CN114771855A - 一种无人机多自由度航摄装置及航摄方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机航摄技术领域，具体涉及一种无人机多自由度航摄装置及航摄方法，包括无人机本体，无人机本体下设置有连接板，连接板下端面固定连接有第一控制电机和第二控制电机，第一控制电机通过第一控制转轴连接连接罩，第二控制电机通过第二控制转轴连接设置在连接罩内的第一斜齿轮，第一控制转轴与第二控制转轴共轴设置，第一斜齿轮啮合传动有第二斜齿轮，第二斜齿轮通过第一转动轴连接有设置在连接罩外的摄像头，连接罩外侧壁中部设置有第一传动齿条，连接板上滑动设置有与第一传动齿条传动连接的第二传动齿条，第二传动齿条中部设置有配重块。本发明避免无人机在摄像头角度调节时出现失衡的状况。

Description

一种无人机多自由度航摄装置及航摄方法

技术领域

本发明涉及无人机航摄技术领域，尤其涉及一种无人机多自由度航摄装置及航摄方法。

背景技术

无人机航摄又称空中摄影，是指从空中俯拍，获得俯视图。

如申请号为CN202021500858.1的专利，一种可调节航摄仪拍摄角度的航测无人机，包括无人机本体、航测摄像机、固定基座；无人机本体四周对称设有四个机臂座，机臂座的末端安装有驱动电机及螺旋桨；机臂座下方固定安装有底部支架；固定基座的中心安装有调节旋转轴，下端固定安装有航测摄像机，上端深入到无人机本体内部，且调节旋转轴的上端安装有中心齿轮，中心齿轮与调节电机通过齿轮啮合连接。本实用新型设置有垂直和下倾斜的两个摄像机，并且呈一定夹角，可以实现垂直下方区域及倾斜角投射区域的航测拍摄，实现角度进行多方位调节；但是申请人发现这个装置虽然可以实现摄像头角度的调节，但是在对摄像头进行角度调节时，由于摄像头有一定自身重量，导致无人机在摄像头调节时会出现失衡的状况。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种无人机多自由度航摄装置及航摄方法，以解决无人机在摄像头角度调节时出现失衡的状况的问题。

基于上述目的，本发明提供了一种无人机多自由度航摄装置，包括无人机本体，无人机本体包括机身，机身下端面设置有控制组件，控制组件包括与机身下端面连接的连接板，连接板下端面固定连接有第一控制电机和第二控制电机，第一控制电机的输出端和第二控制电机的输出端相向设置，第一控制电机的输出端设置有第一控制转轴，第二控制电机的输出端设置有与第一控制转轴共轴设置的第二控制转轴，第一控制电机和第二控制电机之间设置有与第一控制转轴固定连接的连接罩，连接罩上开设有用于第二控制转轴贯穿的第一穿口，连接罩内设置有与第二控制转轴共轴连接的第一斜齿轮，第一斜齿轮一侧啮合传动连接有第二斜齿轮，第二斜齿轮通过第一转动轴连接有摄像头，第一控制电机和第二控制电机关于第一转动轴轴对称设置，连接罩上开设有用于第一转动轴贯穿的第二穿口，摄像头设置在连接罩外侧中部，连接罩外侧壁中部设置有弧形设置的第一传动齿条，连接板下端面中部开设有开口，第一传动齿条上部伸入到开口内，连接板内设置有与开口连通的条形空腔，条形空腔内滑动连接有与第一传动齿条传动连接的第二传动齿条，第二传动齿条上端中部设置有配重块。

可选的，机身与连接板可拆卸连接。

可选的，机身下端面开设有与连接板适配的容纳槽，容纳槽内两侧壁上均开设有第一滑动卡槽，连接板两侧开设有第一伸入槽，第一伸入槽内通过第一伸缩弹簧连接有与第一滑动卡槽配合设置的第一滑动卡块，第一伸缩弹簧外侧套设有第一多节伸缩套筒，第一滑动卡块下端面开设有滑动把手槽。

当需要将连接板从机身上拆卸下来，手动滑动第一滑动卡块，将两个第一滑动卡块相向移动，第一滑动卡块从第一滑动卡槽内移动到第一伸入槽内，此时便可以将连接板从机身上拆卸下来。

