CN105752355A - 一种可收放的云台机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可收放的云台机构，包括支架、驱动装置、云台座、第一连杆、第二连杆、锁定机构；支架与无人机固定连接，驱动装置固定在支架上，第一连杆的一端与驱动装置的主动轴固定连接，另一端与云台座铰接，第二连杆的一端与支架铰接，另一端与云台座铰接，云台座上设置有云台；驱动装置驱动第一连杆转动，带动云台座、云台以及相机转动，使相机能够进行多视角航拍，当第一连杆转过设定角度后，锁定机构使第一连杆与支架的相对位置锁定。通过云台机构设计为可收放式，云台、相机在可在非拍摄状态收起，避免了在非拍摄状态因伸出无人机机身外部过长受到撞击。通过设置锁定机构，使云台机构在电机意外断电时任能够保持在原位置。

Description

一种可收放的云台机构

技术领域

本发明属于飞行器云台技术领域，具体涉及一种可收放的云台机构。

背景技术

目前市面上大多数无人机所搭载的云台都固定在无人机机体之外，然而这样的设计不仅使飞行阻力增大，加快电量的消耗，还会增加云台撞击损坏的几率。

为了解决这样的问题，广州快飞计算机科技有限公司申请的实用新型专利，CN201520045007.5，公开了一种内藏式云台保护装置，包括第一滚珠丝杆、第二滚珠丝杆、保护架上座、保护架下座、第一限位杆、第二限位杆和用于固定云台相机且可沿第一滚珠丝杆、第二滚珠丝杆、第一限位杆、第二限位杆上下滑动的云台连接座；还包括第一齿轮、第二齿轮、减速步进电机、联动第一滚珠丝杆和第二滚珠丝杆的驱动机构。但是该内藏式云台保护装置利用齿轮与两个滚珠丝杆传动，存在结构复杂并且重量较重等缺点。

实用新型专利CN201520045599.0，公开了一种翻转式云台收纳装置，包括功能设备、与功能设备相连的第二悬臂、末端连接有第二悬臂的第一悬臂、驱动第一悬臂的伺服电机、用于固定伺服电机的云台托板；伺服电机包括左侧伺服电机和右侧伺服电机，左侧伺服电机的传动轴连接有转轴，右侧伺服电机的传动轴连接在该转轴上，转轴与第一悬臂的始端固定，机身底板设置有孔洞，第一悬臂绕传动轴旋转后从孔洞穿出，并使功能设备挂载在机身的外部。但是该翻转式云台收纳装置没有限位装置，若伺服电机突然断电，将无法固定云台位置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可收放的云台机构，解决现有技术中收放云台机构结构复杂、相机拍摄角度小、电机意外断电云台位置不受控制的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种可收放的云台机构，用于将相机活动式设置在无人机上，便于进行多视角航拍，包括支架、驱动装置、云台座、第一连杆、第二连杆、锁定机构；所述支架与无人机固定连接，驱动装置固定在支架上，第一连杆的一端与驱动装置的主动轴固定连接，另一端与云台座铰接，第二连杆的一端与支架铰接，另一端与云台座铰接，云台座上设置有云台；所述驱动装置驱动第一连杆转动，带动云台座、云台以及相机转动，使相机能够进行多视角航拍，当第一连杆转过设定角度后，锁定机构使第一连杆与支架的相对位置锁定。所述支架、云台座、第一连杆、第二连杆构成四连杆机构，驱动装置固定在支架上，则驱动装置主动轴转动，驱动第一连杆绕主动轴转动，从而带动云台座和第二连杆摆动，实现云台、相机的转动。通过设置第一连杆、第二连杆使云台距离无人机的机身较远，航拍时拍摄角度不会受到无人机机身的限制。

进一步改进，还包括第三连杆，所述第三连杆与第一连杆形状相同，且和第一连杆关于支架与云台座的连线对称设置，第三连杆的一端与支架转动连接，另一端与云台座铰接。第三连杆与第一连杆同步转动，通过设置第三连杆使支架与云台座的连接更可靠、稳固。

