CN216509140U - 一种带视觉支架的无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种带视觉支架的无人机，包括机架；视觉装置，包括视觉支架及视觉相机，视觉支架固设于机架的前端，视觉相机设置于视觉支架的前端；传感器组件，包括传感器支架及至少两个传感器，传感器支架可拆卸连接于视觉支架的下方，至少两个传感器一体式组装于传感器支架且位于所述传感器支架的至少两个方位。该无人机，增设具有视觉支架的视觉装置，于视觉支架的前方设置视觉相机，于视觉支架的下方设置一体式组装的传感器组件。传感器组件采用一体式组装的方式，结构紧凑，提升了无人机的装载空间的利用率。

Description

一种带视觉支架的无人机

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，更具体涉及一种带视觉支架的无人机。

背景技术

无人机是一种远程操控或自主飞行的航空器，由飞行器和控制站组成，飞行器包括机身、动力装置、导航飞控，能够自动飞行或远程引导并且可以负载工具进行空中作业，被广泛应用于工业、农业、军事等行业。

无人机上均安装有视觉相机及高度传感器、距离传感器等多个传感器。现有的传感器，在安装时，普遍被分散组装于机架的下方。随着无人机应用需求的愈渐强大，需要组装于无人机的功能件不断增加，则对于无人机的结构设计及传感器的组装排布，又提出了更高的需求。其中，对于视觉传感器，需要保证机身与飞鸟或其他障碍物等发生碰撞时，减小视觉相机的受力；对于多个传感器，需要传感器装载紧凑，提升装载空间的利用率，又要满足多个传感器装载后具有较高的稳定性及安全性。

有鉴于此，有必要对现有技术中的无人机的结构及传感器的组装方式予以改进，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于公开一种带视觉支架的无人机，解决现有技术中传感器分散组装的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种带视觉支架的无人机，包括：

机架；

视觉装置，包括视觉支架及视觉相机，所述视觉支架固设于所述机架的前端，所述视觉相机设置于所述视觉支架的前端；

传感器组件，包括传感器支架及至少两个传感器，所述传感器支架可拆卸连接于所述视觉支架的下方，所述至少两个传感器一体式组装于所述传感器支架且位于所述传感器支架的至少两个方位。

作为本实用新型的进一步改进，所述传感器设置于所述传感器支架的前下方、下方或侧方。

作为本实用新型的进一步改进，所述无人机还包括两对机臂以及多个旋翼装置，两对机臂连接于所述机架且相对于无人机的横滚轴对称设置，多个旋翼装置分别安装在两对所述机臂上，两对机臂包括位于所述机架前端两侧的第一机臂，所述第一机臂与所述无人机的横滚轴的夹角为θ，所述视觉相机的视角为2α，θ与α之间的关系满足如下条件：θ≥α，θ＜90°。

作为本实用新型的进一步改进，安装于所述第一机臂的旋翼装置具有第一螺旋桨，所述视觉支架沿所述无人机的横滚轴的方向上的长度为b，所述第一螺旋桨的长度为a，a、b与θ之间的关系满足如下条件：a≤bsinθ。

作为本实用新型的进一步改进，所述传感器支架包括用于与所述视觉支架连接的安装部，用于安装控制模块的第一安装座、用于连接所述传感器的至少两个连接部。

作为本实用新型的进一步改进，所述安装部及至少两个连接部为镂空结构。

作为本实用新型的进一步改进，所述连接部包括设置于前方的第一连接部及设置于侧方的第二连接部，所述传感器组件配置连接于所述第一连接部的第一距离传感器，及连接于第二连接部的第二距离传感器。

作为本实用新型的进一步改进，所述传感器组件还包括固持于第二连接部的第二安装座，所述第二距离传感器安装于所述第二安装座且所述第二距离传感器与所述第二安装座之间设置橡胶垫。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一连接部倾斜向下设置。

