CN206871377U - 一种具有快速平衡调节功能的三轴吊舱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有快速平衡调节功能的三轴吊舱，包括有顶盖，舱体，Z轴电机，Y轴电机，两个X轴电机，方位轴和半环形结构的水平轴；舱体是由圆环形的俯仰轴和两个半球形壳体固定连接而成；方位轴的水平连接板上设置有多个平行的条形导孔,弧形连接板的底端固定设置有Y轴电机，Y轴电机的输出轴与水平轴的中部固定连接；水平轴的两端分别固定设置有一个X轴电机；顶盖上固定设置有Z轴电机，Z轴电机的输出轴嵌入到方位轴的任一条形导孔内；两个X轴电机的输出轴均与俯仰轴固定连接。本实用新型俯仰轴和水平轴采用对称结构，采用配重块实现平衡调节，方位轴通过平移调整平衡状态，且三轴调整平衡后，吊舱移动时三轴不会发生相对运动。

Description

一种具有快速平衡调节功能的三轴吊舱

技术领域

本实用新型涉及无人机航拍领域，具体是一种具有快速平衡调节功能的三轴吊舱。

背景技术

航拍广泛用于影视、广告等领域，通过无人机搭载吊舱，可以大大降低拍摄成本、减轻工作人员劳动强度，然而如果将相机直接装在无人机上，拍出的画面会伴随飞机的摇摆而晃动，使用三轴吊舱搭载相机可以解决晃动的问题。三轴光电吊舱搭载了各种光电器件组合成吊舱后，静态下的吊舱在三轴方向上要保持平衡，但是在实际应用中，装入光电器件后的吊舱整体不容易达到理想的平衡状态，尤其是在方向轴上的平衡，而是需要人为的配重和调整才能达到要求。

配重在水平轴和俯仰轴上很容易实现。轴的两边,在轻的一侧增加一定质量的重量块就可以实现轴平衡，如同给天平一端加砝码，最后达到平衡的做法一样简单。而方位轴的平衡相对来说就很难了，方位轴在结构设计上不能象水平轴和俯仰轴那样采取对称设计，而只能是采用非对称的结构来实现。这样一来，吊舱最后整体的配平衡就是水平轴和俯仰轴平衡后再与方位轴结构的配平衡，而目前为止都是通过配重的办法来实现吊舱的配平衡的。

目前三轴吊舱的调平衡方法存在以下两点不足：

（1）、增加配重块调平衡方法调整效率低，不适合产品的批量生产。增加配重块方法，配重块需要特别加工，对形状，重量都有要求，而且往往需要的不只是一个配重块，安装方式，安装地点都有相当的难度。尤其对方向轴的配平衡，在配重块的放置上更是麻烦。

（2）、维护性差。由于配重块的特殊性，他和吊舱所用的光电器件，电机等等都有对应性，这给产品带来了产品后期用户维修难,维护性差等问题。吊舱的重要部件光电器件发展很快，在后期的维修过程中往往找不到原始设计的同一型号器件，而只能用同类产品的新一代替换。而新产品往往在重量上不同于老产品,使得水平轴和俯仰轴平衡后再与航向臂结构的配平衡变得困难。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种具有快速平衡调节功能的三轴吊舱，俯仰轴和水平轴采用对称结构，采用配重块实现平衡调节，方位轴通过平移调整平衡状态，且三轴平衡调整固定后，吊舱移动时三轴不会发生相对运动。

本实用新型的技术方案为：

一种具有快速平衡调节功能的三轴吊舱，包括有顶盖，球形的舱体，Z轴电机，Y轴电机，两个X轴电机，方位轴和水平轴；所述的舱体是由圆环形的俯仰轴和连接于俯仰轴两侧的半球形壳体固定连接而成；所述的方位轴包括有水平连接板和弧形连接板，弧形连接板的顶端与水平连接板的外端连接，水平连接板上设置有多个平行的条形导孔；所述的水平轴为半环形结构，水平轴的两端分别固定设置有一个X轴电机；所述顶盖上固定设置有Z轴电机，Z轴电机的输出轴向下延伸且嵌入到方位轴的任一条形导孔内并通过螺母锁紧；所述的方位轴弧形连接板的底端固定设置有Y轴电机, Y轴电机的输出轴与水平轴的中部固定连接；所述的两个X轴电机的输出轴均与俯仰轴固定连接，且两个X轴电机沿圆环形的俯仰轴径向对称。

