CN110626518A - 一种摇杆偏转受力均匀的角度移动装置、系留无人机及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种摇杆偏转受力均匀的角度移动装置、系留无人机及系统，角度移动装置包括关节轴承、卡簧组件、安装座和摇杆，关节轴承的外圈在安装座内，摇杆穿过关节轴承的内圈并与轴承连接，摇杆贯穿设置有穿线孔，穿线孔穿过轴承，摇杆上设置有卡接槽，卡簧组件设置在卡接槽中且邻接在轴承和摇杆之间。通过利用关节轴承对摇杆的连接，利用穿线孔贯穿摇杆的设置，使得系留绳穿过摇杆后能够沿轴向进行摆动，使各个方向的偏转受力均匀，可利用卡簧实现快速简易装拆，并在轴向两端进行限位，从而稳定与关节轴承连接，通过安装座使得稳定安装，以及固定块的固定周壁限制摇杆的转动，从而限制摇杆的转动行程，避免损坏角度移动装置。

Description

一种摇杆偏转受力均匀的角度移动装置、系留无人机及系统

技术领域

本发明涉及无人机领域，具体涉及一种摇杆偏转受力均匀的角度移动装置、系留无人机及系统。

背景技术

系留无人机主要应用于长时间不间断的空中监控和应急通讯，可以搭载特制可见光摄像机和红外热成像仪，也可以搭载特制应急通讯中继设备，现在系留无人机已经在军事、消防、石油、测绘、交通和科研等多个专业领域广泛应用。

目前的系留无人机电缆与机身大都是固定连接方式，一般都是通过角度检测实现系留无人机的跟随效果，如果角度检测精度不够，往往减弱系留无人机的跟随效果，同时实现对角度检测装置的更换也相对复杂。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种提高角度检测精度的角度移动装置。

本发明的第二目的在于提供一种提高无人机跟随性的系留无人机。

本发明的第三目的在于提供一种提高无人机跟随性的系留无人机系统。

为了实现本发明第一目的，本发明提供一种角度移动装置，角度移动装置包括关节轴承、卡簧组件、安装座和摇杆，关节轴承的外圈设置在安装座内，摇杆穿过关节轴承的内圈并与轴承连接，摇杆贯穿设置有穿线孔，穿线孔穿过关节轴承；摇杆上设置有卡接槽，卡簧组件设置在卡接槽中，卡簧组件邻接在关节轴承和摇杆之间。

更进一步的方案是，卡簧组件包括第一卡簧，第一卡簧与内圈的轴向上端面卡接。

更进一步的方案是，卡簧组件还包括第二卡簧，第二卡簧与内圈的轴向下端面卡接。

更进一步的方案是，安装座包括安装基板和安装在安装基板上方的安装块，安装基板和安装块贯穿设置有安装孔，关节轴承安装在安装孔中，安装基板和安装块在安装孔的外周设置有安装槽，关节轴承与安装槽限位配合。

更进一步的方案是，角度移动装置还包括安装在安装基板下方的固定块，固定块贯穿地设置有固定孔，摇杆穿过固定孔，固定块在固定孔的外周设置有固定周壁。

更进一步的方案是，角度移动装置还包括系留绳，系留绳穿过穿线孔，系留绳的上端设置有限位块，限位块与摇杆的上端限位配合。

更进一步的方案是，摇杆和穿线孔同轴布置。

更进一步的方案是，角度移动装置包括单向角度检测组件，单向角度检测组件包括角度传感组件和第一摇臂,摇杆用于驱动第一摇臂转动,角度传感组件用于检测第一摇臂的转动角度。

由上述方案可见，通过利用关节轴承对摇杆的连接，且利用穿线孔贯穿摇杆的设置，使得系留绳能够穿过摇杆后能够沿轴向进行摆动，从而使各个方向的偏转受力均匀，从而有效提高角度检测精度，另外，可利用卡簧实现快速简易装拆，并在轴向两端进行限位，从而稳定与关节轴承连接，再者，通过安装座使得稳定安装，以及固定块的固定周壁限制摇杆的转动，从而限制摇杆的转动行程，避免损坏角度移动装置。设置有单向角度检测组件，实现了单一方向检测角度，提高了角度检测的精确度，通过角度传感组件对第一摇臂的转动角度的检测，继而实现对摇杆的转动角度的检测。