进一步改进，所述锁定机构包括第一棘轮、棘爪和电磁铁，其中第一棘轮固定套设在驱动装置的主动轴上或者固定设置在第一连杆靠近支架的一端，电磁铁固定在支架上，棘爪包括水平段和第一竖直段，其水平段与支架铰接，棘爪位于电磁铁下方，且棘爪与电磁铁之间存在间隙，棘爪为铁磁体，第一棘轮与棘爪配合设置。当云台机构处于收起状态时，电磁铁断电，棘爪在重力作用向下转动，棘爪的第一竖直段与第一棘轮啮合，达到锁定的目的，防止云台机构随意转动，即使在无人机突然失电的情况下，云台机构也能保持此状态；当需要展开云台机构时，给电磁铁通电，棘爪在磁力作用下向上转动，使棘爪的第一竖直段与第一棘轮脱离，驱动装置驱动第一连杆和第一棘轮同步转动，当云台转动到设定位置时，电磁铁断电，棘爪在重力作用向下转动，棘爪的第一竖直段与第一棘轮啮合，锁定云台机构与无人机的相对位置。

进一步改进，所述驱动装置还包括从动轴，锁定机构还包括第二棘轮，从动轴与主动轴反向设置，第三连杆的一端与从动轴固连，另一端与云台座铰接；第二棘轮固定在从动轴上；棘爪还包括第二竖直段，第二竖直段与第二棘轮配合设置。通过设置两个棘轮保证云台机构在收起或展开状态时，起到更好的锁定效果。

进一步改进，还包括二次锁定件，所述二次锁定件固定设置在驱动装置主动轴或支架上；当第一连杆转过设定角度后，二次锁定件对第一连杆与支架的相对位置进行二次锁定。

进一步改进，所述二次锁定件为一个挡板，当棘爪的第一竖直段与第一棘轮卡合时，挡板的上端与棘爪的水平段相抵持。由于第一棘轮轮齿为单向齿，本申请中于第一棘轮轮齿朝向顺时针方向，则当第一棘轮顺时针转动到云台机构展开时，电磁铁断电，棘爪在重力作用向下转动，棘爪的第一竖直段与第一棘轮啮合，云台机构与无人机的相对位置固定，此时，由于棘爪的卡持作用第一棘轮不可能继续顺时针转动，但是当出现晃动等意外干扰时，第一棘轮有可能逆时针转动，第一棘轮逆时针转动时，棘爪的第一竖直段在第一棘轮轮齿上滑过，达不到锁定云台机构的目的，则云台、相机一起逆时针转动，影响无人机的正常航拍。通过设置挡板，使挡板与第一棘轮同步转动，当第一棘轮顺时针转动到云台机构展开时，挡板转动到棘爪水平段的右侧，电磁铁断电后，棘爪在重力作用向下转动使挡板与棘爪的水平段相抵持，即使出现晃动等意外干扰时，第一棘轮也不可能逆时针转动，保证无人机能够平稳的进行航拍。

进一步改进，所述二次锁定件挡板为凸轮状，包括第一凸轮，第一凸轮距离基圆圆心较远的一端对称设置有两个卡口，当棘爪的第一竖直段与棘轮卡合时，棘爪水平段卡设于凸轮的一个卡口中。

进一步改进，所述二次锁定件还包括第二凸轮，第二凸轮固定设置在驱动装置的从动轴上，第二凸轮与第一凸轮形状相同，第二凸轮与第一凸轮平行设置，第二凸轮与第一凸轮的最大半径所在线之间存在夹角。通过设置第二凸轮，且第二凸轮与第一凸轮存在一定夹角，当云台机构处于收起状态时，第二凸轮转动到棘爪水平段的右侧，电磁铁断电后，棘爪在重力作用向下转动使第二凸轮与棘爪的水平段相抵持，即使出现晃动等意外干扰时，棘轮也不可能逆时针转动。

进一步改进，所述云台座为矩形，第二连杆铰接于云台座底部的中央，第二连杆靠近云台座的一端向背离云台座底部的方向弯曲。因为云台座具有一定的体积，且第二连杆铰接于云台座底部的中央，则云台座在转动过程中与第二连杆会发生干涉，影响航拍的视角。通过将第二连杆靠近云台座的一端向背离云台座底部的方向弯曲，云台座在转动过程中不会与第二连杆发生干涉，方便无人机进行多视角航拍。

