CN109159905A - 一种云台及具有该云台的无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种云台及具有该云台的无人机，包括云台本体、马达和支架。其中，支架用于支撑云台本体，马达的定子和转子中的一者与支架固定连接，另一者与云台本体的外壳固定连接，进而在马达工作时转子相对定子转动，以带动云台本体相对支架在竖直状态至转动预设角度的范围内运动，且云台本体相对支架转动至预设角度的状态下能够收纳至无人机的防护罩内。该云台及无人机，在无人机降落过程中可通过马达带动云台本体向上转动折叠，减小竖直高度，增大云台本体至地面的距离。并可通过预设角度的设置使其能够折叠至无人机自身防护罩内，从而在落地时通过防护罩即可避免云台本体与地面的接触，而无需设置起落架，进而降低整机高度。

Description

一种云台及具有该云台的无人机

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，更具体地说，涉及一种云台，还涉及一种具有该云台的无人机。

背景技术

云台是安装、固定摄像机的支撑设备。无人机携带摄像设备时通常通过在机身上固定连接云台，再将摄像设备安装于云台上。然而，云台的体积通常较大，长度较长。为了避免降落时云台与地面接触，需要设置长长的起落架来支撑，使得整机的高度更大，不利于无人机的小型化设计。

综上所述，如何有效地解决无人机整机高度过高等问题，是目前本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种云台，该云台的结构设计可以有效地解决无人机整机高度过高的问题，本发明的第二个目的是提供一种包括上述云台的无人机。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种云台，包括云台本体，还包括马达和支架，所述马达的定子和转子中的一者与所述支架固定连接，另一者与所述云台本体的外壳固定连接，所述马达用于带动所述云台本体相对所述支架在竖直状态至转动预设角度的范围内运动，且所述云台本体相对所述支架转动至预设角度的状态下能够收纳至无人机的防护罩内。

优选地，上述云台中，还包括安装于所述支架上、用于在所述云台本体收纳至所述防护罩内的状态下将所述云台本体与所述支架锁止的锁止机构。

优选地，上述云台中，所述外壳上具有定位孔，所述锁止机构包括滑动安装于所述支架上的导柱和用于将所述导柱推出且能够带动所述导柱退回的锁止部件，所述导柱推出状态下能够插入所述定位孔、退回状态下能够退出所述定位孔。

优选地，上述云台中，所述锁止部件包括转动安装于所述支架上的旋钮，所述旋钮的内端具有凸起，所述支架具有与所述凸起配合的第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽的深度大于所述第二凹槽的深度，所述凸起旋入所述第一凹槽内时将所述导柱推出、所述凸起旋入第二凹槽内时所述导柱退回。

优选地，上述云台中，所述锁止部件包括两端分别与所述导柱和所述支架相抵的弹性件，所述凸起旋入所述第一凹槽内时所述弹性件发生变形、所述凸起旋入所述第二凹槽内时所述弹性件的回复力推动所述导柱退回。

优选地，上述云台中，还包括螺钉，所述旋钮的中部开设有安装孔，所述螺钉的尾部穿过所述安装孔与所述导柱连接，所述螺钉的头部卡阻于所述安装孔外，所述弹性件为压缩弹性件。

优选地，上述云台中，所述凸起的宽度沿所述导柱推出的方向逐渐减小，所述第一凹槽与所述第二凹槽的侧壁均为与所述凸起相配合的倾斜壁。

优选地，上述云台中，所述旋钮的底端具有相对设置的两个所述凸起，所述支架上与两个所述凸起配合的分别设置有两个所述第一凹槽和两个所述第二凹槽，且两个所述第一凹槽与两个所述第二凹槽沿周向均匀相间分布。

优选地，上述云台中，所述外壳上设置有圆弧形的滑道，所述定位孔开设于所述滑道的尾端，所述外壳竖直状态下所述导柱插入所述滑道的首端，所述滑道的圆心位于所述外壳的转动轴上，所述滑道的圆心角大于所述预设角度。

本发明提供的云台包括云台本体、马达和支架。其中，支架用于支撑云台本体，马达的定子和转子中的一者与支架固定连接，另一者与云台本体的外壳固定连接，进而在马达工作时转子相对定子转动，以带动云台本体相对支架在竖直状态至转动预设角度的范围内运动，且云台本体相对支架转动至预设角度的状态下能够收纳至无人机的防护罩内。

