CN114275176A - 一种无人机用并联机构的云台装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机用并联机构的云台装置，包括相机固定模块、设于相机固定模块上方的云台支架以及设于云台支架和相机固定模块之间的至少三组连杆机构，相机固定模块包括相机支架、安装于相机支架的相机、设于相机支架上方的第一电机安装座、安装于第一电机安装座的第一电机，第一电机的输出轴与相机支架连接；云台支架上对应至少三组连杆机构设有至少三个第二电机，第二电机的电机轴与连杆机构连接。本发明通过并联机构实现无人机机载视频监控设备的姿态调整，具有刚度高、垂直机身方向行程大等特点，适合无人机货物运输时机载监控设备航路和货物的同时监控。
Description
【技术领域】
本发明属于无人机技术领域，具体涉及无人机机载航空拍摄和视频监控设备的位姿调整技术。
【背景技术】
近年来，无人机广泛应用于航空拍摄、地形地貌勘察、输电线路巡检等场合，随着无人尺寸不断增大，载重能力不断提高，使其应用领域逐渐扩展到建设材料、商品货物运输领域，特别是山区、从林、道路交通不便场地的电力杆塔搭建、输电线路架设等施工设备等运送。在货物运输中，无人机机载摄相设备不仅要监控运输航线是否存障碍物，确保航路通畅，还必须监测货物吊装情况、姿态等，确保运输安全。现有机载相机云台大都采用串联机构实现姿态调整，传动链长、刚度低、垂直机身方向行程短。
【发明内容】
为了克服现有技术中的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种无人机用并联机构的云台装置，具有刚度高、垂直机身方向行程大等优点，解决了目前无人机用相机云台用于货物运输存在的不足。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种无人机用并联机构的云台装置，包括相机固定模块、设于相机固定模块上方的云台支架以及设于云台支架和相机固定模块之间的至少三组连杆机构，所述相机固定模块包括相机支架、安装于相机支架的相机、设于相机支架上方的第一电机安装座、安装于第一电机安装座的第一电机，所述第一电机的输出轴与相机支架连接，通过第一电机驱动相机支架实现360度旋转；所述云台支架上对应至少三组连杆机构设有至少三个第二电机，所述第二电机的电机轴与连杆机构连接，至少三个第二电机通过对应驱动至少三组连杆机构实现相机固定模块的姿态调整。
优选的，所述连杆机构包括第一连杆、第二连杆、第一连杆轴、第二连杆轴、第一轴连接座、第二轴连接座、第三轴连接座、第四轴连接座，第一连杆的一端与第二电机的电机轴固定、另一端与第一连杆轴转动连接，两个第一轴连接座固定于第一连杆轴的两端，两根第二连杆平行设置，两根第二连杆的一端均连接第二轴连接座，第二轴连接座通过第一转轴与第一轴连接座铰接，且第一转轴与第一连杆轴垂直，第二连杆轴与第一连杆轴平行，两个第四轴连接座固定于第二连杆轴的两端，两根第二连杆的另一端均连接第三轴连接座，第三轴连接座通过第二转轴与第四轴连接座铰接，且第二转轴与第二连杆轴垂直。
优选的，所述第一电机安装座包括第一转接板、固定于第一转接板下方的第二转接板、设于第二转接板下方的减震板，所述减震板通过减震柱与第二转接板连接，所述第一电机固定于减震板，所述第一转接板与第二连杆轴转动连接。
优选的，所述第一转接板沿周向间隔分布有至少三个向外侧凸出的凸出部，所述凸出部的端部设有凹槽，凹槽两侧壁设有与第二连杆轴连接的转轴孔。
优选的，所述云台支架包括上下平行设置的第一固定板、第二固定板以及固定于第一固定板和第二固定板之间的电机支座，所述第二电机安装于电机支座。
优选的，所述第二固定板的侧面等间距分布有至少三个等腰梯形部，所述等腰梯形部上开设有供第一连杆活动穿过的长槽。
优选的，所述电机支座的上部通过螺丝与第一固定板固定、下部通过螺丝与第二固定板固定。
优选的，所述第二电机的输出端与电机支座连接，且第二电机的电机轴从电机支座中穿过。
优选的，所述相机支架设有用于安装相机的U形部，所述U形部的顶壁通过固定螺栓与第一电机连接。
本发明采用上述技术方案，由于通过第一电机驱动相机支架可以实现360度旋转，至少三个第二电机通过对应驱动至少三组连杆机构完成配合可以实现相机固定模块的高低和倾角调整，两者构成并联机构，均可以单独调整或者同时调整，因此，具有如下有益效果：通过并联机构实现无人机机载视频监控设备的姿态调整，具有刚度高、垂直机身方向行程大等特点，适合无人机货物运输时机载监控设备航路和货物的同时监控。
