CN105173100B - 一种无人机云台及无人机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机设计技术领域，具体涉及一种无人机云台及无人机，以解决目前的云台占用空间大，从而导致无人机体积大的问题。本发明的无人机云台设置无人机机体的前端的安装部上，包括：相机安装座，用于固定安装摄像设备；连接机构，用于将相机安装座可伸缩地设置在安装部上，当无人机处于待起飞状态且水平放置时，相机安装座的伸缩方向垂直于水平面。本发明的无人机云台及无人机中，相机安装座沿垂直于水平面可伸缩地设置在无人机的安装部上，使得收纳方便，且外型紧凑小巧。

Description

一种无人机云台及无人机

技术领域

本发明涉及无人机设计技术领域，具体涉及一种无人机云台及无人机。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机具有体积小、重量轻、费用低、操作灵活、安全性高的特点，广泛应用于航拍、检测、搜救、资源勘查等领域。而无人机本身在飞行中存在抖动大、震动强的问题，为保证航拍质量及保护航拍设备，需要使用增稳云台来配合使用航拍设备。目前已知的云台存在体积大，占用空间大，走线裸露，断电情况下航拍设备姿态非平衡等弊端。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种无人机云台，至少解决目前的云台占用空间大的问题。

本发明的另一个目的是提供一种无无人机，至少解决目前的由于云台占用空间大，导致无人机体积大的问题。

本发明的技术方案是：

一种无人机云台，设置无人机机体的前端的安装部上，包括：

相机安装座，用于固定安装摄像设备；

连接机构，用于将所述相机安装座可伸缩地设置在所述安装部上，当所述无人机处于待起飞状态且水平放置时，所述相机安装座的伸缩方向垂直于水平面。

可选地，所述连接机构包括：

伸缩导轨，垂于与所述水平面，其一端端部固定连接至所述安装部；

伸缩架，沿垂直于所述水平面方向滑动设置在所述伸缩导轨上，且所述伸缩架的远离所述安装部的一端与所述相机安装座固定连接；

固定机构，设置在所述伸缩导轨与所述伸缩架之间，用于在所述伸缩架滑动至预定位置时将所述伸缩架进行固定。

可选地，所述伸缩导轨包括：

垂直于所述水平面的支柱，一端端部固定连接至所述安装部；

垂直于所述水平面的两根导向柱，每根所述导向柱的一端端部固定连接至所述安装部，且两根所述导向柱以所述支柱的轴线作为对称轴，对称分布在所述支柱两侧；

所述伸缩架包括：

滑块，两侧分别滑动套装在所述两根导向柱上；

伸缩架本体，固定设置在所述滑块中部，与所述滑块同步滑动，所述伸缩架本体的远离所述安装部的一端与所述相机安装座固定连接。

可选地，所述导向柱为长螺钉，中部分为光杆导向部分。

可选地，所述伸缩导轨还包括：

辅助导向块，其正对所述支柱的侧面上沿垂直于所述水平面方向开设有凹槽，另外，在所述支柱的对应侧面上沿垂直于所述水平面方向开设有凹槽，所述支柱的凹槽与所述辅助导向块的凹槽共同构成空腔，所述伸缩导轨的靠近所述安装部的一端滑动设置在所述空腔内。

可选地，所述固定机构包括：

弹簧顶丝，设置在所述伸缩架本体上开设的螺纹孔内，所述弹簧顶丝的轴线与水平面平行；

凹槽，与所述弹簧顶丝头部形状相匹配，所述凹槽包括多个，沿竖直方向设置在所述支柱的面向所述伸缩架本体的侧面上，且所述弹簧顶丝的轴线穿过多个所述凹槽中心的连线，当所述弹簧顶丝头部卡合在一个所述凹槽内时，用于将所述伸缩架本体与所述支柱之间的相对位置进行固定。

可选地，所述伸缩架本体内部设置有第一走线槽。

可选地，所述的无人机云台还包括：

安装板；

均匀分布的多个限位扣，每个限位扣穿过所述安装部、减震球以及所述安装板后与限位片固定，用于将所述安装板固定在所述安装部远离所述相机安装座的一侧面，所述支柱的一端端部固定在所述安装板上。