可选的，连接板内设置有与第一伸入槽连通的控制腔，连接板下端面设置有与控制腔连通的转动把手槽，转动把手槽内设置有转动把手块，控制腔内设置有与转动把手块连接的线轴，线轴上缠绕设置有总牵引线，总牵引线另一端连接有两个分牵引线，两个分牵引线另一端分别与第一滑动卡块连接。

可选的，控制腔与转动把手槽之间连通设置有移动腔，移动腔内设置有限制板，限制板一侧通过限制伸缩杆与线轴之间连接，限制伸缩杆两侧设置有限制弹簧，限制板与移动腔内侧壁之间连接限制弹簧，限制板另一侧与转动把手块连接，转动把手槽下部内侧壁上设置有限制凸起，转动把手块下部侧壁上设置有与限制凸起适配的限制卡槽。

可选的，转动把手块下端面开设有转动槽，转动槽下端设置有与转动把手块固定连接的把手架条。

可选的，容纳槽内设置有吸附板，吸附板与容纳槽底部之间通过多个防抖弹簧连接，防抖弹簧外侧套设有多节伸缩保护套，吸附板下端面设置有多个吸盘，吸附板下端面通过吸盘连接连接板。

可选的，条形空腔内侧壁上设置有第一限制件，第一限制件上滑动连接有与第二传动齿条固定连接的第一滑块。

可选的，第一限制件为第一限制滑槽或者第一限制滑杆。

基于上述实施方式，提出一种无人机多自由度航摄装置的航摄方法，包括如下步骤：在需要调节摄像头的角度时，启动第一控制电机，带动第一控制转轴及连接罩转动，进而带动摄像头前后摆动，在启动第二控制电机后，带动第二控制转轴及第一斜齿轮转动，由于第一斜齿轮与第二斜齿轮啮合传动，使得第一转动轴转动，带动摄像头围绕第一转动轴的轴线转动，便于摄像头无死角的俯拍，在连接罩转动的同时，由于第一传动齿条与第二传动齿条啮合传动，带动第二传动齿条及配重块在条形空腔内前后移动，在摄像头向前摆动时第二传动齿条及配重块向后移动，而在摄像头向后摆动时第二传动齿条及配重块向前移动，用于对摄像头在进行调节时进行平衡调节。

本发明的有益效果：本发明提供的一种无人机多自由度航摄装置及航摄方法，在需要调节摄像头的角度时，启动第一控制电机，带动第一控制转轴及连接罩转动，进而带动摄像头前后摆动，在启动第二控制电机后，带动第二控制转轴及第一斜齿轮转动，由于第一斜齿轮与第二斜齿轮啮合传动，使得第一转动轴转动，带动摄像头围绕第一转动轴的轴线转动，便于摄像头无死角的俯拍，在连接罩转动的同时，由于第一传动齿条与第二传动齿条啮合传动，带动第二传动齿条及配重块在条形空腔内前后移动，在摄像头向前摆动时第二传动齿条及配重块向后移动，而在摄像头向后摆动时第二传动齿条及配重块向前移动，用于对摄像头在进行调节时进行平衡调节，本发明避免无人机在摄像头角度调节时出现失衡的状况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的内部结构示意图；