本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。
【附图说明】
图1为本发明一种无人机用并联机构的云台装置的整体结构示意图；
图2为本发明的轴测图；
图3为本发明的仰视图。
图4为相机固定模块的结构示意图一；
图5为相机固定模块的结构示意图二；
图6为连杆机构驱动单元的结构示意图一；
图7为连杆机构驱动单元的结构示意图二；
图8为图7中A部分的放大图；
图9为图7中B部分的放大图。
图中：1、第一固定板；2、第二固定板；3、相机固定模块；3-1、第一转接板；3-2、第二转接板；3-3、减震柱；3-4、减震板；3-5、第一电机；3-6、相机支架；3-7、陀螺仪；3-8、相机；4、第二电机；5、电机支座；6、第一连杆；7、第一连杆轴；8、第一轴连接座；9、第一转轴；10、第二轴连接座；11、第二连杆；12、第三轴连接座；13、第二连杆轴；14、第四轴连接座；15、第二转轴；K、连杆机构；H、电机轴；M、固定螺栓。
【具体实施方式】
下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本领域技术人员可以理解的是，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。例如下述的“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的词语仅基于附图所示的方位或位置关系，仅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/元件必须具有特定的方位或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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
由于现有技术采用串联机构实现相机姿态调整存在的传动链长、刚度低、垂直机身方向行程短的缺点，不能适应货物运输时机载摄相设备不仅要监控运输航线是否存障碍物，确保航路通畅，还必须监测货物吊装情况、姿态的情况。
本发明提供了一种无人机用并联机构的云台装置,如图1至图9所示，一种无人机用并联机构的云台装置，包括相机固定模块3、设于相机固定模块上方的云台支架以及设于云台支架和相机固定模块之间的至少三组连杆机构K，所述相机固定模块包括相机支架3-6、安装于相机支架的相机3-8、设于相机支架上方的第一电机安装座、安装于第一电机安装座的第一电机，所述第一电机的输出轴与相机支架连接，相机支架采用固定螺栓M与第一电机连接，通过第一电机驱动相机支架实现360度旋转；所述云台支架上对应至少三组连杆机构设有至少三个第二电机4，所述第二电机的电机轴与连杆机构连接，整体构成连杆机构驱动单元，至少三个第二电机通过对应驱动至少三组连杆机构实现相机固定模块的姿态调整。
由于通过第一电机驱动相机支架可以实现360度旋转，至少三个第二电机通过对应驱动至少三组连杆机构完成配合可以实现相机固定模块的高低和倾角调整，两者构成并联机构，均可以单独调整或者同时调整，从而实现无人机机载视频监控设备的姿态调整，具有刚度高、垂直机身方向行程大等特点，适合无人机货物运输时机载监控设备航路和货物的同时监控。
本实施例中，如图6至图9所示，其中的连杆机构包括第一连杆6、第二连杆11、第一连杆轴7、第二连杆轴13、第一轴连接座8、第二轴连接座10、第三轴连接座12、第四轴连接座14、第一转轴9、第二转轴15。第一连杆的一端与第二电机的电机轴H固定、另一端与第一连杆轴转动连接，两个第一轴连接座固定于第一连杆轴的两端；两根第二连杆平行设置，两根第二连杆的一端均连接第二轴连接座，第二轴连接座通过第一转轴9与第一轴连接座铰接，且第一转轴与第一连杆轴垂直；第二连杆轴与第一连杆轴平行，两个第四轴连接座固定于第二连杆轴的两端，两根第二连杆的另一端均连接第三轴连接座，第三轴连接座通过第二转轴15与第四轴连接座铰接，且第二转轴与第二连杆轴垂直。上述的连杆机构，第一连杆6上下摆动，可以带动第二连杆11上下摆动，第二连杆11带动相机固定模块3上下移。由于第二连杆11还可以相对向侧面转动，因此至少三组连杆机构配合，通过三组连杆机构高度调节的不同，可以实现相机固定模块3高度调整或者倾角调整，或者高度与倾角同时调整。
可以理解的是，为了实现相机固定模块3的上述调整功能，最少需要设置三组连杆机构，因此可以只设置三组连杆机构。
