CN109681576A - 一种用于高频与低频减震的无人机偏转装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于高频与低频减震的无人机偏转装置。一种用于高频与低频减震的无人机偏转装置，其中，包括外壳以及设在所述外壳内并且依次连接的第一减震装置、柔性减震机构和橡胶垫，所述第一减震装置包括弹簧支撑座，所述弹簧支撑座之间设有弹簧。本发明可以对低频运动状态的机械设备进行减震，同时对于高频运动状态的机械设备也可以减震，达到一个装置同时解决低频运动状态和高频运动状态的减震效果。

Description

一种用于高频与低频减震的无人机偏转装置
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，更具体地，涉及一种用于高频与低频减震的无人机偏转装置。
背景技术
随着生活的日益发展，有很多独特的机械设备陆陆续续进入我们的生活工作中，而这些机械设备在运行过程中难免会发生震动，这些震动往往会带给我们一些很差的体验，达不到我们所需求的结果，并且仅仅单独作用地减震也容易对机械零部件产生某些损伤，进而影响工作的效率以及安全性，单独的减震机构无法更好地实现减震效果，因此提出一种具备多功能的机械减震装置。随着无人机技术的高速发展，在各个领域上都能见到无人机的身影，其最主要的应用是无人机航拍技术，然而无人机航拍技术有一个主要的缺点便是在高速飞行情况下摄像不够清晰，其根本原因在于无人机飞行过程中摄像产生震动。一般减震方案都是直接在对震动敏感的部位添加弹簧，或者在需减震处用橡胶垫隔离。
而上述常用的减震方法存在着如下的缺陷：
1.减震器减震效果单一，只能实现对高频或者低频震动的降低，不能同时实现高低频震动的减震。2.采用有弹簧减震时，由于存在自振现像，容易传递低频振动；阻尼太小，因此在与设备频率接近区间会产生共振现象。3.采用橡胶垫时，只能阻隔低频震动，且易受环境影响，橡胶容易老化。
发明内容
本发明为克服上述现有技术中的至少一种缺陷，提供一种用于高频与低频减震的无人机偏转装置。本发明可以对低频运动状态的机械设备进行减震，同时对于高频运动状态的机械设备也可以减震，达到一个装置同时解决低频运动状态和高频运动状态的减震效果。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于高频与低频减震的无人机偏转装置，其中，包括外壳以及设在所述外壳内并且依次连接的第一减震装置、柔性减震机构和橡胶垫，所述第一减震装置包括弹簧支撑座，所述弹簧支撑座之间设有弹簧。该装置使用时安装于四旋翼无人机摄像头与偏转台连接处，起到阻隔震动的作用，摄像头设在靠近该装置的橡胶垫的这一侧。无人机飞行时由于空气的摩擦会产生高频振动，导致图片拍摄不清晰，而弹簧因其无阻尼、固有频率低等特点，因此具有阻隔高频震动的特性；然而弹簧却不能阻隔无人机马达运行时产生的低频震动，且受到低频震动时弹簧存在自震现象，会传递低频震动；而橡胶能阻隔较小幅度的低频震动。本发明将弹簧与橡胶结合使用，起到同时实现高低频震动削弱的功能，但橡胶阻隔的低频震动振幅比较小，弹簧传递的低频振幅一般大于橡胶能削弱的低频振幅，因此本发明利用柔性减震机构的放大缩小原理，将弹簧传递的低频振幅降低为橡胶材料能吸收的低频振幅。这样就使得该装置可以对低频运动状态的机械设备进行减震，同时对于高频运动状态的机械设备也可以减震，达到一个装置同时解决低频运动状态和高频运动状态的减震效果。
