JP6362539B2 - 無人航空機に使用するための２軸架台、無人航空機に使用するための３軸架台、および多重回転子航空機 - Google Patents

Description

本発明は、無人航空機の分野に関し、特に航空撮影または監視の目的のための無人航空機に使用するための２軸架台、無人航空機に使用するための３軸架台、および多軸航空機に関する。

無人航空機は、小型、軽量、低コスト、柔軟性のある操作、および高い安全性を特徴とし、航空撮影、監視、調査および救助、ならびに資源開発などの分野で広範囲に使用されている。無人航空機はそれ自体が高周波の振動および低周波のジッタという問題を抱えており、安定した航空撮影を達成するためのビデオカメラまたはカメラを搭載するためには、航空撮影安定化の架台を装備する必要がある。航空撮影安定化の架台は、主に、電子装置を介してビデオカメラまたはカメラの姿勢の変化を検知して、ビデオカメラまたはカメラを安定化するために操舵エンジンの逆修正を制御する。

先行技術では、架台の多くがビデオカメラまたはカメラの２軸、３軸、または多軸回転を可能にするために、機械的な歯車駆動を用いている。無人航空機が回転、ホバリング、上昇、降下、または傾斜などの様々な姿勢をとるとき、歯車伝動装置には概して遅れがあることから、架台の反応時間が長くなり、そして、操舵エンジンの調整が遅くなり、その結果、ビデオカメラまたはカメラが、無人航空機の姿勢の調整と適時に適合して、その角度を調整することが非常に難しくなり、これが、ビデオカメラまたはカメラの画像品質が悪影響を受けることになる。一方、無人航空機のための２軸または３軸架台の多くは十分に安定しておらず、カメラは無人航空機の姿勢の変化時に不意に振動し、低周波の振動または機体傾斜によって及ぼされる影響を排除することができなくなり、したがって、専門家の必要性に応えることができる高品質の画像を撮影することが非常に困難になる。

従来技術における無人航空機の貧弱な安定性が撮影組立体の撮影品質を低減させているという技術的な問題を解決するために、本発明は、無人航空機に使用するための２軸架台、無人航空機に使用するための３軸架台、および多軸航空機を提供する。

この技術的な問題を解決するために、本発明によって採用されている技術的な解決策は、次のとおりである。無人航空機に使用するための２軸架台が、機械骨組組立体と、伝動装置組立体と、撮影組立体とを備えるように構築され、かつそれを特徴とし、機械骨組組立体が第１のブラケットと、第２のブラケットと、第３のブラケットとを備え、撮影組立体が第１のブラケット上に固定され、第１のブラケットが第２のブラケットとともに回転可能に配置され、第２のブラケットが第３のブラケットとともに回転可能に配置されており、伝動装置組立体が、第１のモータと、第２のモータとを備え、第１のモータが、第２のブラケットに対して、第１のブラケットをその回転軸を中心にして回転するように駆動し、そして、第２のモータが、第３のブラケットに対して、第２のブラケットをその回転軸を中心にして回転するように駆動し、２軸架台が、第２のブラケットの２つの開口端部にそれぞれ回転可能に配置される２つの自由端部を有する連結部材をさらに備え、連結部材が止め具を介して第３のブラケット上に固定される。

本発明は無人航空機に使用するための２軸架台を提供し、具体的には、連結部材が、蝶番式に順次結合している、第１の連結金具、第２の連結金具、および第３の連結金具を備え、第１の連結金具の一方の自由端部が第２のブラケットの一方の端部に蝶番式に配置され、第３の連結金具の一方の自由端部が第２のブラケットの他方の端部に蝶番式に配置され、第２の連結金具の中間部が止め具を介して第３のブラケット上に位置決めされている。

本発明は、取付アームをさらに備え、取付アームの一方の端部が第３のブラケット上に固定され、他方の端部には止め具用に適合された位置決め穴が設けられ、第２の連結金具が止め具を介して取付アーム上に固定される、無人航空機に使用するための２軸架台を提供する。

本発明は無人航空機に使用するための２軸架台を提供する。好ましくは、第１のモータの固定子が第１のブラケット上に固定され、第１のモータの回転子が第２のブラケットとともに固定的に配置され、第２のモータの固定子が第３のブラケット上に固定され、第２のモータの回転子が第２のブラケットとともに固定的に配置される。

本発明は無人航空機に使用するための２軸架台を提供する。好ましくは、第１のブラケットおよび撮影組立体の重心が第１のブラケットの回転軸上にある。

本発明は無人航空機に使用するための２軸架台を提供する。好ましくは、第１のブラケット、第２のブラケット、および撮影組立体の重心が全体として第２のブラケットの回転軸上にある。

本発明は、機械骨組組立体、伝動装置組立体、および撮影組立体を備え、機械骨組組立体が、第１のブラケット、第２のブラケット、および第３のブラケットを備え、撮影組立体が、第１のブラケット上に固定され、第１のブラケットが第２のブラケットとともに回転可能に配置され、第２のブラケットが第３のブラケットとともに回転可能に配置され、伝動装置組立体が、第１のモータ、第２のモータ、および第３のモータを備え、第１のモータが、第２のブラケットに対して、第１のブラケットをその回転軸を中心にして回転するように駆動し、第２のモータが、第３のブラケットに対して、第２のブラケットをその回転軸を中心にして回転するように駆動し、そして、第３のモータが、結合骨組に対して、第３のブラケットをその回転軸Ｚを中心にして回転するように駆動し、３軸架台がさらに、第２のブラケットの２つの開口端部にそれぞれ回転可能に配置される２つの自由端部を有する連結部材を備え、連結部材が止め具を介して第３のブラケット上に固定されることを特徴する、無人航空機に使用するための３軸架台を提供する。

