CN116353869A - 一种无人机机载光电成像吊舱 - Google Patents

Abstract

本发明属于无人机技术领域，并公开了一种无人机机载光电成像吊舱，所述无人机机载光电成像吊舱包括无人机本体和吊舱本体；无人机本体的机腹设有收纳舱；吊舱本体包括上基座、下基座、侧板和光电成像模块，上基座的顶部通过升降结构活动设置在收纳舱内，上基座的底面转动连接下基座，下基座的底面固定连接侧板，且侧板设有两个并相对设置，两侧板之间形成观测槽，光电成像模块转动设置在观测槽内。所述无人机机载光电成像吊舱中吊舱本体能够相对收纳舱活动并具有两个工位，待机工位用于无人机飞行，工作工位用于目标观测，通过待机工位保持无人机本体的空气动力学性能，降低无人机本体的飞行阻力，延长无人机本体的续航性能。

Description

一种无人机机载光电成像吊舱

技术领域

本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种无人机机载光电成像吊舱。

背景技术

无人机，即无人驾驶飞机，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。除军用外，无人机在民用方面也有广泛的应用，在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途。

现有的无人机经常在机腹处挂载光电成像吊舱，以完成其监控、检测等任务，但外挂式的光电成像吊舱破坏了无人机的空气动力学性能，极大增加了无人机飞行时的阻力，大大降低了无人机的续航性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种无人机机载光电成像吊舱，用以解决现有技术中存在的上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种无人机机载光电成像吊舱，包括无人机本体和吊舱本体；

无人机本体的机腹设有收纳舱和舱门，收纳舱开口向下并连通外界，舱门活动设置在收纳舱的开口端并用于控制收纳舱的启闭；

吊舱本体包括上基座、下基座、侧板和光电成像模块，上基座的顶部通过升降结构活动设置在收纳舱内，上基座的底面转动连接下基座，下基座的底面固定连接侧板，且侧板设有两个并相对设置，两侧板之间形成观测槽，光电成像模块转动设置在观测槽内；

相应地，升降结构包括固定部分和活动部分，活动部分收纳在固定部分内并能够沿固定部分往复滑动，以增加或缩短升降结构的长度。

在一种可能的设计中，

升降结构包括基筒、升降筒和加固杆；

基筒固定在收纳舱内，基筒的外周设有第一外螺纹，基筒的内周设有收纳孔；

升降筒具有弹性并往复滑动设置在收纳孔上，升降筒的外周上设有适配于第一外螺纹的第二外螺纹，升降筒具有外径等于基筒外径的第一形态和外径等于收纳孔孔径的第二形态；

加固杆往复滑动设置在收纳孔上，且加固杆上设有能够沿其周向往复滑动的挡杆；

当升降筒处于第一形态，升降筒收纳于收纳孔内，加固杆位于升降筒上方并抵接于升降筒；当升降筒处于第二形态，升降筒位于收纳孔外并与基筒组成空心的升降杆，加固杆依次穿设在基筒和升降筒上并组成实心的升降杆，挡杆向外滑动并托举升降筒。

在一种可能的设计中，升降筒包括子杆和弹性连接环，子杆设有若干个并均布在同一个圆周上，弹性连接环用于连接相邻子杆；

子杆的顶部设有第一内凹槽，子杆的底部连接上基座，相应地，基筒的底部设有适配于第一内凹槽的第二内凹槽，且第一内凹槽和第二内凹槽上均设有相互适配的磁吸部。

在一种可能的设计中，弹性连接环设有至少两个，相应地，挡杆设有至少两组，且弹性连接环和挡杆组一一对应设置。

在一种可能的设计中，上基座上设有适配于基筒的升降孔，升降孔上设有适配于第一外螺纹和第二外螺纹的内螺纹；

升降孔内设有滑道、连接环和挡板，其中，滑道位于升降孔的内周上并平行于升降孔的轴向；连接环的外周滑动设置在滑道上，连接环的内周用于连接升降筒；挡板设置在上基座上并能够沿升降孔的周向往复滑动，挡板抵接于连接环并将连接环固定在升降孔的底部。

在一种可能的设计中，连接环包括环体、外滑动轴和内连接轴，外滑动轴固定在环体的外周上，内连接轴固定在环体的内周上；且外滑动轴和内连接轴分别设有至少一个，相应地，滑道设有至少一个并与外滑动轴一一对应设置，升降筒上设有至少一个连接孔并与内连接轴一一对应设置。