应用本发明提供的云台，通过马达的设置带动云台本体能够由竖直状态至预设角度范围内转动，一方面拍摄时能够通过马达的控制在上述范围内任意位置进行拍摄，另一方面云台应用于无人机时，无人机降落过程中可通过马达带动云台本体向上转动折叠，减小竖直高度，增大云台本体至地面的距离。并通过预设角度大小的设置使其能够折叠至无人机自身防护罩内，从而在落地时通过防护罩即可避免云台本体与地面的接触，而无需设置起落架，进而能够降低整机的高度。

在一个优选的实施方式中，还包括锁止机构，外壳上具有定位孔，锁止机构包括滑动安装于支架上的导柱和用于将导柱推出且能够带动导柱退回的锁止部件，导柱推出状态下能够插入定位孔、退回状态下能够退出定位孔。进而在存储或运输无人机时，将云台本体转动至导向柱与定位孔相对，且导柱与定位孔相对时云台本体可以收纳至防护罩内，通过作用于锁止部件使其将导柱推出插入至定位孔内，从而将云台本体锁止，以便于无人机的存储或运输。而当云台工作前，只需作用于锁止部件使其带动导柱退出定位孔，解除对云台本体的锁定，进而可以通过马达带动云台本体正常工作。

为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种无人机，该无人机包括机身和上述任一种云台，云台的支架与机身固定连接。由于上述的云台具有上述技术效果，具有该云台的无人机也应具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个具体实施例的云台的截面结构示意图；

图2为锁止机构的爆炸结构示意图；

图3为导柱推出状态的截面结构示意图；

图4为导柱退回状态的截面结构示意图；

图5为云台本体锁止状态的示意图；

图6为云台本体竖直状态的示意图；

图7为无人机在云台竖直状态的示意图；

图8为无人机在云台折叠状态的示意图。

附图中标记如下：

云台01，机身02，防护罩03；

外壳1，支架2，第一凹槽21，第二凹槽22，导柱3，旋钮4，凸起41，弹性件5，螺钉6，定位孔7，滑道8，定子9，转子10，水平支架11，预设角度α，滑道的圆心角β。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种云台，可降低无人机的整机高度。

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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

请参阅图1-图2，图1为本发明一个具体实施例的云台的截面结构示意图；图2为锁止机构的爆炸结构示意图。

在一个具体实施例中，本发明提供的云台包括云台本体、包括马达和支架2。

其中，云台本体包括外壳1和内部组件，其具体结构请参考现有技术中常规的各类云台结构，此处不作具体限定。支架2用于支撑云台本体，支架2具体可以为呈竖直状态的支架结构，为了减轻整体云台的重量，支架2上开设有多个减重孔，具体减重孔的形状及数量可根据需要设置，此处不作具体限定。

马达的定子9和转子10中的一者与支架2固定连接，另一者与云台本体的外壳1固定连接，具体的，可以将转子10与外壳1固定连接，定子9与支架2固定连接，或者也可以将转子10与支架2固定连接，定子9与外壳1固定连接，具体的安装方式可采用现有技术中常规的固定连接方式，此处不作具体限定。在马达工作时转子10相对定子9转动，进而带动云台本体相对支架2由竖直状态至转动预设角度α的范围内往复运动。云台本体相对支架2的转动轴也就是马达的转动轴。需要说明的是，以云台本体的常规安装状态作为竖直状态，也就是如图6所示的状态，并可将该状态记为0度，预设角度α则为马达带动云台本体由该状态顺时针或逆时针转动的角度。

预设角度α的具体大小可根据云台本体的工作需求及将其用于无人机时无人机防护罩03的尺寸相应设置，以使预设角度α的大小满足云台本体转动至预设角度α状态下位于无人机的防护罩03内即可。具体的，预设角度α可以设置为80-100度，进而云台本体转动至预设角度α时基本呈水平状态。预设角度α优选设置为90度，则云台本体转动至预设角度α时呈水平状态，最大限度的增加云台至地面的高度。

为了便于马达的安装，支架2的底端可以设置圆形凹槽，以将马达的转子10或定子9嵌入其内。支架2的顶端可以用于与无人机的机身固定连接，为了便于保证连接强度及稳定性，还包括固定连接于支架2顶端的水平支架11，通过水平支架11与无人机固定连接。

应用本发明提供的云台，通过马达的设置带动云台本体能够由竖直状态至预设角度α范围内转动，一方面拍摄时能够通过马达的控制在上述范围内任意位置进行拍摄，另一方面云台应用于无人机时，无人机降落过程中可通过马达带动云台本体向上转动折叠，减小竖直高度，增大云台本体至地面的距离，从而能够降低整机的高度。并通过预设角度α的设置使其能够折叠至无人机自身防护罩03内，从而在落地时通过防护罩03即可避免云台本体与地面的接触，而无需设置起落架，进而能够降低整机的高度。