进一步改进，所述第二连杆靠近云台座的一端为弧形，弧形的半径大于云台座的长度的一半。当第二连杆靠近云台座的一端向背离云台座底部的方向弯曲呈圆弧时，在保证云台座转动角度的情况下，占用的空间较小。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过云台机构设计为可收放式，减小了无人机飞行阻力，云台、相机在可在非拍摄状态收起，避免了在非拍摄状态因伸出无人机机身外部过长受到撞击。

2、通过设置锁定机构，当云台机构处于收起状态时，电磁铁断电，棘爪在重力作用向下转动，棘爪的第一竖直段与第一棘轮啮合，达到锁定的目的，防止云台机构随意转动，即使在无人机突然失电的情况下，云台机构也能保持此状态；当需要展开云台机构时，给电磁铁通电，棘爪在磁力作用下向上转动，使棘爪的第一竖直段与第一棘轮脱离，驱动装置驱动第一连杆转动和第一棘轮同步转动，当云台转动到设定位置时，电磁铁断电，棘爪在重力作用向下转动，棘爪的第一竖直段与第一棘轮啮合，锁定云台机构与无人机的相对位置。

3、通过设置第一连杆、第二连杆使云台距离无人机的机身较远，航拍时拍摄角度不会受到无人机机身的限制。

4、通过设置二次锁定件，使挡板与棘轮同步转动，当棘轮顺时针转动到云台机构展开时，挡板转动到棘爪水平段的右侧，电磁铁断电后，棘爪在重力作用向下转动使挡板与棘爪的水平段相抵持，即使出现晃动等意外干扰时，棘轮也不可能逆时针转动，保证无人机能够平稳的进行航拍。

5、通过将第二连杆靠近云台座的一端向背离云台座底部的方向弯曲，云台座在转动过程中不会与第二连杆发生干涉，方便无人机进行多视角航拍。

附图说明

图1为本发明所述可收放的云台机构处于收起状态的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为本发明所述可收放的云台机构处于转开状态的结构示意图。

图4为本发明所述可收放的云台机构处于转开状态的立体图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐释本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

如图1-4所示，一种可收放的云台机构，用于将相机活动式设置在无人机上，便于进行多视角航拍，包括支架1、驱动装置7、云台座4、第一连杆2、第二连杆3、锁定机构；所述支架1与无人机固定连接，驱动装置7固定在支架1上，第一连杆2的一端与驱动装置7的主动轴固定连接，另一端与云台座4铰接，第二连杆3的一端与支架1铰接，另一端与云台座4铰接，云台座4上设置有云台5；所述驱动装置7驱动第一连杆2转动，带动云台座4、云台5以及相机转动，使相机能够进行多视角航拍，当第一连杆2转过设定角度后，锁定机构使第一连杆2与支架1的相对位置锁定。所述支架1、云台座4、第一连杆2、第二连杆3构成四连杆机构，驱动装置7固定在支架1上，驱动装置7主动轴转动，驱动第一连杆2绕主动轴转动，从而带动云台座4和第二连杆3摆动，实现云台5、相机的转动。通过设置第一连杆2、第二连杆3使云台5距离无人机的机身较远，则进行航拍时拍摄角度不会受到无人机机身的限制。

本实施例中，还包括第三连杆21，所述第三连杆21与第一连杆2形状相同，且第三连杆21和第一连杆2关于支架1与云台座4的连线对称设置，第三连杆21的一端与支架1转动连接，另一端与云台座4铰接。第三连杆21与第一连杆2同步转动，通过设置第三连杆21使支架1与云台座4的连接更可靠、稳固。在其他实施例中，第三连杆21并非必不可少，也可以没有。

本实施例中，所述锁定机构包括第一棘轮10、棘爪9和电磁铁6，其中第一棘轮10固定套设在驱动装置7的主动轴上，在其他实施例中第一棘轮10也可以固定设置在第一连杆2靠近支架1的一端，电磁铁6固定在支架1上，棘爪9包括水平段91和第一竖直段92，其水平段91与支架1铰接，棘爪9位于电磁铁6下方，且棘爪9与电磁铁6之间存在间隙，棘爪9为铁磁体，第一棘轮10与棘爪9配合设置。当云台机构处于收起状态时，电磁铁6断电，棘爪9在重力作用向下转动，棘爪9的第一竖直段92与第一棘轮10啮合，达到锁定的目的，防止云台机构随意转动，即使在无人机突然失电的情况下，云台机构也能保持此状态；当需要展开云台机构时，给电磁铁6通电，棘爪9在磁力作用下向上转动，使棘爪9的第一竖直段92与第一棘轮10脱离，驱动装置7驱动第一连杆2和第一棘轮10同步转动，当云台5转动到设定位置时，电磁铁6断电，棘爪9在重力作用向下转动，棘爪9的第一竖直段92与第一棘轮10啮合，锁定云台机构与无人机的相对位置。