本発明は無人航空機に使用するための３軸架台を提供する。具体的には、連結部材が、蝶番式に順次結合されている、第１の連結金具、第２の連結金具、および第３の連結金具を備え、第１の連結金具の一方の自由端部が、第２のブラケットの一方の端部に蝶番式に配置され、第３の連結金具の一方の自由端部が、第２のブラケットの他方の端部に蝶番式に配置され、第２の連結金具の中間部が止め具を介して第３のブラケット上に位置決めされる。

本発明は、さらに取付アームを備え、取付アームの一方の端部が第３のブラケット上に固定され、他方の端部には止め具用に適合された位置決め穴が設けられ、第２の連結金具が止め具を介して取付アーム上に固定される、無人航空機に使用するための３軸架台を提供する。

本発明は、無人航空機に使用するための３軸架台、多重回転子取付骨組、および回路装置を備え、多重回転子取付骨組が、基部と、基部に挿入および固定される少なくとも３つの支持アームと、各支持アームの一方の端部に固定される回転子部材と、基部に沿って延在して配置され、外部に位置決めするために使用される複数の支持骨組とを備え、無人航空機に使用するための３軸架台が、結合骨組を介して基部に固定的に配置される、無人航空機に使用するための３軸架台をさらに提供する。

本発明は、機械骨組組立体、伝動装置組立体、および撮影組立体を備え、機械骨組組立体が第１のブラケット、第２のブラケット、第３のブラケット、および連結部材を備え、撮影組立体が第１のブラケット上に固定され、第１のブラケットが第２のブラケットとともに回転可能に配置され、第２のブラケットが第３のブラケットとともに回転可能に配置され、連結部材および第２のブラケットが４連結金具機構を形成し、
伝動装置組立体が、第１のモータおよび第４のモータを備え、第１のモータが、第２のブラケットに対して第１のブラケットを回転するように直接駆動し、第４のモータが、第３のブラケットに対して第２のブラケットを回転させるように連結部材を直接駆動することを特徴とする、無人航空機に使用するための架台をさらに提供する。

本発明は、無人航空機に使用するための架台を提供する。具体的には、連結部材が第１の連結金具、第２の連結金具、および第３の連結金具を備え、これらはそのような順で蝶番式に結合され、第１の連結金具の一方の自由端部が第２のブラケットの一方の端部に蝶番式に配置され、第３の連結金具の一方の自由端部が第２のブラケットの他方の端部に蝶番式に配置され、第２の連結金具が、第４のモータを介して第３のブラケット上に位置決めされる。

本発明は、取付アームをさらに備える、無人航空機に使用するための架台を提供し、取付アームの一方の端部が第３のブラケット上に固定され、他方の端部が第４のモータの固定子上に固定的に結合され、第４のモータの回転子が第２の連結金具に固定的に結合されるか、あるいは、取付アームの一方の端部が第３のブラケット上に固定され、他方の端部が第４のモータの回転子に固定的に結合され、第４のモータの固定子が第２の連結金具に固定的に結合される。

本発明は、無人航空機に使用するための架台を提供する。さらにまた、第２のブラケットが開口した「Ｕ」形状であり、第１の連結金具の一方の自由端部と第３の連結金具の一方の自由端部が、それぞれ第２のブラケットの２つの開口端部上に回転可能に配置される。

本発明は、無人航空機に使用するための架台を提供する。さらにまた、機械骨組組立体が、外部取付のための結合骨組をさらに備え、伝動装置組立体が、第３のモータをさらに備え、第３のモータが、結合骨組に対して第３のブラケットを回転するように駆動する。

本発明は、無人航空機に使用するための架台を提供する。さらにまた、伝動装置組立体が、第３のブラケットに対して第２のブラケットを回転するように直接駆動する第２のモータをさらに備える。

本発明は次のような利点を達成することができる。連結部材の自由端部が、連帯して平行四辺形を形成するように、第２のブラケット上に蝶番式に配置される。平行四辺形の法則に従い、第２のブラケットが第３のブラケットに対してある角度で回転するとき、連結部材が、第２のブラケットの運動経路を妨害することなく、それと一緒に同じ角度で回転し、一方、連結部材が止め具を介して第３のブラケット上に固定され、連結部材が、第２のブラケットの２つの開口端部に垂直方向の効果的な支持を提供し、第２のブラケットの負荷と剛性を増加させ、第２のブラケットがより大きな負荷を持ったときに変形量を効果的に減少させ、一方、第２のブラケットの自重量を減少させ、第２のモータの直径を減少させる。

本発明は、図面および実施形態を参照してさらに例示される。
本発明の第１の実施形態に従った無人航空機に使用するための２軸架台の構造概略図である。 本発明の第２の実施形態に従った無人航空機に使用するための３軸架台の展開図１である。 本発明の第２の実施形態に従った無人航空機に使用するための３軸架台の展開図２である。 本発明の第２の実施形態に従った無人航空機に使用するための３軸架台の展開図２である。 本発明の第２の実施形態に従った無人航空機に使用するための３軸架台の構造概略図１である。 本発明の第２の実施形態に従った無人航空機に使用するための３軸架台の構造概略図２である。 本発明の第３の実施形態に従った多重回転子航空機の展開図１である。 本発明の第３の実施形態に従った多重回転子航空機の展開図２である。 本発明の第３の実施形態に従った多重回転子航空機の構造概略図１である。 本発明の第３の実施形態に従った多重回転子航空機の構造概略図２である。 本発明の第４の実施形態に従った無人航空機に使用するための架台の構造概略図１である。 本発明の第４の実施形態に従った無人航空機に使用するための架台の構造概略図２である。 本発明の第４の実施形態に従った無人航空機に使用するための架台の構造概略図３である。 本発明の第４の実施形態に従った無人航空機に使用するための架台の構造概略図４である。

