CN109204856A - 云台及具有此云台的无人机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及飞行器技术领域，提供一种云台及具有此云台的无人机，所述云台包括：增稳组件和设置于增稳组件内的信号传输组件，所述增稳组件包括：第一转动件和第二转动件，第一转动件和第二转动件连接；第一转动件和第二转动件均包括一驱动装置，至少一个驱动装置的转轴沿轴向设置有通孔；信号传输组件包括第一、二信号线和第一电路板，第一信号线穿过通孔，并与负载电连接，第一电路板设置于第二转动件内，第二信号线与第一电路板电连接。通过以上方式，可以有效的避免云台内的信号线随着转动件的旋转而缠绕于一起，以及避免转动件的转动不顺畅。

Description

云台及具有此云台的无人机

【技术领域】

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种云台及具有此云台的无人机。

【背景技术】

无人驾驶飞机，简称无人机(UAV)，是一种处在迅速发展中的新概念装备，其具有机动灵活、反应快速、无人驾驶、操作要求低的优点。无人机通过搭载多类传感器或摄像设备，可以实现影像实时传输、高危地区探测功能，是卫星遥感与传统航空遥感的有力补充。目前，无人机的使用范围已经扩宽到军事、科研、民用三大领域，具体在电力通信、气象、农业、海洋、勘探、摄影、防灾减灾、农作物估产、缉毒缉私、边境巡逻、治安反恐等领域应用甚广。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：在现有的云台设计中，云台上需要设置分别给负载和云台电机提供信号的线缆。现有云台的布线繁多、绕线复杂凌乱，从而造成现有云台的结构复杂、不协调，影响云台外形的美观。此外，在云台控制负载旋转的过程中，线缆通常跟随负载或云台转动件的旋转而转动，容易形成线缆缠绕的现象，导致线缆容易损坏、负载或云台转动件转动不顺畅和转动精度低。

【发明内容】

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种布线简洁并且可有效避免线缆缠绕的云台及具有此云台的无人机。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

一种云台，其用于搭载一负载，所述云台包括：增稳组件和设置于所述增稳组件的信号传输组件，所述增稳组件用于安装所述负载；所述增稳组件包括：第一转动件和第二转动件，所述第一转动件和第二转动件连接；所述第一转动件和第二转动件均包括一驱动装置，至少一个所述驱动装置的转轴沿轴向设置有通孔；所述信号传输组件包括第一信号线、第二信号线和第一电路板，所述第一信号线穿过所述通孔，并用于与所述负载电连接，所述第一电路板设置于所述第二转动件内，所述第二信号线与所述第一电路板电连接。

在一些实施例中，所述第一转动件包括第一驱动装置，所述第一驱动装置的转轴沿轴向设置有第一通孔；所述第一信号线和第二信号线穿过所述第一通孔。

在一些实施例中，所述增稳组件还包括第三转动件，所述第三转动件与所述第二转动件连接；所述信号传输组件还包括：第三信号线和第二电路板，所述第二电路板设置于所述第三转动件内，所述第三信号线的一端与所述第一电路板电连接，所述第三信号线的另一端与所述第二电路板电连接。

在一些实施例中，所述第一驱动装置包括：第一固定部、第一转动部和第一转轴，所述第一转动部可以绕第一转轴相对于所述第一固定部转动；所述第二转动件包括第二驱动装置和第一连接臂，所述第二驱动装置包括第二固定部、第二转动部和第二转轴，其中，所述第二转动部可以绕所述第二转轴相对于所述第二固定部转动；所述第一连接臂的一端与所述第一转动部固定连接，另一端与所述第二固定部固定连接。

在一些实施例中，所述第三转动件包括：第三驱动装置和第二连接臂，所述第三驱动装置包括：第三固定部、第三转动部和第三转轴，其中，所述第三转动部可绕所述第三转轴相对于所述第三固定部转动；所述第二连接臂的一端与所述第二转动部固定连接，另一端与所述第三固定部固定连接，所述第三转动部用于与所述负载固定连接。

在一些实施例中，所述第三转动件还包括第三连接臂，所述第二连接臂和第三连接臂分别用于铰接于所述负载的两相对侧，所述第三连接臂的一端与所述第二转动部固定连接，另一端用于与所述负载铰接。

