CN214275261U - 一种ptz三自由度运动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种PTZ三自由度运动装置，包括依次连接的伸缩组件、旋转组件和俯仰组件，伸缩组件能够沿上下方向伸缩，旋转组件包括第一安装盒、能够绕第一轴线旋转地支撑在第一安装盒上的旋转体和用于驱动旋转体旋转的旋转电机，俯仰组件包括第二安装盒、能够绕第二轴线旋转地支撑在第二安装盒上的输出轴和用于驱动输出轴旋转的俯仰电机，第一轴线沿上下方向延伸，第二轴线垂直于上下方向。本实用新型能够实现伸缩、旋转和俯仰这三个自由度的运动；在机器人不做机动动作的情况下，使得侦查拍摄设备能够从不同方位、角度和高度对战场环境进行侦查，降低了暴露风险，能够更好的完成侦查作业，还具有调整难度小、调整效率高和易于装配的优点。

Description

一种PTZ三自由度运动装置

技术领域

本实用新型涉及PTZ技术领域，具体涉及一种PTZ三自由度运动装置。

背景技术

在战场上通过控制机器人侦查战场信息，需要摄像机能够从不同方位、角度和高度对战场环境进行侦查，现有技术中一般通过机器人不断的做出机动动作调整方位，使得摄像机能够从不同位置来进行拍摄，从而完成对战场环境的侦查或取证。机器人做出机动动作存在容易暴露位置的问题，同时利用机器人做出机动动作调整方位存在难度大、效率低的问题。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种PTZ三自由度运动装置，以减轻或消除至少一个上述的技术问题。

本实用新型所述的一种PTZ三自由度运动装置，包括从下至上依次连接的伸缩组件、旋转组件和俯仰组件，所述伸缩组件能够沿上下方向伸缩，所述旋转组件包括与所述伸缩组件连接的第一安装盒、能够绕第一轴线旋转地支撑在所述第一安装盒上的旋转体和用于驱动所述旋转体旋转的旋转电机，所述旋转电机和所述旋转体之间设有第一传动结构，所述俯仰组件包括连接在所述旋转体上的第二安装盒、能够绕第二轴线旋转地支撑在所述第二安装盒上的输出轴和用于驱动所述输出轴旋转的俯仰电机，所述俯仰电机和所述输出轴之间设有第二传动结构，所述第一轴线沿上下方向延伸，所述第二轴线垂直于上下方向。

进一步，所述伸缩组件为电动推杆。

进一步，所述第一传动结构包括能够绕所述第一轴线旋转地支撑在所述第一安装盒上的旋转轴、安装在所述旋转电机的电机轴上的主动齿轮以及连接在所述旋转轴上的从动齿圈，所述主动齿轮与所述从动齿圈相啮合，所述旋转轴与所述旋转体相连接。

进一步，所述第一安装盒上设有供线束进入所述第一安装盒内的第二过线孔，所述旋转轴为空心轴，所述旋转轴内安装有第一滑环。

进一步，所述第一安装盒内设有齿轮保护壳，所述齿轮保护壳位于所述主动齿轮外围，所述齿轮保护壳用于隔开所述主动齿轮和所述第一安装盒内的线束。

进一步，所述第一安装盒包括从下至上依次连接的旋转电机安装盒和旋转固定套，所述旋转电机固定安装在旋转电机安装盒内，所述旋转轴和所述旋转体均能够绕第一轴线旋转地支撑在所述旋转固定套上。

进一步，所述第二安装盒整体上呈L形，所述第二安装盒包括沿垂直于上下方向延伸的横向段以及沿上下方向延伸的纵向段，所述横向段的根部与所述第一轴线对应设置，所述纵向段的根部与所述横向段的端部相连，所述旋转电机设置在所述横向段中，所述输出轴支撑于所述纵向段的端部。

进一步，所述第二传动结构为带传动结构。

进一步，所述输出轴为空心轴，所述输出轴内安装有第二滑环。

进一步，所述第二安装盒内设置有柱塞螺钉，所述输出轴的外壁上设有多个用于与所述柱塞螺钉的柱塞头配合的限位孔，多个所述限位孔沿所述输出轴的周向布置。

本实用新型的优点在于能够实现伸缩、旋转和俯仰这三个自由度的运动；在机器人不做出机动动作的情况下，PTZ三自由度运动装置使得侦查拍摄设备能够从不同方位、角度和高度对战场环境进行侦查，降低了暴露位置的风险，能够更好的完成侦查作业；同时通过电动推杆、旋转电机和俯仰电机直接来驱动PTZ三自由度运动装置，具有调整难度小、调整效率高的优点；通过合理设置伸缩组件、旋转组件和俯仰组件的结构，具有易于装配的优点。

