一种无人机云台的制作方法

1.本实用新型涉及无人机领域，具体而言，涉及一种无人机云台。


背景技术：

2.照相机或摄像机是无人机实现侦察和航拍用途的主要设备。由于无人机飞行过程中的姿态并不能保持平稳水平状态，常常会出现俯仰 (前后)及横滚(左右)方向上的摆动，导致影像图片或图像的拍摄角度飘忽不定，致使所得到的影像结果难以达到所期望的状态，大大降低了使用无人机进行侦查或航拍的应用效果，所以通常会采用将拍摄装置安装于无人机云台上，无人机云台是无人机用于安装、固定摄像机等任务载荷的支撑设备。
3.目前市场上采用的无人机云台具有以下不足：(1)结构复杂，可靠性较低；(2)外形尺寸不够紧凑，占用安装空间较大；(3)整体重量较大，降低了无人机的有效载重比。上述问题中，特别是外形尺寸不够紧凑、重量大的缺点，对无人机宝贵的空间资源及提高有效载重比都极为不利。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种无人机云台，其能够使结构更加紧凑、应用方式更加灵活，且可靠性高的自稳定云台。
5.本实用新型的实施例是这样实现的：
6.本技术实施例提供一种无人机云台，包括依次连接的基座、旋转机构和安装平台，所述旋转机构包括第一支座和第二支座，所述第一支座与所述基座进行铰接，所述第二支座铰接于所述第一支座内并与所述第一支座与基座的铰接方向相互垂直，所述旋转机构还包括设置于所述基座上用于驱动所述第一支座的第一驱动机构和设置于所述第一支座上用于驱动所述第二支座的第二驱动机构。
7.在本实用新型的一些实施例中，上述所述第一驱动机构包括架设于所述基座上的电机支架，所述电机支架内设置有舵机，所述舵机的端头处套接有驱动齿轮，所述第一支座的侧壁上设置有与所述驱动齿轮相啮合的传动齿条。
8.在本实用新型的一些实施例中，上述所述第一支座由第一套件、第二套件、第三套件和第四套件依次首尾相接而成，所述第一套件沿其侧壁开设有电机安装槽，所述电机安装槽内卡接有轴头部具有驱动齿轮的舵机，所述第二支的侧壁上设置有与所述驱动齿轮相啮合的传动齿条。
9.在本实用新型的一些实施例中，上述所述第二套件内开设有用于容纳所述驱动齿轮的容纳槽。
10.在本实用新型的一些实施例中，上述所述第二支座通过顶部设置的支撑杆与所述安装平台进行连接。
11.在本实用新型的一些实施例中，上述所述支撑杆为多个，多个所述支撑杆环绕所述第二支座顶部均匀排布。
12.在本实用新型的一些实施例中，上述所述安装平台螺栓连接有用于放置摄像机的固定支架，所述固定支架顶部相对的两侧均设置有挡板。
13.在本实用新型的一些实施例中，上述其中一块所述挡板与另一块挡板相对的壁面上设置有锁紧件。
14.在本实用新型的一些实施例中，上述所述固定支架顶面开设有多个插孔，多个所述插孔内均扦插有支杆。
15.在本实用新型的一些实施例中，上述所述支杆的顶部均设置有橡胶垫。
16.相对于现有技术，本实用新型的实施例至少具有如下优点或有益效果：
17.本实施例提供一种无人机云台，包括依次连接的基座、旋转机构和安装平台，所述旋转机构包括第一支座和第二支座，所述第一支座与所述基座进行铰接，所述第二支座铰接于所述第一支座内并与所述第一支座与基座的铰接方向相互垂直，所述旋转机构还包括设置于所述基座上用于驱动所述第一支座的第一驱动机构和设置于所述第一支座上用于驱动所述第二支座的第二驱动机构。本实用新型具备结构紧凑、设计合理，及应用灵活和可靠性高的优点，采用成熟稳定的大扭矩伺服舵机实现云台俯仰及横滚平面上的姿态角调节，有效地克服了飞行平台固有的不稳定性，应用方式既可以为自成体系的闭环控制系统，又可以通过飞控机由用户控制影像设备的姿态角，大大提高了使用的灵活性，适合推广实际应用。
18.在实际使用时，具有两种使用状态，(1)通过姿态传感器形成负反馈的闭环自动调节系统；在闭环自动调节系统方式下，姿态传感器与影像设备固定连接，实时测量影像设备的俯仰及横滚姿态角，伺服控制器根据姿态角数据驱动伺服舵机使云台用于卡接摄像机的支架向零点位置处转动，以克服机载平台姿态角的变化，保持影像设备的姿态角稳定。(2)通过飞控机来人工调节影像设备的姿态角的开环调节系统。在开环调节系统方式下，影像设备的姿态角完全由地面操作员进行控制，飞控机接收到地面角度指令后，驱动伺服舵机使云台用于卡接摄像机的支架向需要的位置处转动。实际应用中，两种控制方式可以同时存在，并随时由操作员进行切换。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1为本实用新型实施例所述云台立体结构示意图；
21.图2为本实用新型实施例所述云台立体结构示意图；
22.图3为本实用新型实施例所述云台立体结构爆炸示意图；