在一种可能的设计中，挡板包括挡板本体、副磁吸部和复位弹簧，挡板本体滑动设置在上基座上，副磁吸部固定在上基座上并与挡板本体相对设置，复位弹簧连接挡板本体；相应地，上基座上设有连通滑道的滑槽，挡板本体滑动设置在滑槽上，副磁吸部和复位弹簧分别固定在滑槽的两端。

在一种可能的设计中，基筒的长度大于升降孔的深度大于升降筒的长度。

有益效果：

所述无人机机载光电成像吊舱通过收纳舱、舱门和升降结构相配合，吊舱本体能够相对收纳舱活动并具有两个工位，待机工位用于无人机飞行，工作工位用于目标观测，使所述无人机机载光电成像吊舱在完成观测任务的基础上，通过待机工位保持无人机本体的空气动力学性能，降低无人机本体的飞行阻力，以延长无人机本体的续航性能。

升降结构通过固定部分和活动部分形成收纳，当吊舱本体处于待机工位时，活动部分收纳于固定部分中，缩短升降结构的长度，以减少对吊舱本体的影响，以便于选用现有的市售部件，达到降低使用成本的目的。当吊舱本体处于工作工位时，活动部分下移至固定部分外，增加升降结构的长度，以扩大吊舱本体的活动范围，减少无人机本体对光电成像模块视界的阻挡。

附图说明

图1为吊舱本体处于待机工位时，一种无人机机载光电成像吊舱的结构示意图。

图2为吊舱本体处于工作工位时，一种无人机机载光电成像吊舱的结构示意图。

图3为升降筒收纳在基筒内时，升降结构与上基座的结构示意图。

图4为升降筒外伸至基筒外时，升降结构与上基座的结构示意图。

图5为升降筒的结构示意图。

图6为连接环的结构示意图。

图7为挡板的结构示意图。

图中：

1、无人机本体；101、收纳舱；102、舱门；2、吊舱本体；201、上基座；202、下基座；203、侧板；204、光电成像模块；205、升降孔；206、滑槽；3、升降结构；31、基筒；32、升降筒；33、加固杆；301、子杆；302、弹性连接环；303、第一内凹槽；304、第二内凹槽；4、滑道；5、连接环；51、环体；52、外滑动轴；53、内连接轴；6、挡板；61、挡板本体；62、副磁吸部；63、复位弹簧。

具体实施方式

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，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述仅仅是本发明的一些实施例，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。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

实施例：

如图1-图7所示，一种无人机机载光电成像吊舱，包括无人机本体1和吊舱本体2；

无人机本体1的机腹设有收纳舱101和舱门102，收纳舱101开口向下并连通外界，舱门102活动设置在收纳舱101的开口端并用于控制收纳舱101的启闭；

吊舱本体2包括上基座201、下基座202、侧板203和光电成像模块204，上基座201的顶部通过升降结构3活动设置在收纳舱101内，上基座201的底面转动连接下基座202，下基座202的底面固定连接侧板203，且侧板203设有两个并相对设置，两侧板203之间形成观测槽，光电成像模块204转动设置在观测槽内；

相应地，升降结构3包括固定部分和活动部分，活动部分收纳在固定部分内并能够沿固定部分往复滑动，以增加或缩短升降结构3的长度。

其中，无人机本体1上设有收纳舱101，吊舱本体2能够收纳至收纳舱101内，并通过舱门102关闭来隔断外界；或者，舱门102打开，收纳舱101连通外界，吊舱本体2能够通过升降结构3下移至无人机本体1外。基于此，吊舱本体2具有两个工作位置，其一为收纳于收纳舱101内的待机工位，其二为外伸至收纳舱101外的工作工位。

结合实际工作，无人机本体1飞往目标地过程中，吊舱本体2处于待机工位，以保持无人机本体1的空气动力学性能，降低无人机本体1的飞行阻力，以延长无人机本体1的续航性能。无人机本体1飞抵目标地后，吊舱本体2切换至工作工位，以使光电成像模块204具有良好的视界，以完成预设的工作任务。

因此，所述无人机机载光电成像吊舱通过收纳舱101、舱门102和升降结构3相配合，吊舱本体2能够相对收纳舱101活动并具有两个工位，待机工位用于无人机飞行，工作工位用于目标观测，使所述无人机机载光电成像吊舱在完成观测任务的基础上，通过待机工位保持无人机本体1的空气动力学性能，降低无人机本体1的飞行阻力，以延长无人机本体1的续航性能。

