回转副、所述铰链和所述固定副处于同一条直线上。

6.根据权利要求2所述的云台转向升降系统，其特征在于，当所述云台处于拍摄状态时，所述支撑杆通过铰链抵靠于所述动力杆。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的云台转向升降系统，其特征在于，所述运动座包括套环框架，并且所述套环框架套装于所述云台的外侧，所述云台的顶部卡接有卡爪，所述卡爪的爪部连接于所述套环框架上。

8.根据权利要求7所述的云台转向升降系统，其特征在于，所述套环框架和卡爪之间设置有空气阻振器；和/或，

所述套环框架呈U型，并且所述套环框架的开口处对应所述U型支架的口底。

9.一种无人机，其特征在于，包括载荷舱和如权利要求1至8中任一项所述的云台转向升降系统，所述固定座设置于所述载荷舱的地板上，以使所述云台伸出和缩入所述载荷舱内。

10.根据权利要求9所述的无人机，其特征在于，所述载荷舱的前舱壁上设置有缓冲件；和/或，所述固定座和所述运动座之间设置有减震件。

11.根据权利要求9所述的无人机，其特征在于，所述载荷舱的舱门通过舱门连杆连接于所述运动座，当所述驱动单元驱动所述运动座由所述云台所处的拍摄状态向上转动90度时，所述动力杆驱动所述舱门连杆带动所述舱门转动180度，以关闭所述载荷舱。