CN106005459A - 一种无人飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无人飞行器，包括：飞行载体、云台和稳定调节装置；所述稳定调节装置设于所述飞行载体与所述云台之间；所述云台包括：连接机构；所述稳定调节装置包括：第一姿态调节机构和第二姿态调节机构；所述第一姿态调节机构与所述连接机构相连并使所述连接机构沿第一转动轴线转动，所述第二姿态调节机构与所述连接机构相连并使所述连接机构沿第二转动轴线转动，所述第一转动轴线与所述第二转动轴线在水平面内垂直。本发明提供的无人飞行器，无人飞行器自身的晃动不会影响到云台，不会发生画面不稳定的现象。

Description

一种无人飞行器

技术领域

本发明涉及航拍技术领域，尤其涉及一种用于航拍的无人飞行器。

背景技术

利用无人飞行器航拍是现有技术中重要的航拍手段之一，通常在无人飞行器上设置用于摄像的云台。现有技术为了克服航拍过程中因飞行器本身状态、气流等因素引起的画面晃动现象，普遍基于斯坦尼康原理，在云台设置载重，在重力作用下使载重始终处于竖直向下的状态，从而保持云台稳定。然而，载重一方面加重了无人飞行器的负担，另一方面其保持稳定性的效果依然有限。

发明内容

本发明提供一种无人飞行器，以解决进行全景航拍时，无人飞行器晃动引起画面不稳定的问题。

本发明提供的无人飞行器，包括：飞行载体、云台和稳定调节装置；所述稳定调节装置设于所述飞行载体与所述云台之间；

所述云台包括：连接机构；

所述稳定调节装置包括：第一姿态调节机构和第二姿态调节机构；

所述第一姿态调节机构与所述连接机构相连并使所述连接机构沿第一转动轴线转动，所述第二姿态调节机构与所述连接机构相连并使所述连接机构沿第二转动轴线转动，所述第一转动轴线与所述第二转动轴线在水平面内垂直。

进一步，本发明所述的无人飞行器，所述第一转动轴线与所述第二转动轴线相交于所述云台与所述稳定调节装置共同的重心。

进一步，本发明所述的无人飞行器，所述稳定调节装置还包括：相互垂直设置的第一支撑机构和第二支撑机构；

所述第一姿态调节机构与所述连接机构设于所述第一支撑机构；所述 第二姿态调节机构设于所述第二支撑机构；所述第一支撑机构与所述第二支撑机构相互连接或者为一体设计。

进一步，本发明所述的无人飞行器，所述稳定调节装置还包括：第三姿态调节机构；

所述第三姿态调节机构与所述连接机构相连并使所述连接机构沿第三转动轴线转动；所述第一转动轴线、所述第二转动轴线与所述第三转动轴线两两垂直。

进一步，本发明所述的无人飞行器，所述第一转动轴线、所述第二转动轴线与所述第三转动轴线相交于所述云台与所述稳定调节装置共同的重心。

进一步，本发明所述的无人飞行器，所述第三姿态调节机构设于所述连接机构中部。

进一步，本发明所述的无人飞行器，所述稳定调节装置还包括：相互垂直设置的第一支撑机构和第二支撑机构；

所述第一姿态调节机构、所述第一支撑机构、所述第三姿态调节机构相连接；所述第二姿态调节机构设于所述第二支撑机构；所述第一支撑机构与所述第二支撑机构相互连接或者为一体设计。

进一步，本发明所述的无人飞行器，所述云台包括第一摄像装置和第二摄像装置；

所述第一摄像装置设于所述连接机构的一端，以拍摄所述无人飞行器一侧的半球全景；所述第二摄像装置设于所述连接机构的另一端，以拍摄所述无人飞行器另一侧的半球全景；所述飞行载体设于所述第一摄像装置和所述第二摄像装置之间的拍摄死角区域内。

与现有技术相比，本发明提供的无人飞行器，通过两个姿态调节机构对云台进行姿态调整，始终使云台在水平面内维持稳定，无人飞行器自身的晃动不会影响到云台，不会发生画面不稳定的现象。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本 发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例一的无人飞行器的立体结构示意图；