附图说明

图1为本实用新型所述的PTZ三自由度运动装置的结构示意图；

图2为本实用新型所述的PTZ三自由度运动装置的剖视图；

图3为伸缩组件的剖视图；

图4为旋转组件的剖视图；

图5为俯仰组件的剖视图；

图6为俯仰组件和旋转组件的装配示意图。

图中：1—底座；2—伸缩组件；3—连接座；4—旋转组件；5—俯仰组件；101—座体；102—第一软管接头；401—旋转电机安装盒；402—旋转电机；403—主动齿轮；404—旋转固定套；405—旋转轴；406—从动齿圈；407—旋转体；408—锁紧螺母；409—齿轮保护壳；410—第二软管接头；411—第一滑环；412—滚针推力轴承；413—滚针轴承；414—旋转电机安装座；415—第一密封圈；416—锁紧螺钉；501—俯仰盒体；502—俯仰盒盖；503—俯仰电机；504—输入轴；505—主动带轮；506—输出轴；507—从动带轮；508—同步带；509—功能盒；510—定位座；511—柱塞螺钉；512—滑环固定板；513—第二滑环；514—第一深沟球轴承；515—第二深沟球轴承；516—第二密封圈。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1至图6所示的一种PTZ三自由度运动装置，包括从下至上依次连接的伸缩组件2、旋转组件4和俯仰组件5，伸缩组件2能够沿上下方向伸缩，旋转组件4包括与伸缩组件2连接的第一安装盒、能够绕第一轴线旋转地支撑在第一安装盒上的旋转体407和用于驱动旋转体407旋转的旋转电机402，旋转电机402和旋转体407之间设有第一传动结构，俯仰组件5包括连接在旋转体407上的第二安装盒、能够绕第二轴线旋转地支撑在第二安装盒上的输出轴506和用于驱动输出轴506旋转的俯仰电机503，俯仰电机503和输出轴506之间设有第二传动结构，第一轴线沿上下方向延伸，第二轴线垂直于上下方向。伸缩组件2沿上下方向伸缩，能够带动旋转组件4沿上下方向运动，旋转体407旋转能够带动俯仰组件5绕第一轴线旋转。

在本实施例中，伸缩组件2为电动推杆，电动推杆伸缩能够带着旋转组件4运动。电动推杆具有便于控制、便于调整的优点。

在本实施例中，伸缩组件2的下端部设有用于与机器人相连的底座1，伸缩组件2的上端部设有用于与第一安装盒相连的连接座3。具体的，底座1包括为套装在伸缩组件2的根部的座体101和供线束进入座体101内的第一过线孔，第一过线孔处安装有第一软管接头102。

在本实施例中，第一传动结构包括能够绕第一轴线旋转地支撑在第一安装盒上的旋转轴405、安装在旋转电机402的电机轴上的主动齿轮403以及固定连接在旋转轴405下端的从动齿圈406，主动齿轮403与从动齿圈406相啮合，旋转轴405与旋转体407相连接。通过旋转电机402驱动主动齿轮403旋转，主动齿轮403能够驱动从动齿圈406和旋转轴405旋转，旋转轴405能够带着旋转体407旋转，从而驱动俯仰组件5旋转。作为优选，为了节省空间，从动齿圈406为内齿圈。

在本实施例中，第一安装盒上设有供线束进入第一安装盒内的第二过线孔，第二过线孔处安装有第二软管接头410，旋转轴405为空心轴，旋转轴405内安装有第一滑环411，第一滑环411与旋转轴405同轴设置，第一滑环411上设有连接法兰，连接法兰通过螺钉与旋转轴405固定连接在一起。具体实施时，可以通过旋转轴405连通第二安装盒，经第二过线孔进入第一安装盒内的线束能够通过第一滑环411与第二安装盒内的线束相连。

在本实施例中，第一安装盒内设有齿轮保护壳409，齿轮保护壳409位于主动齿轮403外围，齿轮保护壳409用于隔开主动齿轮403和第一安装盒内的线束，齿轮保护壳409用于防止主动齿轮403和第一安装盒内的线束之间接触，能够防止主动齿轮403和第一安装盒内的线束损坏，能够防止主动齿轮403被卡住。