本発明の技術的な特徴、目的、および効果をより明確に理解するために、本発明の特定の実施形態が図面を参照しながら記述される。

実施形態１
図１に示されている実施形態において、本発明は、機械骨組組立体、伝動装置組立体、および撮影組立体１を備える無人航空機に使用するための２軸架台を提供する。機械骨組組立体が第１のブラケット２、第２のブラケット４、および第３のブラケット６を備え、撮影組立体が第１のブラケット２上に固定され、第１のブラケット２が第２のブラケット４に回転可能に配置され、第２のブラケット４が第３のブラケット６とともに回転可能に配置される。ここで、撮影組立体１の形状は、図１に示されているような四角形に限定されず、市場で通常に見られる円形、楕円形、またはその他の形状とすることができる。伝動装置組立体が、第１のモータ３および第２のモータ５を備え、第１のモータ３が、第２のブラケット４に対して、第１のブラケット２をその回転軸を中心にして回転するように駆動し、第２のモータ５が、第３のブラケット６に対して、第２のブラケット４をその中心軸を中心にして回転するように駆動する。本実施形態中に提供されている電源はモータである。使用されている小型のモータには次のような利点がある。（１）モータが少ないエネルギー消費で直接駆動することにより、エネルギーを節減し、環境保護を達成し、（２）モータは反応時間が短く、無人航空機の様々な飛行姿勢に適合するために適時かつ迅速に調整することが可能となり、撮影組立体の撮影安定性を向上させることができる。第２のブラケット４の２つの自由端部が外側に延在し、第１のブラケット２および撮影組立体１が、２つの自由端部の間に一体的に回転可能に配置され、第２のモータ５によって駆動される第２のブラケット４の回転中に、第２のブラケット４の２つの自由端部の長さがより長くなると、第１のブラケット２および撮影組立体１の重心も第２のブラケット４の位置決め地点からより離れることになり、その結果、第２のブラケット４の振動が強くなり、撮影組立体１の安定性が悪くなる。第２のブラケット４の振動を減少させ、安定性を向上させるために、図１に示されているように、架台が、さらに第２のブラケット４の２つの開口端部にそれぞれ回転可能に配置される２つの自由端部の連結部材１２を備え、連結部材１２が止め具１３を介して第３のブラケット６上に固定されることになる。本発明において、連結部材１２の自由端部は、連帯して平行四辺形を形成するように、第２のブラケット４上に蝶番式に配置される。平行四辺形の法則により、第２のブラケット４が第３のブラケット６に対してある角度で回転するとき、連結部材１２が、第２のブラケット４の運動経路を妨害することなく、それと一緒に同じ角度で回転し、一方、連結部材１２が、止め具１３を介して第３のブラケット６上に固定され、それによって、第２のブラケット４の２つの開口端部の支持および位置決めを行い、第２のブラケット４の安定性を増大させる。連結部材１２の自由端部は、第２のブラケット４上に蝶番式に配置され、連帯して平行四辺形を形成している。平行四辺形の法則に従い、第２のブラケット４が第３のブラケット６に対してある角度で回転するとき、連結部材１２が、第２のブラケット４の運動経路を妨害することなく、それと一緒に同じ角度で回転し、一方、連結部材１２が止め具１３を介して第３のブラケット６上に固定され、連結部材１２が、第２のブラケット４の２つの開口端部に垂直方向の効果的な支持を提供し、第２のブラケット４の負荷と剛性を増加させ、第２のブラケット４がより大きな負荷を持ったときに変形量を効果的に減少させ、一方、製造工程において第２のブラケット４の自重量を減少させ、第２のモータ５の直径を減少させる。

前述の技術的な解決策に基づき、具体的には、連結部材１２が、蝶番式に順次結合している、第１の連結金具１２１、第２の連結金具１２２、および第３の連結金具１２３を備え、第１の連結金具１２１の一方の自由端部が第２のブラケット４の一方の端部に蝶番式に配置され、第３の連結金具１２３の一方の自由端部が第２のブラケット４の他方の端部に蝶番式に配置され、連結部材１２と第２のブラケットが連帯して平行四辺形を形成している。平行四辺形の位置を決め、その安定性を向上させるために、第２の連結金具１２２の中間部が止め具１３を介して第３のブラケット６上に位置決めされる。

好ましくは、連結部材１２と第３のブラケット６との間の固定的な結合を可能にするために、図１に示されているように、それがさらに取付アーム１０を含み、取付けアーム１０の一方の端部が第３のブラケット６上に固定され、他方の端部には、止め具１３用に適合された位置決め穴１１が設けられ、第２の連結金具１２２が止め具１３を介して取付アーム１０上に固定される。

モータが適時にその回転角を調整することを容易にするために、好ましくは、第１のブラケット２の回転軸Ｘが、第２のブラケット４の回転軸Ｙに対して垂直に配置される。第１のモータ３の固定子が第１のブラケット２上に固定され、第１のモータ３の回転子が第２のブラケット４とともに固定的に配置され、第１のモータ３が、第２のブラケット４に対して第１のブラケット２が回転するように第２のブラケット４を直接駆動する。第２のモータ５の固定子が第３のブラケット６上に固定され、第２のモータ５の回転子が第２のブラケット４とともに固定的に配置され、第２のモータ５が、第３のブラケット６に対して第２のブラケット４が回転するように第２のブラケット４を直接駆動する。