本实施例中，如图4和图5所示，所述第一电机安装座包括第一转接板3-1、固定于第一接板下方的第二转接板3-2、设于第二转接板下方的减震板3-4，第一转接板3-1和第二转接板3-2可以采用螺栓固定，所述减震板通过减震柱3-3和螺栓与第二转接板连接，并且所述第一电机可以采用螺栓固定于减震板，因此可以避免第一电机震动影响到相机的稳定。所述第一转接板与第二连杆轴转动连接，实现与连杆机构的连接。所述相机支架设有U形部，相机安装于U形部的内侧，通过U形部两侧壁上的螺钉固定，并且前后侧可以设置限位挡板，所述U形部的顶壁通过固定螺栓M与第一电机连接。并且，所述第一转接板上还安装有陀螺仪3-7，用于相机固定模块3的角运动检测。
进一步的，所述第一转接板沿周向间隔分布有至少三个向外侧凸出的凸出部，所述凸出部的端部设有凹槽，凹槽两侧壁设有与第二连杆轴连接的转轴孔。
如图1至图3所示，云台支架的具体结构可以如下设置，所述云台支架包括上下平行设置的第一固定板1、第二固定板2以及固定于第一固定板1和第二固定板2之间的电机支座5，所述第二电机4安装于电机支座，所述电机支座的上部通过螺丝与第一固定板固定、下部通过螺丝与第二固定板固定。所述第二电机的输出端与电机支座连接，且第二电机的电机轴从电机支座中穿过。
为了方便与连杆机构连接，所述第二固定板的侧面等间距分布有至少三个等腰梯形部，所述等腰梯形部上开设有供第一连杆活动穿过的长槽。
以上所述，仅为发明的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
Claims (10)
1.一种无人机用并联机构的云台装置，其特征在于，包括相机固定模块、设于相机固定模块上方的云台支架以及设于云台支架和相机固定模块之间的至少三组连杆机构，所述相机固定模块包括相机支架、安装于相机支架的相机、设于相机支架上方的第一电机安装座、安装于第一电机安装座的第一电机，所述第一电机的输出轴与相机支架连接，通过第一电机驱动相机支架实现360度旋转；所述云台支架上对应至少三组连杆机构设有至少三个第二电机，所述第二电机的电机轴与连杆机构连接，至少三个第二电机通过对应驱动至少三组连杆机构实现相机固定模块的姿态调整。
2.根据权利要求1所述的一种无人机用并联机构的云台装置，其特征在于，所述连杆机构包括第一连杆、第二连杆、第一连杆轴、第二连杆轴、第一轴连接座、第二轴连接座、第三轴连接座、第四轴连接座，第一连杆的一端与第二电机的电机轴固定、另一端与第一连杆轴转动连接，两个第一轴连接座固定于第一连杆轴的两端，两根第二连杆平行设置，两根第二连杆的一端均连接第二轴连接座，第二轴连接座通过第一转轴与第一轴连接座铰接，且第一转轴与第一连杆轴垂直，第二连杆轴与第一连杆轴平行，两个第四轴连接座固定于第二连杆轴的两端，两根第二连杆的另一端均连接第三轴连接座，第三轴连接座通过第二转轴与第四轴连接座铰接，且第二转轴与第二连杆轴垂直。
3.根据权利要求2所述的一种无人机用并联机构的云台装置，其特征在于，所述第一电机安装座包括第一转接板、固定于第一转接板下方的第二转接板、设于第二转接板下方的减震板，所述减震板通过减震柱与第二转接板连接，所述第一电机固定于减震板，所述第一转接板与第二连杆轴转动连接。
4.根据权利要求3所述的一种无人机用并联机构的云台装置，其特征在于，所述第一转接板沿周向间隔分布有至少三个向外侧凸出的凸出部，所述凸出部的端部设有凹槽，凹槽两侧壁设有与第二连杆轴连接的转轴孔。
5.根据权利要求2所述的一种无人机用并联机构的云台装置，其特征在于，所述云台支架包括上下平行设置的第一固定板、第二固定板以及固定于第一固定板和第二固定板之间的电机支座，所述第二电机安装于电机支座。
6.根据权利要求5所述的一种无人机用并联机构的云台装置，其特征在于，所述第二固定板的侧面等间距分布有至少三个等腰梯形部，所述等腰梯形部上开设有供第一连杆活动穿过的长槽。
7.根据权利要求5所述的一种无人机用并联机构的云台装置，其特征在于，所述电机支座的上部通过螺丝与第一固定板固定、下部通过螺丝与第二固定板固定。
8.根据权利要求5所述的一种无人机用并联机构的云台装置，其特征在于，所述第二电机的输出端与电机支座连接，且第二电机的电机轴从电机支座中穿过。
9.根据权利要求3所述的一种无人机用并联机构的云台装置，其特征在于，所述第一转接板上安装有陀螺仪。
10.根据权利要求1所述的一种无人机用并联机构的云台装置，其特征在于，所述相机支架设有用于安装相机的U形部，所述U形部的顶壁通过固定螺栓与第一电机连接。
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