容易理解的，吊舱本体2工作时，光电成像模块204可以在观测槽内转动，以调节光电成像模块204的俯仰角度，通过下基座202相对上基座201的转动调节光电成像模块204的朝向，俯仰调节和朝向调节相互配合以提高光电成像模块204的自由度，以提高观测范围。但在实际使用时，光电成像模块204的视界受到其外伸长度的限制，即外伸后，光电成像模块204距离无人机本体1的机腹越近，其视界越小，反之则越大。

对于该问题，其中一种可行的解决方式是增大升降结构3的长度，但受限于无人机本体1的厚度，一则增加的范围有限，二则容易影响吊舱本体2。对于第二点进行说明，即受限于收纳舱101的深度，当吊舱本体2处于待机工位时，过长的升降结构3将延伸至下基座202甚至光电成像模块204处，此时需对吊舱本体2进行改造。

基于此，升降结构3通过固定部分和活动部分形成收纳，当吊舱本体2处于待机工位时，活动部分收纳于固定部分中，缩短升降结构3的长度，以减少对吊舱本体2的影响，以便于选用现有的市售部件，达到降低使用成本的目的。当吊舱本体2处于工作工位时，活动部分下移至固定部分外，增加升降结构3的长度，以扩大吊舱本体2的活动范围，减少无人机本体1对光电成像模块204视界的阻挡。

容易理解的，无人机本体1和光电成像模块204可以选用任意合适的市售型号。上基座201与下基座202之间的转动连接可以通过任意合适的现有的转动结构实现。

在本实施例中，升降结构3包括基筒31、升降筒32和加固杆33；

基筒31固定在收纳舱101内，基筒31的外周设有第一外螺纹，基筒31的内周设有收纳孔；

升降筒32具有弹性并往复滑动设置在收纳孔上，升降筒32的外周上设有适配于第一外螺纹的第二外螺纹，升降筒32具有外径等于基筒31外径的第一形态和外径等于收纳孔孔径的第二形态；

加固杆33往复滑动设置在收纳孔上，且加固杆33上设有能够沿其周向往复滑动的挡杆；

当升降筒32处于第一形态，升降筒32收纳于收纳孔内，加固杆33位于升降筒32上方并抵接于升降筒32；当升降筒32处于第二形态，升降筒32位于收纳孔外并与基筒31组成空心的升降杆，加固杆33依次穿设在基筒31和升降筒32上并组成实心的升降杆，挡杆向外滑动并托举升降筒32。

基于上述设计方案，基筒31对应所述的固定部分，基筒31外设有第一外螺纹，则上基座201和基筒31中的一者转动即可，转动通过外螺纹转化为上基座201沿基筒31的往复滑动，以驱动吊舱本体2往复升降。

升降筒32和加固杆33对应活动部分，其能够沿基筒31往复滑动，以增减升降结构3的长度。具体来说，升降筒32具有弹性，则升降筒32能够相对伸缩以调节外径，即升降筒32处于第一形态并能够收纳于收纳孔内，升降筒32处于第二形态并能够与基筒31组成空心的升降杆。

对于空心的升降杆，一方面结构强度相对较低，难以满足吊舱本体2的升降需要，另一方面基筒31与升降筒32之间缺少必要的连接结构，容易出现二者分离的情况，故设置了加固杆33。当升降筒32与基筒31组成空心的升降杆时，加固杆33穿设至升降杆内以使升降杆实心化，以提高升降杆的结构强度；且加固杆33通过挡杆固定升降筒32的位置，避免升降筒32大幅脱离设计位置。

如图5所示，升降筒32包括子杆301和弹性连接环302，子杆301设有若干个并均布在同一个圆周上，弹性连接环302用于连接相邻子杆301；

子杆301的顶部设有第一内凹槽303，子杆301的底部连接上基座201，相应地，基筒31的底部设有适配于第一内凹槽303的第二内凹槽304，且第一内凹槽303和第二内凹槽304上均设有相互适配的磁吸部。

基于上述设计方案，吊舱本体2下移时，上基座201首先沿基筒31下降，此时上基座201带动子杆301下移，以使升降筒32逐渐滑出收纳孔。当上基座201移动至邻近基筒31低端时，子杆301应移动至第一内凹槽303和第二内凹槽304相对对准的位置，启动磁吸部以使第一内凹槽303和第二内凹槽304相互抵接，则子杆301的上端相互远离，以使升降筒32的上端展开，加固杆33下移并穿设至子杆301的下端，通过加固杆33撑开弹性连接环302，以使升降筒32从第一形态切换为第二形态。加固杆33到位后，关闭磁吸部，且挡杆向外滑动并托举弹性连接环302，以避免升降筒32下落。