本实施例中，所述驱动装置7还包括从动轴，锁定机构还包括第二棘轮101，从动轴与主动轴反向设置，第三连杆21的一端与从动轴固连，另一端与云台座4铰接；第二棘轮101固定在从动轴上；棘爪9还包括第二竖直段93，第二竖直段93与第二棘轮101配合设置。通过设置两个棘轮保证云台机构在收起或展开状态时，起到更好的锁定效果。在其他实施例中，第二棘轮101并非必不可少，也可以没有，或者第二棘轮101和第三连杆21可以一起被舍弃。

本实施例中，还包括二次锁定件，所述二次锁定件固定设置在驱动装置7主动轴上，在其他实施例中二次锁定件也可以固定支架1上；当第一连杆2转过设定角度后，二次锁定件对第一连杆2与支架1的相对位置进行二次锁定。在其他实施例中，二次锁定件并非必不可少，也可以没有，因为二次锁定件是在锁定机构的基础上更进一步的锁定支架1与云台机构的相对位置。

本实施例中，所述二次锁定件为一个挡板，当棘爪9的第一竖直段92与第一棘轮10卡合时，挡板的上端与棘爪9的水平段91相抵持。由于第一棘轮10轮齿为单向齿，本发明中于第一棘轮10轮齿朝向顺时针方向，则当第一棘轮10顺时针转动到云台机构展开时，电磁铁6断电，棘爪9在重力作用向下转动，棘爪9的第一竖直段92与第一棘轮10啮合，云台机构与无人机的相对位置固定，此时，由于棘爪9的卡持作用第一棘轮10不可能继续顺时针转动，但是当出现晃动等意外干扰时，第一棘轮10有可能逆时针转动，第一棘轮10逆时针转动时，棘爪9的第一竖直段92在第一棘轮10轮齿上滑过，达不到锁定云台机构的目的，则云台5、相机一起逆时针转动，影响无人机的正常航拍。通过设置挡板，使挡板与第一棘轮同步转动，当第一棘轮10顺时针转动到云台机构展开时，挡板转动到棘爪水平段91的右侧，电磁铁6断电后，棘爪9在重力作用向下转动使挡板与棘爪的水平段91相抵持，即使出现晃动等意外干扰时，棘轮也不可能逆时针转动，保证无人机能够平稳的进行航拍。

本实施例中，所述二次锁定件挡板为凸轮状，包括第一凸轮8，第一凸轮8距离基圆圆心较远的一端对称设置有两个卡口，当棘爪9的第一竖直段92与第一棘轮10卡合时，棘爪9水平段91卡设于第一凸轮8的一个卡口中。在其他实施例中挡板也可以为其他形状。

本实施例中，所述二次锁定件还包括第二凸轮81，第二凸轮81固定设置在驱动装置7的从动轴上，第二凸轮81与第一凸轮81形状相同，第二凸轮81与第一凸轮8平行设置，第二凸轮81与第一凸轮8的最大半径所在线之间存在夹角。通过设置第二凸轮81，且第二凸轮81与第一凸轮8存在一定夹角，则当云台机构处于收起状态时，第二凸轮81转动到棘爪9水平段91的右侧，电磁铁6断电后，棘爪9在重力作用向下转动使第二凸轮81与棘爪的水平段91相抵持，即使出现晃动等意外干扰时，第二棘轮101也不可能逆时针转动。在其他实施例中，第二凸轮81并非必不可少，也可以没有。