可选地，所述相机安装座与所述连接机构均位于所述无人机底部。

可选地，所述的无人机云台还包括：

电机安装座，其一端为第一滚转电机安放槽，另一端为第一俯仰电机安放槽；

在所述伸缩架本体靠近所述相机安装座的一端设置有第二滚转电机安放槽，在所述第一滚转电机安放槽与所述第二滚转电机安放槽之间安装有滚转控制电机；

在所述相机安装座上设置有第二俯仰电机安放槽，在所述第一俯仰电机安放槽与所述第二俯仰电机安放槽之间安装有俯仰控制电机，且所述俯仰控制电机的轴线垂直于穿过所述滚转控制电机的轴线。

可选地，所述的无人机云台还包括：

电控系统，所述电控系统包括测量模块、计算模块及控制模块，且均设置在所述相机安装座上，用于对所述俯仰控制电机以及所述滚转控制电机进行控制。

可选地，所述电机安装座的中部开设有第二走线槽。

可选地，所述相机安装座、摄像设备、电机安装座、滚转控制电机俯仰控制电机以及电控系统构成悬挂部分，所述悬挂部分的重心位于悬挂中心。

本发明还提供了一种无人机，包括具有上壳和下壳的机体，下壳的前端向上凹陷为第一收容部，上壳的前端具有第二收容部和顶板，顶板位于所述第一收容部与所述第二收容部之间，所述无人机上设置有上述任一项所述的云台，所述上壳的顶板作为所述云台的安装部，云台收纳在所述第一收容部或所述第二收容部中。

可选地，所述凹槽包括沿竖直方向布置且逐渐远离所述无人机本体的第一凹槽、第二凹槽以及第三凹槽；

当所述电机安装座上的滚转控制电机控制摄像设备转动预定角度，且此时所述弹簧顶丝的头部能够卡合在所述第一凹槽内，使得摄像设备完全收纳到所述第一收容部中；

当所述弹簧顶丝的头部能够卡合在所述第二凹槽内，使得所述摄像设备主要收纳到所述第一收容部中；

当所述弹簧顶丝的头部能够卡合在所述第三凹槽内，使得所述摄像设备远离所述第一收容部，为工作状态。

本发明的有益效果：

本发明的无人机云台及无人机中，相机安装座是通过连接机构沿垂直于水平面可伸缩地设置在无人机的安装部上，使得收纳方便，且外型紧凑小巧。

附图说明

图1是本发明无人机云台优选实施例的结构示意图；

图2是本发明无人机云台中伸缩导轨与伸缩架连接后的结构示意图；

图3是图2沿竖直方向从中间剖开以后的结构示意图；

图4是本发明无人机云台中电机安装座的结构示意图；

图5是本发明无人机云台中相机安装座的结构示意图；

图6是本发明无人机云台优选实施例的另一视角的结构示意图；

图7是本发明无人机云台安装后的结构示意图；

图8是本发明无人机云台安装后另一视角的结构示意图；

图9是本发明无人机云台处于第一安装状态时的结构示意图；

图10是图9的仰视图；

图11是本发明无人机云台处于第二安装状态时的结构示意图；

图12是本发明无人机云台处于第三安装状态时的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

如图1至图12所示，本发明提供的一种无人机云台，设置无人机机体的前端的安装部上。需要说明的是，无人机可以采用多种已知的无人机结构，安装部可以选择多个适合部位，后续到描述无人机时会详细介绍，此处不再赘述。

无人机云台至少包括相机安装座7和连接机构。

相机安装座7可以为多种适合的结构形式，用于固定安装摄像设备，摄像设备可以是相机、摄像机等。

连接机构可以采用多种适合结构，用于将相机安装座7可伸缩地设置在安装部上，收纳更方便；本实施例中，相机安装座7为框架结构，前部为相机安装位置，后部为后续将要描述的电控系统8的安装位置。当相机安装座7伸长远离安装部时，摄像设备可以进行正常拍摄，当相机安装座7收缩靠近安装部时，可以将摄像设备进行收纳，以减小体积，使得外型紧凑小巧；另外，当无人机处于待起飞状态且水平放置时，相机安装座7的伸缩方向垂直于水平面。

本发明的相机安装座7以及连接机构设置在无人机顶部或者底部，本实施例中，优选为设置在无人机底部(靠近前端)。

本发明的连接机构包括伸缩导轨23、伸缩架24以及固定机构。其中，伸缩导轨23垂于与水平面，其一端端部固定连接至无人机的安装部。伸缩架24沿垂直于水平面方向滑动设置在伸缩导轨23上，且伸缩架24的远离安装部的一端与相机安装座7固定连接。固定机构设置在伸缩导轨23与伸缩架24之间，用于在伸缩架24滑动至预定位置时将伸缩架24进行固定。