此时，形成实心的升降杆，上基座201可以继续下降，以进一步降低吊舱本体2的高度。同时，值得注意的是，上基座201与子杆301连接的部分应保持在该高度上，即连接部分相对上基座201滑动，以避免干扰上基座201主体部分的下移。

反之，吊舱本体2上移时，上基座201沿升降杆上升，直至上基座201脱离升降筒32并移动至基筒31的低端，挡杆回收，加固杆33上移，子杆301在弹性连接环302作用下相互靠近，升降筒32收缩并从第二形态切换为第一形态。上基座201继续沿基筒31上升，同时通过其与子杆301的连接部分推动升降筒32上移并收纳至基筒31内，实现升降结构3的复位。

优选地，弹性连接环302选用记忆金属制成，在保留外径变化能力的基础上，弹性连接环302具有足够的强度，以配合挡杆实现升降筒32位置的固定。容易理解的，加固杆33和挡杆分别选用任意合适的驱动机构，以实现位置的移动。

容易理解的，子杆301的外周设有螺纹，相邻子杆301上的螺纹组成所述第二外螺纹。

在一种可能的实现方式中，弹性连接环302设有至少两个，相应地，挡杆设有至少两组。基于上述设计方案，弹性连接环302和挡杆组一一对应设置，以更好托举升降筒32。容易理解的，当子杆301长度过长时，本领域技术人员可以适当增加弹性连接环302的个数和挡杆的组数。

在本实施例中，上基座201上设有适配于基筒31的升降孔205，升降孔205上设有适配于第一外螺纹和第二外螺纹的内螺纹；

升降孔205内设有滑道4、连接环5和挡板6，其中，滑道4位于升降孔205的内周上并平行于升降孔205的轴向；连接环5的外周滑动设置在滑道4上，连接环5的内周用于连接升降筒32；挡板6设置在上基座201上并能够沿升降孔205的周向往复滑动，挡板6抵接于连接环5并将连接环5固定在升降孔205的底部。

结合上基座201的结构对上基座201与子杆301的连接进行说明，其中，连接环5用于连接升降筒32，具体来说是连接子杆301。通过挡板6将连接环5固定在升降孔205的底部，在上基座201沿基筒31往复滑动时，以使连接环5带动升降筒32同步升降，以及时形成升降杆。当上基座201即将下移并脱离基筒31时，此时升降结构3已组成实心的升降杆，则挡板6滑动，以使连接环5能够沿滑道4滑动，则上基座201下滑时连接环5能够保持高度，以避免阻碍上基座201在升降筒32的往复滑动。

如图6所示，连接环5包括环体51、外滑动轴52和内连接轴53，外滑动轴52固定在环体51的外周上，内连接轴53固定在环体51的内周上；且外滑动轴52和内连接轴53分别设有至少一个，相应地，滑道4设有至少一个并与外滑动轴52一一对应设置，升降筒32上设有至少一个连接孔并与内连接轴53一一对应设置。基于上述设计方案，外滑动轴52滑动设置在滑道4内，以使连接环5能够沿滑道4往复滑动。内连接轴53的数量与子杆301数量一一对应，相应地，连接孔设置在子杆301的下端。

如图7所示，挡板6包括挡板本体61、副磁吸部62和复位弹簧63，挡板本体61滑动设置在上基座201上，副磁吸部62固定在上基座201上并与挡板本体61相对设置，复位弹簧63连接挡板本体61；相应地，上基座201上设有连通滑道4的滑槽206，挡板本体61滑动设置在滑槽206上，副磁吸部62和复位弹簧63分别固定在滑槽206的两端。

基于上述设计方案，启动副磁吸部62以产生磁力，磁力推动挡板本体61滑动并使滑道4与滑槽206连通，此时连接环5能够沿滑道4滑动。连接环5滑动后，关闭副磁吸部62，磁力消失，挡板本体61在复位弹簧63的推动下复位。

在一种可能的实现方式中，基筒31的长度大于升降孔205的深度大于升降筒32的长度。基于上述设计方案，通过对尺寸的限制，以保证上基座201滑动至基筒31下端时，升降筒32已经脱离收纳孔并与基筒31组成升降杆，以使上基座201的升降更为流畅。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无人机机载光电成像吊舱，其特征在于，包括无人机本体（1）和吊舱本体（2）；

无人机本体（1）的机腹设有收纳舱（101）和舱门（102），收纳舱（101）开口向下并连通外界，舱门（102）活动设置在收纳舱（101）的开口端并用于控制收纳舱（101）的启闭；