所述的方位轴弧形连接板的底板设置有Y轴电机外固定座，所述的Y轴电机的外部固定设置于Y轴电机外固定座内。

所述的水平轴的中部设置有与Y轴电机外固定座相对的Y轴电机内固定座，所述的Y轴电机的内部设置于Y轴电机内固定座内且Y轴电机的输出轴与Y轴电机内固定座固定连接。

所述的水平轴的两端均设置有X轴电机固定座，所述的X轴电机固定设置于对应的X轴电机固定座内。

所述的方位轴上固定连接有航向外壳，所述的航向外壳包括有固定连接于水平连接板上端面的水平封壳，固定连接于弧形连接板外侧壁上的弧形封壳以及固定连接于Y轴电机外固定座外侧的Y轴电机封壳，所述的水平封壳、弧形封壳和Y轴电机封壳固定连接一体塑型。

所述的水平轴上固定连接有横滚外壳，横滚外壳包括有两个弧形罩壳和两个X轴电机罩壳，所述的两个X轴电机罩壳固定分别连接于对应的X轴电机固定座上，所述的两个弧形罩壳的外端分别与两个X轴电机罩壳固定连接，两个弧形罩壳的内端均固定连接于Y轴电机内固定座上。

本实用新型的优点：

本实用新型解决了目前吊舱配平衡完全靠配重块配平衡的问题,其配平衡结构体简单，结构容易加工等，且三轴吊舱调整平衡简单，方位轴配平衡变成了简单的移位调整,有利于吊舱产品的批量生产；本实用新型对三轴的平衡调整快速简单，使得对吊舱产品的后续维修更换新器件后的再配平衡变得简单；本实用新型有利于采用不同性能的光电器件快速实现系列化吊舱产品。

附图说明

图1是本实用新型的主视图。

图2是本实用新型的侧视图。

图3是本实用新型的立体图。

图4是图1中的A-A剖视图。

图5是图2中的B-B剖视图。

图6是本实用新型方位轴的结构示意图。

图7是本实用新型水平轴的结构示意图。

图8是本实用新型俯仰轴的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

见图1-图5，一种具有快速平衡调节功能的三轴吊舱，包括有顶盖1，球形的舱体，Z轴电机4，Y轴电机5，两个X轴电机6，方位轴7和水平轴8；舱体是由圆环形的俯仰轴2（见图8）和连接于俯仰轴2两侧的半球形壳体3固定连接而成；见图6，方位轴7包括有水平连接板71和弧形连接板72，弧形连接板72的顶端与水平连接板71的外端连接，弧形连接板72的底板设置有Y轴电机外固定座73，Y轴电机5的外部固定设置于Y轴电机外固定座73内，水平连接板71上设置有三个平行的条形导孔74；见图7，水平轴8为半环形结构，水平轴8的中部设置有与Y轴电机外固定座73相对的Y轴电机内固定座81，水平轴8的两端均设置有X轴电机固定座82，Y轴电机5的内部设置于Y轴电机内固定座81内且Y轴电机5的输出轴与Y轴电机内固定座81固定连接，两个X轴电机6分别固定设置于对应的X轴电机固定座82内，且两个X轴电机6的输出轴均与俯仰轴2固定连接，且两个X轴电机6沿圆环形的俯仰轴2径向对称；顶盖1上固定设置有Z轴电机4，Z轴电机4的输出轴向下延伸且嵌入到方位轴7中间的条形导孔73内并通过螺母锁紧。

其中，见图2，方位轴7上固定连接有航向外壳，航向外壳包括有固定连接于水平连接板71上端面的水平封壳91，固定连接于弧形连接板72外侧壁上的弧形封壳92以及固定连接于Y轴电机外固定座73外侧的Y轴电机封壳93，水平封壳91、弧形封壳92和Y轴电机封壳93固定连接一体塑型；水平轴8上固定连接有横滚外壳，横滚外壳包括有两个弧形罩壳11和两个X轴电机罩壳12，两个X轴电机罩壳12固定分别连接于对应的X轴电机固定座82上，两个弧形罩壳11的外端分别与两个X轴电机罩壳12固定连接，两个弧形罩壳11的内端均固定连接于Y轴电机内固定座81上。采用航向外壳、横滚外壳分别对方位轴、水平轴进行外封装，保证了三轴吊舱的美观性和整体性。