进一步地，还包括安装于支架2上、用于在云台本体收纳至防护罩03内的状态下将云台本体与支架2锁止的锁止机构。请参阅图5和图6，图5为云台本体锁止状态的示意图；图6为云台本体竖直状态的示意图。也就是通过锁止机构可以将云台本体锁止于云台本体收纳至防护罩03内的锁止位置。工作时，通过马达带动实现云台本体在预设角度α范围内运动，无人机降落时，马达带动云台本体转动折叠，减小竖直高度，增大云台本体至地面的距离。当无人机落地断电后，由于马达失电，云台本体可恢复至马达的初始状态对应的角度，具体该初始状态对应的角度可依据软件编程调整马达以控制，具体的，该角度使得云台藏于保护罩之内而不会撞到地面。在存储或运输无人机时，可通过锁止机构将云台本体锁止于锁止位置，云台本体即可相对支架2静止不动，以便于无人机的存储或运输。当无人机起飞前，该锁止机构解除对云台本体的锁止。具体的，该锁止位置对应的角度大于或等于预设角度α，当预设角度α采用90度时，则锁止位置对应的角度优选为95度，也就是锁止机构能够将云台本体锁止在云台本体由竖直状态转动95度的状态下。

具体的，外壳1上具有定位孔7，锁止机构包括滑动安装于支架2上的导柱3和用于将导柱3推出且能够带动导柱3退回的锁止部件，导柱3推出状态下能够插入定位孔7、退回状态下能够退出定位孔7。也就是通过锁止部件推动导柱3插入定位孔7以将云台本体与支架2锁止，在导柱3退出定位孔7时则将云台本体解锁。请参阅图3和图4，图3为导柱3推出状态的截面结构示意图；图4为导柱3退回状态的截面结构示意图。在存储或运输无人机时，将云台本体转动至锁止位置，使导向柱与定位孔7相对，通过作用于锁止部件使其将导柱3推出插入至定位孔7内，从而将云台本体锁止于锁止位置，以便于无人机的存储或运输。而当云台工作前，只需作用于锁止部件使其带动导柱3退出定位孔7，解除对云台本体的锁定，进而可以通过马达带动云台本体正常工作。通过导柱3与定位孔7的配合进行锁止，结构简单紧凑。根据需要，锁止机构也可以采用卡扣与卡头等，卡扣和卡头分别设置于云台本体锁止位置时外壳1与支架2相对的位置。

进一步地，锁止部件包括转动安装于支架2上的旋钮4，旋钮4的内端具有凸起41，支架2具有与凸起41配合的第一凹槽21和第二凹槽22，第一凹槽21的深度大于第二凹槽22的深度，凸起41旋入第一凹槽21内时将导柱3推出、凸起41旋入第二凹槽22内时导柱3退回。具体的，导柱3随旋钮4轴向同步移动，既包括导柱3与旋钮4固定连接，也包括旋钮4能够相对导柱3转动且在轴向上导柱3随旋钮4同步移动。进而通过转动旋钮4，使其凸起41旋入第一凹槽21内时，第一凹槽21的深度较深，将导柱3推出，从而导柱3能够插入定位孔7中以将云台本体锁止。在云台本体工作前，旋转旋钮4使其凸起41旋入第二凹槽22内，由于第二凹槽22的深度较浅，故导柱3能够退回，当导柱3随旋钮4轴向同步移动时，则旋钮4带动导柱3退回，也可以通过设置弹性件5推动导柱3复位。具体第一凹槽21和第二凹槽22的深度可根据需要设置，以使导柱3能够插入并退出定位孔7。且第二凹槽22与第二凹槽22的形状及凸起41的形状需满足凸起41能够在第一凹槽21与第二凹槽22间转动并分别与二者啮合。

具体的，锁止部件还包括两端分别与导柱3和支架2相抵的弹性件5，凸起41旋入第一凹槽21内时弹性件5发生变形、凸起41旋入第二凹槽22内时弹性件5的回复力推动导柱3退回。也就是通过设置弹性件5，在凸起41由第二凹槽22旋入第一凹槽21中时会使弹性件5发生变形，从而当凸起41由第一凹槽21旋入第二凹槽22中时弹性件5的弹性回复力会推动导柱3退回，从而脱离定位孔7，以将云台本体与支架2解锁。具体弹性件5可以为在导柱3推出时被拉伸的拉伸弹性件5，也可以为导柱3退出时被压缩的压缩弹性件5，只需使其回复力带动导柱3退回即可。

