CN106838117A - 减振件、云台及无人机 - Google Patents

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    • F16F15/04—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means
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Abstract

本发明公开了一种减振件、云台及无人机。其中，减振件包括连接部和分别位于所述连接部两端的缓冲部，所述减振件的横截面尺寸沿着自所述缓冲部指向所述连接部的方向逐渐减小。本发明提供的减振件中部较两端具有更小的尺寸，减小了中部体积、降低了中部质量，使减振件具有更高柔度的同时，大幅提高了减振件的二阶振型对应的固有频率，避免减振件与机身在高频部分发生频率耦合，该减振件能有效隔离来自机身的高频振动，使云台相机拍摄出的画面更加清晰稳定。

Description

减振件、云台及无人机
技术领域
本发明涉及无人机领域，尤其涉及一种减振件、使用该减振件的云台及无人机。
背景技术
随着无人机的日渐普及，航拍也随之普遍化，无人机航拍通过在无人机机身底部搭载相机来实现，相机通过云台连接安装在无人机的机身底部。现有技术的云台包括减振件，减振件采用硅胶或橡胶等柔性材料制作，使机身与相机之间形成柔性连接，起到隔振的作用，使相机拍摄出清晰的画面。
一般而言，减振件的柔度越高则隔振效果越好。但是现有的减振件，如图1所示，由于结构和形状限制，在柔度足够低的同时，其二阶振型对应的固有频率也会相应降低。二阶振型对应的固有频率会与机身在高频区间内的振动分量发生频率耦合，导致在此高频区间内发生共振，使得云台的振动放大，从而不能实现预期的隔振效果。如图2至图6所示，以减振件与机身连接处的加速度响应作为振动输入，以云台与相机连接处的加速度响应作为振动输出，对无人机云台系统进行振动测试。如图2-图4所示，经测试分析，无人机云台在210Hz～300Hz区间内的振动是其振动的主要部分。如图5-图6所示，无人机云台在210Hz～300Hz区间内的振动衰减程度显著小于其他频率范围，且在245Hz附近存在峰值。该测试结果表明云台在245Hz这个频率点附近存在固有频率，与振源输入激励发生频率耦合产生共振，导致振动放大。
因此现有的减振件虽然隔离了从机身传递的大部分高频振动，但仍然不能完全避免所有高频振动，而云台的高频振动会使相机拍摄出的画面出现“倾斜”、“摇摆不定”或“部分曝光”等现象，严重影响了拍摄质量。
发明内容
根据以上现有技术的不足，有必要提供一种柔度高且二阶振型对应的固有频率高，能够有效隔离高频振动的减振件以及使用该减振件的云台和无人机。
本发明提供一种减振件，其包括连接部和分别位于所述连接部两端的缓冲部，所述减振件的横截面尺寸沿着自所述缓冲部指向所述连接部的方向逐渐减小。
在一种实现方式中，所述缓冲部对称设置在所述连接部的两端。
可选地，所述缓冲部呈圆台状。
可选地，所述缓冲部的外表面和内表面中至少有一个呈阶梯状。
可选地，所述缓冲部呈半球状。
可选地，所述缓冲部平滑过渡至所述连接部。
可选地，所述减振件的外轮廓形状为双曲面。
可选地，所述减振件内填充有阻尼材料。
本发明还提供一种云台，包括第一连接板、第二连接板以及减振件，所述第一连接板和所述第二连接板通过所述减振件连接，所述减振件为上述所述的减振件。
本发明还提供一种无人机，包括机身和与所述机身相连的上述云台。
本发明的有益效果是：
本发明提供的减振件，其位于中部的连接部的横截面尺寸较两端的缓冲部的横截面尺寸更小，相较于现有的结构，减小了中部体积、降低了中部质量，使减振件具有更高柔度的同时，大幅提高了减振件的二阶振型对应的固有频率，避免减振件与机身在高频部分发生频率耦合，使得云台在50Hz～300Hz范围内的振动可以降低50％以上，有效隔离了来自机身的高频振动，使相机拍摄出的画面更加清晰。
附图说明
图1是现有减振件的结构示意图；
图2、图3及图4是现有技术中的云台在5～300Hz的振动下输出的振动响应图(时域部分)；
图5及图6是现有技术的云台在5～300Hz的振动下的振动输入与输出响应图(频域部分)；
图7是本发明一种减振件实施例1的立体结构示意图；
图8是图7中的减振件的剖视图；
图9是本发明的减振件实施例2的剖视图；
图10是本发明的减振件实施例3的剖视图；
图11是本发明的减振件实施例4的剖视图；
图12是本发明一种云台的结构示意图；
图13是本发明一种无人机的结构示意图；
图14是图13中A部位的局部放大图；
图15是X轴的加速度响应对比图；
图16是Y轴的加速度响应对比图；
图17是Z轴的加速度响应对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例1：
图7及图8为本发明实施例提供的减振件100。该减振件100呈中空状，其包括连接部102和分别位于连接部102两端的缓冲部101，减振件100的横截面的尺寸沿着自缓冲部101指向连接部102的方向逐渐减小。减振件100的横截面是指与减振件100的中心轴线L垂直的截面，在本实施例中，减振件100的横截面为圆环状。
