CN207773419U - 无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无人机，其包括一机壳、收容于机壳内的电路板组件以及设置于机壳的负载，电路板组件包括一电路板以及一设置于电路板的惯性测量组件，机壳内形成有一用于连接电路板的支撑板，机壳包括第一端部及远离所述第一端部的第二端部，所述机壳的第一端部设有收容所述负载的容置腔，第二端部设置有一第一收容腔，第一收容腔相对支撑板凹陷，惯性测量组件收容于第一收容腔内。利用机壳的结构特点来安排惯性测量组件在机壳上的位置，节省空间，整体结构紧凑。

Description

无人机

技术领域

本实用新型涉及一种无人机。

背景技术

惯性测量组件用于检测运动物体的姿态信息。惯性测量组件一般包括加速度计和陀螺；其中，加速度计用于检测物体的加速度分量，陀螺用于检测物体的角度信息。由于具有测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的功能，惯性测量组件通常作为导航和制导的核心部件，并且广泛地应用于车辆、轮船、机器人以及飞行器等需要运动控制的设备中。

惯性测量组件通常安装于无人机的机身上，需要设计固定结构用于固定惯性测量单元，且惯性测量组件与电路板及其他结构之间需要避空，会占据较大空间，不利于小型化的设计要求。

实用新型内容

本实用新型提供一种设计空间紧凑的无人机，以解决上述技术问题。

根据本实用新型实施例的第一方面，提供一种无人机，其包括一机壳、收容于机壳内的电路板组件以及设置于所述机壳的负载，所述电路板组件包括一电路板以及一设置于所述电路板的惯性测量组件，所述机壳内形成有一用于连接所述电路板的支撑板，所述机壳包括第一端部及远离所述第一端部的第二端部，所述机壳的第一端部设有收容所述负载的容置腔，所述第二端部设置有一第一收容腔，所述第一收容腔相对所述支撑板凹陷，所述惯性测量组件收容于所述第一收容腔内。

可选的，所述惯性测量组件包括安装支架、惯性测量单元及连接于所述安装支架和所述惯性测量单元之间的减震机构。

可选的，所述安装支架包括与所述减震机构配合的主体及设置于所述主体边缘的安装部，所述安装部用于将所述惯性测量组件安装于所述电路板。

可选的，所述电路板设有螺柱，所述安装部与所述螺柱通过紧固件配合固定。

可选的，所述螺柱通过回流焊固定于电路板上。

可选的，所述安装部朝向所述电路板的方向突出于所述主体，使得所述主体与所述电路板之间具有一定间距。

可选的，所述惯性测量单元包括保护壳体及设于所述保护壳体内的惯性测量模块。

可选的，所述减震机构包括多个弹性件，所述多个弹性件分别设置于所述保护壳体的边缘。

可选的，所述弹性件包括如下至少一种：减震球、弹簧、弹片、减震垫。

可选的，所述弹性件为减震球；所述减震球包括上端部、减震主体、以及连接于所述上端部与所述减震主体之间的上颈部，所述上端部和所述上颈部用于与所述保护壳体连接，所述减震主体抵接于所述保护壳体，以对所述保护壳体进行减震。

可选的，所述保护壳体上设有与所述上颈部配合的第一安装孔；其中，所述上颈部的轴向高度小于所述第一安装孔的深度，以使所述减震主体抵持于所述保护壳体，从而使所述上端部与所述减震主体配合卡装于所述保护壳体。

可选的，所述减震球还包括下端部、以及连接于所述下端部与所述减震主体之间的下颈部，所述下颈部和所述下端部用于与所述安装支架连接，所述减震主体抵接于所述安装支架。

可选的，所述安装支架上设有与所述下颈部配合的第二安装孔；其中，所述下颈部的轴向高度小于所述第二安装孔的深度，以使所述减震主体抵持于所述安装支架，从而使所述下端部与所述减震主体配合卡装于所述安装支架。

可选的，所述电路板组件还包括飞行控制模块，所述惯性测量组件将其感测的惯性测量数据传送给所述飞行控制模块。

可选的，所述机壳的第一端部和第二端部之间的中部位置凹设有电池仓，以收容电池。

上述惯性测量组件直接设置于电路板上，不需要其他专门的结构件来固定惯性测量组件，节省空间，有利于集成化的设计需要；同时，机壳的第二端部设置有一第一收容腔，以收容惯性测量组件，如此利用机壳的结构特点来设置惯性测量组件在机壳上的位置，充分利用机壳的空间进行布局，整体结构紧凑。

