CN107878774A - 一种无人机云台 - Google Patents

Abstract

一种无人机云台，设置在无人机上，所述无人机包括机头和机身，所述机头与机身连接端呈“7”字型，使机头下端形成安装云台的安装位，所述云台设于安装位中，所述云台包括依次连接的摄像头、第一支架、第二支架和缓冲底座，所述缓冲底座设有第一连接点，第二连接点和第三连接点，所述无人机云台还设有弹性元件，所述第一连接点连接机头的底部，所述第二连接点和第三连接点分别通过弹性元件连接机身的前端，构成稳定的三角结构。本发明通过提供一种拍摄稳定、结构紧凑、转动灵活且能够多视角拍摄的无人机云台，缓冲底座的设计，保证无人机在飞行过程中摄像头能够拍摄到稳定的画面，通过弹性元件连接，起到缓冲的作用，保证了摄像头拍摄画面的稳定。

Description

一种无人机云台

技术领域

本发明属于无人机云台技术领域，具体设计一种无人机云台。

背景技术

随着航拍无人机的兴起，附着在无人机身上的各种专业名词也开始引起人们的注意，其中最引人注目的词就是“云台”，这是安装在无人机上用来挂载相机的机械构件，无人机云台对于稳定航拍来说却起着非常大的作用。当“云台”应用到航拍无人机上时，其主要作用是为了防止无人机在飞行时拍摄画面抖动。

起初的航拍飞行器直接将相机固定在飞行器上，这种方式存在的不足是当飞行器飞行状态改变甚至是发生轻微的抖动，相机的画面也会同步抖动，大大影响拍摄的质量。随着陀螺仪技术的成熟，多旋翼飞行器开始发展起来，而无人机云台的工作原理便是利用了多旋翼飞行器利用陀螺仪平稳飞行的原理。当无人机（多旋翼飞行器）向某一角度倾斜时会被陀螺仪感应到，之后会利用算法迅速加强倾斜角度方向的电机动力，从而使无人机恢复平衡，云台的“稳定”道理一样，一般无人机云台都能满足相机的三个活动自由度：绕X、Y、Z轴旋转，每个轴心内都安装有电机，配合无人机朝各个方向进行转动。

现有的飞行器云台与飞行器之间的连接包括机械连接和信号线路连接，机械连接一般为固定连接，并且大部分时候都采用螺钉固定连接，客户在使用时，一般会根据自身需求来选择是否装配云台。目前云台与飞行器的连接采用快拆连接。现有的结构设计是设计快拆组件与云台的航向轴同轴将云台装载在飞行器上。在目前云台设计中，通常采用减震球减震，以稳定拍摄，所述减震球通常采用卡合 结构与连接件连接，且云台与无人机连接位置不合理，在承受较大的力后容易变形而脱离所述连接件，造成云台减震失效甚至损坏拍摄设备。

发明内容

本发明的目的在于提供稳定型的无人机云台，解决无人机云台拍摄不稳定、云台占用体积大的问题。

为了解决上述问题，一种无人机云台，设置在无人机上，所述无人机包括机头和机身，所述机头和机身都包括外壳，所述机头与机身的连接端呈“7”字型，使机头下端形成安装云台的安装位，所述云台设于安装位中，所述云台包括依次连接的摄像头、第一支架、第二支架和缓冲底座，所述缓冲底座设有第一连接点，第二连接点和第三连接点，所述无人机云台还设有弹性元件，所述第一连接点通过弹性元件连接机头的底部，所述第二连接点和第三连接点分别通过弹性元件连接机身的前端，构成稳定的三角结构。

所述云台主要用于无人机在飞行过程中对场景的拍摄，通过移动数据连接，使用者可在移动设施上直接看到拍摄的场景，并根据自己的需要多视角进行切换，增加了用户的体验。本发明在不增加无人机整体体积的前提下，通过在机身前端设置安装位，将云台组件设置在安装位中，一方面，保证了无人机在飞行过程中有最大的视野，另一方面也不会占用整体的体积，使结构更加紧凑。

所述机头可用于设置红外发射器和红外接收器实现定位功能，所述机头设于机身前部的上侧，当取掉电池座时，所述机头的长度与机身的厚度会形成“7”字型结构，形成一个安装位，用于安装云台组件，使整个无人机结构更加紧凑，且能够对云台组件起到保护的作用。