进一步的，所述弹簧支撑座包括第一支撑座和第二支撑座，所述弹簧设在所述第一支撑座和第二支撑座之间。所述第一支撑座和第二支撑座均呈十字形，所述弹簧的个数为4个，所述弹簧均匀设在所述第一支撑座和第二支撑座十字形的4个端头上。所述各弹簧的圈数为7圈，相邻两圈之间的间隔为1㎜。
进一步的，所述柔性减震机构包括4个柔性减震单元，所述个柔性减震单元的一端分别与所述第一减震装置的四周边缘连接，所述个柔性减震单元的另一端与所述橡胶垫的四周边缘连接。
进一步的，所述柔性减震单元包括第一支撑柱、第二支撑柱、第三支撑柱、第四支撑柱、第一刚体、第二刚体、第三刚体、第四刚体、第五刚体、第六刚体和第七刚体；所述第一刚体的两端端头通过弹性铰链A和弹性铰链B分别与第一支撑柱的一端及第二支撑柱的一端连接，所述第一支撑柱的另一端及第二支撑柱的另一端与所述橡胶垫连接，所述第二刚体一端和第三刚体的一端的端头通过弹性铰链C和弹性铰链D分别与所述第三支撑柱的一端和第四支撑柱的一端连接，所述第二刚体另一端和第三刚体的另一端的侧部分别通过弹性铰链E和弹性铰链F与所述第五刚体的一侧连接，所述第二刚体的一侧和第三刚体的一侧分别通过弹性铰链G和弹性铰链H与所述第一刚体一侧连接，所述第五刚体的两端端头通过弹性铰链I和弹性铰链J分别与所述第四刚体一端和第六刚体一端的端头连接，所述第四刚体另一端和第六刚体另一端的端头通过弹性铰链K和弹性铰链L分别与所述第三支撑柱的另一端和第四支撑柱的另一端连接，所述第七刚体的一侧分别通过弹性铰链M和弹性铰链N与所述第五刚体的另一侧连接，所述第七刚体的另一侧与所述第一减震装置连接。
本发明中，柔性减震单元的原理分析如下：当从下方输入位移时，第一刚体上移，通过弹性铰链G和弹性铰链H将位移传给第二刚体和第三刚体，第二刚体和第三刚体可等效为杠杆，其中第二刚体与第三支撑柱连接的一端和第三刚体与第四支撑柱连接的一端类似于杠杆支点，当弹性铰链G和弹性铰链H输入位移时，弹性铰链E和弹性铰链F会输出一个较大的位移，输出位移的大小与弹性铰链E、F、G、H分布位置有关。弹性铰链E、F将位移传给第五刚体再通过弹性铰链M、N传给第七刚体。第四刚体和第六刚体的作用是约束第五刚体的位移，以免位移过大导致弹性铰链C、D疲劳断裂。弹性铰链M和弹性铰链N的作用是将两部分的位移合成一个位移传给第七刚体。柔性减震单元的原理分析时是从下往上分析，因此得到：输入小位移输出大位移的结果，本发明则逆向使用柔性机构，从上方输入大位移在下方输出小位移。同时柔性机构由于其弹性铰链属性，具有通过高频自震的方式削弱震动幅度的功能，将其与弹簧、橡胶组合能更好的实现减震。
进一步的，所述橡胶垫为经过金属化处理的橡胶垫，使得橡胶不容易老化。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明在偏转装置上依次设置了弹簧减震装置、柔性减震装置和橡胶垫，三者结合组成一个完整的减震机构，因此，无论是低频状态的外来冲击物体还是高频状态下的冲击物体都可以有效地减小震动，以达到一个装置同时解决低频运动状态和高频运动状态的减震效果。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明中第一减震装置、柔性减震机构和橡胶垫的结构示意图。
图3是本发明中柔性减震单元的结构示意图I。
图4是本发明中柔性减震单元的结构示意图II。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