图2为本发明实施例一的稳定调节装置的立体结构示意图；

图3为本发明实施例一的稳定调节装置的俯视结构示意图；

图4为本发明实施例一的稳定调节装置的原理示意图；

图5为本发明实施例一的稳定调节装置的拆分结构示意图；

图6为本发明实施例二的稳定调节装置的侧面剖视结构示意图；

图7为本发明实施例二的稳定调节装置的拆分结构示意图；

图8为本发明实施例二的无人飞行器的侧面剖视结构示意图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

实施例一

图1为本发明实施例一的无人飞行器的立体结构示意图。如图1所示，本发明提供的无人飞行器，包括：云台1、稳定调节装置2和飞行载体3。所述稳定调节装置2设于所述飞行载体3与所述云台1之间。飞行载体3装设有螺旋桨，以驱动飞行器的飞行。

图2为本发明实施例一的稳定调节装置的立体结构示意图，图3为本发明实施例一的稳定调节装置的俯视结构示意图，图4为本发明实施例一的稳定调节装置的原理示意图。如图2、图3和图4所示，所述稳定调节装置2包括：第一姿态调节机构201和第二姿态调节机构202。

所述第一姿态调节机构201与云台1的连接机构101相连并使所述连接机构101沿第一转动轴线X转动，所述第二姿态调节机构202也与所述连接机构101相连并使所述连接机构101沿第二转动轴线Y转动，所述第一转动轴线X与所述第二转动轴线Y在水平面内垂直。

连接机构101采用连杆。第一姿态调节机构201和第二姿态调节机构202设于连杆的一端，云台的摄像装置设于连杆的另一端。当无人飞行器沿第一转动轴线X发生偏转时，第一姿态调节机构201沿第一转动轴线X 反向转动，从而使连接机构101以无人飞行器偏转方向的相反方向转动，使连接机构101保持原有姿态不变，维持连接机构101上安设的摄像装置的稳定性。当无人飞行器沿第二转动轴线Y偏转时，第二姿态调节机构202沿第二转动轴线Y反向转动，从而使连接机构101以无人飞行器偏转方向的相反方向转动，使连接机构101保持原有姿态不变，维持连接机构101上安设的摄像装置的稳定性。

无人飞行器在实际飞行过程中，会发生各种姿态的变化，这些姿态的变化直接会造成飞行平台的晃动，不一定沿第一转动轴线X或第二转动轴线Y发生偏转，实际情况要复杂许多。因此无人飞行器内设有传感器和控制单元。传感器、第一姿态调节机构和第二姿态调节机构均连接控制单元。传感器设于云台，采用陀螺仪和加速度计等姿态检测传感器，用于检测云台是否为最终需要的稳定的姿态。控制单元采用中央处理器等控制芯片。当传感器检测到云台的偏转后，传感器将检测到的偏转信号(包括：角位置信号和偏转速度信号)发送至控制单元，控制单元根据偏转信号分别计算出第一姿态调节机构201和第二姿态调节机构202需要的反向偏转角度，并根据计算得出的反向偏转角度控制第一姿态调节机构201沿第一转动轴线X反向转动，控制第二姿态调节机构202沿第二转动轴线Y反向转动，从而使连接机构101保持原有姿态不变，维持连接机构101上安设的摄像装置的稳定性。

进一步，本发明所述的无人飞行器，所述第一转动轴线X与所述第二转动轴线Y相交于所述云台与稳定调节装置共同的重心。该重心即为将云台与稳定调节装置看做一个整体部件，该整体部件的重心。

如果第一转动轴线X与所述第二转动轴线Y没有相交于该重心，由于力矩作用，第一姿态调节机构201或第二姿态调节机构202需要更大的功率才能满足实时的姿态调整要求。更大的功率必然要增加设备尺寸和重量，给无人飞行器带来额外负担。而且力矩作用必然带来姿态调节时间的延迟，降低稳定效果。

图5为本发明实施例一的稳定调节装置的拆分结构示意图。如图5所示，所述稳定调节装置2还包括：相互垂直的第一支撑机构2041和第二支 撑机构2042。

所述第一姿态调节机构201与连接机构101设于所述第一支撑机构2041；所述第二姿态调节机构202设于所述第二支撑机构2042；所述第一支撑机构2041与所述第二支撑机构2042相互连接或者为一体设计。第一支撑机构2041或第二支撑机构2042可以采用硬质支撑板。