附图说明

图1是本发明无人机的机壳及电路板组件的一个实施例的示意图。

图2是图1所示的电路板组件的示意图。

图3是图1所示的惯性测量组件的分解示意图。

图4是图1所示的惯性测量组件的弹性件的示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，本申请说明书以及权利要求书中使用的“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。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并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，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

下面结合附图，对本实用新型的无人机进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

图1所示为无人机的机壳200及电路板组件100的一个实施例的示意图。本发明实施例的无人机包括机壳200、收容于机壳200内的电路板组件100及设置于机壳200的负载(图未示)。电路板组件100包括一电路板10以及一设置于电路板10的惯性测量组件30。

请参阅图1，在本实施例中，机壳200包括第一端部201及远离第一端部201设置的第二端部202，机壳200的第一端部201设有容置腔220，用于收容负载(图未示)，机壳200的第二端部202设置有后视双目，所述第一端部201与所述第二端部202相对设置。机壳200的第一端部201和第二端部202之间的中部位置凹设有电池仓230，以收容电池(图未示)。将电池收容于所述中部位置有利于保持无人机的重心平衡。

机壳200内形成有一用于连接所述电路板10的支撑板220，所述第二端部202设置有一第一收容腔210，所述第一收容腔210相对所述支撑板220向壳体200底部凹陷，所述惯性测量组件30收容于所述第一收容腔210内。由于惯性测量组件30直接设置于电路板10上，不需要其他专门的结构件来固定惯性测量组件30，节省空间，有利于小型化的设计需要；同时，机壳200的第一收容腔210用以收容惯性测量组件30，如此利用机壳200的结构特点来设置惯性测量组件30在机壳200上的位置，充分利用机壳200的空间，布局合理，整体结构紧凑。

请参阅图1，在该实施例中，机壳200可以呈纵长状，第一端部201为无人机100的机头，第二端部202为无人机100的机尾。负载设置于机壳200的第一端部201，具体地，机壳200的第一端部201底部朝机壳200内侧可以设有容置腔220，用于收容负载。相应地，第一收容腔210设置于机壳200的第二端部202。负载可以包括云台，云台用以支撑成像装置(如相机、摄像机、红外线摄像设备、紫外线摄像设备等)、音频捕获装置或其它传感器等。进一步的，云台为两轴云台或者三轴云台，如此可以通过调控云台沿不同轴向转动，从而使无人机100具有多个不同的拍摄角度。负载还可以包括其他设备，在此不做限定。

在另一实施例中，第一端部201可以为无人机100的机尾，第二端部202为无人机100的机头。也就是说，在该实施例中，负载位于无人机100的机尾，第一收容腔210位于无人机100的机头。具体可以根据无人机的机型与机身设计、及使用需求进行设置，此处不做具体限定。

机壳200上方还可以进一步设有盖体(图未示)，盖体用以将电路板组件100封闭于机壳200内。

请参阅图3，惯性测量组件30包括安装支架31、惯性测量单元32及连接于安装支架31和惯性测量单元32之间的减震机构33。安装支架31用于将惯性测量组件30安装于电路板10。

在上述实施例中，安装支架31包括与所述减震机构33配合的主体311及设置于所述主体311边缘的安装部312，安装部312用于将所述惯性测量组件30安装于所述电路板10。

在一实施例中，安装部312朝向所述电路板10的方向突出于所述主体311，使得主体311与电路板10之间具有一定间距，进而使得惯性测量单元32具有一定的自由活动空间，如此，在无人机100冲击时，惯性测量单元32不会与电路板10上的电子元器件产生碰撞而影响其性能。

请结合参阅图1至图3，电路板10设有螺柱13，所述安装部312与所述螺柱13通过紧固件配合固定。具体地，该安装部312设有连接孔3121，安装部312通过连接孔3121套设于螺柱13外侧，通过螺钉等紧固件与螺柱13的螺纹孔131配合，从而将惯性测量组件30固定于电路板10。