23.图4为本实用新型实施例所述基座立体结构示意图；
24.图5为本实用新型实施例所述第一驱动机构立体结构图；
25.图6为本实用新型实施例所述第一支座立体结构示意图；
26.图7为本实用新型实施例所述第二驱动机构立体结构示意图；
27.图8为本实用新型实施例所述第一套件立体结构示意图；
28.图9为本实用新型实施例所述第二支座立体结构示意图；
29.图10为本实用新型实施例所述安装平台俯视结构示意图；
30.图11为本实用新型实施例所述固定支架及挡板装配结构示意图；
31.图12为本实用新型实施例所述锁紧件立体结构示意图；
32.图13为本实用新型实施例所述第二套件立体结构示意图。
33.图标：1
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基座；101
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铰接支柱；102
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电机支架；2
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安装平台；3
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第一支座；301
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第一套件；3011
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电机安装槽；302
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第二套件；3021
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容纳槽；303
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第三套件；304
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第四套件；4
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第二支座；401
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支撑杆； 5
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舵机；501
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驱动齿轮；6
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传动齿条；7
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固定支架；701
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挡板；7011
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锁紧件；702
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支杆；7021
‑
橡胶垫。
具体实施方式
34.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
35.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
36.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
37.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
38.在本实用新型实施例的描述中，“多个”代表至少2个。
39.在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
40.实施例
41.请参照图1至图3，图1所示为本实用新型实施例所述云台立体结构示意图；图2所示为本实用新型实施例所述云台立体结构示意图；图3所示为本实用新型实施例所述云台立体结构爆炸示意图。
