CN116461735A - 一种自动保持平衡的无人机摄影测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动保持平衡的无人机摄影测量装置，包括无人机机体，所述无人机机体的底部安装有航摄装置，所述无人机机体安装有用于调节无人机机体飞行方向的飞行调节机构，所述无人机机体的侧面固定有机臂，本发明无人机机体的侧面固定有机臂，机臂与无人机机体连接的另一端设有电机，电机的输出轴上连接有螺旋桨，电机的输出轴转动时带动螺旋桨转动，实现无人机的上升和空中悬停，机臂与电机之间设有无人机机体倾斜时用于保持螺旋桨水平的自动平衡机构，在无人机飞行过程中，在受到风的影响而使无人机机体发生倾斜时，自动平衡机构能够自动保持螺旋桨的水平,有效防止螺旋桨倾斜后推动无人机机体横向移动。

Description

一种自动保持平衡的无人机摄影测量装置

技术领域

本发明涉及无人机航摄技术领域,具体为一种自动保持平衡的无人机摄影测量装置。

背景技术

倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术，它颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界。

然而，现有的无人机大多数具有四个螺旋桨，螺旋桨的驱动有两种方式，一种为通过机臂内的传动机构传动，带动螺旋桨转动，一种是直接在机臂上固定电机，通过电机带动螺旋桨转动，此两种方式，螺旋桨和机臂的相对位置固定，当无人机在空中水平飞行时，螺旋桨转动时产生的升力全部作用在无人机的竖直方向上，升力等于无人机的重力，使得无人机可以很好的悬停在空中滑行，而无人机发生倾斜时，螺旋桨也会倾斜，具有一个水平方向上的分力，使得螺旋桨的升力不能完全转换为竖直方向上的力，使得无人机很容易下落，且因为螺旋桨倾斜，螺旋桨转动时，空气的反作用力推动无人机在水平方向偏离航道，增加了无人机的操控难度。

经检索，相关技术如申请号为202010763564.6的中国发明专利一种无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置，其装载有五个摄像头，一个摄像头竖直向下拍摄，另外四个倾斜拍摄，且角度可调，从而实现广角调节，然而，该无人机的机臂固定电机，电机固定旋翼，在倾斜时则会容易出现上文所提到的问题。

有鉴于此，我们提出一种自动保持平衡的无人机摄影测量装置，用以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种自动保持平衡的无人机摄影测量装置为实现上述目的。

本发明提供如下技术方案：一种自动保持平衡的无人机摄影测量装置，包括无人机机体，所述无人机机体的底部安装有航摄装置，所述无人机机体安装有用于调节无人机机体飞行方向的飞行调节机构，所述无人机机体的侧面固定有机臂，所述机臂与无人机机体连接的另一端活动设有电机，所述电机的输出轴上连接有螺旋桨，所述机臂与电机之间设有所述无人机机体倾斜时用于保持所述螺旋桨水平的自动平衡机构，所述无人机机体的底部设有用于给无人机飞行时提供上升浮力的充气式支撑助力机构，所述机臂上滑动设有充气式浮力调节机构，所述充气式浮力调节机构与充气式支撑助力机构之间连接有气管，所述无人机机体固定有给所述电机提供电力的电源，所述机臂上固定有滑动变阻器，所述滑动变阻器连接在所述电源与电机之间，所述滑动变阻器设有一个滑动调节电阻值的滑动拨片，所述滑动拨片与所述充气式浮力调节机构传动连接，所述无人机机体的顶部安装有电动弹射降落伞，所述电机与电动弹射降落伞之间连接有电机快速旋转时接通电动弹射降落伞开关的触发机构。

优选的，所述自动平衡机构包括嵌入设置在所述机臂端部的凹槽，所述电机的一侧固定有轴，所述轴的一端和凹槽的一侧内壁转动连接，所述电机与轴连接的另一侧设有卡槽，所述卡槽在电机的表面以轴为圆心做圆周分布，所述凹槽与卡槽对应的一侧内壁设有与卡槽位置相对应的弹簧钢珠。