在一可选实施例中，电路板10设有通孔，安装部312上设有螺纹孔，螺钉穿过电路板10的通孔与安装部312的螺纹孔配合固定。

在其他实施例中，安装支架31还可以通过卡接、粘接、焊接等方式与电路板20配合固定。

在图示实施例中，螺柱13可以通过回流焊固定于电路板10上，但不限于此。在该实施例中，螺柱13设有3个，其中2个螺柱13靠近电路板10一端的两个角处，另外1个螺柱13设于所述电路板10的中部位置，如此，3个螺柱13形成一个等腰或等边三角形，当安装支架31的安装部312与3个螺柱13配合固定后，能够为惯性测量组件30提供稳定的支撑。在其他实施例中，螺柱13的数量以及在电路板10上的位置可以根据具体设计需要而定，不限于此。比如：螺柱13的数量还可以包括2、4个等等。

在另一实施例中，惯性测量组件30包括惯性测量单元32和减震机构33，在该实施例中，减震机构33直接连接于惯性测量单元32和电路板10之间，而不需要安装支架。

请参阅图3，惯性测量单元32包括保护壳体321及设于保护壳体321内的惯性测量模块322。减震机构33连接于保护壳体321。

保护壳体321包括上壳体3211和与上壳体3211配合的下壳体3212。惯性测量模块32设于所述上壳体3211与所述下壳体3212之间。保护壳体321设有用于收容惯性测量模块322的收容腔3210。收容腔3210可以设置于上壳体3211，也可以设置于下壳体3212，或者部分设置于上壳体3211，部分设置于下壳体3212。在图示实施例中，收容腔3210设置于上壳体3211，惯性测量单元32可以通过双面胶粘接、打胶固定、螺钉固定等方式固定于收容腔3210内。

在一可选实施例中，上壳体3211包括内壳32111及包覆于内壳32111的弹性壳体32112。收容腔3210设置于内壳32111上。弹性壳体32112用于减缓惯性测量单元32周侧的撞击缓冲。该弹性壳体32112由弹性材料制成，在图示实施例中，弹性壳体32112采用低硬度的硅橡胶，可以通过将硅橡胶加热射出包覆在内壳32111上成型，在其他实施例中，也可以采用其他弹性材料，比如：泡棉、热塑性弹性体等，且不限于此。内壳32111可以为塑料壳体或低硬度的金属壳体。本实施例中，内壳32111采用塑料壳体，以减小惯性测量单元32的自重，有助于实现无人机的轻量化。

请继续参阅图3，下壳体3212包括主体部32121及一对卡持臂32122。本体部32121可以呈方形，一对卡持臂32122相对设置于本体部32121两侧，用于与上壳体3211卡持配合，从而实现对惯性测量模块322的封装固定。在本实施例中，卡持臂32122为弹性结构，该卡持臂32122的自由端的内侧面设有卡勾32123，上壳体3211设有与该卡勾32123配合的卡槽32114。在上壳体3211与下壳体3212配合装配时，卡持臂32122将上壳体3211夹持，卡勾32123卡配于卡槽32114内，从而使得上壳体3211与下壳体完成组装。在拆卸时，通过外力作用于卡持臂32122，卡持臂32122向外发生弹性形变，使得卡勾32123脱离卡槽32114，从而可以将上壳体3211与下壳体3212拆分开。

可选的，下壳体3212一侧边进一步延伸有一连接部32124，该连接部32124与上壳体3211的对应位置通过紧固件连接。如此，通过紧固件和卡持臂32122配合将上、下壳体固定。

在图示实施例中，惯性测量模块322包括控制电路板3221、设置于控制电路板3221上的惯性测量本体3222、热电阻3223及与无人机的电路板10电性连接的连接线路3224。其中，热电阻3223设于惯性测量本体3222的周边。惯性测量本体3222和热电阻3223位于控制电路板3221与下壳体3212相对的一侧。连接线路3224一端连接于控制电路板3221，另一端连接于电路板10，从而在控制电路板3221与无人机的电路板10之间建立通信连接。可选的，连接线路3224选用FPC(Flexible Printed Circuit，柔性电路板)连接，从而可以减少占用空间。