图3为图2中A处的放大的结构示意图；

图4为本发明实施例的控制组件的局部侧视结构示意图；

图5为本发明实施例的结构示意图；

图6为本发明实施例的结构示意图。

图中：1、无人机本体；2、第一控制电机；3、第一控制转轴；4、连接罩；5、第二控制电机；6、第二控制转轴；7、第一斜齿轮；8、第二斜齿轮；9、第一转动轴；10、摄像头；11、第一传动齿条；12、第二传动齿条；13、配重块；14、第一滑块；15、第一限制件；16、连接板；17、第一滑动卡槽；18、第一滑动卡块；19、第一伸入槽；20、第一多节伸缩套筒；21、第一伸缩弹簧；22、线轴；23、总牵引线；24、分牵引线；25、控制腔；26、转动把手槽；27、转动把手块；28、限制伸缩杆；29、限制板；30、移动腔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如图1、图2和图3所示，一种无人机多自由度航摄装置，包括无人机本体1，无人机本体1包括机身，机身下端面设置有控制组件，控制组件包括与机身下端面连接的连接板16，连接板16下端面固定连接有第一控制电机2和第二控制电机5，第一控制电机2的输出端和第二控制电机5的输出端相向设置，第一控制电机2的输出端设置有第一控制转轴3，第二控制电机5的输出端设置有与第一控制转轴3共轴设置的第二控制转轴6，第一控制电机2和第二控制电机5之间设置有与第一控制转轴3固定连接的连接罩4，连接罩4上开设有用于第二控制转轴6贯穿的第一穿口，连接罩4内设置有与第二控制转轴6共轴连接的第一斜齿轮7，第一斜齿轮7一侧啮合传动连接有第二斜齿轮8，第二斜齿轮8通过第一转动轴9连接有摄像头10，第一控制电机2和第二控制电机5关于第一转动轴9轴对称设置，连接罩4上开设有用于第一转动轴9贯穿的第二穿口，摄像头10设置在连接罩4外侧中部，连接罩4外侧壁中部设置有弧形设置的第一传动齿条11，连接板16下端面中部开设有开口，第一传动齿条11上部伸入到开口内，连接板16内设置有与开口连通的条形空腔，条形空腔内滑动连接有与第一传动齿条11传动连接的第二传动齿条12，第二传动齿条12上端中部设置有配重块13。

在需要调节摄像头10的角度时，启动第一控制电机2，带动第一控制转轴3及连接罩4转动，进而带动摄像头10前后摆动，在启动第二控制电机5后，带动第二控制转轴6及第一斜齿轮7转动，由于第一斜齿轮7与第二斜齿轮8啮合传动，使得第一转动轴9转动，带动摄像头10围绕第一转动轴9的轴线转动，便于摄像头10无死角的俯拍，在连接罩4转动的同时，由于第一传动齿条11与第二传动齿条12啮合传动，带动第二传动齿条12及配重块13在条形空腔内前后移动，在摄像头10向前摆动时第二传动齿条12及配重块13向后移动，而在摄像头10向后摆动时第二传动齿条12及配重块13向前移动，用于对摄像头10在进行调节时进行平衡调节，本发明避免无人机在摄像头10角度调节时出现失衡的状况。

如图4所示，条形空腔内侧壁上设置有第一限制件15，第一限制件15上滑动连接有与第二传动齿条12固定连接的第一滑块14，限制第二传动齿条12移动轨迹，防止第二传动齿条12移动出现偏移。

其中，第一限制件15为第一限制滑槽或者第一限制滑杆。

机身与连接板16可拆卸连接，便于连接板16上的摄像头10的更换。

如图5和图6所示，机身下端面开设有与连接板16适配的容纳槽，容纳槽内两侧壁上均开设有第一滑动卡槽17，连接板16两侧开设有第一伸入槽19，第一伸入槽19内通过第一伸缩弹簧21连接有与第一滑动卡槽17配合设置的第一滑动卡块18，第一伸缩弹簧21外侧套设有第一多节伸缩套筒20，第一滑动卡块18下端面开设有滑动把手槽，当需要将连接板16从机身上拆卸下来，手动滑动第一滑动卡块18，将两个第一滑动卡块18相向移动，第一滑动卡块18从第一滑动卡槽17内移动到第一伸入槽19内，此时便可以将连接板16从机身上拆卸下来。

连接板16内设置有与第一伸入槽19连通的控制腔25，连接板16下端面设置有与控制腔25连通的转动把手槽26，转动把手槽26内设置有转动把手块27，控制腔25内设置有与转动把手块27连接的线轴22，线轴22上通过扭簧与控制腔25内侧壁连接，线轴22上缠绕设置有总牵引线23，总牵引线23另一端连接有两个分牵引线24，两个分牵引线24另一端分别与第一滑动卡块18连接，在两个第一滑动卡块18距离比较远，手动滑动第一滑动卡块18比较费劲时，可以转动转动把手块27，使得总牵引线23缠绕在线轴22上，通过两个分牵引线24牵引两个第一滑动卡槽17分别往两个第一伸入槽19内移动，从而可以将连接板16从机身上拆卸下来。