42.本实施例提供一种无人机云台，包括依次连接的基座1、旋转机构和安装平台2，旋转机构包括第一支座3和第二支座4，第一支座 3与基座1进行铰接，第二支座4铰接于第一
支座3内并与第一支座 3与基座1的铰接方向相互垂直，旋转机构还包括设置于基座1上用于驱动第一支座3的第一驱动机构和设置于第一支座3上用于驱动第二支座4的第二驱动机构。基座1内具有一缺口，第一支座3在转动时可顺畅通过此缺口，第一支座3内同样具有一缺口，第二支座4在进行旋转时可顺畅通过此缺口，基座1的顶面相对的两侧设置有铰接支柱101，第一支座3相对的两侧与基座1顶部的两个铰接支柱101 进行铰接连接，连接方式为采用两个柱面旋转副，销轴与铜套的精密配合完成转动副的旋转功能，同时铰接位置位于第一支座3的中段，实现第一支座3的旋转，第二支座4与第一支座3同样采用两个柱面旋转副进行连接，转动副采用同样的销轴与铜套组成，容纳于第一支座3的缺口内并与第一支座3相对的两侧内壁面进行铰接，第二支座 4与第一支座3的铰接方向和第一支座3与基座1的铰接方向呈十字形排布第一驱动机构能够带动第一支座3进行上下转动，第二驱动机构同时也可带动第二支座4进行上下转动进而实现云台内摄像机的平稳拍摄。
43.本实用新型具备结构紧凑、设计合理，且应用灵活和可靠性高的优点，采用成熟稳定的大扭矩伺服舵机实现云台俯仰及横滚平面上的姿态角调节，有效地克服了飞行平台固有的不稳定性，应用方式既可以为自成体系的闭环控制系统，又可以通过飞控机由用户控制影像设备的姿态角，第一支座3与第二支座4的转动轴线处于同一平面内，并垂直布置，通过俯仰及横滚方向上的姿态共同调整，以抵消无人机载体在飞行过程中的姿态摆动影响，使影像设备安装座保持平稳状态，从而得到稳定的输出图像。大大提高了使用的灵活性，适合推广实际应用。
44.上述实施例中，基座1通过其内部开设的四个安装孔固定于机体内部，螺钉固定部位加装橡胶减震垫以减小机体的过载冲击和振动所带来的影响。
45.在实际使用时，具有两种使用状态，(1)通过姿态传感器形成负反馈的闭环自动调节系统；在闭环自动调节系统方式下，姿态传感器与影像设备固定连接，实时测量影像设备的俯仰及横滚姿态角，伺服控制器根据姿态角数据驱动伺服舵机使云台用于卡接摄像机的支架向零点位置处转动，以克服机载平台姿态角的变化，保持影像设备的姿态角稳定。(2)通过飞控机来人工调节影像设备的姿态角的开环调节系统。在开环调节系统方式下，影像设备的姿态角完全由地面操作员进行控制，飞控机接收到地面角度指令后，驱动伺服舵机使云台用于卡接摄像机的支架向需要的位置处转动。实际应用中，两种控制方式可以同时存在，并随时由操作员进行切换。
46.在本实用新型的一些实施例中，如图1至图5所示，第一驱动机构包括架设于基座1上的电机支架102，电机支架102内设置有舵机 5，舵机5的端头处套接有驱动齿轮501，第一支座3的侧壁上设置有与驱动齿轮501相啮合的传动齿条6。电机支架102通过螺钉与基座1顶面的一角处进行固定连接，同时电机支架102内开设有一装配缺口，舵机5位于装配缺口内进行固定，第一支座3延其外壁面具有一装配缺口，装配缺口内卡接有传动齿条6，舵机5端部的驱动齿轮 501与传动齿条6的齿纹相啮合，同时传动齿条6采用扇形设计，第一支座3与基座1呈平行状态时，驱动齿轮501的啮合部位于传动齿条6的中部，云台通过舵机5与传动齿条6的配合转动带动第一支座 3的转动对影像设备的俯仰姿态角进行调整，从而抵消无人机俯仰姿态变化所产生的影响。
47.在本实用新型的一些实施例中，如图6至图8所示，第一支座3 由第一套件301、第二套件302、第三套件303和第四套件304依次首尾相接而成，第一套件301沿其侧壁开设有
电机安装槽3011，电机安装槽3011内卡接有轴头部具有驱动齿轮501的舵机5，第二支的侧壁上设置有与驱动齿轮501相啮合的传动齿条6。第一套件301、第二套件302、第三套件303及第四套件304进行首位连接并通过螺栓进行固定形成中空类圆状的结构，采用多套件依次固定连接能够降低第一支座3的制造难度，避免采用一体成型的第一支座3具有较高的制造成本的问题，同时多部件进行连接组合形成第一支座3能够根据用户需求尺寸不同进行增加或减少部件的组合以形成不同大小的第一支座3，进而降低制造成本，传动齿条6安装于第三套件303的装配缺口内，同时第一驱动机构所使用的舵机5和第二驱动机构所使用的舵机5均为同规格的电机型号，第二支座4侧壁上的传动齿条6 与舵机5端部的驱动齿轮501进以啮合，通过传动形式驱动第二支座 4进行转动，云台通过第二支座4的转动对影像设备的横滚姿态角进行调整，从而抵消无人机横滚姿态变化所产生的影响。
