CN108974372A - 飞控模块安装结构、飞控组件及无人机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种飞控模块安装结构、飞控组件和无人机。其中，飞控模块安装结构包括与飞控模块相连的基板和设于无人机的安装板，基板通过定位结构与安装板相连，定位结构包括设于基板上的第一定位部和设于安装板上且与第一定位部配合的第二定位部。本发明提供的飞控模块安装结构可以省略大量对飞控模块进行标定和校准的时间，提高了大批量生产的效率。

Description

飞控模块安装结构、飞控组件及无人机

【技术领域】

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种飞控模块安装结构、飞控组件和无人机。

【背景技术】

无人机是涵盖飞行控制、视觉算法、云台控制等多学科领域的复杂系统，各功能子系统的模块化与标准化，有利于加速无人机的研发与生产制造过程，方便后期的使用与维护。

飞行控制模块(下文统称为飞控模块)是无人机系统中重要的子系统，其主要功能是测量无人机飞行姿态等状态信息，并实时控制无人机的飞行。为了保证测量的精确性，无人机在安装飞控模块后，必须先进行飞控模块的标定与校准。

目前已有的商用飞控模块安装方式只有胶粘与螺纹固定两种。胶粘式安装方案的可靠性低，而螺纹固定式安装方案虽然提高了可靠性，但仍不能保证大批量生产装配过程中飞控模块的定位精度。即，在大批量生产中，不同无人机中飞控模块的安装位置并不能保证完全相同。因此，对于大批量生产中的每一台无人机，均需要花费大量的时间对飞控模块进行标定与校准，这无疑降低了装配效率。且在后期飞控模块的使用与维护过程中，无法实现“一次标定校准，多次装卸维护”。

【发明内容】

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种实现飞控模块的精确、快速、便捷安装的飞控模块安装结构、飞控组件及无人机。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

一种飞控模块安装结构，用于飞控模块和无人机之间的连接，所述飞控模块安装结构包括与所述飞控模块相连的基板和设于所述无人机的安装板，所述基板通过定位结构与所述安装板相连，所述定位结构包括设于所述基板上的第一定位部和设于所述安装板上且与所述第一定位部配合的第二定位部。

在本发明的一实施例中，所述第一定位部与所述第二定位部之间通过面接触或线接触，限制所述飞控模块绕垂直于所述安装板的直线旋转。

在本发明的一实施例中，所述第一定位部与所述第二定位部通过面接触限制所述飞控模块绕垂直于所述安装板的直线旋转，所述第一定位部具有第一抵接面，所述第二定位部具有第二抵接面，所述第一抵接面与所述第二抵接面抵接以限制所述飞控模块绕垂直于所述安装板的直线旋转。

在本发明的一实施例中，所述第一定位部为第一键槽，所述第二定位部包括平键。

在本发明的一实施例中，所述第一键槽与所述平键间隙配合。

在本发明的一实施例中，所述第一键槽呈U形。

在本发明的一实施例中，所述第二定位部还包括第二键槽，所述平键设于所述第二键槽内。

在本发明的一实施例中，所述平键与所述第二键槽为过渡配合。

在本发明的一实施例中，所述第一定位部与所述第二定位部之间通过线接触限制所述飞控模块绕垂直于所述安装板的直线旋转，所述第一定位部为定位孔，所述第二定位部为定位销。

在本发明的一实施例中，所述定位孔与所述定位销间隙配合。

在本发明的一实施例中，所述安装板具有长边和与所述长边相连的短边，所述第二定位部位于过所述安装板中心且平行于所述长边的直线上，所述第一定位部位于过所述基板中心且平行于所述长边的直线上。

在本发明的一实施例中，所述定位结构还包括设于所述基板上的第一定位孔、设于所述安装板上且与所述第一定位孔位置对应的第二定位孔以及穿过所述第一定位孔和所述第二定位孔的定位销。

在本发明的一实施例中，所述定位销与所述第一定位孔、以及所述定位销与所述第二定位孔之间均为过盈配合。

在本发明的一实施例中，所述第一定位孔与所述第一定位部的连线过所述基板中心且平行于所述安装板的长边，所述第二定位孔与所述第二定位部的连线过所述安装板中心且平行于所述安装板的长边。