更进一步地，旋钮4的中部开设有安装孔，螺钉6的尾部穿过安装孔与导柱3连接，螺钉6的头部卡阻于安装孔外，弹性件5为压缩弹性件。也就是通过螺钉6与导柱3固定连接，二者装配于旋钮4的安装孔内。压缩弹性件的两端分别与导柱3和支架2相抵以提供将导柱3推出的力，导柱3通过螺钉6拉动旋钮4，旋钮4由于支架2上第一凹槽21或第二凹槽22的限制被限位，进而在旋钮4处于第一凹槽21或第二凹槽22时，压缩弹性件均向外推动导柱3使其保持在推出或退回状态。综上，云台本体的周向通过导柱3与定位孔7的配合定位，轴向则由支架2和旋钮4的凸台与凹槽限位，并通过弹性件5锁紧，结构简单，安全可靠，不晃动。压缩弹性件具体可以采用压缩弹簧，则装配时，导柱3套上压缩弹簧后安装进入支架2的孔里面，然后安装旋钮4，最后用螺钉6把旋钮4锁紧在导柱3上。为了便于压缩弹性件的安装，导柱3上具有凸台，凸台靠近旋钮4的一侧与支架2之间设置压缩弹性件。

具体的，凸起41的宽度沿导柱3推出的方向逐渐减小，第一凹槽21与第二凹槽22的侧壁均为与凸起41相配合的倾斜壁。通过倾斜壁的设置，便于旋转旋钮4，以更好的使凸起41在第一凹槽21与第二凹槽22中切换。进一步地，为了增大旋钮4旋转时的摩擦力，旋钮4的外壁面上设置有网纹。

进一步地，旋钮4的底端具有相对设置的两个凸起41，支架2上与两个凸起41配合的分别设置有两个第一凹槽21和两个第二凹槽22，且两个第一凹槽21与两个第二凹槽22沿周向均匀相间分布。也就是旋钮4上沿径向的两端分别设置有凸起41，与之配合的，支架2上呈正交的两个径向的两端分别设置第一凹槽21和第二凹槽22，且两第一凹槽21分别位于一径向的两端，第二凹槽22分别位于另一径向的两端。第一凹槽21与第二凹槽22形成谷峰状的装配面，两个第二凹槽22形成与旋钮4的凸起41配合的两个高点，两个第一凹槽21形成与凸起41配合的两个低点。在设置有压缩弹性件及螺钉6的情况下，当旋钮4位于两个低点位置时，压缩弹性件预紧力最大，相应的导柱3头部可穿过壳体的定位孔7，使云台成折叠状态，具体可以为平行于底面的情况；当周向转动旋钮4至两个个高点位或更高的位置时，相应的导柱3头部回弹，脱离壳体的定位孔7，可调整云台本体至竖直位置，即飞机运行时的状态。

在上述各具有导柱3的实施例中，外壳1上设置有圆弧形的滑道8，定位孔7开设于滑道8的尾端，外壳1竖直状态下导柱3插入滑道8的首端，滑道8的圆心位于外壳1的转动轴上，滑道8的圆心角β大于预设角度α。也就是滑道8的首端与外壳1竖直状态下导柱3的位置相对应，滑道8的尾端为定位孔7，即与外壳1锁止位置下的导柱3相对应。进而导柱3头部的运动轨迹在滑道8的范围内，其中，导柱3头部的活动范围包含定位孔7及滑道8，当无人机正常飞行时，马达的工作范围在不大于滑道圆心角β的预设角度α内，优选的，云台本体转动至大于预设角度α的锁止位置时锁止机构将云台本体与支架2锁止，则可以避开定位孔7，有效防止了误锁。通过滑道8的设置，在云台本体转动时能够有效起到导向作用，使其转动更为平稳。

在导柱3随旋钮4轴向同步移动的情况下，则通过将旋钮4转动至凸起41旋入第二凹槽22，以将导柱3锁止在退回位置，且导柱3退回位置下能够插入滑道8中以沿滑道8移动。而在导柱3通过螺钉6与压缩弹性件与支架2及旋钮4装配的情况下，则在无人机起飞前可将旋钮4转动至凸起41旋入第二凹槽22中，导柱3处于退回状态能够插入滑道8中以在马达带动云台本体相对支架2转动时沿滑道8移动，无人机降落马达失去电后，在存储时可手动将云台本体转动至定位孔7与导柱相对，而后将旋钮4转动至凸起41旋入第一凹槽21中，则导柱3伸出插入定位孔7中将云台本体锁止。若无人机起飞前旋钮4仍处于凸起41插入第一凹槽21中时，导柱3插入滑动中滑道8推动导柱3压缩压缩弹性件5也能够使导柱3在马达带动云台本体相对支架2转动时沿滑道8移动，但磨损较大，且在云台本体转动至锁止位置时导柱3会自动插入定位孔7将云台本体与支架2锁止。