在一些实施例中，所述第一电路板设置于所述第一连接臂内；所述第二电路板设置于所述第二连接臂内。

在一些实施例中，所述第一连接臂的另一端设置有连接槽，所述第一信号线穿过所述连接槽，并用于与所述负载电连接；所述第三信号线穿过所述连接槽，与所述第二电路板电连接。

在一些实施例中，所述第一信号线包括弯折部，所述弯折部位于所述第二连接臂另一端的内部。

在一些实施例中，所述第一信号线还包括绕线部，所述绕线部位于所述第三转动部内，并绕设于所述第三转轴。

在一些实施例中，所述第三信号线设置有弯曲部，所述弯曲部位于所述第一连接臂另一端的内部。

在一些实施例中，所述第一信号线和第二信号线均为单芯线，并且横截面为圆形；所述第三信号线为柔性电路板排线。

在一些实施例中，所述第二转轴沿轴向方向设置有第二通孔，所述第一信号线和第三信号线从所述第一连接臂的另一端内部，穿过所述第二通孔，从而穿过所述第二转动部。

在一些实施例中，所述第三转轴沿轴向方向设置有第三通孔，所述第一信号线从所述第二连接臂的另一端内部，穿过所述第三通孔，从而穿过所述第三转动部。

为解决上述技术问题，本发明实施例还提供以下技术方案：

一种无人机，包括：负载和以上所述的云台，所述云台搭载所述负载。

与现有技术相比较，本发明实施例的云台中的第一信号线穿过设置于第一转动件或第二转动件中驱动装置的转轴上的通孔，可以有效的避免云台内的信号线随着转动件的旋转而缠绕于一起，以及避免转动件的转动不顺畅。

【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为简化示出的本发明实施例提供的一种云台及负载的结构示意图；

图2为图1所示的云台及负载的另一结构示意图；

图3为图1所示的云台中信号传输组件的结构示意图；

图4为图1所示的云台中信号传输组件及第一转动件的结构示意图。

【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方式，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“电连接”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。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方式的目的，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方式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。

请参阅图1和图2，本发明实施例提供一种云台100，可用于搭载一负载200，以实现所述负载200的固定、或随意调节所述负载200的姿态(例如，改变所述负载200的高度、倾角和/或方向)以及使所述负载200稳定保持在设定的姿态上。所述负载200可以为图像获取装置，例如相机、摄影机、摄像头等，或为其它便携式电子装置，例如手机、平板电脑等，可以理解的，也可以为传感器等。所述云台100可作为摄影、照相、监测、采样的辅助装置，其可应用在但不限于，手持拍摄设备、无人机、无人船或者无人车等装置中。例如，所述云台100可搭载所述图像获取装置，并安装于无人机上，以进行航拍工作。或者，所述云台100也可搭载所述图像获取装置并安装于一手柄上作为手持式拍摄设备进行拍照、录像等工作，并允许用户手动操作所述云台100来控制所述图像获取装置的拍摄角度。

以下将以所述负载200为摄像头为例，并且所述云台100应用于无人机来详细阐述本发明。

所述云台100包括增稳组件10和设置于所述增稳组件10内的信号传输组件20，所述增稳组件10用于安装所述负载200。在本实施例中，所述云台100为三轴全方位云台，所述增稳组件10包括第一转动件11、第二转动件12和第三转动件13，其中第一转动件11用于安装于所述无人机的机身，所述第一转动件11与所述第二转动件12连接，所述第三转动件13与所述第二转动件12连接，并且所述第三转动件13用于安装所述负载200。

第一转动件11、第二转动件12、第三转动件13均包括驱动装置，每个驱动装置均包括固定部和转动部，并且所述转动部可相对于所述固定部转动。

可以理解的是，在其它一些实施例中，所述增稳组件10仅包括第一转动件11和第二转动件12，其中第一转动件11用于安装于所述无人机的机身，所述第一转动件11与所述第二转动件12连接，并且所述第二转动件12用于安装所述负载200。

在本发明实施例中，所述云台100的增稳组件10的各个驱动装置分别响应接收到的转动控制信号，并根据控制信号控制其转动部相对于其固定部顺时针或逆时针转动，以及调节该转动部的转速，从而实现相应方向的调整。进而实现所述负载200的方向、方位及稳定性的控制。通过以上方式，使得所述负载200能够获得相应视角的、稳定的视频和/或图片。可以理解的是，所述增稳组件10也可包括一个方向转动、两个方向转动或更多方向转动的转动件。

