一种无人机机载二自由度增稳云台机构及无人机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种无人机机载二自由度增稳云台机构及无人机，该云台机构包括上支承板、定位孔、减震球体、下支承板、连接臂倒U型支架、两根左侧对称连接臂、两根右侧对称连接臂、横滚角调节舵机U型支架、俯仰角调节舵机U型支架、横滚角调节舵机、俯仰角调节舵机、横滚角调节舵机侧部倒左U型支架、横滚角调节舵机底部倒U型支架、俯仰角调节舵机顶部U型支架、俯仰角调节舵机底部倒U型支架、摄像机平台U型支架、摄像机以及角度控制单元。本实用新型专利技术的云台机构可以实现俯仰角和横滚角的二自由度角度调整，并且减震效果良好。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机机载二自由度增稳云台机构及无人机
本技术涉及无人机领域，具体涉及一种无人机机载二自由度增稳云台机构及无人机。
技术介绍
近年来无人机技术高速全面发展，使得无人机广泛地应用在地形测绘、灾害搜救及气候监测等领域当中。无人机依靠开阔的高空视野优势，通过搭载光学成像设备能够迅速完成上述任务。然而，无人机在飞行过程中的快速姿态变换会造成机载光学成像设备的拍摄角度改变并伴随抖动，造成影像质量的严重下降。因此，采用云台可以在一定程度上起到角度补偿和影像增稳的作用。但是传统的无人机二自由度增稳云台仅能作俯仰角和偏航角的姿态调整，无法补偿横滚角的角度偏差；若采用三自由度云台，不仅会造成云台机构空间复杂度、控制复杂度和自身重量的增加，而且其角度调整方式会使成像设备偏离无人机重心轴，对于需要利用成像设备精确测距的应用十分不利。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本技术提供一种无人机机载二自由度增稳云台机构及无人机，通过摆动式的框架结构设计，使云台能够同时补偿俯仰角和横滚角的角度偏差，提高稳定性的同时保证了成像质量。为了达到上述目的，本技术采用以下技术方案：本技术提供的一种无人机机载二自由度增稳云台机构，包括上支承板、减震球体、下支承板、连接臂倒U型支架、左侧对称连接臂、右侧对称连接臂、横滚角调节舵机U型支架、俯仰角调节舵机U型支架、横滚角调节舵机、俯仰角调节舵机、横滚角调节舵机侧部倒左U型支架、横滚角调节舵机底部倒U型支架、俯仰角调节舵机顶部U型支架、俯仰角调节舵机底部倒U型支架、摄像机平台U型支架、摄像机以及角度控制单元；所述上支承板通过减震球体与下支承板接触式连接，所述下支承板与连接臂倒U型支架固定连接；所述左侧对称连接臂和右侧对称连接臂一端可转动的连接于连接臂倒U型支架的两个直角面上，所述左侧对称连接臂和右侧对称连接臂的另一端分别固定于所述横滚角调节舵机U型支架的两个直角面外侧；所述横滚角调节舵机、横滚角调节舵机侧部倒左U型支架固定在横滚角调节舵机U型支架上；所述俯仰角调节舵机固定在俯仰角调节舵机顶部U型支架和俯仰角调节舵机底部倒U型支架之间，所述俯仰角调节舵机顶部U型支架与右侧对称连接臂的另一端一起固定于连接臂倒U型支架的两个直角面上；所述摄像机平台U型支架的一侧直角面与横滚角调节舵机侧部倒左U型支架可转动式连接，另一侧和俯仰角调节舵机的主轴固定连接，所述摄像机与摄像机平台U型支架从外侧平面固定连接；所述角度控制单元与上支承板固定连接，并通过横滚角调节舵机信号线和俯仰角调节舵机信号线分别与所述横滚角调节舵机和俯仰角调节舵机电气连接。作为优选的技术方案，所述上支承板上设有多个定位孔，所述减震球体的数量与定位孔数量相同，所述减震球体的顶部设置在定位孔上，所述减震球体的底部设置在下支承板上。作为优选的技术方案，所述左侧对称连接臂和右侧对称连接臂均为两根，所述连接臂倒U型支架的两个直角面上设置有第一转动螺钉，所述两根左侧对称连接臂的上端和两根右侧对称连接臂的上端分别通过第一转动螺钉与连接臂倒U型支架的两个直角面可转动式连接。作为优选的技术方案，所述横滚角调节舵机U型支架的两个直角面外侧上端设置有对称的第二紧固螺钉，所述左侧对称连接臂的另一端通过对称的第二紧固螺钉与横滚角调节舵机U型支架在两个直角面内侧相紧固连接。