综上，本发明提供的云台结构紧凑，可取消起无人机机体的起落架，整机结构简单；锁止机构能够使带云台的无人机做得更薄，小巧灵活；且定位云台安装角度时不需要借助外部工具。

基于上述实施例中提供的云台，本发明还提供了一种无人机，该无人机包括机身02和上述实施例中任意一种云台01，云台01的支架2与机身02固定连接。由于该无人机采用了上述实施例中的云台01，所以该无人机的有益效果请参考上述实施例。请参阅图7-图8，图7为无人机在云台竖直状态的示意图；图8为无人机在云台折叠状态的示意图。通过马达带动云台本体转动可将云台本体折叠至防护罩03内。

具体的，还包括固定连接于云台的支架2顶端的水平支架11，水平支架11与机身02固定连接，以保证连接强度及稳定性。当然，根据需要也可以直接将云台01的支架2与机身02固定连接。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种云台，包括云台本体，其特征在于，还包括马达和支架(2)，所述马达的定子(9)和转子(10)中的一者与所述支架(2)固定连接，另一者与所述云台本体的外壳(1)固定连接，所述马达用于带动所述云台本体相对所述支架(2)在竖直状态至转动预设角度(α)的范围内运动，且所述云台本体相对所述支架(2)转动至预设角度(α)的状态下能够收纳至无人机的防护罩(03)内。

2.根据权利要求1所述的云台，其特征在于，还包括安装于所述支架(2)上、用于在所述云台本体收纳至所述防护罩(03)内的状态下将所述云台本体与所述支架(2)锁止的锁止机构。

3.根据权利要求2所述的云台，其特征在于，所述外壳(1)上具有定位孔(7)，所述锁止机构包括滑动安装于所述支架(2)上的导柱(3)和用于将所述导柱(3)推出且能够带动所述导柱(3)退回的锁止部件，所述导柱(3)推出状态下能够插入所述定位孔(7)、退回状态下能够退出所述定位孔(7)。

4.根据权利要求3所述的云台，其特征在于，所述锁止部件包括转动安装于所述支架(2)上的旋钮(4)，所述旋钮(4)的内端具有凸起(41)，所述支架(2)具有与所述凸起(41)配合的第一凹槽(21)和第二凹槽(22)，所述第一凹槽(21)的深度大于所述第二凹槽(22)的深度，所述凸起(41)旋入所述第一凹槽(21)内时将所述导柱(3)推出、所述凸起(41)旋入第二凹槽(22)内时所述导柱(3)退回。

5.根据权利要求4所述的云台，其特征在于，所述锁止部件还包括两端分别与所述导柱(3)和所述支架(2)相抵的弹性件(5)，所述凸起(41)旋入所述第一凹槽(21)内时所述弹性件(5)发生变形、所述凸起(41)旋入所述第二凹槽(22)内时所述弹性件(5)的回复力推动所述导柱(3)退回。

6.根据权利要求5所述的云台，其特征在于，还包括螺钉(6)，所述旋钮(4)的中部开设有安装孔，所述螺钉(6)的尾部穿过所述安装孔与所述导柱(3)连接，所述螺钉(6)的头部卡阻于所述安装孔外，所述弹性件(5)为压缩弹性件。

7.根据权利要求4所述的云台，其特征在于，所述凸起(41)的宽度沿所述导柱(3)推出的方向逐渐减小，所述第一凹槽(21)与所述第二凹槽(22)的侧壁均为与所述凸起(41)相配合的倾斜壁。

8.根据权利要求7所述的云台，其特征在于，所述旋钮(4)的底端具有相对设置的两个所述凸起(41)，所述支架(2)上与两个所述凸起(41)配合的分别设置有两个所述第一凹槽(21)和两个所述第二凹槽(22)，且两个所述第一凹槽(21)与两个所述第二凹槽(22)沿周向均匀相间分布。

9.根据权利要求3-8任一项所述的云台，其特征在于，所述外壳(1)上设置有圆弧形的滑道(8)，所述定位孔(7)开设于所述滑道(8)的尾端，所述外壳(1)竖直状态下所述导柱(3)插入所述滑道(8)的首端，所述滑道(8)的圆心位于所述外壳(1)的转动轴上，所述滑道(8)的圆心角(β)大于所述预设角度(α)。

10.一种无人机，包括机身(02)和云台(01)，其特征在于，所述云台(01)为如权利要求1-9任一项所述的云台(01)，且所述云台(01)的支架(2)与所述机身(02)固定连接。