惯性测量单元32还包括导热结构35，该导热结构35设于惯性测量模块322与下壳体3212之间。上壳体3211与下壳体3212配合将惯性测量模块322和导热结构35封装起来。在本实施例中，导热结构35采用导热硅脂制成，用于包覆或覆盖惯性测量本体3222和热电阻3223，以将热电阻3223产生的热量传给惯性测量本体3222，从而对惯性测量本体3222起到保温的作用，以使惯性测量本体3222在恒温下工作，加强其工作稳定性。在其他实施例中，导热结构35不限于导热硅脂，还可以使用其他的保温材料。

可选的，下壳体3212还设有朝远离上壳体3211方向延伸的锁扣件32126，用于将连接线路3224从下壳体3212下方引出并限定于下壳体3212下方，从而可以减小惯性测量本体3222和连接线路3224在使用中产生的应力。

请参阅图3，减震机构33包括多个弹性件330，所述多个弹性330分别设置于保护壳体321的边缘。每个弹性件330均设置于安装支架30与保护壳体321之间，用于对惯性测量模块322进行减震。相邻的两个弹性件330之间的间距可以根据具体的设计需求进行设置。

在一可选实施例中，多个弹性件330在安装支架30与保护壳体321之间均匀排布，以达到较佳的减震效果。弹性件330一端与安装支架30连接，另一端与保护壳体321连接。在无人机受到撞击时，弹性件330通过形变缓冲传递给惯性测量模块322的震动，从而达到减震的作用。在图示实施例中，保护壳体321大致呈方形，弹性件330设为4个，分别排布于保护壳体321的对角处。弹性件330的个数及排布方式可根据设计需要而设置，在此不作具体限定。

弹性件330由具有一定阻尼作用的弹性材料构成，多个弹性件330的阻尼系数相同，如此可以保证对惯性测量模块322的减震效果均衡。多个弹性件330的材质可以相同也可以不同。弹性件330包括如下至少一种：减震球、弹簧、弹片、减震垫，但不限于此。

请参阅图4，弹性件330为减震球。减震球包括上端部331、减震主体333、以及连接于上端部331与减震主体333之间的上颈部332，上端部331和上颈部332用于与保护壳体321连接，减震主体333抵接于保护壳体321，以对保护壳体321进行减震，从而达到对惯性测量模块322进行减震的效果。

保护壳体321上设有与上颈部332配合的第一安装孔3218，在图示实施例中，第一安装孔3218设置在上壳体3211上，在其他实施例中，第一安装孔3218也可以设置在下壳体3212上。上颈部332穿设于第一安装孔3218中，上颈部332的轴向高度小于第一安装孔3218的深度，以使减震主体333抵持于保护壳体321，从而使上端部331与减震主体333配合卡装于保护壳体321。如此可以有效减少保护壳体321相对于弹性件330的晃动，从而达到更好的减震效果。

减震球还包括下端部335、以及连接于下端部335与减震主体333之间的下颈部334，下颈部334和下端部335用于与安装支架30连接，减震主体333抵接于安装支架30。

安装支架30上设有与下颈部334配合的第二安装孔313。下颈部334穿设于第二安装孔313内。下颈部334的轴向高度小于第二安装孔313的深度，以使所述减震主体333抵持于安装支架30，从而使下端部335与减震主体333配合卡装于安装支架30。如此可以有效减少保护壳体321相对于弹性件330的晃动，从而达到更好的减震效果。

减震主体333可以呈球形、近似球形、半球形、方形、或截面为椭圆的形状等等。在图示实施例中，减震主体333为球形，便于减震主体333与安装支架30和惯性测量单元32分别抵持，通过减震主体333的形变缓冲传递给惯性测量单元32的震动，从而达到减震的效果。减震主体333可以为实心，也可以为空心。在一实施例中，减震主体333设为空心，如此具有更好的弹性，同时还可以达到减重的效果，有助于实现无人机的轻量化。

在图示实施例中，减震球的各个部分可以一体成型。在其他实施例中，减震球的上端部331、上颈部332、减震主体333、下颈部334和下端部335也可以分别成型，然后再将各部分连接。