作为优选的技术方案，所述横滚角调节舵机的后部与横滚角调节舵机侧部倒左U型支架之间的空隙设置了填充块，所述横滚角调节舵机U型支架的两个直角面外侧还设置有第四紧固螺钉，使得所述横滚角调节舵机底部倒U型支架与横滚角调节舵机U型支架的两个直角面从内侧紧固连接，并起到承托所述横滚角调节舵机的底部的作用。作为优选的技术方案，所述俯仰角调节舵机U型支架的两个直角面外侧设置有第五紧固螺钉，所述右侧对称连接臂的另一端、俯仰角调节舵机顶部U型支架分别通过第五紧固螺钉与俯仰角调节舵机U型支架19的两个直角面从内侧紧固连接，所述俯仰角调节舵机U型支架的两个直角面外侧还设置有第六紧固螺钉，使得俯仰角调节舵机底部倒U型支架与俯仰角调节舵机U型支架的两个直角面内侧紧固连接。作为优选的技术方案，所述横滚角调节舵机的主轴通过第八紧固螺钉与舵机摇臂紧固连接，所述舵机摇臂的上端通过第三转动螺钉与连杆的下端可转动式连接，所述连杆的上端通过第四转动螺钉与设置在上支承板下方的倒L型支架可转动式连接。作为优选的技术方案，所述角度控制单元包括角度融合传感模块、中央控制单元和电池模块；所述角度融合传感模块和中央控制单元相电气连接，所述电池模块提供角度融合传感模块、中央控制单元、横滚角调节舵机和俯仰角调节舵机的动力电源；所述角度融合传感模块用于测量云台机构的姿态角，所述中央控制单元用于输出所述横滚角调节舵机和俯仰角调节舵机的角度控制指令。作为优选的技术方案，所述减震球体采用硅胶式防脱减震球。本技术还提供了一种无人机，该无人机包括所述的二自由度增稳云台机构。本技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：(1)本技术设计的摆动式框架结构，使得该云台机构仅使用两台舵机的情况下能够同时调整俯仰角和横滚角；相比之下，现有的二自由度云台仅能调节俯仰角和偏航角。(2)本技术采用了减震球体连接上、下支承板的结构设计，可以有效地削弱无人机机身传递到云台机构的震动，达到了影像增稳的效果。(3)本技术在横滚角角度补偿方面采用了摆动式的云台结构方案，能够使无人机机体产生横滚角轴向偏移时调整摄像机角度，达到了摄像机的成像中心在竖直方向上始终与无人机的重心基本保持一致的效果，有利于需要利用摄像机精确测量距离的应用场景。附图说明图1是本技术中无人机机载二自由度增稳云台机构的斜视透视图；图2是本技术中无人机机载二自由度增稳云台机构的正视图；图3是本技术中无人机机载二自由度增稳云台机构的左侧视图；图4是本技术中无人机机载二自由度增稳云台机构的角度控制模块的结构示意图；其中，o-参考系原点，x轴-横滚角轴向，y轴-俯仰角轴向，z轴-重力加速度轴向，1-上支承板、2-定位孔、3-减震球体、4-下支承板、5-连接臂倒U型支架、6-第一紧固螺钉、7-第一转动螺钉、8-左侧对称连接臂、9-右侧对称连接臂、10-第二紧固螺钉、11-横滚角调节舵机U型支架、12-横滚角调节舵机、13-横滚角调节舵机侧部倒左U型支架、14-第三紧固螺钉、15-填充块、16-第四紧固螺钉、17-横滚角调节舵机底部倒U型支架、18-第五紧固螺钉、19-俯仰角调节舵机U型支架、20-俯仰角调节舵机、21-俯仰角调节舵机顶部U型支架、22-第六紧固螺钉、23-俯仰角调节舵机底部倒U型支架、24-第二转动螺钉、25-第七紧固螺钉、26-摄像机平台U型支架、27-摄像机、28-第八紧固螺钉、29-舵机摇臂、30-第三转动螺钉、31-连杆、32-第四转动螺钉、33-倒L型支架、34-横滚角调节舵机信号线、3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机机载二自由度增稳云台机构，其特征在于，包括上支承板(1)、减震球体(3)、下支承板(4)、连接臂倒U型支架(5)、左侧对称连接臂(8)、右侧对称连接臂(9)、横滚角调节舵机U型支架(11)、俯仰角调节舵机U型支架(19)、横滚角调节舵机(12)、俯仰角调节舵机(20)、横滚角调节舵机侧部倒左U型支架(13)、横滚角调节舵机底部倒U型支架(17)、俯仰角调节舵机顶部U型支架(21)、俯仰角调节舵机底部倒U型支架(23)、摄像机平台U型支架(26)、摄像机(27)以及角度控制单元(36)；/n所述上支承板(1)