CN206876182U - 一种无人机及其惯性测量模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人机及其惯性测量模块，所述无人机惯性测量模块包括：惯性测量本体；减振单元，其包括：减振部，其两端分别连接到所述惯性测量本体和基板，并且所述减振部的至少部分被包裹在所述惯性测量本体中和/或基板中。本实用新型提供的无人机惯性测量模块能够提高无人机在静态时的稳定性，为无人机的惯性测量本体的测量工作提供了有利条件。

Description

一种无人机及其惯性测量模块

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，特别是涉及一种无人机及其惯性测量模块。

背景技术

无人机在启动后，其内部的电机的工作会产生高频振动，该振动能量会传递给其内部的惯性测量模块，从而使得惯性测量模块的检测受到较大的干扰，进而影响到无人机内部的飞行控制器对无人机的机身的精确控制。因此需要采用具有减振功能的器件，对惯性测量模块实施高频减振，以吸收振动能量。但是，对于无人机而言，该具有减振功能的器件具有较好的弹性和阻尼特性，以满足高频减振的需求。

目前，通常是在无人机惯性测量模块周围包裹海绵材料以达到隔振的效果，但是，由于海绵的工艺参数对其高频减振特性影响很大，调试周期漫长，操作性不高；而且，无人机长期在户外作业，海绵容易老化，这严重影响到海绵的隔振效果。再比如采用弹簧减振，但弹簧在安装上精度较差，而且弹簧没有阻尼特性。

除此之外，电机启动所产生的高频振动能量还会在无人机在静态时的稳定性偏差，进而影响到惯性测量模块的测量准确性。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无人机惯性测量模块，其能够提高无人机在静态时的稳定性。

为实现上述目的，本实用新型提供一种无人机惯性测量模块，所述无人机惯性测量模块包括：惯性测量本体；减振单元，其包括：减振部，其两端分别连接到所述惯性测量本体和基板，并且所述减振部的至少部分被包裹在所述惯性测量本体中和/或基板中。

进一步地，所述减振部由硅胶或橡胶制成，并且具有中空腔。

进一步地，所述减振部为球形、鼓形和方形中的一种形状。

进一步地，所述减振单元还包括：连接部，所述减振部的两端分别通过所述连接部连接到所述惯性测量本体和基板。

进一步地，所述惯性测量本体和所述基板均设置有安装通孔；所述连接部具有：脖颈段，其以过盈配合的方式穿设在所述安装通孔中；和卡接盘，其通过所述脖颈段连接到所述减振部，并且直径大于所述安装通孔的直径。

进一步地，所述惯性测量本体和所述基板均设置有安装通孔；所述惯性测量本体和/或所述基板的所述安装通孔的内侧被构造成与所述减振部的外表面相适配，以包裹所述减振部的至少部分。

进一步地，所述减振部以过盈配合的方式设在所述惯性测量本体的所述安装通孔中。

进一步地，所述减振部和连接部为一体成型。

进一步地，若干所述减振单元间隔均匀地布置在沿所述惯性测量本体的外边缘。

本实用新型还提供一种无人机，所述无人机包括如上所述的无人机惯性测量模块，该无人机惯性测量模块连接到基板。

本实用新型提供的

本实施例通过惯性测量本体和/或基板包裹减振部的至少部分，能够很好地抵抗平面内运动的能力，因此有利于提高惯性测量本体在水平方面的弹性，从而提高结构的在静态时的稳定性，进而为无人机的惯性测量本体的测量工作提供了有利条件。

附图说明

图1是本实用新型提供的无人机惯性测量模块的一优选实施例的结构示意图。

图2是图1的分解示意图。

图3是图1中的减振单元的结构示意图。

图4是图1中的惯性测量本体的外壳的内侧的结构示意图。

图5是无人机基板的内侧的结构示意图。

附图标记：

具体实施方式

在附图中，使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

本实施例所提供的无人机惯性测量模块包括惯性测量本体1和减振单元2，其中：

惯性测量本体1包括外壳12以及安装在外壳12中的传感器，该传感器用于测量无人机的X轴、Y轴、Z轴三个方向上的直线运动量、围绕X轴的旋转量、围绕Y轴的旋转量、围绕Z轴的旋转量，X、Y、Z分别是无人机三维坐标系中的三个轴。本实施例中的传感器可以采用三轴陀螺仪和三轴加速度计，这些传感器均设置在一个PCB(Printed Circuit Board)板上，由PCB板将采集到的信号输出。整个惯性测量本体1质量较轻，大概是10g左右的级别。