在本发明的一实施例中，所述定位销为圆锥销。

在本发明的一实施例中，所述圆锥销的锥度为1∶50。

在本发明的一实施例中，所述定位结构还包括设于所述基板四个角位处的第一安装孔、设于所述安装板上且与所述第一安装孔位置对应的第二安装孔以及穿过所述第一安装孔和所述第二安装孔的紧固螺栓；

所述基板的所述四个角位处通过所述紧固螺栓与所述安装板相连，以使得所述基板朝向所述安装板的表面、与所述安装板朝向所述基板并与所述基板相连的表面紧密贴合。

在本发明的一实施例中，所述紧固螺栓与所述第一安装孔之间、以及所述紧固螺栓与所述第二安装孔之间均为间隙配合。

在本发明的一实施例中，所述基板包括基板主体以及分别凸设于所述基板主体的所述四个角位处的安装位，所述第一安装孔贯通所述安装位。

在本发明的一实施例中，所述安装位呈圆形。

在本发明的一实施例中，所述安装位朝向所述安装板的表面为经过机械加工以使其具有一定平面度的表面。

在本发明的一实施例中，所述安装板包括安装板主体和两平行间隔设置在所述安装板主体上的凸台，所述凸台的延伸方向平行于所述安装板的短边，所述第二定位部位于所述凸台上。

在本发明的一实施例中，所述凸台为长条形的凸台。

在本发明的一实施例中，所述凸台朝向所述基板的表面为经过机械加工以使其具有一定平面度的表面。

为解决其技术问题，本发明还提供了一种飞控组件，所述飞控组件包括飞控模块和如上述所述的飞控模块安装结构。

为解决其技术问题，本发明还提供了一种无人机，包括机身、与所述机身相连的机臂和设于所述机臂的动力装置，还包括如上述所述的飞控组件。

本发明提出的飞控模块安装结构，解决了飞控模块的快速精确定位及安装的问题，简化了无人机批量装配生产的流程，提高了大批量生产的效率。且本发明提出的飞控组件，可实现“一次标定校准，多次装卸维护”。即，即使经过多次拆卸和安装，本发明的飞控组件仍然可保证定位精度不变，因此可省略每一次拆装后的标定和校准步骤，简化了后期装卸维护的流程。同时，本发明通过平面约束、同轴约束及点约束来实现飞控模块的精确安装和定位，实现了对飞控模块全自由度的完整约束及较高精度的定位。具有操作简单方便，机械加工成本低等优点。

【附图说明】

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本发明一种飞控组件其中一实施例的结构示意图；

图2为图1所示的飞控组件中基板其中一实施例的结构示意图；

图3为图1所示的飞控组件中安装板其中一实施例的结构示意图；

图4为图1所示的飞控组件中平键的结构示意图；以及

图5为图1所示的飞控组件中圆锥销的结构示意图。

【具体实施方式】

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本发明不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1为本发明一种飞控组件10的结构示意图。该飞控组件10包括飞控模块20和用于将所述飞控模块20安装至无人机的飞控模块安装结构。无人机包括机身、与机身相连的机臂和设于机臂的动力装置。机臂与机身可以是固定连接，也可以是可拆卸或以可相对于机身折叠的方式连接。动力装置通常包括电机和与电机的电机轴相连的螺旋桨。电机驱动螺旋桨旋转以提供无人机飞行的升力。在其他实施例中，无人机也可以是固定翼无人机。所述飞控模块安装结构包括与所述飞控模块20相连的基板30和设于所述无人机的机身内的安装板40。值得注意的是，对安装板40在机身上的位置本发明不做限定。所述基板30通过定位结构与所述安装板40相连。在大批量生产过程中，每一台无人机的机身内均会预留出安装所述安装板40的位置，且任意两台无人机上安装板40的位置是相同的。通过所述定位结构，连接有所述基板30的所述飞控模块20在安装板40上的位置可以被确定。因此，对于在大批量生产过程中的任意两台无人机来说，其飞控模块20的位置也是相同的。因此，可以省略大量对飞控模块标定和校准的时间，提高了大批量生产的效率。值得注意的是，安装板40可以是单独的一个部件，也可以是在无人机的机身内加工出的一个部分。

如图2所示，所述基板30包括基板主体31和设于所述基板主体31四个角位处的安装位34。在本发明的一实施例中，所述安装位34自所述基板主体31凸出且呈圆形。在其他可能的实施例中，安装位34也可以是其他形状。