为了实现本发明的第二目的，本发明提供一种提高无人机跟随性的系留无人机，包括角度移动装置。

为了实现本发明的第三目的，本发明提供一种提高无人机跟随性的系留无人机系统，包括地面控制装置和系留无人机。

由上述方案可见，通过利用关节轴承对摇杆的连接，且利用穿线孔贯穿摇杆的设置，使得系留绳能够穿过摇杆后能够沿轴向进行摆动，从而使各个方向的偏转受力均匀，从而有效提高角度检测精度，另外，可利用卡簧实现快速简易装拆，并在轴向两端进行限位，从而稳定与关节轴承连接，再者，通过安装座使得稳定安装，以及固定块的固定周壁限制摇杆的转动，从而限制摇杆的转动行程，避免损坏角度移动装置。设置有单向角度检测组件，实现了单一方向检测角度，提高了角度检测的精确度，通过角度传感组件对第一摇臂的转动角度的检测，继而实现对摇杆的转动角度的检测。

附图说明

图1是本发明系留无人机系统第一实施例的示意图。

图2是本发明系留无人机系统第一实施例另一角度的示意图。

图3是本发明系留无人机系统第一实施例的剖视图。

图4是本发明系留无人机系统第一实施例中角度移动装置的部分结构图。

图5是本发明系留无人机系统第一实施例中回中组件的结构图。

图6是本发明系留无人机系统第一实施例中回中组件的爆炸图。

图7是本发明系留无人机系统第一实施例中回中组件的移动状态下的示意图。

图8是本发明系留无人机系统第一实施例中回中组件的静止状态下的示意图。

图9是本发明系留无人机系统第一实施例中角度移动装置的部分结构图。

图10是本发明系留无人机系统第一实施例中角度移动装置的部分结构图。

图11是本发明系留无人机系统第一实施例中角度移动装置的部分爆炸图。

图12是本发明系留无人机系统第二实施例中角度移动装置的示意图。

图13是本发明系留无人机系统第二实施例中角度移动装置的剖视图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明系留无人机系统第一实施例：

参照图1至图11，系留无人机系统包括地面控制装置和系留无人机，系留无人机包括壳体、驱动装置、主电路板、桨叶和角度移动装置1，角度移动装置1与壳体连接，角度移动装置1包括安装座2、摇杆3、系留绳4、轴承5、卡簧组件6、传动件、导电滑环8和两个单向角度检测组件9。

安装座2包括安装基板21、安装块22和固定块23，安装基板21位于安装块22和固定块23之间，安装基板21设置在系留无人机的壳体上，安装基板21和安装块22贯穿设置有安装孔，安装基板21和安装块22在安装孔的外周设置有安装槽，固定块23贯穿设置有固定孔，固定块23在固定孔的外周设置有固定周壁。

轴承5设置为关节轴承51，关节轴承51是一种球面滑动轴承，其滑动接触表面是一个内球面和一个外球面，运动时可以在任意角度旋转摆动，关节轴承51包括外圈511和内圈512，外圈511呈凸圆弧面设置，内圈512呈凹圆弧面设置，关节轴承51固定在安装座2内，关节轴承51安装在安装孔中，关节轴承51和安装槽限位配合，关节轴承51的外圈511底部安装在固定孔中，外圈511和固定周壁限位配合。

摇杆3呈细长型布置，摇杆3依次穿过安装块22、安装基板21和固定块23，且摇杆3穿过关节轴承51的内圈512和固定孔23中的固定孔，摇杆3与关节轴承51连接，摇杆3贯穿设置有穿线孔31，摇杆3和穿线孔31同轴布置，穿线孔31穿过关节轴承51的内圈512和固定孔23中的固定孔，在摇杆3上设置有两个卡接槽32，两个卡接槽32分别设置在关节轴承51的上下端部，摇杆3在轴向上端还设置有轴套33，轴套33与摇杆3的上端连接，轴套33上设置有螺旋槽331，螺旋槽331布满轴套33的表面。

系留绳4包括护套、铜线编织层、增强单元、填芯和电力导线单元。系留绳4穿过穿线孔31，系留绳4的顶端设置有导电部，导电部用于与系留无人机进行电连接，系留绳4的上端设置有限位块41，限位块41位于导电部下方，限位块41的外轮廓呈球形设置，限位块41与摇杆3的上端限位配合，限位块41设置在轴套33内，当然限位块41的外轮廓还可以呈方形、曲面形、锥形等设置。