所述摄像头用于拍摄飞行画面，既可以拍摄照片又可以拍摄视频，并可通过软件连接移动端，实现画面的动态传输。为了节约空间，且增加摄像头转动自由度，本发明设有第一支架和第二支架的设计，所述第一支架连接摄像头，并将其悬挂在机头下端，所述第二支架用于支撑第一支架和摄像头，另一端连接缓冲底座。

在机械连接中，三角的连接方式是较为稳定的连接，所述第一连接点连接机头底部，所述第二连接点和第三连接点分别连接机身前部，构成稳定的三角形，也可将所述第一连接点连接机身前部，所述第二连接点和第三连接点分别连接机头底部，也可构成稳定的三角形，因此两种方式均可实现稳定的连接。为了减小飞行阻力，所述机头前端会逐渐缩小，因此，机头底部如果设置两个连接点，会使两个连接点的距离太近，因此优选的为第一连接点连接机头底部，所述第二连接点和第三连接点分别连接机身前部，既能够使云台组件完全容纳在安装位内，又能够稳定连接。

由于无人机在飞行过程中会有晃动，或者无人机做旋转、倾斜飞行等动作时会不够稳定，为了保证无人机在飞行过程中摄像头能够拍摄到稳定的画面，所述云台各个连接点与机体的连接方式为弹性连接，通过弹性元件连接，起到缓冲的作用，防止长期振动引起云台松动可能对摄像头造成损害，且能够尽量保证摄像头拍摄的画面更加稳定。所述弹性元件可以是弹簧类的连接件，也可以是弹性材质的连接件，都可实现稳定的效果。

进一步的，所述弹性元件为弹性胶圈，所述弹性胶圈呈多层堆积状，两端设有限位堵头。

本发明针对小型无人机，由于云台具有一定的重量，在无人机飞行过程中，如果无人机与云台为刚性连接，则在快速飞行过程中，机身的摇晃会带动云台的晃动，可能会引起云台连接的松动，多次使用后，可能还会导致云台掉落，一方面造成配件的损坏，另一方面可容易引发安全事故，因此本发明通过设置弹性元件连接云台和无人机，一方面能够起到缓冲作用，防止云台松动，另一方面能够使拍摄画面更加平缓、稳定。所述机身与云台连接处均设有相应的连接孔，所述连接孔直径小于限位堵头，由于限位堵头为弹性材质，因此可实现机身与云台的快速拆装。

所述弹性胶圈除了两端设置限位堵头外，其中部也相对膨大，中部直径接近限位堵头的直径，当无人机飞行时，由于机身的晃动可能引起云台的抖动，使得云台与无人机的机身连接部位发生碰撞，可能造成器件磨损，因此设置弹性胶圈中部膨大，当碰撞时，可以将二者的连接位置隔开，起到很好的缓冲作用。

进一步的，所述摄像头与第一支架转动连接，所述第一支架与第二支架转动连接，所述第二支架与缓冲底座转动连接。

为了使摄像头能够拍摄到多角度的画面，本发明将云台的主要部件设置为转动连接，能够实现摄像头向多个方向转动。

进一步的，所述第一支架为“n”型支架，所述“n”型支架的顶部与第二支架转动连接，所述“n”型支架两侧与摄像头的两侧转动连接，所述“n”型支架与摄像头连接的其中一侧设有第一驱动电机，所述第一驱动电机能够驱动摄像头转动。

由于摄像头为类似圆柱形，直径小于“n”型支架，所述“n”型支架有三个连接点，分别为顶点和两侧，所述“n”型支架有一定的宽度，足以承受摄像头的重量，且两侧的内部设有一定的预留空间，能够设置驱动电机。所述摄像头设于“n”型支架内侧，使摄像头能够相对于“n”型支架上下转动，且保证了摄像头的最大视角。所述“n”型支架的顶点连接第二支架，且能够相对于第二支架左右转动，因此实现了摄像头的左右转动。

进一步的，所述第二支架为“Z”型支架，所述“Z”型支架一端转动连接“n”型支架，另一端转动连接缓冲底座。

所述“Z”型支架的设计是为了贴合无人机的“7”字型结构，能够减小云台整体的占用空间。

进一步的，所述“Z”型支架两端连接处分别设有第一容腔和第二容腔，所述第一容腔和第二容腔内分别设有第二驱动电机和第三驱动电机，所述第二驱动电机可驱动“Z”型支架转动，所述第三驱动电机可驱动“n”型支架转动。

