一种无人机两轴云台及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种无人机两轴云台及其控制方法，涉及无人机技术领域，包括支架、摄像头、上层驱动结构、下层驱动结构和导电滑环，摄像头设置在支架上，摄像头与支架转动连接，上层驱动结构驱动摄像头围绕第一轴线转动，摄像头的导线和上层驱动结构的导线均与导电滑环连接，导电滑环的旋转端与下层驱动结构、支架连接，下层驱动结构驱动摄像头围绕第二轴线转动，上层驱动结构和下层驱动结构均水平设置，第一轴线与第二轴线垂直。本发明专利技术避免了传统云台需要两个电机垂直排布的布局方式，大大减少了云台体积；采用本发明专利技术的电路连线方式，可以使摄像头实现360度无死角旋转，且没有限位可以无限连续绕导电滑环的轴线旋转。以无限连续绕导电滑环的轴线旋转。以无限连续绕导电滑环的轴线旋转。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机两轴云台及其控制方法


[0001]本专利技术涉及无人机
，特别是涉及一种无人机两轴云台及其控制方法。

技术介绍

[0002]无人机航拍作为一种新型拍摄方式广泛应用于影视行业以及日常娱乐中，随着小型无人机产品的广泛应用，人们对机载航拍设备的要求越来越高，传统的固定式摄像头已不能满足人们的需求，用户渴望能够自由地调整摄像头控制拍摄视角。
[0003]现有技术中，公开号为CN207664746U的中国专利公开了一种两轴云台用驱动装置，其包括横滚轴电机、俯仰轴电机和相机支撑座，通过配置两个互相垂直安装的直流无刷电机可以实现两自由度(即两轴)云台的稳定；此外，公开号为CN204124373U的中国专利公开了无人机双轴视频云台结构，包括固定底盘、转盘、相机支架、第一驱动机构和第二驱动机构，其利用第一驱动机构和第二驱动机构分别控制转盘和连接支架摆动实现摄像头在两个垂直轴方向上的旋转运动。
[0004]一方面，现有的云台结构为了实现两个方向的旋转，往往采用两个相互垂直的无刷电机或者伺服舵机组合形式，在结构上需要更大的空间，因此无法小型化；另一方面，与摄像头直接相连的第一旋转机构，往往受第二旋转机构的驱动，因此第一传动机构电机的连接线需要随摄像头一起转动，无法实现连续旋转。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种无人机两轴云台及其控制方法，以解决上述现有技术存在的问题，有效减小了传统云台的体积，提高了云台控制的灵活性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]本专利技术提供了一种无人机两轴云台，包括支架、摄像头、上层驱动结构、下层驱动结构和导电滑环，所述摄像头设置在所述支架上，所述摄像头与所述支架转动连接，所述上层驱动结构驱动所述摄像头围绕第一轴线转动，所述摄像头的导线和所述上层驱动结构的导线均与所述导电滑环连接，所述导电滑环的旋转端与所述下层驱动结构、所述支架连接，所述下层驱动结构驱动所述摄像头围绕第二轴线转动，所述上层驱动结构和所述下层驱动结构均水平设置，所述第一轴线与所述第二轴线垂直。
[0008]优选地，还包括摄像头套、输出齿轮和上层齿轮，所述上层驱动结构设置在所述摄像头套上，所述摄像头与所述摄像头套连接，所述上层齿轮与所述支架连接，所述输出齿轮套设在所述上层驱动结构的输出轴上，所述输出齿轮与所述上层齿轮啮合，所述上层驱动结构驱动所述输出齿轮转动，进而带动所述摄像头和所述摄像头套围绕所述第一轴线转动。
[0009]优选地，所述摄像头套上设置有第一通孔，所述上层驱动结构的机身与所述摄像头套连接，所述上层驱动结构的输出轴穿过所述第一通孔；所述摄像头套的两侧分别设置有第二通孔，所述摄像头的两侧分别设置有与所述第二通孔对应的连接孔，所述支架上设
置有与所述第二通孔对应的安装孔，各所述安装孔内设置有一第一轴承，螺丝依次穿过所述第一轴承、所述上层齿轮、所述第二通孔与所述连接孔，所述摄像头套和所述摄像头均通过所述第一轴承与所述支架转动连接。
[0010]优选地，还包括转盘和底盘，所述转盘设置在所述底盘上方，且所述转盘与所述底盘转动连接，所述支架设置在所述转盘上，所述下层驱动结构和所述导电滑环的固定端均设置在所述底盘上，所述导电滑环的旋转端与所述转盘连接，所述转盘上开设有用于所述摄像头的导线和所述上层驱动结构的导线穿过的线孔。
[0011]优选地，还包括蜗杆、下层齿轮和驱动齿轮，所述蜗杆设置在所述下层驱动结构的输出轴，所述下层齿轮设置在所述底盘上，所述驱动齿轮套设在所述导电滑环的旋转端，所述蜗杆与所述下层齿轮啮合，所述下层齿轮与所述驱动齿轮啮合，所述下层驱动结构驱动所述蜗杆转动，进而带动所述下层齿轮、所述驱动齿轮、所述导电滑环和所述摄像头围绕所述第二轴线转动。
[0012]优选地，所述底盘的底部设置有固定孔，所述导电滑环的固定端设置在所述固定孔中；所述底盘的侧壁开设有用于图传天线通过的图传天线通过孔；所述下层驱动结构设置在所述底盘上的卡座上，所述下层齿轮与所述底盘上的安装座转动连接。
[0013]优选地，所述上层驱动结构和所述下层驱动结构均为减速步进电机。
[0014]优选地，还包括下层电路板，所述下层电路板包括信号转换模块和图传模块，所述信号转换模块设置有pwm1输入端、pwm2输入端、V输入端、G输入端、A+输出端、A
