CN109969420B - 一种舵机驱动的折叠云台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种舵机驱动的折叠云台，用于将待连接设备连接于被连接设备上。折叠云台包括固定组件、舵机、连杆机构及承接组件。其中，固定组件连接于被连接设备上，舵机为上述折叠云台提供动力，连杆机构将舵机输出的直线运动转化成曲线运动，以实现折叠，承接组件用于连接连杆机构和待连接设备。本发明通过连杆机构和弹性串联机构实现云台折叠的技术效果，折叠后的云台减少了占用空间，便于收纳和携带。同时，在工作状态下，连杆机构使待连接设备和被连接设备具有一定距离，从而解决了被连接设备对待连接设备的物理干涉问题，如无人机进入相机视场角的问题。

Description

一种舵机驱动的折叠云台

技术领域

本发明涉及用于舵机驱动的云台技术领域，尤其涉及一种舵机驱动的折叠云台。

背景技术

云台是一种用于连接和固定的装置，可将相机、雷达设备、传感器等待连接设备连接和固定于被连接设备上。以空中拍摄领为例，被连接设备为无人机，待连接设备为相机，直接将相机连接于无人机上，导致无人机干涉到相机的视场角，采用云台将相机连接到无人机上，可以在一定角度内解决该问题，但是传统的云台占用空间大，携带过程中连接处容易产生不可逆的损伤，并且现有技术不能保证相机的视场角360°都不受无人机的影响。另外，无人机的震动会对相机的工作效果产生负面影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种舵机驱动的折叠云台，解决了上述技术问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种舵机驱动的折叠云台，用于将待连接设备连接于被连接设备上，包括：

固定组件，所述固定组件设于所述被连接设备上；

舵机，所述舵机设于所述固定组件上；

连杆机构，所述连杆机构与所述舵机固接，所述连杆机构分别与所述固定组件和所述待连接设备可转动连接，所述连杆机构将所述舵机的直线运动转化成曲线运动，使所述待连接设备绕所述固定组件折叠。

优选的，所述连杆机构包括连接于所述舵机上的动力输入部、连接于所述固定组件上的固定组件连接部、第一动力输出部及第二动力输出部；所述舵机的直线运动先转化成第一动力输出部的曲线运动，然后第一动力输出部和第二动力输出部共同作曲线运动。

优选的，所述连杆机构包括连接于所述舵机上的动力输入部、连接于所述固定组件上的固定组件连接部及第二动力输出部；所述舵机驱动所述动力输入部，所述舵机的直线运动转化成所述第二动力输出部的曲线运动。

优选的，所述连杆机构包括：

舵机连杆，所述舵机连杆上设有所述动力输入部；

上减震件，所述上减震件的一端设有所述固定组件连接部，另一端设有所述第二动力输出部；

L型连杆，所述L型连杆的折弯处与所述固定组件连接部铰接，所述L型连杆的一端通过一过渡连杆与所述舵机连杆铰接，另一端设有所述第一动力输出部。

优选的，所述第一动力输出部单独作曲线运动时，所述第一动力输出部的最大旋转角度通过所述舵机连杆和所述固定组件连接部约束。

优选的，所述连杆机构通过一承接组件连接被连接设备；所述承接组件与所述第二动力输出部连接。

优选的，所述承接组件包括：

下减震件，所述下减震件连接所述第二动力输出部；

弹性串联机构，所述弹性串联机构设于所述连杆机构上，所述弹性串联机构的一端连接所述第一动力输出部，用于将所述第一动力输出部的曲线运动转化成直线运动，使所述弹性串联机构的另一端与所述下减震件处于连接状态或非连接状态。

优选的，所述弹性串联机构包括：

弹性件，所述弹性件的两端通过所述连杆机构限位；

串联杆，所述串联杆贯穿所述弹性件，并与弹性件卡接，所述串联杆与所述第一动力输出部搭接。

优选的，所述串联杆通过一卡簧连接所述弹性件。

优选的，所述过渡连杆为Y型连杆。

优选的，所述连杆机构上设有安装弹性件的安装槽，所述安装槽的端面对弹性件进行限位。

优选的，所述连杆机构上设有导向槽或导向孔，所述串联杆贯穿导向槽或导向孔。

优选的，所述连接状态下，弹性串联机构插接于所述下减震件中。

优选的，所述下减震件上设有用于插接弹性串联机构的串联孔道。

优选的，所述承接组件与所述第二动力输出部柔性连接。

优选的，所述第二动力输出部上设有上连接板，所述承接组件上设有与所述上连接板对应的下连接板，所述上连接板和下连接板通过减震件柔性连接。

优选的，所述待连接设备为相机。

优选的，所述被连接设备为无人机。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明中，云台为可折叠式，云台折叠时，连杆机构将舵机的直线运动转化成曲线运动，使第二动力输出部绕固定组件连接部进行转动，从而实现云台的折叠，进而解决了便于收纳和携带的问题。进一步的，折叠前先通过弹性串联机构将云台与相机等待连接设备进行连接，从而使下减震件和待连接设备在折叠过程中产生的径向力转移到弹性串联机构上，以减缓减震件承受的力矩。