进一步，伸缩导轨23包括支柱230和导向柱234。其中，支柱230垂直于水平面的，一端端部固定连接至安装部。导向柱234包括两根，均垂直于水平面的，每根导向柱234的一端端部固定连接至安装部，且两根导向柱234以支柱230的垂直轴线作为对称轴，对称分布在支柱230两侧。另外，导向柱234可以采用多种适合的结构，本实施例中，导向柱234为长螺钉，一头有螺纹，其余部分为光杆导向部分；支柱230远离安装部的一端设置有两根支耳，两根长螺钉分别穿过对应测的支耳后与支柱230的靠近安装部的一端螺纹连接。

伸缩架24包括滑块246和伸缩架本体。滑块246两侧分别滑动套装在两根导向柱234上；进一步，在本实施例中，滑块246与导向柱234之间是通过塑料直线轴承配合。伸缩架本体固定设置在滑块246中部，与滑块246同步滑动，伸缩架本体的远离安装部的一端与相机安装座7固定连接。进一步，在伸缩架本体内部设置有第一走线槽245，使得走线为暗走线，安全可靠。

伸缩导轨23还包括辅助导向块235，其正对支柱230的侧面上沿垂直于水平面方向开设有凹槽，另外，在支柱230的对应侧面上沿垂直于水平面方向开设有凹槽。支柱230的凹槽与辅助导向块235的凹槽共同构成空腔，伸缩导轨23的靠近安装部的一端滑动设置在空腔内。

本发明的固定机构包括弹簧顶丝25以及至少一个凹槽。弹簧顶丝25设置在伸缩架本体上开设的螺纹孔248内，弹簧顶丝25的轴线与水平面平行，并保证弹簧顶丝25头部压在支柱230的表面，当伸缩架24上下运动时起到阻尼作用。凹槽与弹簧顶丝25头部形状相匹配，凹槽包括多个，沿竖直方向设置在支柱230的面向伸缩架本体的侧面上，且弹簧顶丝25的轴线穿过多个凹槽中心的连线，当弹簧顶丝25头部卡合在一个凹槽内时，用于将伸缩架本体与支柱230之间的相对位置进行固定。

本发明的无人机云台还可以包括安装板21和均匀分布的多个限位扣31，每个限位扣31(呈类似螺栓状)依次穿过安装部、减震球22以及安装板21，再与限位片32固定，用于将安装板21固定在安装部远离相机安装座7的一侧面；支柱230的一端端部固定在安装板21上，而在安装部上对应位置处的设置有阔孔，以供伸缩架本体的端部穿过。本实施例中，安装板21为四角星状；限位扣31和减震球22分别为四个，安装板21与机体1的安装部相应位置也设有与限位扣31相匹配的四个通孔，均匀分布在安装板21的四个角；减震球22为空心，通过四个减震球22的压装形式，相比吊装，可以避免脱落，更加安全可靠。

本发明的无人机云台还可以包括电机安装座5，可以采用多种适合的结构，本实施例中为中空连杆结构，其一端为第一滚转电机安放槽51，另一端为第一俯仰电机安放槽52。进一步，在电机安装座5的中部开设有第二走线槽53，方便走线，安全可靠。

本发明的电机安装座5结构尺寸决定着整体位置分布，通过对悬挂部分(包括俯仰控制电机42、滚转控制电机41、电机安装座5、摄像设备、相机安装座7以及后续要描述的电控系统)的空间位置的合理布局，使其重心位于悬挂中心，这样使摄像设备在静态断电情况下也能保持航拍设备的平衡态，避免了航拍设备通电启动时因调整姿态造成的能耗及时间的浪费。

在伸缩架本体靠近相机安装座7的一端设置有第二滚转电机安放槽247，在第一滚转电机安放槽51与第二滚转电机安放槽247之间通过螺钉安装有滚转控制电机41，用于控制摄像设备在竖直和水平方向位置保持不变的情况下绕电机的水平的轴线转动。

在相机安装座7上设置有第二俯仰电机安放槽73，在第一俯仰电机安放槽52与第二俯仰电机安放槽73之间通过螺钉安装有俯仰控制电机42，且俯仰控制电机42的轴线垂直于穿过滚转控制电机41的轴线，俯仰控制电机42用于控制摄像设备在俯仰方向(竖直方向)上的位移。