优选的，所述凹槽的内壁滑动设有铁块，所述铁块与所述凹槽之间连接有复位弹簧，所述弹簧钢珠滑动连接在铁块的表面，所述凹槽的内壁嵌入设有电磁铁，所述电磁铁与所述电源电连接。

优选的，所述充气式支撑助力机构包括与所述无人机机体固定连接的可充气气囊以及与无人机机体固定连接用于给可充气气囊充气的充气罐。

优选的，所述充气式浮力调节机构包括与所述机臂滑动连接的调节气囊，所述调节气囊与所述可充气气囊之间连接有气管，所述调节气囊与滑动拨片固定连接。

优选的，所述电机的底部固定有配重块。

优选的，所述机臂的数量为根，所述滑动变阻器与对应的电机以及电磁铁串联后并联在电源上。

优选的，所述飞行调节机构包括固定在所述无人机机体前后左右四个方向的电动机以及固定在所述电动机轴部的螺旋叶。

优选的，所述电机的一侧固定有摆杆，所述摆杆的头部滑动设有一个触发块，所述触发块与摆杆之间连接有连接弹簧，所述机臂内设有一个微敏开关，所述微敏开关和所述电动弹射降落伞电连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明无人机机体的侧面固定有机臂，机臂与无人机机体连接的另一端设有电机，电机的输出轴上连接有螺旋桨，电机的输出轴转动时带动螺旋桨转动，实现无人机的上升和空中悬停，机臂与电机之间设有无人机机体倾斜时用于保持螺旋桨水平的自动平衡机构，在无人机飞行过程中，在受到风的影响而使无人机机体发生倾斜时，自动平衡机构能够自动保持螺旋桨的水平,有效防止螺旋桨倾斜后推动无人机机体横向移动。

2、本发明无人机机体的底部设有用于给无人机飞行时提供上升浮力的充气式支撑助力机构，通过充气式支撑助力机构的设置，在无人机上升的空中后，充气式支撑助力机构为无人机机体提供上升的浮力，减少电量的损耗，提升续航的能力。

3、本发明机臂上滑动设有充气式浮力调节机构，充气式浮力调节机构与充气式支撑助力机构之间连接有气管，充气式浮力调节机构与充气式支撑助力机构同样充有气体，在无人机机体发生倾斜时，充气式浮力调节机构自动朝着高度较低的方向滑动，为无人机机体高度较低的一侧提供更大的浮力，提供支撑作用。

4、本发明无人机机体固定有给电机提供电力的电源，机臂上固定有连接在电源与电机之间的滑动变阻器，滑动变阻器设有一个滑动调节电阻值的滑动拨片，无人机机体倾斜时带动充气式浮力调节机构滑动，充气式浮力调节机构滑动时带动滑动拨片滑动，滑动拨片滑动时减小电阻，从而使电机的电压增大，转速更快，从而使无人机机体位置较低的一侧在充气式浮力调节机构的浮力支撑以及电机更快转速的双重作用下慢慢抬高，起到自动纠偏的作用，防止无人机继续倾斜。

5、本发明无人机机体的顶部安装有电动弹射降落伞，电机与电动弹射降落伞之间连接有电机快速旋转时接通电动弹射降落伞开关的触发机构，使得在平稳飞行时，即使无人机发生比较严重的倾斜，摆杆转动时因为速度比较缓慢，也无法带动触发块触动微敏开关,而无人机机体受到风力作用而发生突然的猛烈倾斜时，电机带动摆杆快速摆动，使得触发块因为惯性的作用继续向前移动一小段距离而按压微敏开关，使电动弹射降落伞内的降落伞自动弹开。