如图1和图2所示，一种用于高频与低频减震的无人机偏转装置，其中，包括外壳1以及设在所述外壳1内并且依次连接的第一减震装置、柔性减震机构和橡胶垫2，所述第一减震装置包括弹簧支撑座3，所述弹簧支撑座3之间设有弹簧4。该装置使用时安装于四旋翼无人机摄像头与偏转台连接处，起到阻隔震动的作用，摄像头设在靠近该装置的橡胶垫2的这一侧。无人机飞行时由于空气的摩擦会产生高频振动，导致图片拍摄不清晰，而弹簧4因其无阻尼、固有频率低等特点，因此具有阻隔高频震动的特性；然而弹簧4却不能阻隔无人机马达运行时产生的低频震动，且受到低频震动时弹簧4存在自震现象，会传递低频震动；而橡胶能阻隔较小幅度的低频震动。本发明将弹簧4与橡胶结合使用，起到同时实现高低频震动削弱的功能，但橡胶阻隔的低频震动振幅比较小，弹簧4传递的低频振幅一般大于橡胶能削弱的低频振幅，因此本发明利用柔性减震机构的放大缩小原理，将弹簧4传递的低频振幅降低为橡胶材料能吸收的低频振幅。这样就使得该装置可以对低频运动状态的机械设备进行减震，同时对于高频运动状态的机械设备也可以减震，达到一个装置同时解决低频运动状态和高频运动状态的减震效果。
如图2所示，所述弹簧支撑座3包括第一支撑座31和第二支撑座32，所述弹簧4设在所述第一支撑座31和第二支撑座32之间。所述第一支撑座31和第二支撑座32均呈十字形，所述弹簧4的个数为4个，所述弹簧4均匀设在所述第一支撑座31和第二支撑座32十字形的4个端头上。所述各弹簧4的圈数为7圈，相邻两圈之间的间隔为1㎜。
如图2所示，所述柔性减震机构包括4个柔性减震单元5，所述个柔性减震单元5的一端分别与所述第一减震装置的四周边缘连接，所述个柔性减震单元5的另一端与所述橡胶垫2的四周边缘连接。
如图3和图4所示，所述柔性减震单元5包括第一支撑柱6、第二支撑柱7、第三支撑柱8、第四支撑柱9、第一刚体10、第二刚体11、第三刚体12、第四刚体13、第五刚体14、第六刚体15和第七刚体16；所述第一刚体10的两端端头通过弹性铰链A和弹性铰链B分别与第一支撑柱6的一端及第二支撑柱7的一端连接，所述第一支撑柱6的另一端及第二支撑柱7的另一端与所述橡胶垫2连接，所述第二刚体11一端和第三刚体12的一端的端头通过弹性铰链C和弹性铰链D分别与所述第三支撑柱8的一端和第四支撑柱9的一端连接，所述第二刚体11另一端和第三刚体12的另一端的侧部分别通过弹性铰链E和弹性铰链F与所述第五刚体14的一侧连接，所述第二刚体11的一侧和第三刚体12的一侧分别通过弹性铰链G和弹性铰链H与所述第一刚体10一侧连接，所述第五刚体14的两端端头通过弹性铰链I和弹性铰链J分别与所述第四刚体13一端和第六刚体15一端的端头连接，所述第四刚体13另一端和第六刚体15另一端的端头通过弹性铰链K和弹性铰链L分别与所述第三支撑柱8的另一端和第四支撑柱9的另一端连接，所述第七刚体16的一侧分别通过弹性铰链M和弹性铰链N与所述第五刚体14的另一侧连接，所述第七刚体16的另一侧与所述第一减震装置连接。
本实施例中，柔性减震单元5的原理分析如下：当从下方输入位移时，第一刚体10上移，通过弹性铰链G和弹性铰链H将位移传给第二刚体11和第三刚体12，第二刚体11和第三刚体12可等效为杠杆，其中第二刚体11与第三支撑柱8连接的一端和第三刚体12与第四支撑柱9连接的一端类似于杠杆支点，当弹性铰链G和弹性铰链H输入位移时，弹性铰链E和弹性铰链F会输出一个较大的位移，输出位移的大小与弹性铰链E、F、G、H分布位置有关。弹性铰链E、F将位移传给第五刚体14再通过弹性铰链M、N传给第七刚体16。第四刚体13和第六刚体15的作用是约束第五刚体14的位移，以免位移过大导致弹性铰链C、D疲劳断裂。弹性铰链M和弹性铰链N的作用是将两部分的位移合成一个位移传给第七刚体16。柔性减震单元5的原理分析时是从下往上分析，因此得到：输入小位移输出大位移的结果，本发明则逆向使用柔性机构，从上方输入大位移在下方输出小位移。同时柔性机构由于其弹性铰链属性，具有通过高频自震的方式削弱震动幅度的功能，将其与弹簧4、橡胶组合能更好的实现减震。