如图5所示，支撑架204为中空长方体支架，第一支撑机构2041与第二支撑机构2042分别构成该中空长方体支架相邻的两侧面。连接机构101设于支撑架204的中空结构内，支撑架204可以保护设置于其内部的连接机构101并保证连接机构101在中空结构内有一定活动空间。第一姿态调节机构201设于第一支撑机构2041且与连接机构101连接，使连接机构101在支撑架204的中空结构内可以沿第一转动轴线转动。第二姿态调节机构202设于第二支撑机构2042。由于第二支撑机构2042与所述第一支撑机构2041为一体设计，因此第二姿态调节机构202可以使支撑架204、以及连接于支撑架204上的第一姿态调节机构201和连接机构101共同沿第二转动轴线转动。由于第一姿态调节机构201仅使连接机构101转动，而第二姿态调节机构202使支撑架204、连接机构101和第一姿态调节机构201共同转动，因此第二姿态调节机构202相比于第一姿态调节机构201需要更大的功率，因此，在图5中第二姿态调节机构202相比于第一姿态调节机构201具有更大的尺寸。第一转动轴线与所述第二转动轴线相交于以下部件作为一个整体的共同重心，即将云台(包括连接机构101)、支撑架204、第一姿态调节机构201、第二姿态调节机构202视为一个整体部件所具有的重心。

实施例二

图6为本发明实施例二的稳定调节装置的原理示意图。如图6所示，所述稳定调节装置2包括：第一姿态调节机构201、第二姿态调节机构202和第三姿态调节机构203。

第一姿态调节机构201、第二姿态调节机构202和第三姿态调节机构203可采用无刷电机、伺服舵机、伺服电机、步进电机等，可沿转动轴线正向、反向转动。

所述第一姿态调节机构201与云台1的连接机构101相连并使所述连接机构101沿第一转动轴线X转动，所述第二姿态调节机构202也与所述连接机构101相连并使所述连接机构101沿第二转动轴线Y转动，所述第三姿态调节机构203与所述连接机构101相连并使所述连接机构101沿第三转动轴线Z转动；所述第一转动轴线X、所述第二转动轴线Y与所述第三转动轴线Z两两垂直。

无人飞行器除了在水平面发生偏转，还有可能沿第三转动轴线Z转动。当无人飞行器沿第三转动轴线Z发生偏转时，第三姿态调节机构203沿第三转动轴线Z反向转动，从而使连接机构101以无人飞行器偏转方向的相反方向转动，从而使连接机构101保持原有姿态不变，维持连接机构101上安设的摄像装置的拍摄角度不变。结合三个姿态调节机构，不论无人飞行器发生何种晃动，都能调整其稳定性，而使其恢复原有姿态。

具体地，所述第一转动轴线X、所述第二转动轴线Y与所述第三转动轴线Z相交于所述云台、支撑架、第一姿态调节机构、第二姿态调节机构、第三姿态调节机构共同的重心。此处也是为了避免力矩作用，避免重心偏移带来的功率损耗。

图7为本发明实施例二的稳定调节装置的拆分结构示意图。如图7所示，支撑架204为中空长方体支架，第一支撑机构2041与第二支撑机构2042分别构成该中空长方体支架相邻的两侧面。第三姿态调节机构203设于所述连接机构101中部，第三姿态调节机构203和连接机构101位于支撑架204的中空结构2043内。第一姿态调节机构201设于第一支撑机构2041且与连接机构101中部的第三姿态调节机构203连接，使连接机构101在支撑架204的中空结构内可以沿第一转动轴线转动。第二姿态调节机构202设于第二支撑机构2042。由于第二支撑机构2042与所述第一支撑机构2041为一体设计，因此第二姿态调节机构202可以使支撑架204、以及连接于支撑架204上的连接机构101、第一姿态调节机构201和第三姿态调节机构203共同沿第二转动轴线转动。由于第一姿态调节机构201仅使连接机构101和第三姿态调节机构203转动，而第二姿态调节机构202使支撑架204、连接机构101、第三姿态调节机构203和第一姿态调节 机构201共同转动，因此第二姿态调节机构202相比于第一姿态调节机构201需要更大的功率。第二姿态调节机构202设于连接架205，连接架205与飞行载体相连。