所述定位结构包括设于所述基板主体31朝向所述安装板40的表面的第一定位部。在本实施例中，所述飞控模块20与所述第一定位部分别位于所述基板主体31相对的两个表面上。在本发明的一实施例中，所述第一定位部为第一键槽32，所述第一键槽32呈U形，第一键槽32贯通所述基板主体31的一个侧边。

在其他可能的实施例中，所述定位结构还可以包括第一定位孔33和分别贯通四个所述安装位34的第一安装孔35。在其他可能的实施例中，可以省略安装位34，而直接在基板主体31的四个角位处开设所述第一安装孔35。

如图3所示，所述安装板40包括安装板主体41和设置在所述安装板主体41上的凸台。所述凸台包括第一凸台421和与所述第一凸台421平行间隔设置的第二凸台422。所述安装板主体41具有长边411和与所述长边411相连的短边412，即在本实施例中，所述安装板主体41整体呈矩形。在其他可能的实施例中，所述安装板主体41还可以是其他形状。在本发明的一实施例中，所述第一凸台421与所述第二凸台422的形状相同，均呈条形，所述第一凸台421和所述第二凸台422的延伸方向均与所述短边412平行。在其他实施例中，所述第一凸台421与所述第二凸台422也可以省略。

所述定位结构还包括设于所述第一凸台421的第二定位部。在本发明的一实施例中，所述第二定位部包括设于所述第一凸台421上的第二键槽43和设于所述第二键槽43内的平键50(如图4所示)。在本发明的一实施例中，所述第二键槽43与所述平键50之间为过渡配合。在其他可能的实施例中，所述第二定位部也可以仅包括平键50，即将所述平键50直接成型于所述第一凸台421上。

在其他可能的实施例中，所述定位结构还可以包括设于所述第二凸台422的第二定位孔44以及分别设于所述第一凸台421和所述第二凸台422的第二安装孔45。所述第一凸台421上设有两个第二安装孔45，两个所述第二安装孔45贯通所述第一凸台421和所述安装板主体41。所述第二凸台422上也设有两个第二安装孔45，两个所述第二安装孔45贯通所述第二凸台422和所述安装板主体41。四个所述第二安装孔45的位置分别与四个所述第一安装孔35的位置相对应。

在本发明的一实施例中，所述第二定位部位于过所述安装板主体41的中心且平行于所述长边411的直线上，且所述第二定位部与所述第二定位孔44的连线L过所述安装板主体41的中心且平行于所述长边411。相应的，所述第一定位部也位于过所述基板30中心且平行于所述长边411的直线上，所述第一定位部与所述第一定位孔33的连线过所述基板30的中心且平行于所述长边411。

如图5所示，所述定位结构还可包括穿过所述第一定位孔33和所述第二定位孔44的定位销以及穿过所述第一安装孔35和所述第二安装孔45的紧固螺栓70。在本发明的一实施例中，定位销与第一定位孔33之间、以及定位销与第二定位孔44之间均为过盈配合。采用过盈配合能够提高装配精度，适用于不需要频繁装拆飞控模块的场合。可以理解的，定位销与第一定位孔33之间、以及定位销与第二定位孔44之间也可以采用过渡配合或间隙配合，采用过渡配合或间隙配合虽然精度相对稍低，但是更加适用于需要频繁装拆飞控模块的场合。在本发明的一实施例中，定位销为圆锥销60，所述圆锥销60具有1∶50的锥度。圆锥销60具有的锥度，使得圆锥销60本身具有良好的机械自锁性能，且定位更加精确，在装拆方面比圆柱销更为方便。在本发明的一实施例中，所述紧固螺栓70与所述第一安装孔35之间、以及所述紧固螺栓70与所述第二安装孔45之间为间隙配合，以使得所述基板30朝向所述安装板40的表面、与所述安装板40朝向所述基板30并与所述基板30相连的表面紧密贴合。

在安装时，将所述第一键槽32对准所述第二键槽43内的平键50，即从上往下安装，即可实现基板30与安装板40的定位。安装非常简单便捷。也可以沿着图3中直线L方向，将第一键槽32的开口对准平键50，滑动基板30，直至平键50完全插入所述第一键槽32中。从上往下安装时，可以沿着图1中的Y轴方向进行微调，即可基本完成基板30与安装板40的定位。然后将所述圆锥销60轻轻敲入所述第一定位孔33和所述第二定位孔44，最后将四个紧固螺栓70分别装入第一安装孔35和第二安装孔45内并紧固，即可进一步完成飞控模块20的全自由度约束及安装。整个安装过程无需特殊的精细操作，方便快捷的同时可以保证较高的定位精度，十分适合大批量生产。

