專利名稱：無人機框架式二自由度云臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是用于無人機航空拍攝、偵察和搜索等用途的框架式二自由度云臺，能夠
有效地消除機身傳遞到云臺的震動，同時還能平穩(wěn)、精確地操縱云臺上的攝像機進行偏航 和俯仰偏轉(zhuǎn)，使攝像機獲得良好的視覺信號。主要應(yīng)用在航空航天、機器人等技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
云臺是無人機的一個關(guān)鍵任務(wù)負載，主要用于搭載攝像機從空中獲得光學(xué)影像。 然而，無人機嚴重的震動會使攝像機圖像難以穩(wěn)定。傳統(tǒng)的無人機云臺通常將攝像機直接 到云臺頂部的固定座。采用這種安裝形式的減震效果差，攝像機晃動嚴重。本發(fā)明通過設(shè)計 了碳纖維盒式上下框架，并通過4個支撐臂使云臺整體懸掛在4個空氣阻尼減震器上。使 得云臺既具有很高的整體剛度，又有良好的整體減震效果。由于采用了整體框架式結(jié)構(gòu)，與 傳統(tǒng)云臺相比，本發(fā)明具有重量輕，強度大，用材單一、結(jié)構(gòu)簡單和安裝方便的優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于無人機航空拍攝、偵察和搜索用的框架式二自由 度云臺。 本發(fā)明的特征在于，含有，上框架，下框架，攝像機，支撐臂，空氣阻尼減震器，航向 偏轉(zhuǎn)機構(gòu)和俯仰偏轉(zhuǎn)機構(gòu)，其中，上框架和下框架均設(shè)計成盒式結(jié)構(gòu)，通過4個支撐臂將整 個云臺懸掛在4個空氣阻尼減震器上；空氣阻尼減震器將云臺連接到機身，并用以衰減傳 遞到攝像機的震動；航向偏轉(zhuǎn)機構(gòu)和俯仰偏轉(zhuǎn)機構(gòu)用模型舵機驅(qū)動同步齒形帶，以操縱攝 像機作偏航和俯仰運動，其中 為了有效消除攝像機的震動，云臺被設(shè)計成碳纖維盒式上下框架結(jié)構(gòu)，既能獲得 很高的剛度防止云臺發(fā)生整體形變，又不至于增加重量。為保證云臺的可靠工作，上框架被 設(shè)計成兼具中心對稱和軸對稱的平面結(jié)構(gòu)，通過4個外伸的支撐臂連接4個空氣阻尼減震 器，使整個云臺被懸掛在空氣阻尼減震器上，既能有效衰減機身傳遞到攝像機的震動，又能 有效削弱攝像機的自身晃動；下框架用于安置并支撐攝像機，并安裝有航向偏航機構(gòu)和俯 仰偏轉(zhuǎn)機構(gòu)，用于實現(xiàn)云臺上攝像機的偏轉(zhuǎn)。 本發(fā)明的優(yōu)點在于，整個云臺懸掛在空氣阻尼減震器上，可以有效消除攝像機的 震動；使用碳纖維板制成的上下框架式結(jié)構(gòu)，使云臺具有很高的剛度；使用數(shù)控加工的碳 纖維零件具有很高的精度，用材單一，安裝容易；此外，還有減震效果好，重量輕的優(yōu)點，適 合無人機尤其是無人直升機使用。


圖1是無人機框架式二自由度云臺三視圖和斜視圖。 圖1中，l.上框架，2.下框架，3.攝像機，4.空氣阻尼減震器，5.航向偏轉(zhuǎn)機構(gòu)， 6.俯仰偏轉(zhuǎn)機構(gòu)
具體實施例方式
無人機框架式二自由度云臺由上框架(1)，下框架(2)，攝像機(3)，支撐臂(4)，空 氣阻尼減震器(5)，航向偏轉(zhuǎn)機構(gòu)(6)和俯仰偏轉(zhuǎn)機構(gòu)(7)組成。 整體連接方式為攝像機(3)通過俯仰偏轉(zhuǎn)機構(gòu)(7)與下框架(2)連接，下框架 (2)通過航向偏轉(zhuǎn)機構(gòu)(6)與上框架(1)連接，上框架(1)通過4個支撐臂(4)與4個空氣 阻尼減震器(5)連接，4個空氣阻尼減震器(5)與機身連接。 其中，上框架(1)和下框架(2)均設(shè)計成盒式結(jié)構(gòu)。上框架(1)通過4個支撐臂 (4)粘接為一個整體，具有足夠的剛度。4個支撐臂(4)與4個空氣阻尼減震器(5)連接， 可以有效地衰減云臺的震動。下框架(2)通過螺栓固定為一個整體，用于安裝攝像機(3)。 上框架(1)和下框架(2)通過航向偏轉(zhuǎn)機構(gòu)(6)連接，下框架(2)可以在舵機驅(qū)動下，繞航 向軸靈活轉(zhuǎn)動。攝像機(3)通過俯仰偏轉(zhuǎn)機構(gòu)(7)與下框架(2)連接，攝像機(3)可以在 舵機驅(qū)動下，繞俯仰軸靈活轉(zhuǎn)動。 航向偏轉(zhuǎn)機構(gòu)(6)和俯仰偏轉(zhuǎn)機構(gòu)(7)均為舵機驅(qū)動同步齒形帶的形式，可以獲 得較高的傳動平穩(wěn)性和偏轉(zhuǎn)精度。
權(quán)利要求
無人機框架式二自由度云臺，其特征在于，含有上框架，下框架，攝像機，俯仰偏轉(zhuǎn)機構(gòu)，航向偏轉(zhuǎn)機構(gòu)，支撐臂和空氣阻尼減震器，其中，上框架和下框架均設(shè)計成盒式結(jié)構(gòu)，分別用于連接機身和攝像機；航向偏轉(zhuǎn)機構(gòu)和俯仰偏轉(zhuǎn)機構(gòu)選用舵機驅(qū)動同步齒形帶的形式，用于操縱攝像機作航向和俯仰偏轉(zhuǎn)；支撐臂用于將整個云臺懸掛在空氣阻尼減震器上，以衰減攝像機的震動。
全文摘要
無人機框架式二自由度云臺屬于無人機機載設(shè)備領(lǐng)域，其特征在于，含有上框架，下框架，攝像機，俯仰偏轉(zhuǎn)機構(gòu)，航向偏轉(zhuǎn)機構(gòu)，支撐臂和空氣阻尼減震器，其中，上框架和下框架均設(shè)計成盒式結(jié)構(gòu)，分別用于連接機身和攝像機，航向偏轉(zhuǎn)機構(gòu)和俯仰偏轉(zhuǎn)機構(gòu)用來操縱攝像機作航向和俯仰偏轉(zhuǎn)，支撐臂用于將整個云臺懸掛在空氣阻尼減震器上，以有效衰減攝像機的震動。本發(fā)明同時考慮了減震、強度、重量和安裝，無人機云臺可以作偏航和俯仰二自由度偏轉(zhuǎn)，并具有良好的減震效果。
文檔編號B64D47/08GK101758929SQ20101010060
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者朱紀洪, 王冠林, 謝剛 申請人:清華大學(xué)