由于“Z”型支架的两端的连接件均为活动式连接，且活动式连接是由电机进行控制的，因此在“Z”型支架的两端设置第一容腔和第二容腔，所述容腔的大小根据电机大小进行设置，为了减小占用空间，尽量的设置为小体积的，方便部件之间的灵活转动。所述第二驱动电机可驱动“Z”型支架转动，从而实现摄像头实现弧线转动，所述第三驱动电机可驱动“n”型支架转动，实现摄像头的左右转动。

进一步的，所述缓冲底座还包括缓冲杆和顶板，所述机头底部设有安装孔，所述缓冲杆为内凹多棱型，设于安装孔处，一端固定连接顶板，所述顶板上设有通孔，所述通孔通过多个所述弹性胶圈与机头连接，另一端与第一连接点固定连接。

所述第一连接点为云台的主要受力点，为了保证第一连接点能够承受足够的重量，同时又能达到缓冲的效果，因此本发明设置缓冲杆和顶板，其中缓冲杆固定在顶板上，所述弹性胶圈一端的堵头穿过顶板的通孔，另一端的堵头穿过机头底部设置的通孔，由于缓冲杆具有一定的长度，为了不超出机身的高度，减小云台的整体体积，因此在机头底部设置安装孔，使缓冲杆能够容置在安装孔内，所述安装孔直径大于缓冲杆，使得缓冲杆在晃动时不会剐蹭到安装孔的外周，减小了对机头的损害。

由于缓冲杆内部设有控制线连接无人机与缓冲底座内的电路板，因此为了使多条控制线集中，因此将缓冲杆设置为多棱型，一方面能够使控制线更加紧凑，防止控制线的晃动因此松动或短路，另一方面还能够减小缓冲杆的直径，减少缓冲杆与安装孔外周的摩擦。

进一步的，所述缓冲底座纵剖面呈“7”字型，所述缓冲底座与机头连接的一面设有散热网。

为了符合机头与机身构成的“7”字型结构，本发明将缓冲底座整体也设置成“7”字型结构，起到了支撑云台作用的同时，也能够最大程度的减小体积，使缓冲底座的上底面贴合机头的下底面，缓冲底座的侧面贴合机身的前端所处平面，由于机头内设有红外定位装置，因此会散发热量，另一方面缓冲底座与“Z”型支架连接端设有电机，且缓冲底座内部设有电路板，用于控制电机的转动，因此，为了增加机头和云台装置的散热，在所述缓冲底座与机头贴合的一面设有散热网，增加空气的流动，减少热量积聚对电器件造成损害。

本发明的有益效果，通过提供一种拍摄稳定、结构紧凑、转动灵活且能够多视角拍摄的无人机云台，缓冲底座的设计，保证无人机在飞行过程中摄像头能够拍摄到稳定的画面，所述云台组件与机体的连接方式为弹性连接，通过弹性元件连接，起到缓冲的作用，防止长期振动引起云台松动可能对摄像头造成损害，且能够尽量保证摄像头拍摄的画面更加稳定。

附图说明

图1为本发明无人机和云台整体立体图。

图2为本发明无人机云台的侧视图。

图3为本发明无人机云台的立体图。

图4为本发明无人机云台的弹性胶圈主视图。

图5为本发明无人机云台“n”型支架的主视图。

图6为本发明无人机云台“Z”型支架的立体图。

图7为本发明无人机云台缓冲底座的立体图。

图8为本发明无人机云台的俯视图。

具体实施例

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种无人机云台1，设置在无人机2上，所述无人机2包括机头21和机身22，如图1虚线所示，所述机头21与机身22连接端呈“7”字型，使机头21下端形成安装云台的安装位，所述云台设于安装位中。

如图2所示，所述云台1包括依次连接的摄像头11、“n”型支架12、“Z”型支架13和缓冲底座14，如图3所示，所述缓冲底座14设有第一连接点141，第二连接点142和第三连接点143，如图4所示，所述无人机云台1还设有弹性元件15，如图3~4所示，所述第一连接点141通过弹性元件15连接机头21的底部，所述第二连接点142和第三连接点143分别设有连接点通孔10，通过弹性元件15连接机身22的前端，构成稳定的三角结构。