控制腔25与转动把手槽26之间连通设置有移动腔30，移动腔30内设置有限制板29，限制板29一侧通过限制伸缩杆28与线轴22之间连接，限制伸缩杆28两侧设置有限制弹簧，限制板29与移动腔30内侧壁之间连接限制弹簧，限制板29另一侧与转动把手块27连接，转动把手槽26下部内侧壁上设置有限制凸起，转动把手块27下部侧壁上设置有与限制凸起适配的限制卡槽，在需要将连接板16从机身上拆卸下来时，先推动转动把手块27往转动把手槽26内移动，使得限制凸起不在限制卡槽一侧，然后人们可以手动转动转动把手块27，在转动到合适位置后将转动把手块27往下拉，使得限制凸起与限制卡槽适配，限制转动把手块27及线轴22的转动，方便人们将连接板16从机身上拆卸下来。

转动把手块27下端面开设有转动槽，转动槽下端设置有与转动把手块27固定连接的把手架条，为了方便人们可以手动转动转动把手块27，人们的手可以伸入到转动槽中，然后转动把手架条，进而转动转动把手块27。

容纳槽内设置有吸附板，吸附板与容纳槽底部之间通过多个防抖弹簧连接，防抖弹簧外侧套设有多节伸缩保护套，吸附板下端面设置有多个吸盘，吸附板下端面通过吸盘连接连接板16，连接板16安装在容纳槽内，吸附板设置进一步防止连接板16离开容纳槽，当外界环境不太稳定，由于防抖弹簧的惯性作用，降低连接板16及其上摄像头10的抖动。

其中机身上设置有吸气泵，吸气泵通过吸气管与吸盘连通，在吸盘与连接板16接触，吸气泵启动，实现吸附板与连接板16连接，方便连接板16固定在容纳槽内。

基于上述实施方式，提出一种无人机多自由度航摄装置的航摄方法，包括如下步骤：在需要调节摄像头10的角度时，启动第一控制电机2，带动第一控制转轴3及连接罩4转动，进而带动摄像头10前后摆动，在启动第二控制电机5后，带动第二控制转轴6及第一斜齿轮7转动，由于第一斜齿轮7与第二斜齿轮8啮合传动，使得第一转动轴9转动，带动摄像头10围绕第一转动轴9的轴线转动，便于摄像头10无死角的俯拍，在连接罩4转动的同时，由于第一传动齿条11与第二传动齿条12啮合传动，带动第二传动齿条12及配重块13在条形空腔内前后移动，在摄像头10向前摆动时第二传动齿条12及配重块13向后移动，而在摄像头10向后摆动时第二传动齿条12及配重块13向前移动，用于对摄像头10在进行调节时进行平衡调节。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明的范围被限于这些例子；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。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机多自由度航摄装置，设置包括无人机本体(1)，其特征在于，所述无人机本体(1)包括机身，所述机身下端面设置有控制组件，所述控制组件包括与所述机身下端面连接的连接板(16)，所述连接板(16)下端面固定连接有第一控制电机(2)和第二控制电机(5)，所述第一控制电机(2)的输出端和所述第二控制电机(5)的输出端相向设置，所述第一控制电机(2)的输出端设置有第一控制转轴(3)，所述第二控制电机(5)的输出端设置有与所述第一控制转轴(3)共轴设置的第二控制转轴(6)，所述第一控制电机(2)和所述第二控制电机(5)之间设置有与所述第一控制转轴(3)固定连接的连接罩(4)，所述连接罩(4)上开设有用于所述第二控制转轴(6)贯穿的第一穿口，所述连接罩(4)内设置有与所述第二控制转轴(6)共轴连接的第一斜齿轮(7)，所述第一斜齿轮(7)一侧啮合传动连接有第二斜齿轮(8)，所述第二斜齿轮(8)通过第一转动轴(9)连接有摄像头(10)，所述第一控制电机(2)和所述第二控制电机(5)关于所述第一转动轴(9)轴对称设置，所述连接罩(4)上开设有用于所述第一转动轴(9)贯穿的第二穿口，所述摄像头(10)设置在所述连接罩(4)外侧中部，所述连接罩(4)外侧壁中部设置有弧形设置的第一传动齿条(11)，所述连接板(16)下端面中部开设有开口，所述第一传动齿条(11)上部伸入到所述开口内，所述连接板(16)内设置有与所述开口连通的条形空腔，所述条形空腔内滑动连接有与所述第一传动齿条(11)传动连接的第二传动齿条(12)，所述第二传动齿条(12)上端中部设置有配重块(13)。