卡簧组件6包括第一卡簧61和第二卡簧62，卡簧组件6设置在卡接槽32中，第一卡簧61与关节轴承51的内圈512的轴向上端面卡接，第二卡簧62与关节轴承51的内圈512的轴向下端面卡接。通过第一卡簧61和第二卡簧62在关节轴承51的轴向两端进行限位，易于稳定与关节轴承51的连接，同时实现快速简易装拆。

传动件设置为螺旋弹簧7，螺旋弹簧7的一端套在第一连接端82上，螺旋弹簧7的另一端套在轴套33上，并与螺旋槽331配合使用，导电滑环8、螺旋弹簧7和摇杆3同轴设置。

导电滑环8位于摇杆3的上方，导电滑环8包括第一连接端82和第二连接端81，第一连接端82和第二连接端81可相对转动且保持电连接，第一连接端82与系留绳4的导电部电连接，第二连接端81与系留无人机的主电路板电连接，角度移动装置1还包括外壳83和固定架84，导电滑环的主体设置在外壳83内，外壳83通过固定架84安装在安装基板21上，固定架84设置为四根铝柱，且围绕外壳83设置。

单向角度检测组件9包括回中组件91和角度传感组件92，回中组件91包括第一摇臂911、弹性件912、基座913、第一回中压片914和第二回中压片915，第一摇臂911上设置有驱动件9111，驱动件9111邻接在第一回中压片914和第二回中压片915之间，摇杆3用于驱动第一摇臂911转动，驱动件9111驱动第一回中压片914或第二回中压片915移动，驱动件9111从第一摇臂911朝向第一回中压片914延伸,有利于驱动件9111充分带动回中压片移动，限位块9131位于驱动件9111的上方，弹性件912位于驱动件9111的下方，第一摇臂911设置在基座913上，基座913上设置有限位块9131，限位块9131邻接在第一回中压片914和第二回中压片915之间，弹性件912连接在第一回中压片914和第二回中压片915之间，第一摇臂911、第一回中压片914和第二回中压片915同轴转动地设置在基座913上，使得第一摇臂911、第一回中压片914和第二回中压片915达到同轴度，在第一摇臂911的驱动下，第一回中压片914和第二回中压片915能够同步达到转动，减少了延迟，且同轴转动的设置，使得角度转动装置整体尺寸更为紧凑，中心力臂小，继而影响偏转力矩小，进一步的使得提高了角度传感器对回中压片角度偏移的监测准确性。

第一摇臂911上设置有连接柱，第一回中压片914和第二回中压片915的配合处设置有贯穿孔，通过螺栓穿过贯穿孔并穿过连接柱中的连接孔，实现回中组件91的整体化，在基座913中还设置有轴承，降低摩擦系数，有利于提高回中组件的使用寿命。在第一回中压片914和第二回中压片915上还设置有钩合部，弹性件912的一端连接第一回中压片914的钩合部，弹性件912的另一端连接第二回中压片915的钩合部，弹性件912可采用螺旋拉簧，当然亦可采用压力弹簧管、扭簧、弹片和橡胶圈等。

参照图7和图8，在摇杆3不受外力驱动情况下，在弹性件912的作用下，第一回中压片914和第二回中压片915均与限位块9131抵接，驱动件9111分别与第一回中压片914和第二回中压片915邻接，当摇杆3受外力驱动时，摇杆3驱动第一摇臂911转动，第一摇臂911转动使得驱动件9111发生转动，驱动件9111驱动第一回中压片914和第二回中压片915移动，限位块9131邻接在第一回中压片914和第二回中压片915之间，对回中压片起限位的作用，使得始终只有一个回中压片朝相应方向运动，驱动件9111从第一摇臂911朝向第一回中压片914延伸，使得驱动件9111能够充分带动回中压片移动，回中压片在弹性件912的回弹力作用下发生回中，避免角度传感组件92监测到未回中状态下外力的作用，弹性件912连接在第一回中压片914和第二回中压片915之间，进一步的使得两个回中压片之间的弹力一致，继而提高回中精确度，从而提高角度传感组件92对第一摇臂911转动角度检测的准确性。