本发明的无人机云台还可以包括电控系统，设置在相机安装座7上，用于对俯仰控制电机42以及滚转控制电机41进行控制。电控系统可以采用目前已知的多种适合的电机控制系统，可以包括测量模块、计算模块及控制模块，具体结构不再赘述。区别于其他机身将电控系统内置的布局，将其放于悬挂部分，可最大限度的减少走线，节省空间，减小重量，可靠性较高。

本发明的无人机云台采用伸缩式两轴增稳自平衡云台，外型紧凑小巧，方便收纳且减小相机磨损；通过电控系统的合理布置，大大减少走线数量，且仅剩的走线均为暗走线，外观整洁，安全可靠；通过对对悬挂部分的空间位置的合理布局，使其重心通过悬挂重心，这样使摄像设备在静态断电情况下也能保持航拍设备的平衡态，避免了摄像设备通电启动时因调整姿态造成的能耗及时间的浪费。

本发明还提供了一种无人机，包括机体1、电池组件、飞行控制系统、起落架以及机臂等部件；机体1包括上下壳，下壳的前端向上凹陷为第一收容部；上壳的前端具有第二收容部和顶板11，顶板11位于第一收容部与第二收容部之间，以将第一收容部和第二收容部分隔开。

本实施例中的无人机还包括上述云台，上壳的顶板11作为云台的安装部，云台收纳在第一收容部或第二收容部中。优选地，本实施例中，云台的伸缩导轨23、伸缩架24是设置在第一收容部内；安装板21、限位扣31、减震球22以及限位片32是设置在第二收容部，并且在第二收容部顶部设置有相匹配云台盖，通过与第一收容部12的顶板11配合，从而将第二收容部分隔成独立空腔。

另外，本实施例中，伸缩架本体上的凹槽包括第一凹槽231、第二凹槽232以及第三凹槽233，三个凹槽沿竖直方向布置且逐渐远离无人机本体。

特别如图9和图10所示，当电机安装座5上的滚转控制电机41控制摄像设备转动预定角度(相机的镜头竖直向下，背面与无人机底面平行)，此时，滑块246和伸缩架本体能够带动相机安装座7向上滑动，使得弹簧顶丝25的头部卡合在第一凹槽231内，且使得摄像设备完全收纳(第一收容部的体积可以根据摄像设备的体积进行适合的设置)到第一收容部中(相机安装座7或者相机的背面完全贴合在第一收容部的底面)，摄像设备处于非工作状态，能够进一步减小云台及无人机收纳状态时的体积，并且切保证不会在携带过程中对装备造成剐蹭等损坏。

特别如图11所示，滑块246和伸缩架本体能够带动相机安装座7向下滑动(在图9和图10的基础上)，使得弹簧顶丝25的头部卡合在第二凹槽232内；此时，当电机安装座5上的滚转控制电机41能够控制摄像设备转动预定角度(相机的镜头水平向前，顶面与无人机底面平行)，此时，摄像设备的一部分收纳到第一收容部中，摄像设备处于非工作状态。

特别如图12所示，滑块246和伸缩架本体能够带动相机安装座7向下滑动(在图11的基础上)，使得弹簧顶丝25的头部能够卡合在第三凹槽233内；此时，控制摄像的顶面距离第一收容部底面一定，使得控制摄像可以不受限制地在滚转控制电机41和俯仰控制电机42作用下转动和移动，摄像设备为工作状态。

本发明的无人机具有伸缩式两轴增稳自平衡云台，外型紧凑小巧，可调三种伸缩状态，方便收纳且减小相机磨损；通过电控系统的合理布置，大大减少走线数量，且仅剩的走线均为暗走线，外观整洁，安全可靠；通过对悬挂部分的空间位置的合理布局，使其重心通过悬挂重心，这样使摄像设备在静态断电情况下也能保持航拍设备的平衡态，避免了摄像设备通电启动时因调整姿态造成的能耗及时间的浪费。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无人机云台，设置在无人机机体的前端的安装部上，其特征在于，包括：