具体的，在本实施例中，所述第一转动件11包括第一驱动装置111，所述第一驱动装置111包括第一固定部1111、第一转动部1112和第一转轴1113。其中，所述第一转轴1113与所述第一固定部1111活动连接，所述第一转轴1113与所述第一转动部1112固定连接，并且所述第一转动部1112可以绕第一转轴1113相对于所述第一固定部1111转动。所述第一固定部1111用于与所述无人机的机身固定连接。所述第一转轴1113沿轴向方向设置有第一通孔1113a(见图4)。

在本实施例中，所述第二转动件12包括第二驱动装置121和第一连接臂122，所述第二驱动装置121包括第二固定部1211、第二转动部1212和第二转轴1213。其中，所述第二转轴1213与所述第二固定部1211活动连接，所述第二转轴1213与所述第二转动部1212固定连接，并且所述第二转动部1212可以绕第二转轴1213相对于所述第二固定部1211转动。所述第一连接臂122的一端与所述第一转动部1112固定连接，另一端与所述第二驱动装置121中第二固定部1211固定连接，从而使得在所述第一驱动装置111的第一转动部1112转动时，可带动所述第二转动件12相对于所述第一转动件11中的第一固定部1111转动。

在本实施例中，所述第三转动件13包括第三驱动装置131和第二连接臂132，所述第三驱动装置131包括第三固定部1311、第三转动部1312和第三转轴1313。其中，所述第三转轴1313与所述第三固定部1311活动连接，所述第三转轴1313与所述第三转动部1312固定连接，并且所述第三转动部1312可以绕第三转轴1313相对于所述第三固定部1311转动。所述第二连接臂131的一端与所述第二转动部1212固定连接，另一端与所述第三驱动装置131中第三固定部1311固定连接，从而使得在所述第二驱动装置121的第二转动部1212转动时，可带动所述第三转动件13相对于所述第二转动件12中的第二固定部1211转动。所述第三转动部1312与所述负载200固定连接，用于带动所述负载200相对于所述第三固定部1311转动。

其中，所述第一驱动装置111、第二驱动装置121、第三驱动装置131可以分别为无刷电机、有刷电机或气动马达中的一种。

可以理解的是，在其它一些实施例中，所述第三转动件13还包括第三连接臂(图未示)，所述第二连接臂132和第三连接臂分别位于所述负载200的两相对侧，所述第三连接臂的一端与所述第二转动部1212固定连接，另一端与所述负载200铰接。

进一步的，在本实施例中，所述第一转动件11控制所述负载200绕平移轴/航向轴(如图1所示的Y轴方向)转动；所述第二转动件12控制所述负载200绕横滚轴(如图1所示的R轴方向)转动；所述第三转动件13控制所述负载200绕俯仰轴(如图1所示的P轴方向)转动。

在其它的一些实施例中，所述第一转动件11控制所述负载200绕俯仰轴转动；所述第二转动件12控制所述负载200绕偏航轴转动；所述第三转动件13控制所述负载200绕横滚轴转动。

如图3所示，所述信号传输组件20包括第一信号线21、第二信号线22、第三信号线23、第一电路板24和第二电路板25。其中，所述第一电路板24设置于所述第二转动件12内，所述第二电路板25设置于所述第三转动件13内。所述第一信号线21的一端与位于无人机的机身内的处理器(图未示)电连接，另一端与所述负载200电连接。所述第二信号线22的一端与位于无人机的机身内的处理器(图未示)电连接，另一端与所述第一电路板24电连接。所述第三信号线23的一端与所述第一电路板24电连接，另一端与所述第二电路板25电连接。

具体的，在本实施例中，所述第一电路板24设置于所述第一连接臂122内，用于控制所述第二驱动装置121的运行状态；所述第二电路板25设置于所述第二连接臂132内，用于控制所述第三驱动装置131的运行状态。所述第一信号线21穿过所述第一通孔1113a，从而穿过所述第一转动部1112，由所述第一连接臂122的一端延伸至另一端。所述第一连接臂122的另一端设置有连接槽1221，所述第一信号线21穿过所述连接槽1221，从而进入所述第二连接臂132的一端，所述第一信号线21从所述第二连接臂132的另一端进入所述第三转动部1312，再由所述第三转动部1312内伸出与所述负载200电连接。即，所述第一信号线21依次穿过所述第一通孔1113a、第一转动部1112、第一连接臂122、第二转动部1212、第二连接臂132、第三转动部1312，并与所述负载200电连接。