在本发明的实施例中，在装配状态下，所述第一键槽32与所述平键50为间隙配合。当所述飞控模块20相对于安装板40绕图1中的Z轴微小转动时，所述第一键槽32与所述平键50相互配合可以限制所述飞控模块20绕Z轴方向的转动。且由于第一键槽32与所述平键50为间隙配合，因此只有平键50的单个侧面与第一键槽32的单个槽壁抵接，从而有效防止了过约束现象的产生。例如，第一键槽32的第一抵接面321(即所述第一键槽32的槽壁)与平键50的第二抵接面501(即所述平键50的一个侧面)抵接。

在本发明的实施例中，平键50具有三个作用。一是可以提供类似于滑轨导向的作用，使得在装配过程中，基板30能够快速对准安装板40，完成定位。二是，平键50与圆锥销60形成非对称布置，可以有效防止反向安装。最后，通过合理的公差配合设计(平键50与第一键槽32之间的间隙配合)，有效防止过约束现象的产生。

圆锥销60与第一定位孔33以及第二定位孔44的配合，可以实现第一定位孔33与第二定位孔44的同轴约束，从而限制所述飞控模块20相对于无人机机身的位置，即可限制飞控模块20在图1中沿X方向和Y方向上的移动。同时，圆锥销60具有的锥度，使得圆锥销60具备良好的机械自锁性能，定位精确，装拆也更加方便。

此外，通过四个紧固螺栓70实现基板30朝向所述安装板40的平面、以及安装板40朝向所述基板30并与所述基板30相连的平面之间的紧密贴合，从而限制飞控模块20绕X轴的转动、绕Y轴的转动以及沿Z轴的移动。在本发明的一实施例中，为了保证两个平面之间的紧密贴合，还可以对基板30朝向所述安装板40的平面、以及安装板40朝向所述基板30并与所述基板30相连的平面进行机械加工，使其具有一定的平面度。为了减少加工量，在本实施例中，只需要对基板30上的四个安装位34、第一凸台411和第二凸台412进行机械加工即可。因此，安装位34、第一凸台411和第二凸台412的存在降低了机械加工量。此外，还应当尽量保证安装位34朝向安装板40的表面的平面度、与两个凸台朝向所述基板30的表面的平面度相等。可以理解的是，在其他可能的实施例中，还可以省略第一凸台411和第二凸台412，直接在安装板40上与基板30相连的区域进行机械加工，同时对基板30朝向安装板40的整个表面进行机械加工，来保证两个平面之间的紧密贴合。两个平面的平面度可以根据飞控模块具体的安装精度来确定，对此，本发明不做限定。

本发明提出的飞控模块安装结构，解决了飞控模块的快速精确定位及安装的问题，简化了无人机批量装配生产的流程，提高了大批量生产的效率。且本发明提出的飞控组件，可实现“一次标定校准，多次装卸维护”。即，即使经过多次拆卸和安装，本发明的飞控组件仍然可保证定位位置不变，保持一定的定位精度，因此可省略后期维护时每一次拆装后的标定和校准步骤，简化了后期装卸维护的流程。同时，本发明通过平面约束、同轴约束及点约束来实现飞控模块的精确安装和定位，实现了对飞控模块全自由度的完整约束及较高精度的定位。具有操作简单方便，机械加工成本低等优点。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；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范围。

Claims (26)

1.一种飞控模块安装结构，用于飞控模块和无人机之间的连接，其特征在于，所述飞控模块安装结构包括与所述飞控模块相连的基板和设于所述无人机的安装板，所述基板通过定位结构与所述安装板相连，所述定位结构包括设于所述基板上的第一定位部和设于所述安装板上且与所述第一定位部配合的第二定位部。

2.根据权利要求1所述的飞控模块安装结构，其特征在于，所述第一定位部与所述第二定位部之间通过面接触或线接触，限制所述飞控模块绕垂直于所述安装板的直线旋转。

3.根据权利要求1或2所述的飞控模块安装结构，其特征在于，所述第一定位部与所述第二定位部通过面接触限制所述飞控模块绕垂直于所述安装板的直线旋转，所述第一定位部具有第一抵接面，所述第二定位部具有第二抵接面，所述第一抵接面与所述第二抵接面抵接以限制所述飞控模块绕垂直于所述安装板的直线旋转。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的飞控模块安装结构，其特征在于，所述第一定位部为第一键槽，所述第二定位部包括平键。