水平轴8，俯仰轴2及方向轴7均采用铝合金材料，在保证强度的同时减小重量；俯仰轴2上安装吊舱的视频设备如可见光摄像头和红外成像仪等。

见图5，以水平轴8方向和俯仰轴2方向建立平面坐标系XOY，OX轴为俯仰轴方向,OY轴为水平轴方向，OX轴和OY轴的重心都设计在O点，它们组成平面直角坐标系XOY。

由此可见，在以OY轴为旋转轴的OX轴上对称放置器件。而在以OX为旋转轴的OY轴上将器件的重心置于O点。所有器件安装到位后，对称的结构设计使得水平轴8和俯仰轴2的配平衡都很容易用配重块实现，而且拆卸后的再装配并不会影响到它们的平衡。更换器件，部件，只要是对称更换就不影响它们已调好的平衡。

水平轴8与俯仰轴2的平衡状态应该是，XOY平面相对于水平面做翻转运动时，水平轴8与俯仰轴2结构体的重心始终在O点保持不变。当手持方位轴7，任意方向转动吊舱，则水平轴8与俯仰轴2是不会相对于方位轴7运动。

见图2，由于方位轴7及方位电机的存在,使得方向轴7的指向O’Z’轴会偏离XOY的铅垂线OZ轴,但O’Z’轴与OZ轴平行。由此可见，平移O’Z’轴，即把O’Z’轴相对于水平面XOY的铅垂线做平移，即可实现方位轴7的平衡调整。三轴吊舱调整平衡后，三轴不会因为吊舱整体的翻滚移动而有相对运动。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种具有快速平衡调节功能的三轴吊舱，其特征在于：包括有顶盖，球形的舱体，Z轴电机，Y轴电机，两个X轴电机，方位轴和水平轴；所述的舱体是由圆环形的俯仰轴和连接于俯仰轴两侧的半球形壳体固定连接而成；所述的方位轴包括有水平连接板和弧形连接板，弧形连接板的顶端与水平连接板的外端连接，水平连接板上设置有多个平行的条形导孔；所述的水平轴为半环形结构，水平轴的两端分别固定设置有一个X轴电机；所述顶盖上固定设置有Z轴电机，Z轴电机的输出轴向下延伸且嵌入到方位轴的任一条形导孔内并通过螺母锁紧；所述的方位轴弧形连接板的底端固定设置有Y轴电机, Y轴电机的输出轴与水平轴的中部固定连接；所述的两个X轴电机的输出轴均与俯仰轴固定连接，且两个X轴电机沿圆环形的俯仰轴径向对称。

2.根据权利要求1所述的一种具有快速平衡调节功能的三轴吊舱，其特征在于：所述的方位轴弧形连接板的底板设置有Y轴电机外固定座，所述的Y轴电机的外部固定设置于Y轴电机外固定座内。

3.根据权利要求2所述的一种具有快速平衡调节功能的三轴吊舱，其特征在于：所述的水平轴的中部设置有与Y轴电机外固定座相对的Y轴电机内固定座，所述的Y轴电机的内部设置于Y轴电机内固定座内且Y轴电机的输出轴与Y轴电机内固定座固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种具有快速平衡调节功能的三轴吊舱，其特征在于：所述的水平轴的两端均设置有X轴电机固定座，所述的X轴电机固定设置于对应的X轴电机固定座内。

5.根据权利要求2所述的一种具有快速平衡调节功能的三轴吊舱，其特征在于：所述的方位轴上固定连接有航向外壳，所述的航向外壳包括有固定连接于水平连接板上端面的水平封壳，固定连接于弧形连接板外侧壁上的弧形封壳以及固定连接于Y轴电机外固定座外侧的Y轴电机封壳，所述的水平封壳、弧形封壳和Y轴电机封壳固定连接一体塑型。

6.根据权利要求4所述的一种具有快速平衡调节功能的三轴吊舱，其特征在于：所述的水平轴上固定连接有横滚外壳，横滚外壳包括有两个弧形罩壳和两个X轴电机罩壳，所述的两个X轴电机罩壳固定分别连接于对应的X轴电机固定座上，所述的两个弧形罩壳的外端分别与两个X轴电机罩壳固定连接，两个弧形罩壳的内端均固定连接于Y轴电机内固定座上。