云臺及其應(yīng)用的無人飛行器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種云臺及其應(yīng)用的無人飛行器。云臺包括連桿、支撐架、第一直線傳動元件和第二直線傳動元件，負載連接于連桿上，連桿的第一位置與支撐架鉸接，第一直線傳動元件和第二直線傳動元件分別設(shè)置于支撐架上，且分別連接至連桿的第二位置和第三位置，第一直線傳動元件沿第一直線方向傳動連桿，以使連桿沿第一擺動方向相對支撐架擺動，第二直線傳動元件沿與第一直線方向交叉的第二直線方向傳動連桿，以使連桿沿與第一擺動方向交叉的第二擺動方向相對支撐架擺動。本實用新型云臺結(jié)構(gòu)簡單，體積和重量較小，適于對無人機整體重量控制要求嚴(yán)苛的應(yīng)用環(huán)境。
【專利說明】云臺及其應(yīng)用的無人飛行器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及無人飛行器領(lǐng)域，尤其涉及一種云臺及其應(yīng)用的無人飛行器。

【背景技術(shù)】
[0002] 無人機具有體積小、重量輕、費用低、操作靈活和安全性高等特點，廣泛應(yīng)用于航 拍、檢測、搜救、資源勘查等領(lǐng)域。由于無人機本身存在高頻振動和低頻抖動，需要配置增穩(wěn) 裝置搭載攝像機、負載等來實現(xiàn)穩(wěn)定拍攝。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，搭載攝像機或負載的云臺的裝置較復(fù)雜、且通常通過電機驅(qū)動攝像 機或負載轉(zhuǎn)動來消除外界抖動，導(dǎo)致云臺的重量居高不下，尤其不適合小型攝像機或負載 的應(yīng)用環(huán)境。 實用新型內(nèi)容
[0004] 本實用新型主要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕的云臺及其應(yīng)用的 無人飛行器。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的一個技術(shù)方案是：提供一種云臺，用于搭 載一負載，該云臺包括一連桿、一支撐架、一第一直線傳動元件和一第二直線傳動元件，負 載連接于連桿上，連桿的第一位置與支撐架鉸接，第一直線傳動元件和第二直線傳動元件 分別設(shè)置于支撐架上，且分別連接至連桿的第二位置和第三位置，第二位置位于第一位置 與第三位置之間，第一直線傳動元件沿第一直線方向傳動連桿，以使連桿沿第一擺動方向 相對支撐架擺動，第二直線傳動元件沿與第一直線方向垂直的第二直線方向傳動連桿，以 使連桿沿與第一擺動方向垂直的第二擺動方向相對支撐架擺動。
[0006] 其中，第一位置、第二位置和第三位置沿直線間隔設(shè)置于連桿上。
[0007] 其中，第一位置上設(shè)置有第一球頭關(guān)節(jié)，第一球頭關(guān)節(jié)與支撐架鉸接。
[0008] 其中，支撐架包括相互固定的支撐主架和支撐副架，支撐主架的一側(cè)凹設(shè)有第一 球面凹部，支撐副架的一側(cè)凹設(shè)第二球面凹部，第一球面凹部與第二球面凹部配合以接收 第一球頭關(guān)節(jié)。
[0009] 其中，支撐架進一步包括沿第一直線方向設(shè)置于支撐主架上的第一滑軌和沿第二 直線方向設(shè)置于支撐主架上的第二滑軌，第一直線傳動元件滑動設(shè)置于第一滑軌上，第二 直線傳動元件滑動設(shè)置于第二滑軌上。
[0010] 其中，第第一直線傳動元件上設(shè)置有第一滑行孔，第一滑行孔的寬度方向沿第一 直線方向設(shè)置，第一滑行孔的長度方向沿第二直線方向設(shè)置，第二直線傳動元件上設(shè)置有 第二滑行孔，第二滑行孔的寬度方向沿第二直線方向設(shè)置，第二滑行孔的長度方向沿第一 直線方向設(shè)置，連桿的第二位置和第三位置滑動設(shè)置于第一滑行孔和第二滑行孔內(nèi)，以使 得當(dāng)?shù)谝恢本€傳動元件沿第一直線方向移動時能夠帶動連桿沿第二滑行孔的長度方向滑 動，且當(dāng)?shù)诙本€傳動元件沿第二直線方向移動時能夠帶動連桿沿第一滑行孔的長度方向 滑動。 toon] 其中，第二位置上設(shè)置第二球頭關(guān)節(jié)，第三位置上設(shè)置第三球頭關(guān)節(jié)。