作为本实用新型的进一步改进，所述传感器组件还配置高度传感器，所述高度传感器连接于所述第一安装座的下方。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的带视觉支架的无人机，增设具有视觉支架的视觉装置，于视觉支架的前方设置视觉相机，于视觉支架的下方设置一体式组装的传感器组件。首先，传感器组件采用一体式组装的方式，结构紧凑，提升了无人机的装载空间的利用率；其次，当无人机遇到碰撞时，相较于将视觉相机直接设置在机架上，将视觉相机安装于视觉支架上可以减小视觉相机的受力，使视觉相机不易变形，提高视觉相机的稳定性，避免视觉相机的重复校准。

附图说明

图1为本实用新型的带视觉支架的无人机在展开状态时的立体结构示意图；

图2为图1的无人机的视觉支架和传感器组件部分的放大示意图；

图3为图1的无人机的部分结构的简化示意图；

图4为传感器组件的立体结构示意图；

图5为传感器组件一角度的分散结构示意图；

图6为传感器组件另一角度的分散结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

需要理解的是，术语“中心”、“竖直”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”、“正方向”、“负方向”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技术方案和简化描述，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技术方案的限制。若全文中涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”等描述仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示其相对重要性、先后次序或者隐含指明所指示的技术特征的数量，应该理解为“第一”、“第二”等描述的数量在适当情况下可以互换。若全文中出现“和/或”，其含义为包括三个并列方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。

本申请实施例提供了一种带视觉支架的无人机100，可应用于农业植保无人机、测绘无人机等。

结合图1和图2所示，本申请实施例提供的无人机100包括机架10，连接于机架10前端的视觉装置20，配置于视觉装置20下方的传感器组件30，连接于机架10且对称设置的两对机臂40，及分别安装在两对机臂40上的旋翼装置50。

视觉装置20包括固设于机架10前端的视觉支架21，及设置于视觉支架21前端的视觉相机22。具体的，视觉支架21包括连接件211及安装板，连接件211的后端连接于机架10的前端，连接件211朝无人机100的前进方向延伸，安装板连接于连接件211的前端。为了提高连接件211连接的稳固性，本实施例的连接件211包括平行设置的两根连接杆(未标示)，可以理解的是，也可以设置多个连接杆，连接杆的数量在此不作限制。

在本实施例中，连接件211沿平行于无人机100的横滚轴101方向延伸，在其它可替换的实施例中，连接件211的延伸方向也可以相对于无人机100的横滚轴101存在一定夹角，连接件211的形状在此也不受限制，只需要满足通过连接件211的设置，使视觉相机22和机架10之间具有一定的间距即可，通过连接件211的设置，不仅可以保证视觉相机22的稳定性，还可减轻重量，提高无人机100的工作效率，同时，通过连接件211将视觉相机22延伸出无人机100的前方一段距离，可增加视觉相机22的视野，提高视觉相机22的检测范围。

在本实施例中，安装板包括上挡板212和下挡板213，视觉相机22设置于上挡板212和下挡板213之间，起到保护作用。视觉相机22用来判断视觉范围内是否存在障碍物以及障碍物距离。在安装视觉相机22时，需要对其进行精准校准，才能正常使用，并且，当校准完以后，一旦视觉相机22受到外力作用而发生形变，很容易影响校准结果，从而影响其视觉判断。

本实施例通过连接件211的设置，使视觉相机22和机架10形成一定的间距，当无人机100遇到碰撞时，相较于直接将视觉相机22设置在机架10上，将视觉相机22设置在视觉支架20前端的上挡板212和下挡板213之间，可以大大减小视觉相机22的受力，使视觉相机22不易变形，避免影响视觉相机22的准确性，减少视觉相机22的校准。

在本实施例中，两对机臂40分别与机架10可转动连接，并且分别位于机架10的横滚轴101的相对两侧。每对机臂40能够背向转动而处于展开状态，并且每对机臂40能够相向转动而处于折叠状态。如图1所示，在展开状态时，每对机臂40均相对于机架10呈辐射状展开。在本实施例中，每对机臂20包括在展开状态时，相对于多旋翼无人机100的俯仰轴101对称设置的前机臂41和后机臂42。

