CN106464079A - 一种云台及无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明实施方式公开了一种云台及无人机。包括：承载件；第一电机，所述第一电机的前端设置于所述承载件的第一侧板，所述第一电机的后端设置于所述承载件的第二侧板，所述第一电机用于驱动所述承载件转动。本发明的云台结构设计合理紧凑，使得摄像装置能够在不同平面的角度转动的同时，具备了更好的刚性，且重量较轻，实现云台质量尽可能轻的前提下具备足够的刚性。
Description
技术领域
本发明实施方式涉及电机技术领域，特别是涉及一种云台及无人机。
背景技术
无人机的云台上设有俯仰轴电机、横滚轴电机和平移轴电机，分别用来驱动摄像装置在不同平面的角度转动，这三个电机设置在摄像装置的周围需要在保证质量尽可能轻的前提下满足足够的刚性。
本发明的申请人在长期的研究中发现：现有技术至少存在以下问题：现有单臂云台将俯仰轴电机设置在摄像装置的一侧，连接俯仰轴电机与横滚轴电机的第一轴臂较长，且摄像装置为悬臂支撑结构，刚性较差；现有双臂云台的俯仰轴电机分别设置在云台的两侧通过两个轴臂与横滚轴电机相连，双臂云台相比于单臂云台的悬臂支撑结构刚性增加，但两侧的两个轴臂尺寸较大，增加了云台的重量及加工难度，因此，如何设计一种云台结构在保证质量以及尽可能轻的前提下满足足够的刚性是现有技术有待解决的问题。
发明内容
本发明实施方式主要解决的技术问题是现有单臂云台及双臂云台结构刚性较差且重量较大。
为解决上述技术问题，本发明实施方式采用的一个技术方案是：提供一种云台，包括：承载件；第一电机，所述第一电机的一端设置于所述承载件的第一侧板，所述第一电机的另一端设置于所述承载件的第二侧板，所述第一电机用于驱动所述承载件转动。
其中，所述承载件上设置摄像装置，所述第一电机驱动所述承载件转动时带动所述摄像装置转动。
其中，所述摄像装置设置在所述承载件的连接板上，所述第一侧板和所述第二侧板通过所述连接板连接。
其中，所述第一侧板、所述连接板以及所述第二侧板围成一U型槽，所述第一电机位于所述U型槽内。
其中，所述云台还包括第二电机，所述第二电机通过第一轴臂与所述第一电机的侧部相连。
其中，所述第一轴臂为直线型轴臂。
其中，所述第二电机位于所述U型槽开口处。
其中，所述云台还包括电机控制板，所述电机控制板与所述第一电机连接，用于控制所述第一电机。
其中，所述云台还包括摄像控制板，所述摄像控制板与所述摄像装置连接，用于控制所述摄像装置。
其中，所述云台还包括第三电机，所述第三电机通过第二轴臂与所述第二电机相连。
其中，所述第二轴臂包括竖直连接轴和水平连接轴，所述水平连接轴的一端与所述竖直连接轴固定，并且另一端与所述第三电机固定，所述竖直连接轴的另一端与所述第二电机相固定。
其中，所述第一电机包括电机轴，所述电机轴的一端与所述第一侧板相固定，所述电机轴用于驱动所述第一侧板转动；所述承载件还包括轴承；所述轴承固定于所述第二侧板，所述电机轴的另一端与所述轴承相固定。
为解决上述技术问题，本发明实施方式采用的另一个技术方案是：提供一种无人机，包括飞行机身和本发明所述的云台；所述云台固定于所述飞行机身。
本发明实施方式的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的云台结构设计合理紧凑，使得摄像装置能够在不同平面的角度转动的同时，具备了良好的刚性，且重量较轻，实现云台质量尽可能轻的前提下具备足够的刚性。
附图说明
图1是本发明一种云台的结构示意图；
图2是本发明一种云台的局部示意图；
图3是本发明一种云台的仰视图；
图4是本发明一种云台的可拆卸部分的结构示意图。