[0012] 其中，云臺進一步包括負載安裝座，負載安裝座與連桿連接，負載安裝于負載安裝 座上。
[0013] 其中，云臺進一步包括傳感器和控制裝置，傳感器組裝至負載安裝座上，用于測量 負載的轉(zhuǎn)動角度或角速度；控制裝置根據(jù)負載的轉(zhuǎn)動角度或角速度控制第一直線傳動元件 和/或第二直線傳動元件，以使負載保持預(yù)定的轉(zhuǎn)動角度或角速度。
[0014] 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的另一個技術(shù)方案是：提供一種無人飛行 器，該無人飛行器包括如上所述的云臺。
[0015] 本實用新型的有益效果是：區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本實用新型云臺通過連桿在 第一位置、第二位置和第三位置分別與支撐架、第一直線傳動元件和第二直線傳動元件連 接，設(shè)置于支撐架上的第一直線傳動元件和第二直線傳動元件分別沿第一直線方向和第二 直線方向傳動連桿使連桿沿兩不同的擺動方向相對支撐架擺動，進而調(diào)整連接至連桿上的 負載的轉(zhuǎn)動角度或轉(zhuǎn)動角速度；消除搭載負載的飛行器的外界抖動帶來的干擾。本實用 新型云臺結(jié)構(gòu)簡單、因此，體積和重量較小，適于對無人機整體重量控制要求嚴(yán)苛的應(yīng)用環(huán) 境。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是本實用新型云臺的立體結(jié)構(gòu)圖；
[0017] 圖2是圖1所示云臺的立體拆分圖。

【具體實施方式】
[0018] 請一并參閱圖1和圖2,本實用新型實施例提供的云臺100,用于搭載一負載7。所 述負載7可以是攝像機、照相機等航拍工具。所述云臺100包括一連桿1、一支撐架2、一第 一直線傳動元件3、一第二直線傳動元件4、一負載安裝座5、一傳感器6和一控制裝置（未 圖示）。所述傳感器6和控制裝置均設(shè)置于所述負載安裝座5內(nèi)。
[0019] 所述連桿1在所述連桿1的第一位置11處與所述支撐架2鉸接，所述連桿1的第 二位置12處與所述第一直線傳動元件3連接，所述連桿1的第三位置13處與所述第二直 線傳動元件4連接。所述第一直線傳動元件3和第二直線傳動元件4分別設(shè)置于支撐架2 上。所述第二位置12位于所述第一位置11與所述第三位置13之間。
[0020] 所述第一直線傳動元件3沿一第一直線方向X傳動所述連桿1，則所述連桿1沿第 一擺動方向相對支撐架2擺動以調(diào)整負載7的翻滾角。所述第二直線傳動元件4沿與所述 第一直線方向X垂直的第二直線方向Y傳動所述連桿1，則所述連桿1沿與第一擺動方向垂 直的第二擺動方向相對支撐架2擺動以調(diào)整負載7的俯仰角。
[0021] 以上所述為本實用新型的云臺100對所述負載7的轉(zhuǎn)動角度或轉(zhuǎn)動角速度調(diào)整的 核心所在，下文將具體描述每一構(gòu)成元件的具體結(jié)構(gòu)及構(gòu)成元件之間的具體連接關(guān)系。
[0022] 在本實用新型的優(yōu)選實施例中，所述連桿1是一個軸線呈直線狀的構(gòu)件，所述第 一位置11、第二位置12和第三位置13沿直線間隔設(shè)置于所述連桿1上。所述連桿1的一 端垂直連接至負載安裝座5的支撐面51a，所述第一位置11靠近負載安裝座5設(shè)置；所述 第三位置3設(shè)置于連桿1的另一端，而所述第二位置12位于第一位置11和第三位置13之 間。