减振单元2由硅胶或橡胶制成，硅胶或橡胶这两种材料能够兼顾弹性和阻尼两种特性，能够较为有效地避开高频振动的干扰，为高频减振提供有利条件。当然，也不排除使用其它能够兼顾弹性和阻尼两种特性的材料，比如，调整海绵在发泡过程中的工艺参数，也可以实现弹性和阻尼特性，但是这种方式调试周期长，不易于实现。

减振单元2包括减振部21，减振部21的两端分别连接到惯性测量本体1和基板3，并且减振部21的至少部分被包裹在惯性测量本体1中和/或基板3中。本实施例通过包裹减振部21，可以很好地抵抗平面内运动的能力，有利于提高惯性测量本体1在水平方面的弹性，从而提高结构的在静态时的稳定性。“基板3”可以是无人机的机身，也可以是飞行控制器的外壳，还可以是无人机的其它附件。

减振单元2的一端连接到惯性测量本体1，减振单元2的另一端用于连接到无人机的机身，比如图中示出地减振单元2的另一端连接到基板3，基板3的材料可以是铝合金或塑料等。

硅胶或橡胶能够有效地兼顾弹性和阻尼特性，但由于惯性测量本体1的质量较轻，为了有良好的减振效果，硅胶或橡胶体需要足够轻薄。本实施例使用时，从无人机的电机传递到惯性测量本体1的高频振动能量可以被低弹性模量的减振单元2吸收。从振动学的角度来说，减振单元2的弹性模量越低，被减振的惯性测量本体1的重量越大，就可以越有效地降低整个惯性测量本体1的固有频率，这样激励源的高频振动就越不会激发惯性测量本体1的振动。由于惯性测量本体1的质量较低，因此就只能通过降低减振单元2的整体弹性来达到目的。鉴于此，可以通过减小减振单元2的壁厚、降低硬度、结构形状优化设计等措施来降低减振单元2的整体弹性，进而提高减震单元2的高频减振特性。

但是，减振单元2的整体弹性的降低，会引起结构在静态时的不稳定性。从飞行测试来看，惯性测量本体1中的陀螺仪的抖动会明显加大，这不利于飞行器的控制。因此需要在减振单元2的整体高频减振特性和静态时结构的稳定性之间找到一个平衡点。

在一个实施例中，减振单元2包括减振部21和连接部22，其中：

减振部21具有中空腔，且侧壁的厚度(文中简称为“壁厚”)为设定值，通常为0.5至3mm壁厚，根据加工工艺和减震部21的整体尺寸而定。减振部21为球形、鼓形和方形中的一种，还可以是其它形状。内部掏空后为空心结构，通过调整减振部21的壁厚，硅胶或橡胶的硬度，结构形式等均可以作为改变减振单元2的弹性特性的方式。通过调整硅胶或橡胶的生产工艺，比如硫化温度和时间等则可以改变减振单元2的阻尼特性。

在减振部21的两端分别设连接部22，连接部22的一端用于连接到惯性测量本体1，连接部22的另一端用于连接到所述基板3。通过连接部22，将减振部21连接到惯性测量本体1和飞行控制器，这样可以通过减振部21有效地将从无人机的电机传递到飞行控制器或惯性测量本体1的高频振动能量被吸收掉，避免电机的高频振动对飞行控制器或惯性测量本体1的干扰，进而提高惯性测量本体1的检测准确性以及飞行控制器控制的精准性。

在一个实施例中，惯性测量本体1和基板3均设置有安装通孔4。连接部22具有脖颈段221和卡接盘222，其中：脖颈段221穿设在安装通孔4中，具体地，颈段221以过盈配合的方式穿设在安装通孔4中，以提高静态稳定性。卡接盘222通过脖颈段221连接到减振部21，并且直径大于所述安装通孔4的直径而能够保持在惯性测量本体1和基板3的外侧。优选地，减振部21和连接部22为一体成型。由于减振单元2采用的是硅胶或橡胶，因此在安装减振单元2的时候，可以将卡接盘222自惯性测量本体1和基板3上的安装通孔4的内侧拉出至外侧，在卡接盘222直径大于所述安装通孔4的直径的情形下，卡接盘222便能够保持在惯性测量本体1和基板3的外侧，进而通过减振单元2将惯性测量本体1和飞行控制器连接在一起。