(2)本发明中，当折叠云台用于连接相机和无人机时，连杆机构使相机和无人机之间具有一定距离，从而解决了工作状态下无人机进入相机视场角的问题。同理，上述折叠云台应用于雷达、传感器等其他待连接设备上时，解决了被连接设备对待连接设备的物理干涉问题。

(3)当折叠云台用于连接相机和无人机时，使相机与下减震件可转动连接，当云台处于展开状态，相机具有某一方向的旋转自由度，当云台处于折叠状态时，相机可获取另一方向的旋转自由度，因而本发明实中相机具有两个旋转自由度。

附图说明

图1为本申请的爆炸图；

图2为本申请的工作状态结构示意图；

图3为本申请的连接状态示意图；

图4为本申请的折叠状态示意图；

图5为本申请的总装图；

图6为本申请的机壳立体图。

其中，1、舵机，11、连接杆，2、机壳，21、舵机安装位，22、连杆折叠位，31、舵机连杆，311、动力输入部，32、过渡连杆，33、L型连杆，331、第一动力输出部，332、挡块部，34、上减震件，341、固定组件连接部，3411、极限限位区，342、导向连接部，3421、安装槽，3422、导向孔，343、第二动力输出部，3431、上连接板，41、串联轴，42、卡簧，43、弹性件，5、下减震件，51、下连接板，52、串联孔道，6、减震球，7、相机。

具体实施方式

下面结合附图举一具体实施例详细描述本发明。

如图1所示，一种舵机驱动的折叠云台，用于将待连接设备连接于被连接设备上，可用于空中拍摄、雷达探测、电缆收容等领域。待连接设备可为多种，比如相机、雷达设备、传感器、超声波设备等，被连接设备可为无人机、军舰等。本实施例不对待连接设备和被连接设备做具体限定，为更准确地表述本发明，本实施例中，以无人机和相机为例进行说明，其中无人机为被连接设备，相机为待连接设备，上述舵机驱动的折叠云台用于将相机连接在无人机上。

本发明包括固定组件、舵机1、连杆机构及承接组件。其中，固定组件连接于无人机上，两者可采用固接、可拆卸连接等连接方式。舵机1为上述折叠云台提供动力，本实施例中采用丝杠舵机。连杆机构将舵机7输出的直线运动转化成曲线运动，以实现折叠。连杆机构可与相机7连接，但作为优选的，本实施例中，连杆机构通过承接组件连接连杆机构和相机7。

固定组件包括机壳2；连杆机构的形式可为多种，比如，一与固定组件铰接、与舵机1固接、可绕与固定组件铰接的位置旋转的连杆机构。但作为优选的，本实施例中，连杆机构包括舵机连杆31、过渡连杆32、L型连杆33以及上减震件34；承接组件包括下减震件5和弹性串联机构，其中，弹性串联机构包括串联轴41、弹性件43和卡簧42。

如图1、图5及图6所示，机壳2成一面开口的箱体，其内部设置有舵机安装位21和连杆折叠位22。舵机1可拆卸地设置于舵机安装位21，机壳2在连杆折叠位22对应的底面和侧面上各形成一开口相通的U型槽。

如图1和图2所示，舵机1的传动部伸出一连接杆11，连接杆11插接于舵机连杆31上，且两者通过螺栓、螺母等紧固件固定在一起。在舵机连杆31与连接杆11进行连接的地方形成动力输入部311。过渡连杆32为Y型连杆，其两端分别与舵机连杆31和L型连杆33铰接。L型连杆33的一端与过渡连杆32铰接，另一端形成第一输动力出部331，L型连杆33的折弯处和第一输动力出部331之间为挡块部332。