附图标记：10、承载件；20、第一电机；30、摄像装置；40、第二电机；50、第一轴臂；60、电机控制板；70、摄像控制板；80、第一盖板；90、第二盖板；100、第一螺丝组；110、第二螺丝组；120、第三电机；130、第二轴臂；101第一侧板；102、第二侧板；103、连接板；104、轴承；201、电机轴；1301、竖直连接轴；1302、水平连接轴；21、第一电机20的一端；22第一电机20的另一端；23、第一电机20的侧部；140、插接槽；141、第一插接槽；142、第二插接槽。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施方式提供一种云台，包括：承载件10；第一电机20，第一电机20的一端21设置于承载件10的第一侧板101，第一电机20的另一端22设置于承载件10的第二侧板102，第一电机20用于驱动承载件10转动。本实施例中，第一电机20为三轴云台的俯仰轴电机，以笛卡尔右手坐标系为参照，第一电机20用于控制所述承载件10绕X轴进行转动。第一电机20的一端21固定于承载件10的第一侧板101，第一电机20的另一端22固定于承载件10的第二侧板102，该设计使得电机的固定更加牢固电机的布局合理紧凑，基于该设计的云台使得摄像装置能够在不同平面的角度转动，同时，具备了良更好的刚性，且重量较轻，实现云台质量尽可能轻的前提下具备足够的刚性。
需要说明的是，本发明实施例并不限定第一侧板101和第二侧板102的形状，可以是长方形、正方形、圆形、半圆形、椭圆形或者半椭圆形等。
具体地，所述承载件10上设置摄像装置30，所述第一电机20驱动所述承载件10转动时带动所述摄像装置30转动。
由于第一电机20位于承载件10的第一侧板101与第二侧板102之间，摄像装置30又位于承载件10远离第一电机101的方向上，采用这种结构第一电机20与摄像装置30的重心位于同一直线上，且该直线始终位于摄像装置30的转动平面内。这种结构第一电机20的两侧不会产生促使其向两侧倾斜的侧力矩，使第一电机20更好更精确的控制摄像装置30转动。
具体地，摄像装置30设置在承载件10的连接板103上，第一侧板101和第二侧板102通过连接板103连接。
该承载件10包括：连接板103、第一侧板101与第二侧板102，其中，第一侧板101与第二侧板102分别固定在连接板103两端，且第一侧板101与第二侧板102同向延伸。承载件10采用该结构，既保证了承载件10具有良好的刚性，同时由于结构极简减小了云台的质量。
具体地，第一侧板101、连接板103以及第二侧板102围成一U型槽，第一电机20位于U型槽内。
该设计节约了第一电机20所占空间，结构合理紧凑，同时，U型槽还具有保护第一电机20及防止灰尘落入第一电机20的效果；所述第一侧板101和第二侧板102分别位于所述连接板103的边缘同向的延伸处，且所述第一侧板101和第二侧板102远离所述连接板103一侧的形状为弧形，该设计有利于节省材料减轻云台自身的重量，同时还具有美观效果，防止棱角对使用者造成伤害。
具体地，云台还包括第二电机40，第二电机40通过第一轴臂50与第一电机20的侧部23相连。
本实施例中，第二电机40具体为三轴云台中的横滚轴电机，以笛卡尔右手坐标系为参照，第二电机40用于控制摄像装置30绕Z轴进行转动。
第二电机40通过第一轴臂50与第一电机20的侧部23相连，第一电机20位于U型槽的中间位置，故连接第一电机20与第二电机40的第一轴臂50较短，且由于连接第一电机20与第二电机40的第一轴臂50较短，使第二电机40与第一电机20之间的力矩较短，减小了第二电机40所受的横向扭力，能够使第二电机40更加便捷的对摄像装置30的方向进行调整。
具体地，第一轴臂50为直线型轴臂。
由于第一电机20与第二电机40之间通过第一轴臂50连接，遵循两点之间直线最短的原则，该直线型轴臂的设计有利于减少第一电机20和第二电机40之间的距离，使得云台结构更加紧凑。
具体地，第二电机40位于U型槽开口处。该设计同样缩短了第一电机20和第二电机40之间的距离，使得云台结构更加紧凑。