电路板组件100还可以包括设置于电路板10的飞行控制模块，惯性测量组件30将其感测的惯性测量数据传送给飞行控制模块。

飞行控制模块是无人机的核心元件，作为无人机的中央控制器，用于对无人机的主要功能进行控制。例如，飞行控制模块可以用于对无人机的控制系统工作模式的管理，用于对控制率进行解算并生成控制信号，用于对无人机中各传感器及伺服系统进行管理，用于对无人机内其他任务和电子部件的控制及数据交换，用于接收地面指令控制无人机的飞行动作并采集无人机的航姿信息等。

惯性测量组件30用于确定无人机的航姿信息，并将确定的航姿信息传输传送给飞行控制模块，以便于飞行控制模块确定后续操作。惯性测量组件30确定无人机的航姿信息的过程为：由加速度计(也即加速度传感器)检测无人机相对于地垂线的加速度分量；由陀螺(也即速度传感器)检测无人机的角度信息；模数转换器接收各传感器输出的模拟变量，并将模拟变量转换为数字信号；飞行控制模块会根据该数字信号确定并输出无人机的俯仰角度、横滚角度与航向角度中的至少一个角度信息，从而确定无人机的航姿信息。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

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Claims (15)

1.一种无人机，其包括一机壳、收容于机壳内的电路板组件以及设置于所述机壳的负载，所述电路板组件包括一电路板以及一设置于所述电路板的惯性测量组件，所述机壳内形成有一用于连接所述电路板的支撑板，所述机壳包括第一端部及远离所述第一端部的第二端部，其特征在于：所述机壳的第一端部设有收容所述负载的容置腔，所述第二端部设置有一第一收容腔，所述第一收容腔相对所述支撑板凹陷，所述惯性测量组件收容于所述第一收容腔内。

2.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述惯性测量组件包括安装支架、惯性测量单元及连接于所述安装支架和所述惯性测量单元之间的减震机构。

3.根据权利要求2所述的无人机，其特征在于，所述安装支架包括与所述减震机构配合的主体及设置于所述主体边缘的安装部，所述安装部用于将所述惯性测量组件安装于所述电路板。

4.根据权利要求3所述的无人机，其特征在于，所述电路板设有螺柱，所述安装部与所述螺柱通过紧固件配合固定。

5.根据权利要求4所述的无人机，其特征在于，所述螺柱通过回流焊固定于电路板上。

6.根据权利要求3所述的无人机，其特征在于，所述安装部朝向所述电路板的方向突出于所述主体，使得所述主体与所述电路板之间具有一定间距。

7.根据权利要求2所述的无人机，其特征在于，所述惯性测量单元包括保护壳体及设于所述保护壳体内的惯性测量模块。

8.根据权利要求7所述的无人机，其特征在于，所述减震机构包括多个弹性件，所述多个弹性件分别设置于所述保护壳体的边缘。

9.根据权利要求8所述的无人机，其特征在于，所述弹性件包括如下至少一种：减震球、弹簧、弹片、减震垫。

10.根据权利要求8所述的无人机，其特征在于，所述弹性件为减震球；

所述减震球包括上端部、减震主体、以及连接于所述上端部与所述减震主体之间的上颈部，所述上端部和所述上颈部用于与所述保护壳体连接，所述减震主体抵接于所述保护壳体，以对所述保护壳体进行减震。

11.根据权利要求10所述的无人机，其特征在于，所述保护壳体上设有与所述上颈部配合的第一安装孔；其中，所述上颈部的轴向高度小于所述第一安装孔的深度，以使所述减震主体抵持于所述保护壳体，从而使所述上端部与所述减震主体配合卡装于所述保护壳体。

12.根据权利要求10所述的无人机，其特征在于，所述减震球还包括下端部、以及连接于所述下端部与所述减震主体之间的下颈部，所述下颈部和所述下端部用于与所述安装支架连接，所述减震主体抵接于所述安装支架。

13.根据权利要求12所述的无人机，其特征在于，所述安装支架上设有与所述下颈部配合的第二安装孔；其中，所述下颈部的轴向高度小于所述第二安装孔的深度，以使所述减震主体抵持于所述安装支架，从而使所述下端部与所述减震主体配合卡装于所述安装支架。

14.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述电路板组件还包括飞行控制模块，所述惯性测量组件将其感测的惯性测量数据传送给所述飞行控制模块。

15.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述机壳的第一端部和第二端部之间的中部位置凹设有电池仓，以收容电池。