附图说明

图1为本发明的一种立体结构示意图。

图2为本发明的一种立体结构示意图。

图3为本发明的正视结构示意图。

图4为本发明的局部结构示意图。

图5为本发明图4中A处放大结构示意图。

图6为本发明的局部结构示意图。

图中：1、无人机机体；2、飞行调节机构；21、电动机；22、螺旋叶；3、机臂；4、电机；5、螺旋桨；6、自动平衡机构；61、凹槽；62、轴；63、卡槽；64、弹簧钢珠；65、铁块；66、复位弹簧；67、电磁铁；7、充气式支撑助力机构；71、可充气气囊；72、充气罐；8、充气式浮力调节机构；81、调节气囊；82、气管；9、航摄装置；10、电源；11、滑动变阻器；12、滑动拨片；13、电动弹射降落伞；131、微敏开关；14、触发机构；141、摆杆；142、触发块；143、连接弹簧；15、旋转电机；16、旋转块；17、竖直拍摄摄像头；18、倾斜拍摄摄像头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本发明提供一种自动保持平衡的无人机摄影测量装置，包括无人机机体1，所述无人机机体1的底部安装有航摄装置9，所述航摄装置9包括固定在无人机机体1底部的旋转电机15，所述旋转电机15的输出轴固定有旋转块16，所述旋转块16上固定有竖直拍摄摄像头17以及倾斜拍摄摄像头18，工作时,旋转电机15带动旋转块16转动,调节竖直拍摄摄像头17以及倾斜拍摄摄像头18的位置,通过竖直拍摄摄像头17以及倾斜拍摄摄像头18以及广角拍摄,提供更好的符合人眼直接观察到的直观效果,所述无人机机体1安装有用于调节无人机机体1飞行方向的飞行调节机构2，所述飞行调节机构2包括固定在所述无人机机体1前后左右四个方向的电动机21以及固定在所述电动机21轴部的螺旋叶22，通过控制电动机21的启闭，带动无人机机体1不同位置的螺旋叶22转动，从而在无人机机体1侧面的不同位置产生水平方向上的推力，例如，在无人机机体1需要前进时，则启动无人机机体1后端的电动机21，在无人机机体1需要向右侧移动时，则启动无人机机体1左侧的电动机21，其中，

所述无人机机体1的侧面固定有机臂3，所述机臂2与无人机机体1连接的另一端活动设有电机4，所述电机4的输出轴上连接有螺旋桨5，电机4的输出轴转动时带动螺旋桨5转动，实现无人机的上升和空中悬停，所述机臂2与电机4之间设有所述无人机机体1倾斜时用于保持所述螺旋桨5水平的自动平衡机构6，在无人机飞行过程中，在受到风的影响而使无人机机体1发生倾斜时，自动平衡机构6能够自动保持螺旋桨5的水平，有效防止螺旋桨倾斜后推动无人机机体1横向移动,所述无人机机体1的底部设有用于给无人机飞行时提供上升浮力的充气式支撑助力机构7，通过充气式支撑助力机构7的设置，在无人机上升的空中后，充气式支撑助力机构7为无人机机体1提供上升的浮力，减少电量的损耗，提升续航的能力，所述机臂2上滑动设有充气式浮力调节机构8，充气式浮力调节机构8与充气式支撑助力机构7同样充有气体，在无人机机体1发生倾斜时，充气式浮力调节机构8自动朝着高度较低的方向滑动，为无人机机体1高度较低的一侧提供更大的浮力，所述无人机机体1固定有给所述电机4提供电力的电源10，所述机臂2上固定有滑动变阻器11，滑动变阻器11为现有技术，在此不做赘述，所述滑动变阻器11连接在所述电源10与电机4之间，所述滑动变阻器11设有一个滑动调节电阻值的滑动拨片12，通过滑动滑动拨片12即可对电机4的电压大小进行小幅度的调节，从而调节电机4的转速，所述滑动拨片12与所述充气式浮力调节机构8传动连接，无人机机体1的倾斜带动充气式浮力调节机构8滑动，充气式浮力调节机构8滑动时带动滑动拨片12滑动，滑动拨片12滑动时减小电阻，从而使电机4的电压增大，转速更快，从而使无人机机体1位置较低的一侧在充气式浮力调节机构8的浮力支撑以及电机4更快转速的双重作用下慢慢抬高，起到自动纠偏的作用，防止无人机继续倾斜，所述无人机机体1的顶部安装有电动弹射降落伞13，电动弹射降落伞13为现有技术，接通电源即可实现降落伞的弹射，具体的相关技术可参考专利申请号为201720642521.6的中国实用新型专利无人机降落伞弹射装置，在此不做赘述，所述电机4与电动弹射降落伞13之间连接有电机4快速旋转时接通电动弹射降落伞13开关的触发机构14，无人机机体1平稳飞行时，电机4保持稳定，当无人机机体1发生猛烈倾斜时，电机4快速旋转，通过触发机构14接通弹射降落伞13的开关，使弹射降落伞13自动弹开，起到自动防护的作用，防止无人机因为倾斜严重而坠落。