本实施例中，所述橡胶垫2为经过金属化处理的橡胶垫2，使得橡胶不容易老化。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于高频与低频减震的无人机偏转装置，其特征在于，包括外壳（1）以及设在所述外壳（1）内并且依次连接的第一减震装置、柔性减震机构和橡胶垫（2），所述第一减震装置包括弹簧支撑座（3），所述弹簧支撑座（3）之间设有弹簧（4）。
2.根据权利要求1所述的一种用于高频与低频减震的无人机偏转装置，其特征在于，所述弹簧支撑座（3）包括第一支撑座（31）和第二支撑座（32），所述弹簧（4）设在所述第一支撑座（31）和第二支撑座（32）之间。
3.根据权利要求2所述的一种用于高频与低频减震的无人机偏转装置，其特征在于，所述第一支撑座（31）和第二支撑座（32）均呈十字形，所述弹簧（4）的个数为4个，所述弹簧（4）均匀设在所述第一支撑座（31）和第二支撑座（32）十字形的4个端头上。
4.根据权利要求3所述的一种用于高频与低频减震的无人机偏转装置，其特征在于，所述各弹簧（4）的圈数为7圈，相邻两圈之间的间隔为1㎜。
5.根据权利要求1所述的一种用于高频与低频减震的无人机偏转装置，其特征在于，所述柔性减震机构包括4个柔性减震单元（5），所述4个柔性减震单元（5）的一端分别与所述第一减震装置的四周边缘连接，所述4个柔性减震单元（5）的另一端与所述橡胶垫（2）的四周边缘连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于高频与低频减震的无人机偏转装置，其特征在于，所述柔性减震单元（5）包括第一支撑柱（6）、第二支撑柱（7）、第三支撑柱（8）、第四支撑柱（9）、第一刚体（10）、第二刚体（11）、第三刚体（12）、第四刚体（13）、第五刚体（14）、第六刚体（15）和第七刚体（16）；所述第一刚体（10）的两端端头通过弹性铰链A和弹性铰链B分别与第一支撑柱（6）的一端及第二支撑柱（7）的一端连接，所述第一支撑柱（6）的另一端及第二支撑柱（7）的另一端与所述橡胶垫（2）连接，所述第二刚体（11）一端和第三刚体（12）的一端的端头通过弹性铰链C和弹性铰链D分别与所述第三支撑柱（8）的一端和第四支撑柱（9）的一端连接，所述第二刚体（11）另一端和第三刚体（12）的另一端的侧部分别通过弹性铰链E和弹性铰链F与所述第五刚体（14）的一侧连接，所述第二刚体（11）的一侧和第三刚体（12）的一侧分别通过弹性铰链G和弹性铰链H与所述第一刚体（10）一侧连接，所述第五刚体（14）的两端端头通过弹性铰链I和弹性铰链J分别与所述第四刚体（13）一端和第六刚体（15）一端的端头连接，所述第四刚体（13）另一端和第六刚体（15）另一端的端头通过弹性铰链K和弹性铰链L分别与所述第三支撑柱（8）的另一端和第四支撑柱（9）的另一端连接，所述第七刚体（16）的一侧分别通过弹性铰链M和弹性铰链N与所述第五刚体（14）的另一侧连接，所述第七刚体（16）的另一侧与所述第一减震装置连接。
7.根据权利要求1到6任一所述的一种用于高频与低频减震的无人机偏转装置，其特征在于，所述橡胶垫（2）为经过金属化处理的橡胶垫。
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