2.根据权利要求1所述的一种无人机多自由度航摄装置，其特征在于，所述机身与所述连接板(16)可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的一种无人机多自由度航摄装置，其特征在于，所述机身下端面开设有与所述连接板(16)适配的容纳槽，所述容纳槽内两侧壁上均开设有第一滑动卡槽(17)，所述连接板(16)两侧开设有第一伸入槽(19)，所述第一伸入槽(19)内通过第一伸缩弹簧(21)连接有与所述第一滑动卡槽(17)配合设置的第一滑动卡块(18)，所述第一伸缩弹簧(21)外侧套设有第一多节伸缩套筒(20)，所述第一滑动卡块(18)下端面开设有滑动把手槽。

4.根据权利要求3所述的一种无人机多自由度航摄装置，其特征在于，所述连接板(16)内设置有与所述第一伸入槽(19)连通的控制腔(25)，所述连接板(16)下端面设置有与所述控制腔(25)连通的转动把手槽(26)，所述转动把手槽(26)内设置有转动把手块(27)，所述控制腔(25)内设置有与所述转动把手块(27)连接的线轴(22)，所述线轴(22)上缠绕设置有总牵引线(23)，所述总牵引线(23)另一端连接有两个分牵引线(24)，两个所述分牵引线(24)另一端分别与所述第一滑动卡块(18)连接。

5.根据权利要求4所述的一种无人机多自由度航摄装置，其特征在于，所述控制腔(25)与所述转动把手槽(26)之间连通设置有移动腔(30)，所述移动腔(30)内设置有限制板(29)，所述限制板(29)一侧通过限制伸缩杆(28)与所述线轴(22)之间连接，所述限制伸缩杆(28)两侧设置有限制弹簧，所述限制板(29)与所述移动腔(30)内侧壁之间连接所述限制弹簧，所述限制板(29)另一侧与所述转动把手块(27)连接，所述转动把手槽(26)下部内侧壁上设置有限制凸起，所述转动把手块(27)下部侧壁上设置有与所述限制凸起适配的限制卡槽。

6.根据权利要求5所述的一种无人机多自由度航摄装置，其特征在于，所述转动把手块(27)下端面开设有转动槽，所述转动槽下端设置有与所述转动把手块(27)固定连接的把手架条。

7.根据权利要求6所述的一种无人机多自由度航摄装置，其特征在于，所述容纳槽内设置有吸附板，所述吸附板与所述容纳槽底部之间通过多个防抖弹簧连接，所述防抖弹簧外侧套设有多节伸缩保护套，所述吸附板下端面设置有多个吸盘，所述吸附板下端面通过吸盘连接所述连接板(16)。

8.根据权利要求1所述的一种无人机多自由度航摄装置，其特征在于，所述条形空腔内侧壁上设置有第一限制件(15)，所述第一限制件(15)上滑动连接有与所述第二传动齿条(12)固定连接的第一滑块(14)。

9.根据权利要求8所述的一种无人机多自由度航摄装置，其特征在于，所述第一限制件(15)为第一限制滑槽或者第一限制滑杆。

10.根据权利要求1所述的一种无人机多自由度航摄装置的航摄方法，其特征在于，包括如下步骤：在需要调节摄像头(10)的角度时，启动第一控制电机(2)，带动第一控制转轴(3)及连接罩(4)转动，进而带动摄像头(10)前后摆动，在启动第二控制电机(5)后，带动第二控制转轴(6)及第一斜齿轮(7)转动，由于第一斜齿轮(7)与第二斜齿轮(8)啮合传动，使得第一转动轴(9)转动，带动摄像头(10)围绕第一转动轴(9)的轴线转动，便于摄像头(10)无死角的俯拍，在连接罩(4)转动的同时，由于第一传动齿条(11)与第二传动齿条(12)啮合传动，带动第二传动齿条(12)及配重块(13)在条形空腔内前后移动，在摄像头(10)向前摆动时第二传动齿条(12)及配重块(13)向后移动，而在摄像头(10)向后摆动时第二传动齿条(12)及配重块(13)向前移动，用于对摄像头(10)在进行调节时进行平衡调节。

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