所述自动平衡机构6包括嵌入设置在所述机臂2端部的凹槽61，凹槽61和电机4的宽度保持一致，所述电机4的底部固定有配重块17，所述电机4的一侧固定有轴62，所述轴62的一端和凹槽61的一侧内壁转动连接，无人机在飞行时，在配重块17的重力作用下，电机4始终保持和地面的垂直，所述电机4与轴62连接的另一侧设有卡槽63，所述卡槽63在电机4的表面以轴62为圆心做圆周分布，所述凹槽61与卡槽63对应的一侧内壁设有与卡槽63位置相对应的弹簧钢珠64，通过弹簧钢珠64和卡槽63的限制，在无人机发生微小以及缓慢的倾斜时，弹簧钢珠64卡在卡槽63内，防止无人机在小幅度的倾斜摇晃时造成电机4摇摆不定，而在无人机机体1倾斜比较严重时，弹簧钢珠64从卡槽63内脱离，使得机臂2随着无人机机体1倾斜时，电机4相对于机臂2摆动并保持水平，起到自动平衡的作用。

进一步的，所述凹槽61的内壁滑动设有铁块65，所述铁块65与所述凹槽61之间连接有复位弹簧66，所述弹簧钢珠64滑动连接在铁块65的表面，所述凹槽61的内壁嵌入设有电磁铁67，所述电磁铁67与所述电源10电连接，在无人机不使用时，没有通电，使得在复位弹簧66的弹力作用下，铁块65推动弹簧钢珠64牢牢卡在卡槽63中，此时无人机无论怎么旋转倾斜，电机4都不会任意摆动，防止人为操作导致电机4相对于机臂3的快速旋转，仅当在无人机通电使用时，电磁铁67工作，带动铁块65向后滑动，使弹簧钢珠64具有一定的活动自由度，在电机4转动力度比较大时，弹簧钢珠64自动从卡槽63脱离。

所述充气式支撑助力机构7包括与所述无人机机体1固定连接的可充气气囊71以及与无人机机体1固定连接用于给可充气气囊71充气的充气罐72，通过充气罐72给充气式支撑助力机构7充气，使充气式支撑助力机构7产生浮力，为无人机机体1提供向上的浮力，减少电量的消耗，提高续航能力。

具体的，所述充气式浮力调节机构8包括与所述机臂2滑动连接的调节气囊81，所述调节气囊81与所述可充气气囊71之间连接有气管82，所述调节气囊81与滑动拨片12固定连接，气体充在可充气气囊71和调节气囊81内，通过气管82连接为一个整体，在无人机机体1发生倾斜时，调节气囊81在机臂2的长度方向滑动，自动为无人机机体1位置较低的一侧提供更大的浮力支撑。

具体的，所述机臂3的数量为4根，所述滑动变阻器11与对应的电机4以及电磁铁67串联后并联在电源10上，使用时，电源10通电，使得电磁铁67产生磁力，吸引铁块65后移，解除对电机4的转动限制，4个电机4同时工作带动无人机上升，在无人机机体1发生倾斜时，对应位置的调节气囊81自动朝着无人机机体1的一侧滑动，调节滑动变阻器11的电阻值，从而自动调节对应电机4的转速。