值得注意的是，当两个缓冲部101直接相连时，连接部102为两个缓冲部101连接的部分。
本实施例中，缓冲部101对称设置在连接部102的两端，即两个结构和形状均相同的缓冲部101对称设置在连接部102的两端。可以理解的，在其他实施例中，两个缓冲部101的结构和形状也可以不同。缓冲部101呈中空的圆台状，连接部101呈中空的圆柱状。缓冲部101的外表面和内表面中至少有一个呈阶梯状，从而形成多层阶梯状结构，即缓冲部101的外径由缓冲部101指向连接部102的方向呈阶梯状递减。在受到压力或拉力时，缓冲部101可沿阶梯状结构产生折叠，起到进一步缓冲及隔振的作用。
此外，减振件100内还可填充阻尼材料，该阻尼材料可以是柔性材料如泡棉，也可以是阻尼油脂，从而进一步提高减振效果。本实施例中，减振件100可采用硅胶、橡胶等柔性材料一体化制造成型。
本发明实施例提供的减振件位于中部的连接部较两端的缓冲部尺寸更小，相较于现有的结构，减小了中部体积、降低了中部质量，使减振件具有更高柔度的同时，大幅提高了减振件的二阶振型对应的固有频率，避免减振件与机身在高频部分发生频率耦合，使得云台系统在50Hz～300Hz范围内的振动可以降低50％以上，该减振件能有效隔离来自机身的高频振动，使云台上的相机拍摄出的画面更加清晰。
实施例2：
图9为本发明实施例提供的减振件200的结构示意图。与实施例1相同的是，减振件200仍然包括连接部202和分别位于连接部202两端的缓冲部201，且减振件200的横截面尺寸沿着自缓冲部201指向连接部202的方向逐渐减小。
与上一实施例不同之处在于：虽然缓冲部201在本实施例中仍然呈中空的圆台状，但在其内外表面却没有阶梯状结构，缓冲部201的中部为圆台状中空腔体，缓冲部201的直径沿缓冲部201向连接部202逐渐减小。
实施例3：
图10是本发明实施例提供的一种减振件300，包括连接部302和分别位于连接部302两端的缓冲部301，减振件300的横截面尺寸沿着自缓冲部101指向连接部302的方向逐渐减小。
本实施例中的缓冲部301呈中空的半球状，相对于阶梯状结构，这种半球状结构在受到压力或拉力时，每次折叠变形的折痕位置不同，能够减小同一位置的折叠疲劳，防止折痕处发生断裂，延长减振件的使用寿命。
实施例4：
图11是本发明实施例提供的一种减振件400，包括连接部402和分别位于连接部402两端的缓冲部401，减振件400的横截面尺寸沿着自缓冲部401指向连接部402的方向逐渐减小。
在本实施例中，缓冲部401至连接部402为平滑过渡，具体地，减振件400的外轮廓形状为双曲面。相较于实施例1-3，本实施例的减振件400自缓冲部402到连接部401为平滑过渡，在受到压力或拉力时，可避免缓冲部402到连接部401连接部分的应力集中，避免该处形成反复折叠或变形导致的断裂风险，延长了减振件400的使用寿命。同时，这种双曲面的外轮廓结构，在受到扭转力时更容易产生扭转变形，能够消除沿减振件400周向的振动力分量，进一步起到更好的缓冲及隔振效果。
实施例5：
如图12所示，本发明实施例公开了一种云台10，该云台10包括第一连接板11、第二连接板12以及连接于第一连接板11和第二连接板12之间的的减振件100。作为示例，图12中所示的减振件100为图7所示的减振件100。可以理解的，图8至图10中的减振件也可以应用到该云台10中。
实施例6：
如图13和图14所示，本发明实施例还公开了一种无人机20，该无人机20包括机身21和与机身21相连的上述的云台10。
对安装本发明提供的减振件的云台进行频响分析后可以发现，相比较于安装现有的减振件的云台，安装本发明提供的减振件的无人机云台在50Hz～300Hz范围内的振动可以降低50％以上，如图15至17所示。图15为X轴的加速度响应对比图，图16为Y轴的加速度相应对比图，图17为Z轴的加速度相应对比图。
当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。

Claims (10)

1.一种减振件，其特征在于，包括连接部和分别位于所述连接部两端的缓冲部，所述减振件的横截面尺寸沿着自所述缓冲部指向所述连接部的方向逐渐减小。
2.根据权利要求1所述的减振件，其特征在于，所述缓冲部对称设置在所述连接部的两端。
3.根据权利要求1或2所述的减振件，其特征在于，所述缓冲部呈圆台状。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的减振件，其特征在于，所述缓冲部的外表面和内表面中至少有一个呈阶梯状。
5.根据权利要求1或2所述的减振件，其特征在于，所述缓冲部呈半球状。
6.根据权利要求1或2所述的减振件，其特征在于，所述缓冲部平滑过渡至所述连接部。
7.根据权利要求6所述的减振件，其特征在于，所述减振件的外轮廓形状为双曲面。
8.根据权利要求1-7任一项所述的减振件，其特征在于，所述减振件内填充有阻尼材料。
9.一种云台，其特征在于，包括第一连接板、第二连接板以及减振件，所述第一连接板和所述第二连接板通过所述减振件连接，所述减振件为如权利要求1-8任一项所述的减振件。
10.一种无人机，其特征在于，包括机身，以及与所述机身相连的如权利要求9所述的云台。
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