さらにまた、撮影組立体１の撮影中の安定性を増大させるために、撮影組立体１とともに第１のブラケット２の重心が、第１のブラケット２の回転軸上にある。機械的な分析を介して、第１のブラケット２および撮影組立体１の重心が第１のブラケット２の回転軸Ｘ上にあるとき、第１のブラケット２は、いかなる角度に回転しても、回転モーメメントを発生せず、すなわち、第１のブラケット２はモーメントに起因して前後に振動することがなくなり、それによって、回転中の撮影組立体１の安定性が増大する。無人航空機が安定的に作動しているとき、すなわち、モータ駆動が必要とされていないときには、第１のブラケット２および撮影組立体１もまた動的均衡状態にある。

同様に、安定性を増大させ、かつＹ軸を中心に回転する組立体全体が回転モーメントを発生するのを妨げるために、好ましくは、第１のブラケット２、第２のブラケット４および撮影組立体１の重心が全体として、図１に示されているように、第２のブラケット４の回転軸上にある、ということが科学的な分析によって分かっている。

前述の技術的な解決策に基づいて、好ましくは、本実施形態に提供されている架台が、航空撮影および監視のための小型無人航空機に適合し、そして、第１のモータ３と第２のモータ５がそれぞれ好ましくは直流ブラシレスモータである。無人航空機に直流ブラシレスモータを使う利点は、次のような点に起源している：（１）電気的整流が、従来の機械的整流に代わり、信頼性のある性能、永久的な耐摩耗性、低い故障率およびブラシモータよりも約６倍増加した使用可能寿命を達成している。（２）直流ブラシレスモータは、小さな無負荷電流をともなう静電モータである。（３）高い効率。（４）小型。

さらにまた、伝動装置組立体が、さらに回路基板、慣性センサ、マイクロプロセッサおよび信号線を備え、慣性センサが、角速度信号を検知するためのジャイロと、加速度信号を検知するための加速度計とを備え、マイクロセッサが、角速度信号および加速度信号に従って、第１のモータ３および第２のモータ５の正回転、逆回転および回転速度の大きさを制御する。慣性センサが、無人航空機の姿勢を適時かつ動的に監視し、撮影組立体の撮影安定性を向上するために、モータの正回転および逆回転が迅速かつ適時に制御するために、設置される。

実施形態２
図２〜図６に示されているもう１つ別の実施形態において、本発明は、機械骨組組立体、伝動装置組立体、および撮影組立体１を備える無人航空機に使用するための３軸架台を提供する。図２に示されているように、機械骨組組立体が、第１のブラケット２、第２のブラケット４、第３のブラケット６、および外部取付のための結合骨組８を備えている。撮影組立体１が第１のブラケット２上に固定されている。撮影組立体１が第１のブラケット２のＸ軸（第１のブラケット２の回転軸）に沿って回転できるようにするために、第１のブラケット２が第２のブラケット４とともに回転可能に配置されている。そのような回転構造が、撮影組立体１の上昇または下降回転を達成可能にしている。飛行中の無人航空機の左傾斜または右傾斜飛行に適合するために、撮影組立体１が写真撮影またはビデオ撮りの安定性を確保するために対応して右または左に回転する。図５および図６に示されているように、第２のブラケット４が第３のブラケット６とともに回転可能に配置され、第２のブラケット４の左または右の回転が、第１のブラケット２および撮影組立体１を全体的に回転させる。撮影組立体１の周方向の回転により、３６０度の範囲の回転撮影を実行できるようにするために、結合骨組８が、ヘリコプターまたは多重回転子航空機の外部に固定され、第３のブラケット６が、結合骨組８に対してＺ軸を中心にして回転できる。伝動装置組立体が、第１のモータ３、第２のモータ５および第３のモータ７を備え、第１のモータ３が、第２のブラケット４に対して第１のブラケット２をその回転軸を中心にして回転するように駆動し、第２のモータ５が、第３のブラケット６に対して第２のブラケット４をその回転軸を中心にして回転するように駆動し、第３のモータ７が、結合骨組８に対して第３のブラケット６をＺ軸を中心にして回転するように駆動する。本実施形態において提供されている電源は、モータである。使用されている小型モータには次のような利点がある。（１）モータが電力消費を抑えながら直接駆動することから、エネルギーを節減し、環境を保護する。（２）モータが、撮影組立体の撮影安定性を向上させるために、短い反応時間で無人航空機の様々な飛行姿勢に適合した迅速かつ適時の調整が可能である。図２、図３および図４に示されているように、第２のブラケット４の２つの自由端部が外側に延在し、第１のブラケット２と撮影組立体１が、２つの自由端部の間に一体的に回転可能に配置され、第２のモータ５によって駆動される第２のブラケット４の回転中に、第２のブラケット４の２つの自由端部の長さがより長くなると、第１のブラケット２および撮影組立体１の重心も第２のブラケット４の設置地点からより離れることになり、その結果、第２のブラケット４の振動が強くなり、撮影組立体１の安定性が悪くなる。第２のブラケット４の振動を減少させ、安定性を向上させるために、図２、図３および図４に示されているように、架台が、さらに第２のブラケット４の２つの開口端部にそれぞれ回転可能に配置される２つの自由端部の連結部材１２を備え、連結部材１２が止め具１３を介して第３のブラケット６上に固定されることになる。本発明において、連結部材１２の自由端部は、連帯して平行四辺形を形成するために、第２のブラケット４上に蝶番式に配置される。平行四辺形の法則により、第２のブラケット４が第３のブラケット６に対してある角度で回転するとき、連結部材１２が、第２のブラケット４の運動経路を妨害することなく、それと一緒に同じ角度で回転し、一方、連結部材１２が、止め具１３を介して第３のブラケット６上に固定され、それによって、第２のブラケット４の２つの開口端部の支持および位置決めを行い、第２のブラケット４の安定性を増大させている。連結部材１２の自由端部は、第２のブラケット４上に蝶番式に配置され、連帯して平行四辺形を形成している。平行四辺形の法則に従い、第２のブラケット４が第３のブラケット６に対してある角度で回転するとき、連結部材１２が、第２のブラケット４の運動経路を妨害することなく、それと一緒に同じ角度で回転し、一方、連結部材１２が止め具１３を介して第３のブラケット６上に固定され、連結部材１２が、第２のブラケット４の２つの開口端部に垂直方向の効果的な支持を提供し、第２のブラケット４の負荷と剛性を増加させ、第２のブラケット４がより大きな負荷を持ったときに変形量を効果的に減少させ、一方、製造工程において第２のブラケット４の自重量を減少させ、第２のモータ５の直径を減少させる。
Ｘ．。