在本实施例中，第一安装盒包括从下至上依次连接的旋转电机安装盒401和旋转固定套404，旋转电机402固定安装在旋转电机安装盒401内，旋转轴405和旋转体407均能够绕第一轴线旋转地支撑在旋转固定套404上，通过旋转电机安装盒401和旋转固定套404来构成第一安装盒，能够降低装配难度。作为一种优选，旋转电机安装盒401和旋转固定套404均呈圆筒状，旋转固定套404的下端部套装在旋转电机安装盒401的上端部，旋转固定套404的下端部和旋转电机安装盒401的上端部之间可以通过螺钉紧固连接在一起，旋转固定套404的下端部和旋转电机安装盒401的上端部之间可以设置第一密封圈415以提升密封性，旋转电机安装盒401的上端设有旋转电机安装座414，旋转电机402通过螺钉固定连接在旋转电机安装座414上，主动齿轮403位于旋转电机安装座414上侧，齿轮保护壳409通过螺钉固定连接在旋转电机安装座414上，旋转固定套404的内壁围成台阶孔，台阶孔包括从上至下依次设置的小直径段、台阶面和大直径段，旋转轴405向上穿过小直径段和旋转体407，旋转轴405和小直径段之间夹持有滚针轴承413，从动齿圈406的上端面和台阶面之间夹持有一个滚针推力轴承412，旋转体407通过一个滚针推力轴承412支撑于旋转固定套404的上端面，旋转轴405的上端部通过螺纹配合的方式装配有锁紧螺母408，通过锁紧螺母408将旋转体407和旋转轴405锁紧在一起，使得旋转体407和旋转轴405能够同步转动。

在本实施例中，连接座3的上端部伸入旋转电机安装盒401的下端部，同时旋转电机安装盒401的下端部的侧壁设有数个螺钉孔，螺钉孔中装配有锁紧螺钉416，通过锁紧螺钉416将连接座3的上端部和旋转电机安装盒401的下端部固定连接在一起，连接座3的上端部和旋转电机安装盒401的下端部之间可以设置密封圈，以提升密封性能。

在本实施例中，第二安装盒整体上呈L形，第二安装盒包括沿垂直于上下方向延伸的横向段以及沿上下方向延伸的纵向段，横向段的根部与第一轴线对应设置，纵向段的根部与横向段的端部相连，旋转电机402设置在横向段中，输出轴506支撑于纵向段的端部。在实际使用时，输出轴506靠横向段的根部的一侧连接有功能盒509，功能盒509是侦查拍摄设备，采用呈L形第二安装盒，有利于安装有功能盒509的俯仰组件5更靠近第一轴线或与第一轴线共线，使得PTZ三自由度运动装置的结构更稳定。

在本实施例中，第二传动结构为带传动结构，带传动具有便于布置的优点。具体的，第二传动结构包括输出轴506、与俯仰电机503的电机轴连接的输入轴504、安装在输入轴504上的主动带轮505、安装在输出轴506上的从动带轮507以及套在主动带轮505和从动带轮507上的同步带508，通过俯仰电机503来驱动输入轴504旋转，依次通过主动带轮505、同步带508、从动带轮507和输出轴506将旋转运动传递至功能盒509，实现功能盒509的俯仰。

在本实施例中，输出轴506为空心轴，输出轴506内安装有第二滑环513，通过第二滑环513连接功能盒509内的线束与第二安装盒内的线束。结合上述的第一滑环411使用，可以将经第二过线孔进入第一安装盒内的线束依次通过第一滑环411、第二安装盒内的线束、第二滑环513和功能盒509内的线束连接至侦查拍摄设备，具有布线方便的优点。具体实施时，为了便于安装，输出轴506的一端固定连接有滑环固定板512，第二滑环513固定连接在滑环固定板512上。

在本实施例中，第二安装盒内设置有定位座510，定位座510上安装有柱塞螺钉511，柱塞螺钉511的柱塞外壳与定位座510上的孔配合，输出轴506的外壁上设有多个用于与柱塞螺钉511的柱塞头配合的限位孔，多个限位孔沿输出轴506的周向布置。通过柱塞螺钉511的柱塞头和限位孔配合能够限定输出轴506的周向位置，有利于提升功能盒509的稳定性。通过同步带508驱动输出轴506转动时，克服柱塞螺钉511内弹簧的力便可使得柱塞头收缩，柱塞头收缩至离开限位孔后输出轴506便可自由转动。

在本实施例中，第二安装盒包括俯仰盒体501和俯仰盒盖502，俯仰盒盖502通过螺钉固定连接在俯仰盒体501上，设置俯仰盒盖502用来提供装配和维修的通道，俯仰盒体501支撑并固定连接在旋转体407上。