上减震件34为内部中空、两端开口状，其一端为固定组件连接部341、另一端为第二动力输出部343、中间为导向连接部342。固定组件连接部341在连杆折叠位22处与机壳2铰接，在折叠过程中，该铰接处为第二动力输出部343的旋转中心。固定组件连接部341与L型连杆33的折弯处也形成铰接关系，L型连杆33在折弯处与第一动力输出部331之间为极限限位区3411。折叠过程中，舵机7的直线运动首先转化为第一动力输出部331的曲线运动，此时第一动力输出部331旋转的最大角度通过舵机连杆31和固定组件连接部341进行控制，反之亦然。以折叠过程为例，如图2所示，工作状态下舵机连杆31位于最左侧，当舵机连杆31随舵机1向右运动，第一动力输出部331绕L型连杆33折弯处旋转，当挡块部332与极限限位区3411接触后，第一动力输出部331与第二动力输出部343一起运动。

安装槽3421设置于连杆机构上，用于安装弹性件，作为优选方式，本实施例中，安装槽3421设置在上减震件34的导向连接部342上，导向连接部342的内壁上设置有用于对串联轴41导向的导向槽或导向孔。作为优选的，本实施例中选用导向孔3422。导向孔3422可位于安装槽3421的上方位置，或/和下方位置，作为优选，本实施例中，安装槽3421的上、下位置上都设置了导向孔3422。导向孔3422为串联轴41进行导向，同时可对弹性件43形成轴向限位。

弹性件43位于安装槽3421内，通过安装槽3421的端面进行轴向限位而保持压缩状态。弹性件43可为多种，本实施例中选用螺旋式弹簧。本实施例中，为使弹性件43受力更为均匀，安装槽3421的端面与对应的导向孔3422的端面在同一平面，因而导向孔3422的端面同时对弹性件43形成轴向限位，如图2所示。卡簧42卡接在串联轴41上，且其外圈插入弹性件43中，将弹性件43和串联轴41连接在一起。卡簧42和弹性件43共同作用，对串联轴41进行定位和复位。

上减震件34上的第二动力输出部343为内部中空的圆柱状，其与导向连接部342、固定组件连接部341一体成型。第二动力输出部343外壁上成星状、均匀的固接有上连接板3431。下减震件5上设有与上连接板3431对应的下连接板51。同一组的上、下连接板51之间通过减震件柔性连接，本实施例中，选用减震球6作为减震件，以吸收无人机传递过来的高频振动，保证拍摄的视频或照片不会出现水波纹。

下减震件5的下端与相机7可转动连接。折叠时，当串联轴41将第一动力输出部331的曲线运动转化为直线运动后，串联轴41与下减震件5为插接关系，本实施例中，在下减震件5上设有一串联孔道52，为便于加工串联孔道52与下减震件5一体成型。串联孔道52与导向孔3422同轴，上述折叠云台在折叠过程中串联轴41逐渐插接入串联孔道52，使连杆机构和下减震件5成串联状态，即连接状态。反之，折叠云台在展开的过程中，串联轴41逐渐脱离入串联孔道52，即在工作状态下，串联轴41脱离串联孔道52，连杆机构和下减震件5成非连接状态。

图2和图5展示了云台工作时的状态，如图2，此时舵机1的连接杆11处于最左侧的原位，串联轴41通过卡簧42和弹性件43定位在导向孔3422中，串联轴41的上端面与第一输动力出部331搭接，相机7在竖直方向上具有旋转自由度，即相机7可绕竖直方向360旋转。

图3展示了云台折叠过程中的一个瞬态。折叠时，舵机连杆31随舵机1做直线运动，L型连杆33绕其折弯处转动，串联轴41将第一输动力出部331的圆周运动转化成直线运动而向下运动，串联轴41的下端插接入下减震件5的串联孔道52，从而将上减震件34和下减震件5串联。当L型连杆33的挡块部332到达上减震件34的极限限位区3411后，L型连杆33不再绕其折弯处转动，而是同上减震件34一起转动，其旋转轴位于上减震件34与机壳2铰接的位置。这种先串联再折叠的方式的优点在于：上减震件34和下减震件5之间通过具有柔性的减震球6连接，如果不将两者串联起来，那么折叠过程中减震球6处会产生弯矩和扭矩，对减震球6造成损害；将上、下减震件5串联后再折叠，则将径向受力传递到串联轴41上，从而极大地减轻了减震球6承受的力矩。

图4展示了云台折叠后的状态，此时，相机7位于水平状态，上减震件34的固定组件连接部341和部分导向连接部342位于机壳2的连杆折叠位22，从而减少了相机7和云台占用的物理空间。另外该状态下相机7具有水平方向的旋转自由度。