所述第一信号线21包括弯折部211和绕线部212，并且所述弯折部211位于所述第二连接臂132另一端的内部，所述绕线部212位于所述第三转动部1312的内部。当所述第二转动部1212相对于所述第二固定部1211转动时，所述第一信号线21中位于所述连接槽1221内的部分将随着所述第二转动部1212一起转动，从而使得所述弯折部211被进一步弯折或者拉伸，以防所述第二转动部1212转动时，扯断所述第一信号线21。所述绕线部212位于所述第三转动部1312内，并绕设于所述第三转轴1313上。所述绕线部212的绕设圈数与所述第三转动部1312相对于所述第三固定部1311的最大转动角度相对应，以使所述第三转动部1312相对于所述第三固定部1311由一初始状态沿第一方向转动至最大极限角度的过程中，或沿与第一方向相反的方向转动至最大极限角度的过程中，所述第三转动部1312转动的灵活性不会被所述绕线部212的长度限制；同时，所述第一信号线21不会由于所述第三转动部1312的转动而断裂，也不会再所述第三转动部1312内堆积成团或发生缠绕。

在本实施例中，所述第二信号线22穿过所述第一通孔1113a，并且穿过所述第一转动部1112的，由所述第一连接臂122的一端延伸至所述第一电路板24处；并与所述第一电路板24电连接。即，所述第二信号线22依次穿过所述第一通孔1113a、第一转动部1112、第一连接臂122的一部分，并与所述第一电路板24电连接。

在本实施例中，所述第三信号线23穿过所述连接槽1221进入所述第二转动部1212，并由第二转动部1212进入所述第二连接臂132的一端，所述第三信号线23从所述第二连接臂132的另一端延伸至所述第二电路板25处，并与所述第二电路板25电连接。即，所述第三信号线23依次穿过第一连接臂122的一部分、第二转动部1212和第二连接臂132，并与所述第二电路板25电连接。所述第三信号线23设置有弯曲部231，所述弯曲部231位于所述第一连接臂122下端(即，另一端)的内部。所述第三信号线23中位于所述连接槽1221内的部分将随着所述第二转动部1212一起转动，从而使得所述弯曲部231被进一步弯曲或者拉直，以防所述第二转动部1212转动时，扯断所述第三信号线23。

在本实施例中，所述第一信号线21和第二信号线22均为单芯线(极细同轴线)，并且横截面为圆形，这样的结构可以方便所述第一信号线21和第二信号线22从所述第一通孔1113a中穿过。所述第三信号线23的一端与所述第一电路板24电连接，另一端与所述第二电路板25电连接。所述第三信号线23为柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)排线。FPC排线呈薄片状，具有适合弯折，成本低的特点。可以理解的是，在其它一些实施例中，所述第一信号线21、第二信号线22和第三信号线23也可以采用相同材质的信号线，如均采用单芯线或者FPC排线，或者其它类型的信号线。

可以理解的是，在其它一些实施例中，所述第二转轴1213沿轴向方向设置有第二通孔(图未示)，所述第一信号线21和第三信号线23从所述第一连接臂122的另一端内部，穿过所述第二通孔(图未示)，从而穿过所述第二转动部1212。基于上述结构，所述第一信号线21不必再设置有所述弯折部211，所述第三信号线23不必设置有所述弯曲部231。

可以理解的是，在其它一些实施例中，所述第三转轴1313沿轴向方向设置有第三通孔(图未示)，所述第一信号线21从所述第二连接臂132的另一端内部，穿过所述第三通孔(图未示)，从而穿过所述第三转动部1312。基于上述结构，所述第一信号线21不必再设置有所述绕线部212。

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 (15)

1.一种云台(100)，其用于搭载一负载(200)，其特征在于，所述云台(100)包括：

增稳组件(10)和设置于所述增稳组件(10)的信号传输组件(20)，所述增稳组件(10)用于安装所述负载(200)；

所述增稳组件(10)包括第一转动件(11)和第二转动件(12)，所述第一转动件(11)和第二转动件(12)连接；所述第一转动件(11)和第二转动件(12)均包括一驱动装置(111，121)，至少一个所述驱动装置(111，121)的转轴(1113，1213)沿轴向设置有通孔；

所述信号传输组件(20)包括第一信号线(21)、第二信号线(22)和第一电路板(24)，所述第一信号线(21)穿过所述通孔，并用于与所述负载(200)电连接，所述第一电路板(24)设置于所述第二转动件(12)内，所述第二信号线(22)与所述第一电路板(24)电连接。