如图3~4所示，所述弹性元件15为弹性胶圈，所述弹性胶圈呈多层堆积状，中间膨大，两端分别设有限位堵头151，所述机身的前端上设有对应的通孔（图中未标识），所述弹性胶圈一端的限位堵头穿过机身的通孔，另一端的限位堵头穿过连接点通孔10。

进一步的，如图2所示，所述摄像头11与“n”型支架12转动连接，所述摄像头11能够相对“n”型支架12上下转动，所述“n”型支架12与“Z”型支架13转动连接，所述“n”型支架12能够相对“Z”型支架13左右转动，所述“Z”型支架13与缓冲底座14左右转动连接，

如图3所示，所述“n”型支架12的顶部与“Z”型支架13转动连接，所述“n”型支架12两侧与摄像头11的两侧转动连接，如图5所示，所述“n”型支架12与摄像头11连接的其中一侧设有第一驱动电机16，所述第一驱动电机16能够驱动摄像头11上下转动。

如图6所示，所述“Z”型支架13两端连接处分别设有第一容腔20和第二容腔30，所述第一容腔20和第二容腔30内分别设有第二驱动电机17和第三驱动电机18，所述第二驱动电机17可驱动“Z”型支架13转动，所述第三驱动电机18可驱动“n”型支架12转动。

进一步的，如图7所示，所述缓冲底座14还包括缓冲杆144和顶板145，所述机头21底部设有一个安装孔（图中未标识），所述缓冲杆144为内凹多棱型，设于安装孔处，所述缓冲杆一端固定连接顶板145，所述顶板上设有两个通孔40，所述通孔40通过两个弹性胶圈15与机头21连接，所述缓冲杆另一端与第一连接点141固定连接。

进一步的，如图7虚线所示，所述缓冲底座14纵剖面呈“7”字型，如图8所示，所述缓冲底座14与机头21连接的一面设有利于机头和电路板散热的散热网146。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种无人机云台，设置在无人机上，所述无人机包括机头和机身，所述机头和机身都包括外壳，所述机头与机身的连接端呈“7”字型，使机头下端形成安装云台的安装位，所述云台设于安装位中，所述云台包括依次连接的摄像头、第一支架、第二支架和缓冲底座，所述缓冲底座设有第一连接点，第二连接点和第三连接点，其特征在于，所述无人机云台还设有弹性元件，所述第一连接点通过弹性元件连接机头的底部，所述第二连接点和第三连接点分别通过弹性元件连接机身的前端，构成稳定的三角结构。

2.根据权利要求1所述无人机云台，其特征在于，所述弹性元件为弹性胶圈，所述弹性胶圈呈多层堆积状，两端设有限位堵头。

3.根据权利要求1所述无人机云台，其特征在于，所述摄像头与第一支架转动连接，所述第一支架与第二支架转动连接，所述第二支架与缓冲底座转动连接。

4.根据权利要求3所述无人机云台，其特征在于，所述第一支架为 “n”型支架，所述“n”型支架的顶部与第二支架转动连接，所述“n”型支架两侧与摄像头的两侧转动连接，所述“n”型支架与摄像头连接的其中一侧设有第一驱动电机，所述第一驱动电机能够驱动摄像头转动。

5.根据权利要求4所述无人机云台，其特征在于，所述第二支架为“Z”型支架，所述“Z”型支架一端转动连接“n”型支架，另一端转动连接缓冲底座。

6.根据权利要求5所述无人机云台，其特征在于，所述“Z”型支架两端连接处分别设有第一容腔和第二容腔，所述第一容腔和第二容腔内分别设有第二驱动电机和第三驱动电机，所述第二驱动电机可驱动“Z”型支架转动，所述第三驱动电机可驱动“n”型支架转动。

7.根据权利要求2所述无人机云台，其特征在于，所述缓冲底座还包括缓冲杆和顶板，所述机头底部设有安装孔，所述缓冲杆为内凹多棱型，设于安装孔处，一端固定连接顶板，所述顶板上设有通孔，所述通孔通过多个所述弹性胶圈与机头连接，另一端与第一连接点固定连接。

8.根据权利要求7所述无人机云台，其特征在于，所述缓冲底座纵剖面呈“7”字型，所述缓冲底座与机头连接的一面设有散热网。