具体的，所述触发机构14包括固定在所述电机4一侧的摆杆141，所述摆杆141的头部滑动设有一个触发块142，所述触发块142与摆杆141之间连接有连接弹簧143，所述机臂内设有一个微敏开关131，所述微敏开关131和所述电动弹射降落伞13电连接，在平稳飞行时，即使无人机发生比较严重的倾斜，摆杆141转动时因为速度比较缓慢，也无法带动触发块142触动微敏开关131,而无人机机体1受到风力作用而发生突然的猛烈倾斜时，电机4带动摆杆141快速摆动，使得触发块142因为惯性的作用继续向前移动一小段距离而按压微敏开关131，使电动弹射降落伞13内的降落伞自动弹开。

工作原理：本发明无人机机体1安装有用于调节无人机机体1飞行方向的飞行调节机构2，飞行调节机构2包括固定在无人机机体1前后左右四个方向的电动机21以及固定在电动机21轴部的螺旋叶22，通过控制电动机21的启闭，带动无人机机体1不同位置的螺旋叶22转动，从而在无人机机体1侧面的不同位置产生水平方向上的推力，实现无人机机体1前后左右方向的移动调节，本发明无人机机体1的侧面固定有机臂3，机臂2与无人机机体1连接的另一端设有电机4，所述电机4通过轴62和机臂3转动连接，电机4的输出轴上连接有螺旋桨5，电机4的输出轴转动时带动螺旋桨5转动，实现无人机的上升和空中悬停，机臂2与电机4之间设有无人机机体1倾斜时用于保持螺旋桨5水平的自动平衡机构6，在无人机飞行过程中，在受到风的影响而使无人机机体1发生倾斜时，自动平衡机构6能够自动保持螺旋桨5的水平，有效防止螺旋桨5倾斜后推动无人机机体1横向移动,本发明无人机机体1的底部设有用于给无人机飞行时提供上升浮力的充气式支撑助力机构7，通过充气式支撑助力机构7的设置，在无人机上升的空中后，充气式支撑助力机构7为无人机机体1提供上升的浮力，减少电量的损耗，提升续航的能力，本发明机臂2上滑动设有充气式浮力调节机构8，充气式浮力调节机构8与充气式支撑助力机构7之间连接有气管9，充气式浮力调节机构8与充气式支撑助力机构7同样充有气体，在无人机机体1发生倾斜时，充气式浮力调节机构8自动朝着高度较低的方向滑动，为无人机机体1高度较低的一侧提供更大的浮力，提供支撑作用，本发明无人机机体1固定有给电机4提供电力的电源10，机臂2上固定有连接在电源10与电机4之间的滑动变阻器12，滑动变阻器11设有一个滑动调节电阻值的滑动拨片12，无人机机体1倾斜时带动充气式浮力调节机构8滑动，充气式浮力调节机构8滑动时带动滑动拨片12滑动，滑动拨片12滑动时减小电阻，从而使电机4的电压增大，转速更快，从而使无人机机体1位置较低的一侧在充气式浮力调节机构8的浮力支撑以及电机4更快转速的双重作用下慢慢抬高，起到自动纠偏的作用，防止无人机继续倾斜，本发明无人机机体1的顶部安装有电动弹射降落伞13，电机4与电动弹射降落伞13之间连接有电机4快速旋转时接通电动弹射降落伞13开关的触发机构14，使得在平稳飞行时，即使无人机发生比较严重的倾斜，摆杆141转动时因为速度比较缓慢，也无法带动触发块142触动微敏开关131,而无人机机体1受到风力作用而发生突然的猛烈倾斜时，电机4带动摆杆141快速摆动，使得触发块142因为惯性的作用继续向前移动一小段距离而按压微敏开关131，使电动弹射降落伞13内的降落伞自动弹开。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种自动保持平衡的无人机摄影测量装置，包括无人机机体(1)，所述无人机机体(1)的底部安装有航摄装置(9)，其特征在于：所述无人机机体(1)安装有用于调节无人机机体(1)飞行方向的飞行调节机构(2)，所述无人机机体(1)的侧面固定有机臂(3)，所述机臂(3)与无人机机体(1)连接的另一端活动设有电机(4)，所述电机(4)的输出轴上连接有螺旋桨(5)，所述机臂(3)与电机(4)之间设有所述无人机机体(1)倾斜时用于保持所述螺旋桨(5)水平的自动平衡机构(6)，所述无人机机体(1)的底部设有用于给无人机飞行时提供上升浮力的充气式支撑助力机构(7)，所述机臂(3)上滑动设有充气式浮力调节机构(8)，所述无人机机体(1)固定有给所述电机(4)提供电力的电源(10)，所述机臂(3)上固定有滑动变阻器(11)，所述滑动变阻器(11)连接在所述电源(10)与电机(4)之间，所述滑动变阻器(11)设有一个滑动调节电阻值的滑动拨片(12)，所述滑动拨片(12)与所述充气式浮力调节机构(8)传动连接，所述无人机机体(1)的顶部安装有电动弹射降落伞(13)，所述电机(4)与电动弹射降落伞(13)之间连接有电机(4)快速旋转时接通电动弹射降落伞(13)开关的触发机构(14)。