前述の技術的な解決策に基づき、具体的には、図２に示されているように、連結部材１２が、蝶番式に順次結合している、第１の連結金具１２１、第２の連結金具１２２、および第３の連結金具１２３を備え、第１の連結金具１２１の一方の自由端部が第２のブラケット４の一方の端部に蝶番式に配置され、第３の連結金具１２３の一方の自由端部が第２のブラケット４の他方の端部に蝶番式に配置され、連結部材１２と第２のブラケット４が連帯して平行四辺形を形成している。平行四辺形の位置を決め、その安定性を向上させるために、第２の連結金具１２２の中間部が止め具１３を介して第３のブラケット６上に位置決めされる。

好ましくは、連結部材１２と第３のブラケット６との間の固定的な結合を可能にするために、図２、図３および図４に示されているように、それがさらに取付アーム１０を含み、取付けアーム１０の一方の端部が第３のブラケット６上に固定され、他方の端部には、止め具１３用に適合された位置決め穴１１が設けられ、第２の連結金具１２２が止め具１３を介して取付アーム１０上に固定される。

好ましくは、第１のブラケット２の回転軸Ｘ、第２のブラケット４の回転軸Ｙおよび第３のブラケット６の回転軸Ｚが、お互いに垂直に配置される。図３および図４に示されているように、第１のモータ３の固定子が第１のブラケット２上に固定され、第１のモータ３の回転子が第２のブラケット４とともに固定的に配置され、そして、第１のモータ３が、第２のブラケット４に対して第１のブラケット２を回転させるように第２のブラケット４を直接駆動する。図５および図６に示されているように、第２のモータ５の固定子が、第３のブラケット６上に固定され、第２のモータ５の回転子が第２のブラケット４とともに固定的に配置され、そして、第２のモータ５が、第３のブラケット６に対して第２のブラケット４を回転させるように第２のブラケット４を直接駆動する。図５および図６に示されているように、第２のモータ７の固定子が結合骨組８上に固定され、回転子が第３のブラケット６に固定的に結合され、そして、第３のモータ７が、結合骨組８に対して第３のブラケット６をＺ軸を中心にして回転させるように第３のブラケット６を直接駆動する。位置決め骨組９が、第３のモータ７を位置決めするために結合骨組８上に固定的に配置される。

さらにまた、撮影組立体１の撮影中の安定性を増大させるために、第１のブラケット２および撮影組立体１の重心が、第１のブラケット２の回転軸上にある。機械的な分析を介して、第１のブラケット２と撮影組立体１の重心が第１のブラケット２の回転軸Ｘ上にあるとき、第１のブラケット２が、いかなる角度に回転しても、回転モーメメントを発生せず、すなわち、第１のブラケット２がモーメントに起因して前後に振動することがなくなり、それによって、回転中の撮影組立体１の安定性が増大する。無人航空機が安定的に作動しているとき、すなわち、モータ駆動が必要とされていないとき、第１のブラケット２と撮影組立体１もまた動的均衡状態にある。

同様に、安定性を増大させ、かつＹ軸を中心に回転する組立体全体が回転モーメントを発生するのを妨げるために、好ましくは、第１のブラケット２、第２のブラケット４および撮影組立体１の重心が全体として、図１に示されているように、第２のブラケット４の回転軸上にある、ということが科学的な分析によって分かっている。

同様に、Ｙ軸を中心に回転する組立体全体が回転モーメントを発生するのを妨げるために、第１のブラケット２、第２のブラケット４、第３のブラケット６および撮影組立体１の重心が全体として、図５および図６に示されているように、第３のブラケット６の回転軸Ｚ上にある。

前述の技術的な解決策に基づいて、好ましくは、本実施形態に提供されている架台が、航空撮影および監視のための小型無人航空機に適合し、そして、第１のモータ３と第２のモータ５がそれぞれ好ましくは直流ブラシレスモータである。無人航空機に直流ブラシレスモータを使う利点は、次のような点に起源している：（１）電気的整流が、従来の機械的整流に代わり、信頼性のある性能、永久的な耐摩耗性、低い故障率およびブラシモータよりも約６倍増加した使用可能寿命を達成している。（２）直流ブラシレスモータは、小さな無負荷電流をともなう静電モータである。（３）高い効率。（４）小型。

さらにまた、伝動装置組立体が、回路基板、慣性センサ、マイクロプロセッサおよび信号線をさらに備え、慣性センサが、角速度信号を検知するためのジャイロと、加速度信号を検知するための加速度計を備え、マイクロセッサが、角速度信号および加速度信号に従って、第１のモータ３および第２のモータ５の正回転、逆回転および回転速度の大きさを制御する。慣性センサが、無人航空機の姿勢を適時かつ動的に監視し、撮影組立体の撮影安定性を向上するために、モータの正回転および逆回転が迅速かつ適時に制御するために、設置される。