在本实施例中，导电滑环8通过外壳83和固定架84固定在安装座2中的安装块22上，导电滑环8的第二连接端81与无人机电连接，导电滑环8的第一连接端82与系留绳4电连接，螺旋弹簧7的一端套在第一连接端82上，螺旋弹簧7的另一端套在摇杆3上的轴套33上，轴套33上设置有螺旋槽331，螺旋弹簧7的另一端卡合在螺旋槽331内，安装块22和安装基座21上设置有安装孔，关节轴承51安装在安装孔中，安装基板21和安装块22在安装孔的外周设置有安装槽，关节轴承51与安装槽限位配合，第一卡簧61与关节轴承51的内圈512的轴向上端面卡接，第二卡簧62与关节轴承51的内圈512的轴向下端面卡接，关节轴承51内贯穿设置有摇杆3，系留绳4通过摇杆3内的穿线孔31穿过关节轴承的内圈512，固定块23安装在安装基板21的下方，固定块23贯穿设置有固定孔，固定块23沿固定孔的外周设置有固定周壁，摇杆3穿过固定孔。安装基座21沿安装块22的四周上设置有安装孔，两个单向角度检测组件9分别设置在安装孔中，一个单向角度检测组件9包括回中组件91和角度传感组件92，回中组件91和角度传感组件92之间设置有限位栏925。

角度传感组件92用于检测第一摇臂911的转动角度，角度传感组件92包括角度传感器921、第二摇臂922、驱动齿轮923和从动齿轮924，驱动齿轮923和从动齿轮924相互啮合，第二摇臂922和第一摇臂911同轴转动设置，第二摇臂922和第一摇臂911之间设置有限位栏925，摇杆3穿过限位栏925，系留绳4移动带动摇杆3移动，限位栏925随之移动，通过限位栏925，角度传感器921将第一摇臂911的偏转角度转换为电位器的偏转量，此外通过调整齿轮传动比从而调整电位器偏移量的快慢，继而调整执行与反馈的速度。在本实施例以外，角度移动装置1还可采用一个单向角度检测组件9，角度传感组件中的角度传感器还可设置在第一摇臂上，直接对第一摇臂的角度进行检测，还可以采用电位器或角度编码器对角度进行检测，或采用其他常规的角度传感器如光纤传感器、光栅传感器等即可实现上述角度的获取。

两个单向角度检测组件9相邻地设置在21上，一个单向角度检测组件9的回中组件91和角度传感组件92相对，两个单向角度检测组件9的回中组件91相邻，两个限位栏925形成“井”字形布置，摇杆3和系留绳4均穿过两个限位栏925。

由上述方案可见，在摇杆3不受外力驱动情况下，在弹性件912的作用下，第一回中压片914和第二回中压片915均与限位块9131抵接，驱动件9111分别与第一回中压片914和第二回中压片915邻接，当摇杆3受外力驱动时，摇杆3驱动第一摇臂911转动，第一摇臂911转动使得驱动件9111发生转动，角度传感组件92对第一摇臂911的转动角度进行监测。通过设置有限位栏925从而限制摇杆3的转动范围，继而防止损坏摇臂。利用关节轴承51对摇杆3的连接，同时利用穿线孔31贯穿摇杆3的设置，使得系留绳4能够穿过摇杆3后沿轴向进行摆动，从而使各个方向的偏转受力均匀，从而有效提高角度监测精度，另外，利用卡簧组件5实现快速简易装拆，第一卡簧61和第二卡簧62在摇杆3的轴向两端进行限位，从而实现稳定与关节轴承51的连接，再者，通过安装座2使得稳定安装，固定块23的固定周壁限制了摇杆3的转动，继而限制摇杆3的转动行程，避免损坏角度移动装置1，同时设置有单向角度检测组件9，实现了单一方向监测角度，提高了角度监测的精确度，通过角度传感组件92对第一摇臂911的转动角度的检测，实现对摇杆3的转动角度的检测，系留无人机接收摇杆3的转动角度信号，从而达到系留无人机的跟随效果。

本发明系留无人机系统第二实施例：

参照图12和图13，基于第一实施例的基本构思，本发明的关节轴承51还可替换为角接触球轴承52，或将螺旋弹簧7替换为联轴器71，易能实现防扭曲的目的。

导电滑环8通过外壳83和固定架84固定在安装基体21上，导电滑环8的第一连接端82与无人机电连接，导电滑环8的第二连接端81与系留绳4电连接，联轴器71包括上座和下座，上座固定在第一连接端82上，下座固定在摇杆3上，摇杆3中贯穿设置有穿线孔31，系留绳4穿过穿线孔31，系留绳4的上端设置有限位块41，限位块位于摇杆3上，摇杆3贯穿设置在安装基体21上，下座与安装基体21之间设置有角接触球轴承52，摇杆3穿过角接触球轴承52。摇杆3上还设置有两个卡接槽32，第一卡簧61和第二卡簧分别与一个卡接槽32配合，设置有卡簧可实现快速简易装拆，同时在摇杆3的轴向两端进行限位，从而提高稳定性。