相机安装座(7)，用于固定安装摄像设备；

连接机构，用于将所述相机安装座(7)可伸缩地设置在所述安装部上，当所述无人机处于待起飞状态且水平放置时，所述相机安装座(7)的伸缩方向垂直于水平面；

所述连接机构包括：

伸缩导轨(23)，垂于与所述水平面，其一端端部固定连接至所述安装部；

伸缩架(24)，沿垂直于所述水平面方向滑动设置在所述伸缩导轨(23)上，且所述伸缩架(24)的远离所述安装部的一端与所述相机安装座(7)固定连接；

固定机构，设置在所述伸缩导轨(23)与所述伸缩架(24)之间，用于在所述伸缩架(24)滑动至预定位置时将所述伸缩架(24)进行固定；

所述伸缩导轨(23)包括：

垂直于所述水平面的支柱(230)，一端端部固定连接至所述安装部；

垂直于所述水平面的两根导向柱(234)，每根所述导向柱(234)的一端端部固定连接至所述安装部，且两根所述导向柱(234)以所述支柱(230)的轴线作为对称轴，对称分布在所述支柱(230)两侧；

所述伸缩架(24)包括：

滑块(246)，两侧分别滑动套装在所述两根导向柱(234)上；

伸缩架本体，固定设置在所述滑块(246)中部，与所述滑块(246)同步滑动，所述伸缩架本体的远离所述安装部的一端与所述相机安装座(7)固定连接；

所述固定机构包括：

弹簧顶丝(25)，设置在所述伸缩架本体上开设的螺纹孔(248)内，所述弹簧顶丝(25)的轴线与所述水平面平行；

凹槽，与所述弹簧顶丝(25)头部形状相匹配，所述凹槽包括多个，沿竖直方向设置在所述支柱(230)的面向所述伸缩架本体的侧面上，且所述弹簧顶丝(25)的轴线穿过多个所述凹槽中心的连线，当所述弹簧顶丝(25)头部卡合在一个所述凹槽内时，用于将所述伸缩架本体与所述支柱(230)之间的相对位置进行固定。

2.根据权利要求1所述的无人机云台，其特征在于，所述伸缩导轨(23)还包括：

辅助导向块(235)，其正对所述支柱(230)的侧面上沿垂直于所述水平面方向开设有凹槽，另外，在所述支柱(230)的对应侧面上沿垂直于所述水平面方向开设有凹槽，所述支柱(230)的凹槽与所述辅助导向块(235)的凹槽共同构成空腔，所述伸缩导轨(23)的靠近所述安装部的一端滑动设置在所述空腔内。

3.根据权利要求2所述的无人机云台，其特征在于，还包括：

安装板(21)；

均匀分布的多个限位扣(31)，每个限位扣(31)依次穿过所述安装部、减震球(22)以及所述安装板(21)，再与限位片(32)固定，用于将所述安装板(21)固定在所述安装部远离所述相机安装座(7)的一侧面，所述支柱(230)的一端端部固定在所述安装板(21)上。

4.根据权利要求1所述的无人机云台，其特征在于，所述相机安装座(7)与所述连接机构均位于所述无人机底部。

5.根据权利要求2所述的无人机云台，其特征在于，还包括：

电机安装座(5)，其一端为第一滚转电机安放槽(51)，另一端为第一俯仰电机安放槽(52)；

在所述伸缩架本体靠近所述相机安装座(7)的一端设置有第二滚转电机安放槽(247)，在所述第一滚转电机安放槽(51)与所述第二滚转电机安放槽(247)之间安装有滚转控制电机(41)；

在所述相机安装座(7)上设置有第二俯仰电机安放槽(73)，在所述第一俯仰电机安放槽(52)与所述第二俯仰电机安放槽(73)之间安装有俯仰控制电机(42)，且所述俯仰控制电机(42)的轴线垂直于穿过所述滚转控制电机(41)的轴线。

6.根据权利要求5所述的无人机云台，其特征在于，还包括：

电控系统，所述电控系统包括测量模块、计算模块及控制模块，且均设置在所述相机安装座(7)上，用于对所述俯仰控制电机(42)以及所述滚转控制电机(41)进行控制。

7.根据权利要求6所述的无人机云台，其特征在于，所述相机安装座(7)、摄像设备、电机安装座(5)、滚转控制电机(41)、俯仰控制电机(42)以及电控系统(8)构成悬挂部分，所述悬挂部分的重心位于悬挂中心。

8.一种无人机，包括具有上壳和下壳的机体(1)，下壳的前端向上凹陷为第一收容部，上壳的前端具有第二收容部和顶板(11)，顶板(11)位于所述第一收容部与所述第二收容部之间，其特征在于，所述无人机上设置有如权利要求书1至权利要求7中任一项所述的云台，所述上壳的顶板(11)作为所述云台的安装部，云台收纳在所述第一收容部或所述第二收容部中。