在本实施例中，输入轴504通过两个第一深沟球轴承514可旋转的支撑于俯仰盒体501中，输出轴506通过两个第二深沟球轴承515支撑于可旋转的支撑于俯仰盒体501中，输入轴504的端部设有功能盒安装法兰，功能盒509通过螺钉固定安装在功能盒安装法兰上，功能盒509和功能盒安装法兰之间以及功能盒安装法兰和俯仰盒体501之间均设有第二密封圈516。

电动推杆为现有技术中常见的直线执行器，例如美国THOMSON公司的Electrak HD直线推杆；俯仰电机和旋转电机可以选用现有的电机，可以选用24V或12V的直流电机，例如SZ系列直流伺服电机。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位为基于附图1中的坐标系所表示的方位，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的限制。

Claims (10)

1.一种PTZ三自由度运动装置，其特征在于：包括从下至上依次连接的伸缩组件(2)、旋转组件(4)和俯仰组件(5)，所述伸缩组件(2)能够沿上下方向伸缩，所述旋转组件(4)包括与所述伸缩组件(2)连接的第一安装盒、能够绕第一轴线旋转地支撑在所述第一安装盒上的旋转体(407)和用于驱动所述旋转体(407)旋转的旋转电机(402)，所述旋转电机(402)和所述旋转体(407)之间设有第一传动结构，所述俯仰组件(5)包括连接在所述旋转体(407)上的第二安装盒、能够绕第二轴线旋转地支撑在所述第二安装盒上的输出轴(506)和用于驱动所述输出轴(506)旋转的俯仰电机(503)，所述俯仰电机(503)和所述输出轴(506)之间设有第二传动结构，所述第一轴线沿上下方向延伸，所述第二轴线垂直于上下方向。

2.根据权利要求1所述的PTZ三自由度运动装置，其特征在于：所述伸缩组件(2)为电动推杆。

3.根据权利要求1所述的PTZ三自由度运动装置，其特征在于：所述第一传动结构包括能够绕所述第一轴线旋转地支撑在所述第一安装盒上的旋转轴(405)、安装在所述旋转电机(402)的电机轴上的主动齿轮(403)以及连接在所述旋转轴(405)上的从动齿圈(406)，所述主动齿轮(403)与所述从动齿圈(406)相啮合，所述旋转轴(405)与所述旋转体(407)相连接。

4.根据权利要求3所述的PTZ三自由度运动装置，其特征在于：所述第一安装盒上设有供线束进入所述第一安装盒内的第二过线孔，所述旋转轴(405)为空心轴，所述旋转轴(405)内安装有第一滑环(411)。

5.根据权利要求3所述的PTZ三自由度运动装置，其特征在于：所述第一安装盒内设有齿轮保护壳(409)，所述齿轮保护壳(409)位于所述主动齿轮(403)外围，所述齿轮保护壳(409)用于隔开所述主动齿轮(403)和所述第一安装盒内的线束。

6.根据权利要求3所述的PTZ三自由度运动装置，其特征在于：所述第一安装盒包括从下至上依次连接的旋转电机安装盒(401)和旋转固定套(404)，所述旋转电机(402)固定安装在旋转电机安装盒(401)内，所述旋转轴(405)和所述旋转体(407)均能够绕第一轴线旋转地支撑在所述旋转固定套(404)上。

7.根据权利要求1所述的PTZ三自由度运动装置，其特征在于：所述第二安装盒整体上呈L形，所述第二安装盒包括沿垂直于上下方向延伸的横向段以及沿上下方向延伸的纵向段，所述横向段的根部与所述第一轴线对应设置，所述纵向段的根部与所述横向段的端部相连，所述旋转电机(402)设置在所述横向段中，所述输出轴(506)支撑于所述纵向段的端部。

8.根据权利要求1所述的PTZ三自由度运动装置，其特征在于：所述第二传动结构为带传动结构。

9.根据权利要求1所述的PTZ三自由度运动装置，其特征在于：所述输出轴(506)为空心轴，所述输出轴(506)内安装有第二滑环(513)。

10.根据权利要求1所述的PTZ三自由度运动装置，其特征在于：所述第二安装盒内设置有柱塞螺钉(511)，所述输出轴(506)的外壁上设有多个用于与所述柱塞螺钉(511)的柱塞头配合的限位孔，多个所述限位孔沿所述输出轴(506)的周向布置。

Images