本发明的角度移动装置应用于系留无人机中，穿线孔用于穿设系留绳，由于系留无人机飞行过程中时常会变幻飞行姿态，容易进行不同角度的旋转动作，然而系留绳的牵引至地面的一端(一般连接于车上，系留无人机跟随车辆飞行)往往不会旋转，这导致系留绳容易产生扭转，影响系留无人机的正常飞行；并且本技术方案中需要通过检测系留绳的角度来感知地面车辆与系留无人机之间的位置关系，继而确定系留无人机的飞行方向和速度，如果系留绳发生扭转则容易出现系留绳偏离连接位置，容易导致系留无人机对系留绳的角度检测出现较大误差，导致系留无人机对底面车辆的位置识别出现偏差，造成系留无人机不能与底面车辆进行良好的协同运动；本发明通过对角度移动装置的结构设计，一方面，由于系留绳穿设于摇杆中，系留无人机可以通过检测摇杆的角度来感知地面车辆与系留无人机之间的位置关系，实现系留无人机对车辆的跟随，这样即使系留绳发生轻微扭转也不会影响到摇杆的角度，不会因此引起角度检测误差，摇杆的角度更加能体现系留无人机与车辆的相对位置关系，有利于准确感知系留无人机与车辆之间的位置关系，有利于更好的实现系留无人机对车辆的跟随。

另一方面，由于滑环和轴承的设计，使得在系留无人机自转的过程中，摇杆不容易随着系留无人机自转，系留无人机相对摇杆转动不会影响摇杆的连接位置，不会造成摇杆的角度发生变化，因此不容易出现系留绳偏离连接位置的现象，进一步有利于准确感知系留无人机与车辆之间的位置关系，有利于更好的实现系留无人机对车辆的跟随。设置有单向角度检测组件，实现了单一方向检测角度，提高了角度检测的精确度，通过角度传感组件对第一摇臂的转动角度的检测，继而实现对摇杆的转动角度的检测。

Claims (10)

1.一种摇杆偏转受力均匀的角度移动装置，其特征在于：所述角度移动装置包括关节轴承、卡簧组件、安装座和摇杆，所述关节轴承的外圈设置在所述安装座内，所述摇杆穿过所述关节轴承的内圈并与所述关节轴承连接，所述摇杆贯穿设置有穿线孔，所述穿线孔穿过所述关节轴承；

所述摇杆上设置有卡接槽，所述卡簧组件设置在所述卡接槽中，所述卡簧组件邻接在所述关节轴承和所述摇杆之间。

2.根据权利要求1所述的角度移动装置，其特征在于：

所述卡簧组件包括第一卡簧，所述第一卡簧与所述关节轴承的内圈的轴向上端面卡接。

3.根据权利要求2所述的角度移动装置，其特征在于：

所述卡簧组件还包括第二卡簧，所述第二卡簧与所述关节轴承的内圈的轴向下端面卡接。

4.根据权利要求1所述的角度移动装置，其特征在于：

所述安装座包括安装基板和安装在所述安装基板上方的安装块，所述安装基板和所述安装块贯穿设置有安装孔，所述关节轴承安装在所述安装孔中，所述安装基板和所述安装块在所述安装孔的外周设置有安装槽，所述关节轴承与所述安装槽限位配合。

5.根据权利要求4所述的角度移动装置，其特征在于：

所述角度移动装置还包括安装在所述安装基板下方的固定块，所述固定块贯穿地设置有固定孔，所述摇杆穿过所述固定孔，所述固定块在所述固定孔的外周设置有固定周壁。

6.根据权利要求1所述的角度移动装置，其特征在于：

所述角度移动装置还包括系留绳，所述系留绳穿过所述穿线孔，所述系留绳的上端设置有限位块，所述限位块与所述摇杆的上端限位配合。

7.根据权利要求1所述的角度移动装置，其特征在于：

所述摇杆和所述穿线孔同轴布置。

8.根据权利要求1至7任一项所述的角度移动装置，其特征在于：

所述角度移动装置包括单向角度检测组件，所述单向角度检测组件包括角度传感组件和第一摇臂,所述摇杆用于驱动所述第一摇臂转动,所述角度传感组件用于检测所述第一摇臂的转动角度。

9.系留无人机，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的角度移动装置。

10.系留无人机系统，包括地面装置和如权利要求9所述的系留无人机。