本实施例中，所述云台座4为矩形，第二连杆3铰接于云台座4底部的中央，第二连杆3靠近云台座4的一端向背离云台座4底部的方向弯曲。因为云台座4具有一定的体积，且第二连杆3铰接于云台座4底部的中央，则云台座4在转动过程中与第二连杆3会发生干涉，影响航拍的视角。通过将第二连杆3靠近云台座4的一端向背离云台座底部的方向弯曲，保证云台座4在转动工程中不会与第二连杆3发生干涉，方便无人机进行多视角航拍。

本实施例中，所述第二连杆3靠近云台座的一端为弧形，弧形的半径大于云台座4的长度的一半。因为当第二连杆3靠近云台座4的一端向背离云台座底部的方向弯曲呈圆弧时，在保证云台座4转动角度的情况下，占用的空间较小。在其他实施例中，第二连杆3靠近云台座4的一端向背离云台座4底部的方向弯曲呈其他形状，如矩形、多边形等，只要满足云台座4在转动工程中不会与第二连杆3发生干涉即可。

本发明中未做特别说明的均为现有技术或者通过现有技术即可实现，而且本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。

Claims (10)

1.一种可收放的云台机构，用于将相机活动式设置在无人机上，便于进行多视角航拍，其特征在于，包括支架、驱动装置、云台座、第一连杆、第二连杆、锁定机构；

所述支架与无人机固定连接，驱动装置固定在支架上，第一连杆的一端与驱动装置的主动轴固定连接，另一端与云台座铰接，第二连杆的一端与支架铰接，另一端与云台座铰接，云台座上设置有云台；

所述驱动装置驱动第一连杆转动，带动云台座、云台以及相机转动，使相机能够进行多视角航拍，当第一连杆转过设定角度后，锁定机构使第一连杆与支架的相对位置锁定。

2.根据权利要求1所述的可收放的云台机构，其特征在于，还包括第三连杆，所述第三连杆与第一连杆形状相同，且和第一连杆关于支架与云台座的连线对称设置，第三连杆的一端与支架转动连接，另一端与云台座铰接。

3.根据权利要求2所述的可收放的云台机构，其特征在于，所述锁定机构包括第一棘轮、棘爪和电磁铁，其中第一棘轮固定套设在驱动装置的主动轴上或者固定设置在第一连杆靠近支架的一端，电磁铁固定在支架上，棘爪包括水平段和第一竖直段，其水平段与支架铰接，棘爪位于电磁铁下方，且棘爪与电磁铁之间存在间隙，棘爪为铁磁体，第一棘轮与棘爪配合设置。

4.根据权利要求3所述的可收放的云台机构，其特征在于，所述驱动装置还包括从动轴，锁定机构还包括第二棘轮，从动轴与主动轴反向设置，第三连杆的一端与从动轴固连，另一端与云台座铰接；第二棘轮固定在从动轴上；棘爪还包括第二竖直段，第二竖直段与第二棘轮配合设置。

5.根据权利要求3或4所述的可收放的云台机构，其特征在于，还包括二次锁定件，所述二次锁定件固定设置在驱动装置主动轴或支架上；当第一连杆转过设定角度后，二次锁定件对第一连杆与支架的相对位置进行二次锁定。

6.根据权利要求5所述的可收放的云台机构，其特征在于，所述二次锁定件为一个挡板，当棘爪的第一竖直段与棘轮卡合时，挡板的上端与棘爪的水平段相抵持。

7.根据权利要求6所述的可收放的云台机构，其特征在于，所述二次锁定件挡板为凸轮状，包括第一凸轮，第一凸轮距离基圆圆心较远的一端对称设置有两个卡口，当棘爪的第一竖直段与棘轮卡合时，棘爪水平段卡设于凸轮的一个卡口中。

8.根据权利要求7所述的可收放的云台机构，其特征在于，所述二次锁定件还包括第二凸轮，第二凸轮固定设置在驱动装置的从动轴上，第二凸轮与第一凸轮形状相同，第二凸轮与第一凸轮平行设置，第二凸轮与第一凸轮的最大半径所在线之间存在夹角。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的可收放的云台机构，其特征在于，所述云台座为矩形，第二连杆铰接于云台座底部的中央，第二连杆靠近云台座的一端向背离云台座底部的方向弯曲。

10.根据权利要求9中任一项所述的可收放的云台机构，其特征在于，所述第二连杆靠近云台座的一端为弧形，弧形的半径大于云台座的长度的一半。