旋翼装置50分别安装在两对机臂20上，用于提供飞行动力。在本实施例中，旋翼装置50包括安装在前机臂41上的前旋翼装置51和安装在后机臂42上的后旋翼装置52。进一步的，前旋翼装置51包括前螺旋桨511及用于驱动前螺旋桨511的电机512。后旋翼装置52的结构与前旋翼装置51相同。

参见图3所示，前机臂41与无人机100的横滚轴101的夹角为θ，视觉相机22的视角为2α。为了缩短无人机100整体的长度及减小重量，夹角θ设置为θ＜90°，如果θ设置为90°，则同样长度的机臂、同样长度的螺旋桨的情况下，多个螺旋桨在同一个展开空间位置时，则前后两机臂的距离会加长，从而导致机身加长，重量增加，基于此，减少θ，可以缩短无人机100整体的长度，使得结构更加紧凑，还可降低成本。进一步的，连接件211沿无人机100的横滚轴101的方向上的长度为b，前螺旋桨511的长度为a(桨叶长度)，为了避免机臂41、前螺旋桨511遮挡视觉相机22的视线，θ与α之间的关系满足如下条件：θ≥α。同时，a、b与θ之间的关系满足如下条件：a≤bsinθ。将视觉相机22向无人机100的前方延伸b，同时保证螺旋桨511的长度a≤bsinθ，可以使得前螺旋桨511的桨叶远离视觉相机22的视角，避免前螺旋桨511的阻挡而导致视觉相机22的视线盲区，提高视觉相机22的检测准确率，提高无人机100的安全系数。

结合图4至图6所示，在本实施例中，传感器组件30包括传感器支架31及至少两个传感器，传感器支架31可拆卸连接于视觉支架20的下方，至少两个传感器一体式组装于传感器支架31且位于传感器支架31的至少两个方位，使得传感器组件30整体紧凑，便于安装。进一步的，传感器组件30还包括控制模块33，可拆卸式组装于传感器支架31，便于传感器组件30的安装及维修。通过特别设计的传感器支架31，使得传感器和控制模块33可以采用结构紧凑的一体式组装的方式进行组装，提升了视觉支架20下方的装载空间的利用率。

在本实施例中，传感器支架31可拆卸连接于下挡板213的下方。具体的，传感器支架31包括用于与下挡板213连接的安装部311，用于安装控制模块33的第一安装座312、用于连接传感器的至少两个连接部。安装部311和第一安装座312相互连接设置，并且当安装部311与下挡板213固定时，第一安装座312可从视觉支架2中露出，参考图2，以便于对安装于第一安装座312上的控制模块33进行拆卸。同时，连接部设置于远离安装部311和第一安装座312的位置，使得传感器支架31构成一个紧凑的整体。具体的，连接部与安装部311和第一安装座312不共面，设置于与安装部311和第一安装座312相邻的侧壁上，至少两个连接部位于至少两个方位，例如，至少两个连接部包括设置于传感器支架31前方与安装部311相邻的第一连接部313及设置于传感器支架31侧方与第一安装座312相邻的第二连接部314。

为了减轻整体重量，传感器支架31为镂空设计，例如，在本实施例中，安装部311、第一连接部313及第二连接部314均设置为镂空结构。

传感器组件30配置连接于第一连接部313的第一距离传感器321，及连接于第二连接部314的第二距离传感器322。第一距离传感器321用于预先检测前方的地形，在本实施例中，第一连接部313优选设置为倾斜向下设置。第二距离传感器322用于进行侧向避障，例如，第二距离传感器322可为超声传感器、激光雷达等。

在本实施例中，传感器组件30还配置固持于第二连接部314的第二安装座315，例如，第二安装座315由第二连接部314向第二连接部314的后侧延伸设置，第二安装座315的开口(未标示)侧向朝外。在组装时，第二距离传感器322安装于第二安装座315且第二距离传感器322与第二安装座315之间设置橡胶垫3151。其中，橡胶垫3151既能起到防水的作用，又能起到减震缓冲的作用。

在本实施例中，第一安装座312由安装部311向安装部311的后侧延伸设置，第一安装座312的开口(未标示)朝上，且第一安装座312配置可拆卸的盖体形成用于收容控制模块33的收容空间(未标示)。