本实用新型中，“内侧”指的是临近减振部21的侧面，反之为“外侧”。

在一个实施例中，惯性测量本体1和/或所述飞行控制器的外壳3的安装通孔4的内侧呈仿形，以包裹减振部21的至少部分。如上述实施例提及地，需要将减振单元2的壁厚设计得足够轻薄，这样会使得惯性测量本体1在水平方面具有较差的弹性，引起惯性测量本体1的不稳定性，直观的表现就是惯性测量单元内的陀螺仪的数据波动加剧。那么，在本实施例中，通过呈仿形的安装通孔4包裹减振部21的至少部分，便可以很好地抵抗平面内运动的能力，有利于提高惯性测量本体1在水平方面的弹性，进而提高结构的静态稳定。

在一个实施例中，减振部21以过盈配合的方式设在惯性测量本体1的安装通孔4中，通过将减振部21与惯性测量本体1和/或所述基板3设置成过盈配合，可以消除惯性测量本体1和减振部21之间的间隙，以保证结构的静态稳定性。

在一个实施例中，减振部21被所述基板3的安装通孔4包裹的部分为设定值。也就是说，通过安装通孔4的仿形结构尺寸，可以调整减振部21被所述基板3的安装通孔4包裹的部分的大小，从而可以改变惯性测量本体1和/或所述飞行控制器在横向的静态弹性，进而有利于在减振单元2的整体弹性和静态时结构的稳定性之间找到一个平衡点。本实施例提供的调整方式易于实现，在开发周期上更短，也更容易把握惯性测量本体1的测量精准度。

在一个实施例中，减振单元2的数量可以为多个，若图中示出了四个，分别布置于惯性测量本体1的长边11的两端。

本实用新型还提供一种无人机，所述无人机包括上述各实施例中所述的无人机惯性测量模块，该无人机惯性测量模块连接到基板3。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种无人机惯性测量模块，其特征在于，包括：

惯性测量本体(1)；

减振单元(2)，其包括：

减振部(21)，其两端分别连接到所述惯性测量本体(1)和基板(3)，并且所述减振部(21)的至少部分被包裹在所述惯性测量本体(1)中和/或基板(3)中。

2.如权利要求1所述的无人机惯性测量模块，其特征在于，所述减振部(21)由硅胶或橡胶制成，并且具有中空腔。

3.如权利要求2所述的无人机惯性测量模块，其特征在于，所述减振部(21)为球形、鼓形和方形中的一种形状。

4.如权利要求1所述的无人机惯性测量模块，其特征在于，所述减振单元(2)还包括：

连接部(22)，所述减振部(21)的两端分别通过所述连接部(22)连接到所述惯性测量本体(1)和基板。

5.如权利要求4所述的无人机惯性测量模块，其特征在于，所述惯性测量本体(1)和所述基板均设置有安装通孔(4)；

所述连接部(22)具有：

脖颈段(221)，其以过盈配合的方式穿设在所述安装通孔(4)中；和

卡接盘(222)，其通过所述脖颈段(221)连接到所述减振部(21)，并且直径大于所述安装通孔(4)的直径。

6.如权利要求1至5中任一项所述的无人机惯性测量模块，其特征在于，所述惯性测量本体(1)和所述基板均设置有安装通孔(4)；所述惯性测量本体(1)和/或所述基板的所述安装通孔(4)的内侧被构造成与所述减振部(21)的外表面相适配，以包裹所述减振部(21)的至少部分。

7.如权利要求6所述的无人机惯性测量模块，其特征在于，所述减振部(21)以过盈配合的方式设在所述惯性测量本体(1)的所述安装通孔(4)中。

8.如权利要求4或5所述的无人机惯性测量模块，其特征在于，所述减振部(21)和连接部(22)为一体成型。

9.如权利要求8所述的无人机惯性测量模块，其特征在于，若干所述减振单元(2)间隔均匀地布置在沿所述惯性测量本体(1)的外边缘。

10.一种无人机，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的无人机惯性测量模块，该无人机惯性测量模块连接到基板(3)。