图8为本发明实施例二的无人飞行器的侧面剖视结构示意图。如图8所示，本发明所述的无人飞行器，所述云台1包括第一摄像装置102和第二摄像装置103。

所述第一摄像装置102设于所述连接机构101的一端并相对水平面向上倾斜，以拍摄所述无人飞行器3一侧的半球全景；所述第二摄像装置103设于所述连接机构101的另一端并相对水平面向下倾斜，以拍摄所述无人飞行器3另一侧的半球全景；所述飞行载体3设于所述第一摄像装置102和所述第二摄像装置103之间的拍摄死角区域内。稳定调节装置2设于连接机构101中部。第一摄像装置102与第二摄像装置103沿水平面对称设置，第一摄像装置102与第二摄像装置103的拍摄区域沿水平面有交叠部分，摄像装置的拍摄角度大约为145°至200°之间，因此无人飞行器3上侧需设置至少三个第一摄像装置102并沿水平面呈分散排布，无人飞行器3下侧需设置至少三个第二摄像装置103并沿水平面呈分散排布，以分别覆盖无人飞行器上、下两侧的半球全景图像。

以无人飞行器为中心，拍摄无人飞行器3周围的360°全景图像。第一摄像装置用于拍摄一半的全景图像，第二摄像装置用于拍摄另一半的全景图像，全景图像被合成为360°的球面全景图像。而飞行载体被设于球面中心位置的拍摄死角区域内，拍摄的全景图像不会出现无人飞行器的任何部分。第一摄像装置102与第二摄像装置103沿水平面对称设置除了可以拍摄全景图形，还便于设置云台的重心，便于将第一转动轴线与第二转动轴线的交点调整至云台与稳定调节装置共同的重心。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限 定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (8)

1.一种无人飞行器，其特征在于，包括：飞行载体、云台和稳定调节装置；所述稳定调节装置设于所述飞行载体与所述云台之间；

所述云台包括：连接机构；

所述稳定调节装置包括：第一姿态调节机构和第二姿态调节机构；

所述第一姿态调节机构与所述连接机构相连并使所述连接机构沿第一转动轴转动，所述第二姿态调节机构与所述连接机构相连并使所述连接机构沿第二转动轴线转动，所述第一转动轴线与所述第二转动轴线在水平面内垂直。

2.根据权利要求1所述的无人飞行器，其特征在于，所述第一转动轴线与所述第二转动轴线相交于所述云台与所述稳定调节装置共同的重心。

3.根据权利要求1所述的无人飞行器，其特征在于，所述稳定调节装置还包括：相互垂直设置的第一支撑机构和第二支撑机构；

所述第一姿态调节机构与所述连接机构设于所述第一支撑机构；所述第二姿态调节机构设于所述第二支撑机构；所述第一支撑机构与所述第二支撑机构相互连接或者为一体设计。

4.根据权利要求1所述的无人飞行器，其特征在于，所述稳定调节装置还包括：第三姿态调节机构；

所述第三姿态调节机构与所述连接机构相连并使所述连接机构沿第三转动轴线转动；所述第一转动轴线、所述第二转动轴线与所述第三转动轴线两两垂直。

5.根据权利要求4所述的无人飞行器，其特征在于，所述第一转动轴线、所述第二转动轴线与所述第三转动轴线相交于所述云台与所述稳定调节装置共同的重心。

6.根据权利要求4所述的无人飞行器，其特征在于，所述第三姿态调节机构设于所述连接机构中部。

7.根据权利要求6所述的无人飞行器，其特征在于，所述稳定调节装置还包括：相互垂直设置的第一支撑机构和第二支撑机构；

所述第一姿态调节机构、所述第一支撑机构、所述第三姿态调节机构相连接；所述第二姿态调节机构设于所述第二支撑机构；所述第一支撑机构与所述第二支撑机构相互连接或者为一体设计。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的无人飞行器，其特征在于，所述云台包括第一摄像装置和第二摄像装置；

所述第一摄像装置设于所述连接机构的一端，以拍摄所述无人飞行器一侧的半球全景；所述第二摄像装置设于所述连接机构的另一端，以拍摄所述无人飞行器另一侧的半球全景；所述飞行载体设于所述第一摄像装置和所述第二摄像装置之间的拍摄死角区域内。