[0023] 所述第一位置11上設(shè)置有第一球頭關(guān)節(jié)111，并通過所述第一球頭關(guān)節(jié)111與支 撐架2鉸接。當(dāng)所述負載安裝座5晃動的時候或者當(dāng)?shù)谝恢本€傳動元件3或第二直線傳動 元件4沿直線傳動時，所述連桿1通過所述第一球頭關(guān)節(jié)111繞所述支撐架2轉(zhuǎn)動。所述第 二位置12上設(shè)置有一第二球頭關(guān)節(jié)121，所述第三位置13上設(shè)置有一第三球頭關(guān)節(jié)131。 所述第一球頭關(guān)節(jié)111、第二球頭關(guān)節(jié)121和第三球頭關(guān)節(jié)131的大小、形狀等規(guī)格可以相 同亦可以有差異，本實用新型對此不做具體限定。
[0024] 所述負載安裝座5包括第一固定板51和第二固定板52。所述第一固定板51與所 述第二固定板52互相垂直，所述負載安裝座5呈"T"字型。所述連桿1的一端連接至第一 固定板51的遠離第二固定板52的支撐面51a上。所述負載7和傳感器6分別設(shè)置于第二 固定板52的相對兩側(cè)。
[0025] 第一固定板51和第二固定板52的連接方式可以是分別成型后固定連接、亦可以 是一體成型。同樣的，所述負載安裝座5與連桿1的連接方式亦可以是分別成型后固定連 接或者可以通過一體成型的方式制得。本實用新型對上述結(jié)構(gòu)的成型方式及選用材料均不 做限定。
[0026] 所述支撐架2包括相互固定的一支撐主架21和一支撐副架22。所述支撐主架21 的一側(cè)凹設(shè)有第一球面凹部211，而所述支撐副架22的一側(cè)凹設(shè)有第二球面凹部221，所述 支撐主架21和支撐副架22分設(shè)于第一球頭關(guān)節(jié)111的兩側(cè)，且第一球面凹部211和第二 球面凹部221配合將第一球頭關(guān)節(jié)111轉(zhuǎn)動收納于其間。
[0027] 所述支撐架2進一步包括一第一滑軌212和一第二滑軌213。所述第一滑軌212 與所述第二滑軌213之間相互垂直設(shè)置。本實施例中，所述第一滑軌212和所述第二滑軌 213 -體成型形成一個整體，且二者形成的整體設(shè)置于所述支撐主架21上；所述第一滑軌 212與所述支撐主架21連接，所述第二滑軌213通過所述第一滑軌212與所述支撐主架21 連接。實際應(yīng)用中，所述第一滑軌212和所述第二滑軌211也可以與支撐主架21-體成型。
[0028] 所述第一滑軌212沿第一直線方向X延伸設(shè)置，所述第二滑軌213沿第二直線方 向Y延伸設(shè)置。所述第一直線方向X與所述第二直線方向Y垂直設(shè)置。所述第一滑軌212 的頂面低于第二滑軌213的頂面設(shè)置。
[0029] 所述第一直線傳動元件3滑動設(shè)置于第一滑軌212上；具體的，所述第一直線傳動 元件3的一端自底面凹設(shè)一第一滑行槽301，所述第一滑行槽301的寬度與所述第一滑軌 212的寬度尺寸匹配以使所述第一滑軌212卡入所述第一滑行槽301中，且可在所述第一滑 行槽301內(nèi)滑動。所述第二直線傳動元件4滑動設(shè)置于所述第二滑軌213上，具體的；所述 第二直線傳動元件4的一端自底面凹設(shè)第二滑行槽401，第二滑行槽401的寬度與所述第二 滑軌213的寬度尺寸匹配以使所述第二滑軌213卡入第二滑行槽401中，且可在所述第二 滑行槽401內(nèi)滑動。
[0030] 為了實現(xiàn)二者與連桿1的連接及傳動關(guān)系，所述第一直線傳動元件3上設(shè)置第一 滑行孔31，所述第一滑行孔31的寬度方向沿第一直線方向X設(shè)置，其長度方向沿第二直線 方向Y設(shè)置，所述連桿1的第二球頭關(guān)節(jié)121設(shè)置于所述第一滑行孔31內(nèi)且與第一滑行孔 31的寬度匹配。第二球頭關(guān)節(jié)121與第一滑行孔31的寬度匹配的含義應(yīng)當(dāng)理解為：第二 球頭關(guān)節(jié)121的直徑等于或略小于第一滑行孔31的寬度，使得第二球頭關(guān)節(jié)121不僅能夠 無障礙組裝于第一滑行孔31中且能夠?qū)崿F(xiàn)在第一滑行孔31中的平滑轉(zhuǎn)動。