2.根据权利要求1所述的云台(100)，其特征在于，所述第一转动件(11)包括第一驱动装置(111)，所述第一驱动装置(111)的转轴沿轴向设置有第一通孔(1113a)；所述第一信号线(21)和第二信号线(22)穿过所述第一通孔(1113a)。

3.根据权利要求1或2所述的云台(100)，其特征在于，

所述增稳组件(10)还包括第三转动件(13)，所述第三转动件(13)与所述第二转动件(12)连接；

所述信号传输组件(20)还包括：第三信号线(23)和第二电路板(25)，所述第二电路板(25)设置于所述第三转动件(13)内，所述第三信号线(23)的一端与所述第一电路板(24)电连接，所述第三信号线(23)的另一端与所述第二电路板(25)电连接。

4.根据权利要求3所述的云台(100)，其特征在于，

所述第一驱动装置(111)包括第一固定部(1111)、第一转动部(1112)和第一转轴(1113)，所述第一转动部(1112)可以绕第一转轴(1113)相对于所述第一固定部(1111)转动；

所述第二转动件(12)包括第二驱动装置(121)和第一连接臂(122)，所述第二驱动装置(121)包括第二固定部(1211)、第二转动部(1212)和第二转轴(1213)，其中，所述第二转动部(1212)可以绕所述第二转轴(1213)相对于所述第二固定部(1211)转动；

所述第一连接臂(121)的一端与所述第一转动部(1112)固定连接，另一端与所述第二固定部(1211)固定连接。

5.根据权利要求4所述的云台(100)，其特征在于，所述第三转动件(13)包括：第三驱动装置(131)和第二连接臂(132)，所述第三驱动装置(131)包括：第三固定部(1311)、第三转动部(1312)和第三转轴(1313)，其中，所述第三转动部(1312)可绕所述第三转轴(1313)相对于所述第三固定部(1311)转动；

所述第二连接臂(131)的一端与所述第二转动部(1212)固定连接，另一端与所述第三固定部(1311)固定连接，所述第三转动部(1313)用于与所述负载(200)固定连接。

6.根据权利要求5所述的云台(100)，其特征在于，所述第三转动件(13)还包括第三连接臂，所述第二连接臂(132)和第三连接臂分别用于铰接于所述负载(200)的两相对侧，所述第三连接臂的一端与所述第二转动部(1212)固定连接，另一端用于与所述负载(200)铰接。

7.根据权利要求5或6所述的云台(100)，其特征在于，所述第一电路板(24)设置于所述第一连接臂(122)内；所述第二电路板(25)设置于所述第二连接臂(132)内。

8.根据权利要求7所述的云台(100)，其特征在于，

所述第一连接臂(122)的另一端设置有连接槽(1221)，所述第一信号线(21)穿过所述连接槽(1221)，并用于与所述负载(200)电连接；

所述第三信号线(23)穿过所述连接槽(1221)，与所述第二电路板(25)电连接。

9.根据权利要求8所述的云台(100)，其特征在于，所述第一信号线(21)包括弯折部(211)，所述弯折部(211)位于所述第二连接臂(132)另一端的内部。

10.根据权利要求9所述的云台(100)，其特征在于，所述第一信号线(21)还包括绕线部(212)，所述绕线部(212)位于所述第三转动部(1312)内，并绕设于所述第三转轴(1313)。

11.根据权利要求10所述的云台(100)，其特征在于，所述第三信号线(23)设置有弯曲部(231)，所述弯曲部(231)位于所述第一连接臂(122)另一端的内部。

12.根据权利要求3-11中任一项所述的云台(100)，其特征在于，所述第一信号线(21)和第二信号线(22)均为单芯线，并且横截面为圆形；

所述第三信号线(23)为柔性电路板排线。

13.根据权利要求3-7中任一项所述的云台(100)，其特征在于，

所述第二转轴(1213)沿轴向方向设置有第二通孔，所述第一信号线(21)和第三信号线(23)从所述第一连接臂(122)的另一端内部，穿过所述第二通孔，从而穿过所述第二转动部(1212)。

14.根据权利要求4-7中任一项所述的云台(100)，其特征在于，

所述第三转轴(1313)沿轴向方向设置有第三通孔，所述第一信号线(21)从所述第二连接臂(132)的另一端内部，穿过所述第三通孔，从而穿过所述第三转动部(1312)。

15.一种无人机，其特征在于，包括：负载(200)和如权利要求1-14中任一项所述的云台(100)，所述云台(100)搭载所述负载(200)。