吊舱本体（2）包括上基座（201）、下基座（202）、侧板（203）和光电成像模块（204），上基座（201）的顶部通过升降结构（3）活动设置在收纳舱（101）内，上基座（201）的底面转动连接下基座（202），下基座（202）的底面固定连接侧板（203），且侧板（203）设有两个并相对设置，两侧板（203）之间形成观测槽，光电成像模块（204）转动设置在观测槽内；

相应地，升降结构（3）包括固定部分和活动部分，活动部分收纳在固定部分内并能够沿固定部分往复滑动，以增加或缩短升降结构（3）的长度。

2.根据权利要求1所述的无人机机载光电成像吊舱，其特征在于，

升降结构（3）包括基筒（31）、升降筒（32）和加固杆（33）；

基筒（31）固定在收纳舱（101）内，基筒（31）的外周设有第一外螺纹，基筒（31）的内周设有收纳孔；

升降筒（32）具有弹性并往复滑动设置在收纳孔上，升降筒（32）的外周上设有适配于第一外螺纹的第二外螺纹，升降筒（32）具有外径等于基筒（31）外径的第一形态和外径等于收纳孔孔径的第二形态；

加固杆（33）往复滑动设置在收纳孔上，且加固杆（33）上设有能够沿其周向往复滑动的挡杆；

当升降筒（32）处于第一形态，升降筒（32）收纳于收纳孔内，加固杆（33）位于升降筒（32）上方并抵接于升降筒（32）；当升降筒（32）处于第二形态，升降筒（32）位于收纳孔外并与基筒（31）组成空心的升降杆，加固杆（33）依次穿设在基筒（31）和升降筒（32）上并组成实心的升降杆，挡杆向外滑动并托举升降筒（32）。

3.根据权利要求2所述的无人机机载光电成像吊舱，其特征在于，升降筒（32）包括子杆（301）和弹性连接环（302），子杆（301）设有若干个并均布在同一个圆周上，弹性连接环（302）用于连接相邻子杆（301）；

子杆（301）的顶部设有第一内凹槽（303），子杆（301）的底部连接上基座（201），相应地，基筒（31）的底部设有适配于第一内凹槽（303）的第二内凹槽（304），且第一内凹槽（303）和第二内凹槽（304）上均设有相互适配的磁吸部。

4.根据权利要求3所述的无人机机载光电成像吊舱，其特征在于，弹性连接环（302）设有至少两个，相应地，挡杆设有至少两组，且弹性连接环（302）和挡杆组一一对应设置。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的无人机机载光电成像吊舱，其特征在于，上基座（201）上设有适配于基筒（31）的升降孔（205），升降孔（205）上设有适配于第一外螺纹和第二外螺纹的内螺纹；

升降孔（205）内设有滑道（4）、连接环（5）和挡板（6），其中，滑道（4）位于升降孔（205）的内周上并平行于升降孔（205）的轴向；连接环（5）的外周滑动设置在滑道（4）上，连接环（5）的内周用于连接升降筒（32）；挡板（6）设置在上基座（201）上并能够沿升降孔（205）的周向往复滑动，挡板（6）抵接于连接环（5）并将连接环（5）固定在升降孔（205）的底部。

6.根据权利要求5所述的无人机机载光电成像吊舱，其特征在于，连接环（5）包括环体（51）、外滑动轴（52）和内连接轴（53），外滑动轴（52）固定在环体（51）的外周上，内连接轴（53）固定在环体（51）的内周上；且外滑动轴（52）和内连接轴（53）分别设有至少一个，相应地，滑道（4）设有至少一个并与外滑动轴（52）一一对应设置，升降筒（32）上设有至少一个连接孔并与内连接轴（53）一一对应设置。

7.根据权利要求5所述的无人机机载光电成像吊舱，其特征在于，挡板（6）包括挡板本体（61）、副磁吸部（62）和复位弹簧（63），挡板本体（61）滑动设置在上基座（201）上，副磁吸部（62）固定在上基座（201）上并与挡板本体（61）相对设置，复位弹簧（63）连接挡板本体（61）；相应地，上基座（201）上设有连通滑道（4）的滑槽（206），挡板本体（61）滑动设置在滑槽（206）上，副磁吸部（62）和复位弹簧（63）分别固定在滑槽（206）的两端。

8.根据权利要求5所述的无人机机载光电成像吊舱，其特征在于，基筒（31）的长度大于升降孔（205）的深度大于升降筒（32）的长度。

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