実施形態３
図７〜図１０に示されているさらなる実施形態において、本発明が無人航空機に使用するための３軸架台１００と、多重回転子取付骨組２００および回路装置を備えた、多重回転子航空機を提供する。多重回転子取付骨組２００は、基部２１と、基部２１上に挿入かつ固定されている少なくとも３つの支持アーム２２と、支持アーム２２の一方の端部に固定されている回転子部材２３と、基部２１に沿って延在して配置され、外部に位置決めするために使用される複数の支持骨組２４とを備えている。特に、支持アーム２２の数は、図面に示されているような３つに限定されず、それが４つ、６つ、あるいは８つの場合もある。支持アーム２２は、挿入結合、溶接、ネジ結合またはリベット止めによって、基部２１上に固定されてもよい。無人航空機に使用するための３軸架台１００は、結合骨組８を介して基部２１に固定的に配置される。

特に、多重回転子航空機の３軸架台１００は、実施形態２に提供されている無人航空機に使用するための３軸架台の構造を用いているが、ここでは詳述されていない。詳細については、以下の記述を参照されたい。

実施形態４
図１１に示されている実施形態において、本発明は無人航空機に使用するための架台を提供する。架台は、２軸架台であり、機械骨組組立体、伝動装置組立体、および撮影組立体１を備えている。機械骨組組立体が、第１のブラケット２、第２のブラケット４、第３のブラケット６および連結部材１２を備え、撮影組立体１が第１のブラケット２上に固定され、第１のブラケット２が第２のブラケット４とともに回転可能に配置され、第２のブラケット４が第３のブラケット６とともに回転可能に配置され、そして、連結部材１２および第２のブラケット４が４連結金具機構を形成する。伝動装置組立体が、第１のモータ３および第４のモータ２５を備え、第１のモータ３が、第２のブラケット４に対して、第１のブラケット２を回転するように直接駆動する。実施形態１、実施形態２および実施形態３のように第２のモータ２５が第４のブラケット４を直接駆動するのではなく、実施形態１、実施形態２および実施形態３とは違って、止め具１３が、第３のブラケット６に対して第２のブラケット４を回転させるように連結部材１２を直接駆動する第４のモータ２５に置き換えられる。本発明において、連結部材１２と第２のブラケット４が４連結機構を形成し、第３のブラケット６に対して第２のブラケット４を回転させる連結部材１２を直接駆動する第４のモータ２５、連結部材１２および第２のブラケット４が、第２のブラケット４の運動経路を妨害することなく同じ角度で回転し、一方、連結部材１２が、第２のブラケット４の２つの開口端部に垂直方向の効果的な支持を提供し、第２のブラケット４の負荷と剛性を増大させ、変形量を効果的に減少させ、そして、第２のブラケット４の自重量を減少させる。

図１２に示されるようなさらなる実施形態において、本発明は３軸架台を提供する。図１１に記載されている２軸架台とは違って、無人航空機に使用するための架台の機械骨組組立体が、さらに外部取付のための結合骨組８を備え、伝動装置組立体が、さらに第３のモータ７を備え、第３のモータ７が結合骨組８に対して回転する第３のブラケット６を駆動する。３６０度の範囲の回転撮影を実行するように撮影組立体１の周方向の回転を可能にするために、結合骨組８が、ヘリコプターまたは多重回転子航空機の外部に固定され、第３のブラケット６が、結合骨組８に対してＺ軸を中心にして回転できる。

図１３に示されているさらなる実施形態において、本発明は無人航空機に使用するための２軸架台を提供する。図１１に記載されている架台とは違って、無人航空機に使用するための架台の機械骨組組立体が、さらに第３のブラケット６に対して回転する第２のブラケット４を直接駆動する第２のモータ５を備えている。第２のモータ５が補助的な電源として働き、第４のモータ２５と協働して第２のブラケット４を駆動する。連結部材１２と第２のブラケット４が４連結金具機構を形成し、第２のモータ５と第４のモータ２４が、第２のブラケット４を回転するように同調的に駆動させることに協働して使用される。第２のモータ５と第４のモータ２５が第２のブラケット５を回転するように個別に駆動させることもできる。

図１４に示されているさらなる実施形態において、本発明は無人航空機に使用するための３軸架台を提供する。図１３に示されている架台とは違って、無人航空機に使用するための架台の機械骨組組立体が、外部取付用の結合骨組８をさらに備え、伝動装置組立体が第３のモータ７をさらに備え、第３のモータ７が、結合骨組８に対して回転するように第３のブラケット６を駆動する。３６０度の範囲の回転撮影を実行するように撮影組立体１の周方向の回転を可能にするために、結合骨組８が、ヘリコプターまたは多重回転子航空機の外部に固定され、第３のブラケット６が、結合骨組８に対してＺ軸を中心に回転できる。

本発明の実施形態４の架台において、連結部材１２と第２のブラケット４とが４連結金具機構を形成し、第４のモータ２５が、第３のブラケット６に対して第２のブラケット４を回転させるように連結部材１２を直接駆動し、連結部材１２および第２のブラケット４が、第２のブラケット４の運動経路を妨害することなく、同じ角度で回転し、一方で、連結部材１２が、第２のブラケット４の２つの開口端部に垂直方向の効果的な支持を提供し、第２のブラケット４の負荷と剛性を増加させ、変形量を効果的に減少させ、そして第２のブラケット４の自重量を減少させる。一方、モータは、電源として、架台の機械骨組組立体に直接結合され、それによってエネルギーの消費を抑え、電気エネルギーを節約し、一方で、モータ駆動は無限可変調整を達成でき、モータはより短い動作反応時間を有し、適時に無人航空機の様々な飛行姿勢に適合するように迅速に始動し、停止し、または回転速度の大きさを調整することができ、撮影組立体の撮影安定性を向上させる。