‑
输出端、B+输出端、B
‑
输出端、C+输出端、C
‑
输出端、D+输出端和D
‑
输出端，所述图传模块设置有V输出端、G输出端和S输出端，所述图传模块的V输出端、G输出端和S输出端通过所述导电滑环与所述摄像头连接，所述信号转换模块的A+输出端、A
‑
输出端、B+输出端和B
‑
输出端通过所述导电滑环与所述上层驱动结构连接，所述信号转换模块的C+输出端、C
‑
输出端、D+输出端和D
‑
输出端与所述下层驱动结构连接。
[0015]优选地，所述信号转换模块包括主控芯片和两个驱动芯片，所述主控芯片通过两个IO端口分别接收pwm1和pwm2信号，pwm1和pwm2信号通过信号转换程序后，分别经一所述驱动芯片驱动所述上层驱动结构和所述下层驱动结构。
[0016]本专利技术还提供了一种所述的无人机两轴云台的控制方法，包括以下步骤：
[0017]由接收机输出的pwm1信号作为输入信号连接至主控芯片的IO1端口；
[0018]判断pwm1
‑
1500的符号，若为正，则配置主控芯片的IO2端口dir1＝1，反之，输出dir1＝0；
[0019]选取比例系数k1，配置主控芯片的IO3端口输出方波信号step1，其频率由k1|pwm1
‑
1500|决定；
[0020]将IO2端口与IO3端口分别连接至一驱动芯片的dir1和step1端口；
[0021]一驱动芯片将输入的dir1和step1信号转换为A+、A
‑
、B+、B
‑
，并通过导电滑环连接至下层驱动结构；
[0022]同时，由接收机输出的pwm2信号作为输入信号连接至主控芯片的IO4端口；
[0023]判断pwm2
‑
1500的符号，若为正，则配置主控芯片的IO5端口dir2＝1，反之，输出dir2＝0；
[0024]选取比例系数k2，配置主控芯片的IO6端口输出方波信号step2，其频率由k2|
pwm2
‑
1500|决定；
[0025]将IO5端口与IO6端口分别连接至另一驱动芯片的dir2和step2端口；
[0026]另一驱动芯片将输入的dir2和step2信号转换为C+、C
‑
、D+、D
‑
，连接至下层驱动结构。
[0027]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机两轴云台，其特征在于：包括支架、摄像头、上层驱动结构、下层驱动结构和导电滑环，所述摄像头设置在所述支架上，所述摄像头与所述支架转动连接，所述上层驱动结构驱动所述摄像头围绕第一轴线转动，所述摄像头的导线和所述上层驱动结构的导线均与所述导电滑环连接，所述导电滑环的旋转端与所述下层驱动结构、所述支架连接，所述下层驱动结构驱动所述摄像头围绕第二轴线转动，所述上层驱动结构和所述下层驱动结构均水平设置，所述第一轴线与所述第二轴线垂直。2.根据权利要求1所述的无人机两轴云台，其特征在于：还包括摄像头套、输出齿轮和上层齿轮，所述上层驱动结构设置在所述摄像头套上，所述摄像头与所述摄像头套连接，所述上层齿轮与所述支架连接，所述输出齿轮套设在所述上层驱动结构的输出轴上，所述输出齿轮与所述上层齿轮啮合，所述上层驱动结构驱动所述输出齿轮转动，进而带动所述摄像头和所述摄像头套围绕所述第一轴线转动。3.根据权利要求2所述的无人机两轴云台，其特征在于：所述摄像头套上设置有第一通孔，所述上层驱动结构的机身与所述摄像头套连接，所述上层驱动结构的输出轴穿过所述第一通孔；所述摄像头套的两侧分别设置有第二通孔，所述摄像头的两侧分别设置有与所述第二通孔对应的连接孔，所述支架上设置有与所述第二通孔对应的安装孔，各所述安装孔内设置有一第一轴承，螺丝依次穿过所述第一轴承、所述上层齿轮、所述第二通孔与所述连接孔，所述摄像头套和所述摄像头均通过所述第一轴承与所述支架转动连接。4.根据权利要求1所述的无人机两轴云台，其特征在于：还包括转盘和底盘，所述转盘设置在所述底盘上方，且所述转盘与所述底盘转动连接，所述支架设置在所述转盘上，所述下层驱动结构和所述导电滑环的固定端均设置在所述底盘上，所述导电滑环的旋转端与所述转盘连接，所述转盘上开设有用于所述摄像头的导线和所述上层驱动结构的导线穿过的线孔。5.根据权利要求4所述的无人机两轴云台，其特征在于：还包括蜗杆、下层齿轮和驱动齿轮，所述蜗杆设置在所述下层驱动结构的输出轴，所述下层齿轮设置在所述底盘上，所述驱动齿轮套设在所述导电滑环的旋转端，所述蜗杆与所述下层齿轮啮合，所述下层齿轮与所述驱动齿轮啮合，所述下层驱动结构驱动所述蜗杆转动，进而带动所述下层齿轮、所述驱动齿轮、所述导电滑环和所述摄像头围绕所述第二轴线转动。6.根据权利要求5所述的无人机两轴云台，其特征在于：所述底盘的底部设置有固定孔，所述导电滑环的固定端设置在所述固定孔中；所述底盘的侧壁开设有用于图传天线通过的图传天线通过孔；所述下层驱动结构设置在所述底盘上的卡座上，所述下层齿轮与所述底盘上的安装座转动连接。7.根据权利要求1所述的无人机两轴云台，其特征在于：所述上层驱动结构和所述下层驱动结构均为减速步进电机。8.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆新星，吴新宇，李卫民，徐升，王强，
申请(专利权)人：山东中科先进技术有限公司，
类型：发明
国别省市：