所述第二直線 傳動元件4上設(shè)置第二滑行孔41，所述第二滑行孔41的寬度方向沿第二直線方向Y設(shè)置， 其長度方向沿第一直線方向X設(shè)置，所述連桿1的第三球頭關(guān)節(jié)131設(shè)置于第二滑行孔41 內(nèi)且與所述第二滑行孔41的寬度匹配。第三球頭關(guān)節(jié)131與第二滑行孔41的寬度匹配的 含義應(yīng)當(dāng)理解為：第三球頭關(guān)節(jié)131的直徑等于或略小于第二滑行孔41的寬度，使得第三 球頭關(guān)節(jié)131不僅能夠無障礙組裝于第二滑行孔41中且能夠?qū)崿F(xiàn)在第二滑行孔41中的平 滑轉(zhuǎn)動。如此設(shè)置使得當(dāng)所述第一直線傳動元件3沿第一直線方向X移動時能夠帶動所述 連桿1沿所述第二滑槽41的長度方向滑動，且當(dāng)所述第二直線傳動元件4沿第二直線方向 Y移動時能夠帶動所述連桿1沿第一滑行孔31的長度方向滑動。
[0031] 所述第二球頭關(guān)節(jié)121和第三球頭關(guān)節(jié)131的設(shè)置使得第一直線傳動元件3和第 二直線傳動元件4沿直線方向移動時既能帶動連桿1分別在第一擺動方向（即調(diào)整負載7 的翻滾角）上和在第二擺動方向（即調(diào)整負載7的俯仰角）上偏轉(zhuǎn)，且避免連桿1因卡死 而導(dǎo)致的翻轉(zhuǎn)角度過小。
[0032] 所述傳感器6用于測量負載7的轉(zhuǎn)動角度或角速度，控制裝置根據(jù)負載的轉(zhuǎn)動角 度或角速度控制第一直線傳動元件3和/或第二直線傳動元件4,以使負載7保持預(yù)定的轉(zhuǎn) 動角度或角速度。
[0033] 為了實現(xiàn)第一直線傳動元件3、第二直線傳動元件4的直線運動，本實用新型云臺 100進一步包括第一驅(qū)動裝置（未圖示）和第二驅(qū)動裝置（未圖示）。第一驅(qū)動裝置和第 二驅(qū)動裝置均可以是體積較小的電機等，二者可以設(shè)置于所述支撐架2上，所述控制裝置 根據(jù)所述負載7的轉(zhuǎn)動角度或角速度驅(qū)動第一驅(qū)動裝置和/或第二驅(qū)動裝置以使第一直線 傳動元件3和/或第二直線傳動元件4直線運動，進而確保負載7保持預(yù)定的轉(zhuǎn)動角度或 角速度。
[0034] 區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型云臺100通過連桿1在第一位置11、第二位置12和 第三位置13分別與支撐架2、第一直線傳動元件3和第二直線傳動元件4連接，設(shè)置于支撐 架2上的第一直線傳動元件3和第二直線傳動元件4分別沿第一直線方向X和第二直線方 向Y傳動連桿1使所述連桿1沿兩不同的擺動方向相對支撐架2擺動，進而調(diào)整連接至連 桿1上的負載7的轉(zhuǎn)動角度或轉(zhuǎn)動角速度；消除搭載負載7的飛行器的外界抖動帶來的干 擾。本實用新型云臺結(jié)構(gòu)簡單，體積和重量較小，適于對無人機整體重量控制要求嚴(yán)苛的應(yīng) 用環(huán)境。
[0035] 本實用新型進一步提供一種無人飛行器，該無人飛行器包括上述實施例所述的云 臺及負載。
[0036] 以上僅為本實用新型的實施方式，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利 用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其 他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種云臺，用于搭載一負載，其特征在于，所述云臺包括一連桿、一支撐架、一第一直 線傳動元件和一第二直線傳動元件，所述負載連接于所述連桿上，所述連桿的第一位置與 所述支撐架鉸接，所述第一直線傳動元件和所述第二直線傳動元件分別設(shè)置于所述支撐架 