如图2所示，具体地，云台还包括电机控制板60，电机控制板60与第一电机20连接，用于控制所述第一电机20。
可选地，电机控制板60可以固定于第一侧板101处。云台还包括第一盖板80和第一螺丝组100，第一侧板101的外表面设置有第一凹槽和第一螺孔，第一盖板80设置有第一通孔，电机控制板60收容于第一凹槽内，并且电机控制板60位于第一侧板101和第一盖板80之间，第一螺丝组100穿过第一通孔并且螺接于第一螺孔内，第一盖板80和第一侧板101夹持固定电机控制板60，第一侧板101内部设置的第一凹槽，方便电机控制板60的放置与走线布置，减少外设结构，减轻了云台体积。
具体地，云台还包括摄像控制板70，摄像控制板70与摄像装置30连接，用于控制摄像装置30。
可选地，摄像控制板70可以固定于第二侧板102处。云台还包括第二盖板90和第二螺丝组110，第二侧板102的外表面设置有第二凹槽和第二螺孔，第二盖板90设置有第二通孔，摄像控制板70收容于第二凹槽内，并且摄像控制板70位于第二侧板102和第二盖板90之间，第二螺丝组110穿过第二通孔并且螺接于第二螺孔内，第二盖板90和第二侧板102夹持固定所述摄像控制板70，同理，第二侧板102内部设置的第二凹槽，方便摄像控制板70的放置与走线布置，减少外设结构，减轻了云台体积。
值得说明的是，这里的电机控制板60封装于第一侧板101内部设置的第一凹槽，摄像控制板70封装于第二侧板102内部设置的第二凹槽仅为一种实施方式，在实际应用中，电机控制板60也可封装于第二侧板102内部设置的第二凹槽，摄像控制板70封装于第一侧板101内部设置的第一凹槽。当然，也可以将电机控制板60和摄像控制板70集成在一起，本发明实施例并不限定电机控制板60和摄像控制板70所放置的位置。
具体地，云台还包括第三电机120，第三电机120通过第二轴臂130与第二电机20相连。
本实施例中，第三电机120具体为三轴云台中的平移轴电机，以笛卡尔右手坐标系为参照，第三电机120用于控制摄像装置30绕Y轴进行转动，第三电机120通过第二轴臂130与第二电机20相连。
第二轴臂130包括竖直连接轴1301和水平连接轴1302，水平连接轴1302的一端与竖直连接轴1301固定，水平连接轴1302的另一端与第三电机120固定，竖直连接轴1301的另一端与第二电机40相固定。
在其中一种具体的实现方式中，竖直连接轴1301和水平连接轴1302之间的夹角为90度。可选地，竖直连接轴1301中间开设有一圆形孔洞，所述圆形孔洞可减轻所述云台的重量，同时也方便使用者手握。
如图2所示，所述摄像装置30包括摄像镜头301和摄像镜筒302，摄像装置30与连接板103固定连接。所述摄像镜头301的镜头端同轴套装于所述摄像镜筒302内，所述摄像镜头301的连接端与所述承载件10的连接板103固定连接，所述摄像镜筒302对所述摄像镜头301起保护作用，同时，所述摄像镜头301可根据拍摄需要在所述摄像镜筒302内部向靠近或远离所述摄像镜筒302的方向上做伸缩聚焦运动。
如图3所示，具体地，第一电机20包括电机轴201，电机轴201的一端与第一侧板101相固定，电机轴201用于驱动第一侧板101转动，承载件10还包括轴承104，轴承104固定于所述第二侧板102，电机轴201的另一端与轴承104相固定。
第一电机20的电机转子通过轴承104固定在同一根电机轴201上，使得第一电机20具有很好的同轴性，控制摄像装置30时两侧不会产生促使其向两侧倾斜的侧力矩，控制摄像装置30的转动更加容易。
如图4所示，作为本实施例中摄像装置30与连接板103的连接方式的一种选择性实施方式。在本实施方式中，承载件10安装摄像装置30的一侧设有插接槽140，插接槽140包括第一插接槽141与第二插接槽142，第一插接槽141与第二插接142槽分别位于连接板103相对的侧边处，相应的摄像装置30与承载件10连接的一侧设有与插接槽140配合的连接部(图未示)，插接槽140的设置使摄像装置30与承载件10实现可拆卸连接，方便用户将摄像装置30与云台拆卸分离。