上記は、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を記述しているに過ぎない。本発明の保護範囲は、上記の特定の実施形態に限定されない。上記の特定の実施形態は、単なる例示であり、限定的なものではない。本発明により示唆されているとおり、当業者は、本発明の本質および添付の特許請求の範囲によって定義される範囲を離れることなく、多くの形態を考案することができ、それらはすべて、本発明の範囲内にある。

部品のリスト
１００ 架台
１ 撮影組立体
３ 第１のモータ
５ 第２のモータ
７ 第３のモータ
９ 位置決め骨組
１１ 位置決め穴
１２１ 第１の連結金具
１２３ 第３の連結金具
２１ 基部
２３ 回転子部材
２５ 第４のモータ
２００ 多重回転子取付骨組
２ 第１のブラケット
４ 第２のブラケット
６ 第３のブラケット
８ 結合骨組
１０ 取付アーム
１２ 連結部材
１２２ 第２の連結金具
１３ 止め具
２２ 支持アーム
２４ 支持骨組

Claims (14)

1. 機械骨組組立体と、伝動装置組立体と、撮影組立体（１）とを備えた２軸架台であって、
   前記機械骨組組立体が、骨組の第１のブラケット（２）と、Ｕ形状の骨組の第２のブラケット（４）と、第３のブラケット（６）とを備え、前記撮影組立体（１）が前記第１のブラケット（２）上に固定され、前記第１のブラケット（２）が、前記第２のブラケット（４）とともに回転可能に配置され、前記第２のブラケット（４）が、前記第３のブラケット（６）とともに回転可能に配置され、
   前記伝動装置組立体が、第１のモータ（３）と、第２のモータ（５）とを備え、前記第１のモータ（３）が、前記第２のブラケット（４）に対して回転するように前記第１のブラケット（２）を駆動し、前記第２のモータ（５）が、前記第３のブラケット（６）に対して回転するように前記第２のブラケット（４）を駆動し、
   前記伝動装置組立体が、角速度信号および加速度信号を検知し、前記第１のモータ（３）および前記第２のモータ（５）の正回転、逆回転および回転速度の大きさを制御する慣性センサを備え、
   前記第２のブラケット（４）の２つの開口端部にそれぞれ回転可能に配置される２つの自由端部を有する連結部材（１２）をさらに備え、前記連結部材（１２）が止め具（１３）を介して前記第３のブラケット（６）上に回転可能に固定され、
   前記第１のモータ（３）の固定子が前記第１のブラケット（２）に固定的に結合され、前記第１のモータ（３）の回転子が前記第２のブラケット（４）に固定的に結合され、前記第２のモータ（５）の固定子が前記第３のブラケット（６）に固定的に結合され、前記第２のモータ（５）の回転子が前記第２のブラケット（４）に固定的に結合されることを特徴とする、２軸架台。
2. 前記連結部材（１２）が、蝶番式に順次結合される、第１の連結金具（１２１）と、第２の連結金具（１２２）と、第３の連結金具（１２３）とを備え、前記第１の連結金具（１２１）の一方の自由端部が前記第２のブラケット（４）の一方の端部に蝶番式に配置され、前記第３の連結金具（１２３）の一方の自由端部が第２のブラケット（４）の他方の端部に蝶番式に配置され、前記第２の連結金具（１２２）の中間部が前記止め具（１３）を介して前記第３のブラケット（６）上に位置決めされることを特徴とする、請求項１に記載の２軸架台。
3. 取付アーム（１０）をさらに備え、前記取付アーム（１０）の一方の端部が前記第３のブラケット（６）上に固定され、他方の端部に前記止め具（１３）用に適合された位置決め穴（１１）が設けられ、前記第２の連結金具（１２２）が前記止め具（１３）を介して前記取付アーム（１０）上に固定されることを特徴とする、請求項２に記載の２軸架台。
4. 前記第１のブラケット（２）および前記撮影組立体（１）の重心が前記第１のブラケット（２）の回転軸上にあることを特徴とする、請求項１に記載の２軸架台。
5. 前記第１のブラケット（２）、前記第２のブラケット（４）、および前記撮影組立体（１）の重心が、全体として前記第２のブラケット（４）の回転軸上にあることを特徴とする、請求項１に記載の２軸架台。
6. 機械骨組組立体と、伝動装置組立体と、撮影組立体（１）とを備えた３軸架台であって、
   前記機械骨組組立体が、骨組の第１のブラケット（２）と、Ｕ形状の骨組の第２のブラケット（４）と、第３のブラケット（６）と、外部取付のための結合骨組（８）とを備え、前記撮影組立体（１）が前記第１のブラケット（２）上に固定され、前記第１のブラケット（２）が、前記第２のブラケット（４）とともに回転可能に配置され、前記第２のブラケット（４）が、前記第３のブラケット（６）とともに回転可能に配置され、
   前記伝動装置組立体が、第１のモータ（３）と、第２のモータ（５）と、第３のモータ（７）とを備え、前記第１のモータ（３）が、第２のブラケット（４）に対して回転するように前記第１のブラケット（２）を駆動し、前記第２のモータ（５）が、前記第３のブラケット（６）に対して回転するように前記第２のブラケット（４）を駆動し、前記第３のモータ（７）が、前記結合骨組（８）に対して回転するように前記第３のブラケット（６）を駆動し、
   前記伝動装置組立体が、角速度信号および加速度信号を検知し、前記第１のモータ（３）および前記第２のモータ（５）の正回転、逆回転および回転速度の大きさを制御する慣性センサを備え、
   前記第２のブラケット（４）の２つの開口端部にそれぞれ回転可能に配置される２つの自由端部を有する連結部材（１２）をさらに備え、前記連結部材（１２）が止め具（１３）を介して前記第３のブラケット（６）上に回転可能に固定され、