5.根据权利要求4所述的飞控模块安装结构，其特征在于，所述第一键槽与所述平键间隙配合。

6.根据权利要求4或5所述的飞控模块安装结构，其特征在于，所述第一键槽呈U形。

7.根据权利要求4-6中任一项所述的飞控模块安装结构，其特征在于，所述第二定位部还包括第二键槽，所述平键设于所述第二键槽内。

8.根据权利要求7所述的飞控模块安装结构，其特征在于，所述平键与所述第二键槽为过渡配合。

9.根据权利要求1或2所述的飞控模块安装结构，其特征在于，所述第一定位部与所述第二定位部之间通过线接触限制所述飞控模块绕垂直于所述安装板的直线旋转，所述第一定位部为定位孔，所述第二定位部为定位销。

10.根据权利要求9所述的飞控模块安装结构，其特征在于，所述定位孔与所述定位销间隙配合。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的飞控模块安装结构，其特征在于，所述安装板具有长边和与所述长边相连的短边，所述第二定位部位于过所述安装板中心且平行于所述长边的直线上，所述第一定位部位于过所述基板中心且平行于所述长边的直线上。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的飞控模块安装结构，其特征在于，所述定位结构还包括设于所述基板上的第一定位孔、设于所述安装板上且与所述第一定位孔位置对应的第二定位孔以及穿过所述第一定位孔和所述第二定位孔的定位销。

13.根据权利要求12所述的飞控模块安装结构，其特征在于，所述定位销与所述第一定位孔、以及所述定位销与所述第二定位孔之间均为过盈配合。

14.根据权利要求12或13所述的飞控模块安装结构，其特征在于，所述第一定位孔与所述第一定位部的连线过所述基板中心且平行于所述安装板的长边，所述第二定位孔与所述第二定位部的连线过所述安装板中心且平行于所述安装板的长边。

15.根据权利要求12-14中任一项所述的飞控模块安装结构，其特征在于，所述定位销为圆锥销。

16.根据权利要求15所述的飞控模块安装结构，其特征在于，所述圆锥销的锥度为1∶50。

17.根据权利要求1-16中任一项所述的飞控模块安装结构，其特征在于，所述定位结构还包括设于所述基板四个角位处的第一安装孔、设于所述安装板上且与所述第一安装孔位置对应的第二安装孔以及穿过所述第一安装孔和所述第二安装孔的紧固螺栓；

所述基板的所述四个角位处通过所述紧固螺栓与所述安装板相连，以使得所述基板朝向所述安装板的表面、与所述安装板朝向所述基板并与所述基板相连的表面紧密贴合。

18.根据权利要求17所述的飞控模块安装结构，其特征在于，所述紧固螺栓与所述第一安装孔之间、以及所述紧固螺栓与所述第二安装孔之间均为间隙配合。

19.根据权利要求17或18所述的飞控模块安装结构，其特征在于，所述基板包括基板主体以及分别凸设于所述基板主体的所述四个角位处的安装位，所述第一安装孔贯通所述安装位。

20.根据权利要求19所述的飞控模块安装结构，其特征在于，所述安装位呈圆形。

21.根据权利要求19或20所述的飞控模块安装结构，其特征在于，所述安装位朝向所述安装板的表面为经过机械加工以使其具有一定平面度的表面。

22.根据权利要求1-21中任一项所述的飞控模块安装结构，其特征在于，所述安装板包括安装板主体和两平行间隔设置在所述安装板主体上的凸台，所述凸台的延伸方向平行于所述安装板的短边，所述第二定位部位于所述凸台上。

23.根据权利要求22所述的飞控模块安装结构，其特征在于，所述凸台为长条形的凸台。

24.根据权利要求22或23所述的飞控模块安装结构，其特征在于，所述凸台朝向所述基板的表面为经过机械加工以使其具有一定平面度的表面。

25.一种飞控组件，其特征在于，所述飞控组件包括飞控模块和如权利要求1-24中任一项所述的飞控模块安装结构。

26.一种无人机，包括机身、与所述机身相连的机臂和设于所述机臂的动力装置，其特征在于，还包括如权利要求25所述的飞控组件。