本实施方式中，摄像装置30与承载件10之间的可拆卸活动装置不限于此。本实施方式之中摄像装置30可拆卸的与云台连接，是基于第一电机40，即俯仰轴电机不直接与摄像装置30连接，在现有技术中俯仰轴与摄像装置30采用固定连接的方式连接，是因为电机与摄像装置之间若采用可拆卸连接，长期的拆卸容易造成摄像装置30与云台电机的连接处磨损，使用云台电机与摄像装置30无法紧密配合，出现松动。在本实施例中基于第一电机40与摄像装置30是通过承载件10连接的，故摄像装置30能够与承载件10采用现有技术中的可拆卸方法进行连接，而不局限于上述实施例所列举的可拆卸连接方案。
本实施例提供一种云台，本发明的云台结构设计合理紧凑，使得摄像装置能够在不同平面的角度转动的同时，具备了更好的刚性，且重量较轻，实现云台质量尽可能轻的前提下具备足够的刚性。
实施例2
本发明实施方式还提供一种无人机，包括飞行机身和本发明实施例1所述的云台；所述云台固定于所述飞行机身。
本发明实施例提供一种无人机，包括飞行机身和云台，该云台为实施例1中所述的云台，该云台结构设计合理紧凑，使得摄像装置能够在不同平面的角度转动的同时，具备了更好的刚性，且重量较轻，实现云台质量尽可能轻的前提下具备足够的刚性。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (13)
1.一种云台，其特征在于，包括：
承载件；
第一电机，所述第一电机的一端设置于所述承载件的第一侧板，所述第一电机的另一端设置于所述承载件的第二侧板，所述第一电机用于驱动所述承载件转动。
2.根据权利要求1所述的云台，其特征在于，所述承载件上设置摄像装置，所述第一电机驱动所述承载件转动时带动所述摄像装置转动。
3.根据权利要求2所述的云台，其特征在于，所述摄像装置设置在所述承载件的连接板上，所述第一侧板和所述第二侧板通过所述连接板连接。
4.根据权利要求3所述的云台，其特征在于，所述第一侧板、所述连接板以及所述第二侧板围成一U型槽，所述第一电机位于所述U型槽内。
5.根据权利要求1-4中任一所述的云台，其特征在于，所述云台还包括第二电机，所述第二电机通过第一轴臂与所述第一电机的侧部相连。
6.根据权利要求5中任一所述的云台，其特征在于，所述第一轴臂为直线型轴臂。
7.根据权利要求5或6所述的云台，其特征在于，所述第二电机位于所述U型槽开口处。
8.根据权利要求1-7中任一所述的云台，其特征在于，所述云台还包括电机控制板，所述电机控制板与所述第一电机连接，用于控制所述第一电机。
9.根据权利要求2-8中任一所述的云台，其特征在于，所述云台还包括摄像控制板，所述摄像控制板与所述摄像装置连接，用于控制所述摄像装置。
10.根据权利要求5-7任一项所述的云台，其特征在于，所述云台还包括第三电机，所述第三电机通过第二轴臂与所述第二电机相连。
11.根据权利要求10所述的云台，其特征在于，所述第二轴臂包括竖直连接轴和水平连接轴，所述水平连接轴的一端与所述竖直连接轴固定，所述水平连接轴的另一端与所述第三电机固定，所述竖直连接轴的另一端与所述第二电机相固定。
12.根据权利要求1-11中任一所述的云台，其特征在于，
所述第一电机包括电机轴，所述电机轴的一端与所述第一侧板相固定，所述电机轴用于驱动所述第一侧板转动；
所述承载件还包括轴承；
所述轴承固定于所述第二侧板，所述电机轴的另一端与所述轴承相固定。
13.一种无人机，其特征在于，包括飞行机身和如权利要求1-12中任一项所述的云台；所述云台固定于所述飞行机身。
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