48.在本实用新型的一些实施例中，如图6、图7和图13所示，第二套件302内开设有用于容纳驱动齿轮501的容纳槽3021。第二套件302与第一套件301的电机安装槽3011部进行连接，此时舵机5 端部的驱动齿轮501位于第二套件302开设的容纳槽3021内，便于驱动齿轮501进行转动。
49.在本实用新型的一些实施例中，如图1、图2、图3和图9所示，第二支座4通过顶部设置的支撑杆401与安装平台2进行连接。影像设备安装座通过支撑杆401与第二支座4固定连接，针对不同的影像设备，独立设计对应的安装座，仅保持同样的安装接口即可，实现了同一平台，满足多种影像设备共用的通用化设计要求。
50.在本实用新型的一些实施例中，如图9所示，支撑杆401为多个，多个支撑杆401环绕第二支座4顶部均匀排布。
51.上述实施例中，支撑杆401为四个，四个支撑杆401环绕第二支座4顶面均匀排布，采用四个支撑柱能够使安装平台2连接的更加稳定。本实施例中的支撑柱为四个，但不限于此。
52.在本实用新型的一些实施例中，如图1、图2、图3和图11所示，安装平台2螺栓连接有用于放置摄像机的固定支架7，固定支架7顶部相对的两侧均设置有挡板701。固定支架7与其两侧的两块挡板701 形成一个用于装配摄像机的容纳槽3021，两块挡板701对摄像机进行夹持，同时可根据使用摄像机的不同更换固定支架7及其用于夹持的两块挡板701。
53.在本实用新型的一些实施例中，如图11和图12所示，其中一块挡板701与另一块挡板701相对的壁面上设置有锁紧件7011。左侧的挡板701上具有一用于卡置摄像机的锁紧件7011，使摄像机位于两块挡板701之间夹持时提供更加牢固安全的连接。
54.在本实用新型的一些实施例中，如图11所示，固定支架7顶面开设有多个插孔，多个插孔内均扦插有支杆702。
55.上述实施例中，固定支架7顶面对称开设有四个插孔，同时每个插孔内均扦插有支杆702，在实际使用时，摄像机与云台卡接一面会具有凹凸不平的情况出现，此时可在插孔内插入不同高度的支杆702 用以对摄像机底部的支撑，使摄像机处于平行面内，提高其拍摄的稳定性。
56.在本实用新型的一些实施例中，如图11所示，支杆702的顶部均设置有橡胶垫7021。通过在支杆702顶部设置橡胶垫7021能够保护摄像机不被支杆702支撑时造成物理损伤的情况发生。
57.本实用新型结构紧凑、设计合理，具备应用灵活、可靠性高、低成本的显著特点。在结构尺寸、设备重量、驱动形式方面，相较同类设备都有明显的改进和提升，特别满足中小型无人机对机载设备小型化、轻量化的高要求，进一步提高了无人机侦查、拍摄应用的适用性。同时为了提高系统的刚性和姿态调整的稳定性及伺服控制系统的精度，所有零部件均采用易于加工的铝合金材料，同时，在必要的部位加装橡胶减震垫，以保证无人机在起降过程中的过载冲击不会对稳定云台设备造成破坏或损伤，进一步地保证在恶略环境下，该稳定云台设备均可可靠工作，产品的耐用性和适用范围进一步提高。整体设备安装于无人机机体内部，避免了外部安装对飞机气动布局的影响，结构上的紧凑性大大节省了机体内部宝贵的空间资源，同时，轻量化设计和选材，减小了无人机的负荷，有利于提高载重比。
58.综上，本实用新型的实施例提供本实施例提供一种无人机云台，包括依次连接的基座1、旋转机构和安装平台2，旋转机构包括第一支座3和第二支座4，第一支座3与基座1进行铰接，第二支座4铰接于第一支座3内并与第一支座3与基座1的铰接方向相互垂直，旋转机构还包括设置于基座1上用于驱动第一支座3的第一驱动机构和设置于第一支座3上用于驱动第二支座4的第二驱动机构。本实用新型具备结构紧凑、设计合理，具备应用灵活和可靠性高的优点，采用成熟稳定的大扭矩伺服舵机实现云台俯仰及横滚平面上的姿态角调节，有效地克服了飞行平台固有的不稳定性，应用方式既可以为自成体系的闭环控制系统，又可以通过飞控机由用户控制影像设备的姿态角，大大提高了使用的灵活性，适合推广实际应用。
59.在实际使用时，具有两种使用状态，(1)通过姿态传感器形成负反馈的闭环自动调节系统；在闭环自动调节系统方式下，姿态传感器与影像设备固定连接，实时测量影像设备的俯仰及横滚姿态角，伺服控制器根据姿态角数据驱动伺服舵机使云台用于卡接摄像机的支架向零点位置处转动，以克服机载平台姿态角的变化，保持影像设备的姿态角稳定。(2)通过飞控机来人工调节影像设备的姿态角的开环调节系统。在开环调节系统方式下，影像设备的姿态角完全由地面操作员进行控制，飞控机接收到地面角度指令后，驱动伺服舵机使云台用于卡接摄像机的支架向需要的位置处转动。实际应用中，两种控制方式可以同时存在，并随时由操作员进行切换。
60.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。