上，且分別連接至所述連桿的第二位置和第三位置，所述第二位置位于所述第一位置與所 述第三位置之間，所述第一直線傳動元件沿第一直線方向傳動所述連桿，以使所述連桿沿 第一擺動方向相對所述支撐架擺動，所述第二直線傳動元件沿與所述第一直線方向垂直的 第二直線方向傳動所述連桿，以使所述連桿沿與所述第一擺動方向垂直的第二擺動方向相 對所述支撐架擺動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的云臺，其特征在于，所述第一位置、第二位置和第三位置沿直 線間隔設(shè)置于所述連桿上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的云臺，其特征在于，所述第一位置上設(shè)置有第一球頭關(guān)節(jié)，所 述第一球頭關(guān)節(jié)與所述支撐架鉸接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的云臺，其特征在于，所述支撐架包括相互固定的支撐主架和 支撐副架，所述支撐主架的一側(cè)凹設(shè)有第一球面凹部，所述支撐副架的一側(cè)凹設(shè)第二球面 凹部，所述第一球面凹部與所述第二球面凹部配合以接收所述第一球頭關(guān)節(jié)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的云臺，其特征在于，所述支撐架進一步包括沿所述第一直線 方向設(shè)置于所述支撐主架上的第一滑軌和沿所述第二直線方向設(shè)置于所述支撐主架上的 第二滑軌，所述第一直線傳動元件滑動設(shè)置于所述第一滑軌上，所述第二直線傳動元件滑 動設(shè)置于所述第二滑軌上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的云臺，其特征在于，所述第一直線傳動元件上設(shè) 置有第一滑行孔，所述第一滑行孔的寬度方向沿所述第一直線方向設(shè)置，所述第一滑行孔 的長度方向沿所述第二直線方向設(shè)置，所述第二直線傳動元件上設(shè)置有第二滑行孔，所述 第二滑行孔的寬度方向沿所述第二直線方向設(shè)置，所述第二滑行孔的長度方向沿所述第 一直線方向設(shè)置，所述連桿的所述第二位置和所述第三位置滑動設(shè)置于所述第一滑行孔和 所述第二滑行孔內(nèi)，以使得當(dāng)所述第一直線傳動元件沿所述第一直線方向移動時能夠帶動 所述連桿沿所述第二滑行孔的長度方向滑動，且當(dāng)所述第二直線傳動元件沿所述第二直線 方向移動時能夠帶動所述連桿沿所述第一滑行孔的長度方向滑動。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的云臺，其特征在于，所述第二位置上設(shè)置第二球頭關(guān)節(jié)，所述 第三位置上設(shè)置第三球頭關(guān)節(jié)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的云臺，其特征在于，所述云臺進一步包括負載安裝座，所述負 載安裝座與所述連桿連接，所述負載安裝于所述負載安裝座上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的云臺，其特征在于，所述云臺進一步包括傳感器和控制裝置， 所述傳感器組裝至所述負載安裝座上，用于測量所述負載的轉(zhuǎn)動角度或角速度；所述控制 裝置根據(jù)所述負載的轉(zhuǎn)動角度或角速度控制所述第一直線傳動元件和/或所述第二直線 傳動元件，以使所述負載保持預(yù)定的轉(zhuǎn)動角度或角速度。
10. -種無人飛行器，其特征在于，所述無人飛行器包括如權(quán)利要求1-9項任意一項所 述的云臺。
【文檔編號】B64D47/08GK203902844SQ201420115095
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月13日
【發(fā)明者】趙濤 申請人:深圳市大疆創(chuàng)新科技有限公司