   前記第１のモータ（３）の固定子が前記第１のブラケット（２）に固定的に結合され、前記第１のモータ（３）の回転子が前記第２のブラケット（４）に固定的に結合され、前記第２のモータ（５）の固定子が前記第３のブラケット（６）に固定的に結合され、前記第２のモータ（５）の回転子が前記第２のブラケット（４）に固定的に結合されることを特徴とする、３軸架台。
7. 前記連結部材（１２）が、蝶番式に順次結合される、第１の連結金具（１２１）と、第２の連結金具（１２２）と、第３の連結金具（１２３）とを備え、前記第１の連結金具（１２１）の一方の自由端部が前記第２のブラケット（４）の一方の端部に蝶番式に配置され、前記第３の連結金具（１２３）の一方の自由端部が前記第２のブラケット（４）の他方の端部に蝶番式に配置され、第２の連結金具（１２２）の中間部が前記止め具（１３）を介して前記第３のブラケット（６）上に位置決めされることを特徴とする、請求項６に記載の３軸架台。
8. 取付アーム（１０）をさらに備え、前記取付アーム（１０）の一方の端部が前記第３のブラケット（６）上に固定され、他方の端部に前記止め具（１３）用に適合された位置決め穴（１１）が設けられ、前記第２の連結金具（１２２）が前記止め具（１３）を介して前記取付アーム（１０）上に固定されることを特徴とする、請求項７に記載の３軸架台。
9. 請求項６〜８のいずれか１項に記載の３軸架台（１００）と、多重回転子取付骨組（２００）と、回路要素とを備え、前記多重回転子取付骨組（２００）が、基部２１と、前記基部（２１）に挿入および固定される少なくとも３つの支持アーム（２２）と、各々の支持アーム（２２）の一方の端部に固定される回転子部材（２３）と、前記基部（２１）に沿って延在して配置され、外部に位置決めするために使用される複数の支持骨組（２４）とを備え、前記３軸架台（１００）が、前記結合骨組（８）を介して前記基部（２１）に固定的に配置されることを特徴とする、多重回転子航空機。
10. 機械骨組組立体と、伝動装置組立体と、撮影組立体（１）とを備えた架台であって、
    前記機械骨組組立体が、骨組の第１のブラケット（２）と、Ｕ形状の骨組の第２のブラケット（４）と、第３のブラケット（６）と、連結部材（１２）とを備え、前記撮影組立体（１）が前記第１のブラケット（２）上に固定され、前記第１のブラケット（２）が、前記第２のブラケット（４）とともに回転可能に配置され、前記第２のブラケット（４）が、前記第３のブラケット（６）とともに回転可能に配置され、前記連結部材（１２）および前記第２のブラケット（４）が４連結金具機構を形成し、
    前記伝動装置組立体が、第１のモータ（３）と、第２のモータ（５）と、第４のモータ（２５）とを備え、前記第１のモータ（３）が、前記第２のブラケット（４）に対して回転するように前記第１のブラケット（２）を直接駆動し、前記第２のモータ（５）が、前記第３のブラケット（６）に対して回転するように前記第２のブラケット（４）を直接駆動し、前記第４のモータ（２５）が前記連結部材（１２）を直接駆動し、それによって前記第２のブラケット（４）を前記第３のブラケット（６）に対して回転させ、前記第２のモータ（５）と前記第４のモータ（２５）とが協働して前記第２のブラケット（４）を駆動し、
    前記伝動装置組立体が、角速度信号および加速度信号を検知し、前記第１のモータ（３）および前記第４のモータ（２５）の正回転、逆回転および回転速度の大きさを制御する慣性センサを備えることを特徴とする、架台。
11. 前記連結部材（１２）が、蝶番式に順次結合される、第１の連結金具（１２１）と、第２の連結金具（１２２）と、第３の連結金具（１２３）とを備え、前記第１の連結金具（１２１）の一方の自由端部が前記第２のブラケット（４）の一方の端部に蝶番式に配置され、前記第３の連結金具（１２３）の一方の自由端部が第２のブラケット（４）の他方の端部に蝶番式に配置され、前記第２の連結金具（１２２）が前記第４のモータ（２５）を介して前記第３のブラケット（６）上に位置決めされることを特徴とする、請求項１０に記載の架台。
12. 取付アーム（１０）をさらに備え、前記取付アーム（１０）の一方の端部が前記第３のブラケット（６）上に固定され、他方の端部が前記第４のモータ（２５）の固定子に固定的に結合され、前記第４のモータ（２５）の回転子が前記第２の連結金具（１２２）に固定的に結合されるか、
    あるいは、前記取付アーム（１０）の一方の端部が前記第３のブラケット（６）上に固定され、他方の端部が前記第４のモータ（２５）の前記回転子に固定的に結合され、前記第４のモータ（２５）の前記固定子が前記第２の連結金具（１２２）に固定的に結合されることを特徴とする、請求項１１に記載の架台。
13. 前記第１の連結金具（１２１）の一方の自由端部および前記第３の連結金具（１２３）の一方の自由端部がそれぞれ、前記第２のブラケット（４）の２つの開口端部に回転可能に配置されることを特徴とする、請求項１１に記載の架台。
14. 前記機械骨組組立体が外部取付のための結合骨組（８）をさらに備え、前記伝動装置組立体が第３のモータ（７）をさらに備え、前記第３のモータ（７）が、結合骨組（８）に対して回転するように前記第３のブラケット（６）を駆動することを特徴とする、請求項１０に記載の架台。

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