通过减震球体(3)与下支承板(4)接触式连接，所述下支承板(4)与连接臂倒U型支架(5)固定连接；所述左侧对称连接臂(8)和右侧对称连接臂(9)一端可转动的连接于连接臂倒U型支架(5)的两个直角面上，所述左侧对称连接臂(8)和右侧对称连接臂(9)的另一端分别固定于所述横滚角调节舵机U型支架(11)的两个直角面外侧；所述横滚角调节舵机(12)、横滚角调节舵机侧部倒左U型支架(13)固定在横滚角调节舵机U型支架(11)上；所述俯仰角调节舵机(20)固定在俯仰角调节舵机顶部U型支架(21)和俯仰角调节舵机底部倒U型支架(23)之间，所述俯仰角调节舵机顶部U型支架(21)与右侧对称连接臂(9)的另一端一起固定于连接臂倒U型支架(5)的两个直角面上；/n所述摄像机平台U型支架(26)的一侧直角面与横滚角调节舵机侧部倒左U型支架(13)可转动式连接，另一侧和俯仰角调节舵机(20)的主轴固定连接，所述摄像机(27)与摄像机平台U型支架(26)从外侧平面固定连接；所述角度控制单元(36)与上支承板(1)固定连接，并通过横滚角调节舵机信号线(34)和俯仰角调节舵机信号线(35)分别与所述横滚角调节舵机(12)和俯仰角调节舵机(20)电气连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种无人机机载二自由度增稳云台机构，其特征在于，包括上支承板(1)、减震球体(3)、下支承板(4)、连接臂倒U型支架(5)、左侧对称连接臂(8)、右侧对称连接臂(9)、横滚角调节舵机U型支架(11)、俯仰角调节舵机U型支架(19)、横滚角调节舵机(12)、俯仰角调节舵机(20)、横滚角调节舵机侧部倒左U型支架(13)、横滚角调节舵机底部倒U型支架(17)、俯仰角调节舵机顶部U型支架(21)、俯仰角调节舵机底部倒U型支架(23)、摄像机平台U型支架(26)、摄像机(27)以及角度控制单元(36)；
所述上支承板(1)通过减震球体(3)与下支承板(4)接触式连接，所述下支承板(4)与连接臂倒U型支架(5)固定连接；所述左侧对称连接臂(8)和右侧对称连接臂(9)一端可转动的连接于连接臂倒U型支架(5)的两个直角面上，所述左侧对称连接臂(8)和右侧对称连接臂(9)的另一端分别固定于所述横滚角调节舵机U型支架(11)的两个直角面外侧；所述横滚角调节舵机(12)、横滚角调节舵机侧部倒左U型支架(13)固定在横滚角调节舵机U型支架(11)上；所述俯仰角调节舵机(20)固定在俯仰角调节舵机顶部U型支架(21)和俯仰角调节舵机底部倒U型支架(23)之间，所述俯仰角调节舵机顶部U型支架(21)与右侧对称连接臂(9)的另一端一起固定于连接臂倒U型支架(5)的两个直角面上；
所述摄像机平台U型支架(26)的一侧直角面与横滚角调节舵机侧部倒左U型支架(13)可转动式连接，另一侧和俯仰角调节舵机(20)的主轴固定连接，所述摄像机(27)与摄像机平台U型支架(26)从外侧平面固定连接；所述角度控制单元(36)与上支承板(1)固定连接，并通过横滚角调节舵机信号线(34)和俯仰角调节舵机信号线(35)分别与所述横滚角调节舵机(12)和俯仰角调节舵机(20)电气连接。


2.根据权利要求1所述的无人机机载二自由度增稳云台机构，其特征在于，所述上支承板(1)上设有多个定位孔(2)，所述减震球体(3)的数量与定位孔(2)数量相同，所述减震球体(3)的顶部设置在定位孔(2)上，所述减震球体(3)的底部设置在下支承板(4)上。


3.根据权利要求1所述的无人机机载二自由度增稳云台机构，其特征在于，所述左侧对称连接臂(8)和右侧对称连接臂(9)均为两根，所述连接臂倒U型支架(5)的两个直角面上设置有第一转动螺钉(7)，所述两根左侧对称连接臂(8)的上端和两根右侧对称连接臂(9)的上端分别通过第一转动螺钉(7)与连接臂倒U型支架(5)的两个直角面可转动式连接。


4.根据权利要求3所述的无人机机载二自由度增稳云台机构，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：林上港，金连文，
申请(专利权)人：华南理工大学，华南理工大学珠海现代产业创新研究院，
类型：新型
国别省市：广东;44