2.根据权利要求1所述的一种自动保持平衡的无人机摄影测量装置，其特征在于：所述自动平衡机构(6)包括嵌入设置在所述机臂(3)端部的凹槽(61)，所述电机(4)的一侧固定有轴(62)，所述轴(62)的一端和凹槽(61)的一侧内壁转动连接，所述电机(4)与轴(62)连接的另一侧设有卡槽(63)，所述卡槽(63)在电机(4)的表面以轴(62)为圆心做圆周分布，所述凹槽(61)与卡槽(63)对应的一侧内壁设有与卡槽(63)位置相对应的弹簧钢珠(64)。

3.根据权利要求2所述的一种自动保持平衡的无人机摄影测量装置，其特征在于：所述凹槽(61)的内壁滑动设有铁块(65)，所述铁块(65)与所述凹槽(61)之间连接有复位弹簧(66)，所述弹簧钢珠(64)滑动连接在铁块(65)的表面，所述凹槽(61)的内壁嵌入设有电磁铁(67)，所述电磁铁(67)与所述电源(10)电连接。

4.根据权利要求1所述的一种自动保持平衡的无人机摄影测量装置，其特征在于：所述充气式支撑助力机构(7)包括与所述无人机机体(1)固定连接的可充气气囊(71)以及与无人机机体(1)固定连接用于给可充气气囊(71)充气的充气罐(72)。

5.根据权利要求1所述的一种自动保持平衡的无人机摄影测量装置，其特征在于：所述充气式浮力调节机构(8)包括与所述机臂(3)滑动连接的调节气囊(81)，所述调节气囊(81)与所述可充气气囊(71)之间连接有气管(82)，所述调节气囊(81)与滑动拨片(12)固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种自动保持平衡的无人机摄影测量装置，其特征在于：所述电机(4)的底部固定有配重块(17)。

7.根据权利要求3所述的一种自动保持平衡的无人机摄影测量装置，其特征在于：所述机臂(3)的数量为4根，所述滑动变阻器(11)与对应的电机(4)以及电磁铁(67)串联后并联在电源(10)上。

8.根据权利要求1所述的一种自动保持平衡的无人机摄影测量装置，其特征在于：所述飞行调节机构(2)包括固定在所述无人机机体(1)前后左右四个方向的电动机(21)以及固定在所述电动机(21)轴部的螺旋叶(22)。

9.根据权利要求3所述的一种自动保持平衡的无人机摄影测量装置，其特征在于：所述触发机构(14)包括固定在所述电机(4)一侧的摆杆(141)，所述摆杆(141)的头部滑动设有一个触发块(142)，所述触发块(142)与摆杆(141)之间连接有连接弹簧(143)，所述机臂内设有一个微敏开关(131)，所述微敏开关(131)和所述电动弹射降落伞(13)电连接。