相机7的打开过程为折叠的逆向过程，需要说明的是，在打开过程中，弹性件43和卡簧42对串联轴41起到复位作用，即串联轴41在弹性力的作用下向上运动，直至舵机1运动到最左侧的原位。

在非工作状态下将云台折叠，减少了其占用的空间，从而便于收纳和携带。折叠过程中产生的径向力部分转移到弹性串联机构上，减缓了减震件承受的力矩，从而提高了云台的使用寿命。在工作状态下，连杆机构使无人机和相机之间具有一定距离，从而解决了无人机进入相机7视场角问题。

以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (14)

1.一种舵机驱动的折叠云台，用于将待连接设备连接于被连接设备上，其特征在于，包括：

固定组件，所述固定组件设于所述被连接设备上，

舵机，所述舵机设于所述固定组件上，

连杆机构，所述连杆机构与所述舵机固接，所述连杆机构分别与所述固定组件和所述待连接设备可转动连接，所述连杆机构将所述舵机的直线运动转化成曲线运动，使所述待连接设备绕所述固定组件折叠；

所述连杆机构包括连接于所述舵机上的动力输入部、连接于所述固定组件上的固定组件连接部、第一动力输出部及第二动力输出部，

所述舵机的直线运动先转化成第一动力输出部单独的曲线运动，待第一动力输出部运动一定角度后，第一动力输出部和第二动力输出部共同作曲线运动；

所述连杆机构包括：

舵机连杆，所述舵机连杆上设有所述动力输入部，

上减震件，所述上减震件的一端设有所述固定组件连接部，另一端设有所述第二动力输出部，

L型连杆，所述L型连杆的折弯处与所述固定组件连接部铰接，所述L型连杆的一端通过一过渡连杆与所述舵机连杆铰接，另一端设有所述第一动力输出部；

所述连杆机构通过一承接组件连接被连接设备，

所述承接组件与所述第二动力输出部连接。

2.如权利要求1所述的舵机驱动的折叠云台，其特征在于，所述第一动力输出部单独作曲线运动时，所述第一动力输出部的最大旋转角度通过所述舵机连杆和所述固定组件连接部约束。

3.如权利要求1所述的舵机驱动的折叠云台，其特征在于，所述承接组件包括：

下减震件，所述下减震件连接所述第二动力输出部，

弹性串联机构，所述弹性串联机构设于所述连杆机构上，所述弹性串联机构的一端连接所述第一动力输出部，用于将所述第一动力输出部的曲线运动转化成直线运动，使所述弹性串联机构的另一端与所述下减震件处于连接状态或非连接状态。

4.如权利要求3所述的舵机驱动的折叠云台，其特征在于，所述弹性串联机构包括：

弹性件，所述弹性件的两端通过所述连杆机构限位，

串联杆，所述串联杆贯穿所述弹性件，并与弹性件卡接，所述串联杆与所述第一动力输出部搭接。

5.如权利要求4所述的舵机驱动的折叠云台，其特征在于，所述串联杆通过一卡簧连接所述弹性件。

6.如权利要求1或2所述的舵机驱动的折叠云台，其特征在于，所述过渡连杆为Y型连杆。

7.如权利要求4或5所述的舵机驱动的折叠云台，其特征在于，所述连杆机构上设有安装弹性件的安装槽，所述安装槽的端面对弹性件进行限位。

8.如权利要求4或5所述的舵机驱动的折叠云台，其特征在于，所述连杆机构上设有导向槽或导向孔，所述串联杆贯穿导向槽或导向孔。

9.如权利要求3-5任一项所述的舵机驱动的折叠云台，其特征在于，所述连接状态下，弹性串联机构插接于所述下减震件中。

10.如权利要求9所述的舵机驱动的折叠云台，其特征在于，所述下减震件上设有用于插接弹性串联机构的串联孔道。

11.如权利要求3-5任一项所述的舵机驱动的折叠云台，其特征在于，所述承接组件与所述第二动力输出部柔性连接。

12.如权利要求11所述的舵机驱动的折叠云台，其特征在于，所述第二动力输出部上设有上连接板，所述承接组件上设有与所述上连接板对应的下连接板，所述上连接板和下连接板通过减震件柔性连接。

13.如权利要求1-5任一项所述的舵机驱动的折叠云台，其特征在于，所述待连接设备为相机。

14.如权利要求1-5任一项所述的舵机驱动的折叠云台，其特征在于，所述被连接设备为无人机。