进一步的，在本实施例中，传感器组件30还配置高度传感器323，高度传感器323连接于第一安装座312的下方。例如，配置高度传感器323用于采集目标物体的高度及目标物体的距离。通过将高度传感器323配置于第一安装座312的下方，既可起到保护作用，又可起到防水作用。高度传感器323通过螺纹固定于其连接座上，便于拆卸和安装。

传感器支架31上所配置的传感器的数量不受限制，另外，为了使传感器组件30具有较高的防水性，每个传感器的电路板都具有防水功能。

本实用新型的带视觉支架的无人机100，增设具有视觉支架21的视觉装置20，于视觉支架21的前方设置视觉相机22，与视觉支架21的下方设置一体式组装的传感器组件30。首先，传感器组件30采用一体式组装的方式，结构紧凑，提升了无人机100的装载空间的利用率；其次，当无人机100遇到碰撞时，相较于将视觉相机22直接设置在机架10上，将视觉相机22安装于视觉支架21上可以减小视觉相机22的受力，使视觉相机22不易变形，避免视觉相机22的重复校准。

本实用新型的无人机在前进方向上配置了视觉支架21，该视觉支架21上同时配置视觉装置20和传感器组件30，结构紧凑，布局合理，便于安装、拆卸和维修，具有防护、防水作用，同时还可提供宽视角、无障碍的视觉检测，提高无人机飞行检测的准确性。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种带视觉支架的无人机，其特征在于，包括：

机架；

视觉装置，包括视觉支架及视觉相机，所述视觉支架固设于所述机架的前端，所述视觉相机设置于所述视觉支架的前端；

传感器组件，包括传感器支架及至少两个传感器，所述传感器支架可拆卸连接于所述视觉支架的下方，所述至少两个传感器一体式组装于所述传感器支架且位于所述传感器支架的至少两个方位。

2.根据权利要求1所述的带视觉支架的无人机，其特征在于，所述传感器设置于所述传感器支架的前下方、下方或侧方。

3.根据权利要求2所述的带视觉支架的无人机，其特征在于，所述无人机还包括两对机臂以及多个旋翼装置，两对机臂连接于所述机架且相对于无人机的横滚轴对称设置，多个旋翼装置分别安装在两对所述机臂上，两对机臂包括位于所述机架前端两侧的第一机臂，所述第一机臂与所述无人机的横滚轴的夹角为θ，所述视觉相机的视角为2α，θ与α之间的关系满足如下条件：θ≥α，θ＜90°。

4.根据权利要求3所述的带视觉支架的无人机，其特征在于，安装于所述第一机臂的旋翼装置具有第一螺旋桨，所述视觉支架沿所述无人机的横滚轴的方向上的长度为b，所述第一螺旋桨的长度为a，a、b与θ之间的关系满足如下条件：a≤bsinθ。

5.根据权利要求1所述的带视觉支架的无人机，其特征在于，所述传感器支架包括用于与所述视觉支架连接的安装部，用于安装控制模块的第一安装座、用于连接所述传感器的至少两个连接部。

6.根据权利要求5所述的带视觉支架的无人机，其特征在于，所述安装部及至少两个连接部为镂空结构。

7.根据权利要求5所述的带视觉支架的无人机，其特征在于，所述连接部包括设置于前方的第一连接部及设置于侧方的第二连接部，所述传感器组件配置连接于所述第一连接部的第一距离传感器，及连接于第二连接部的第二距离传感器。

8.根据权利要求7所述的带视觉支架的无人机，其特征在于，所述传感器组件还包括固持于第二连接部的第二安装座，所述第二距离传感器安装于所述第二安装座且所述第二距离传感器与所述第二安装座之间设置橡胶垫。

9.根据权利要求7所述的带视觉支架的无人机，其特征在于，所述第一连接部倾斜向下设置。

10.根据权利要求5所述的带视觉支架的无人机，其特征在于，所述传感器组件还配置高度传感器，所述高度传感器连接于所述第一安装座的下方。

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