CN107521714A - 云台及具有此云台的无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及飞行器技术领域，提供一种云台及具有此云台的无人机，所述云台包括：增稳组件和设置于所述增稳组件的信号传输组件，增稳组件用于安装负载；增稳组件包括俯仰轴电机组件和横滚轴电机组件，俯仰轴电机组件和横滚轴电机组件可转动连接；信号传输组件包括信号线和电路板，信号线和电路板电连接，信号线包括俯仰轴绕线部和横滚轴绕线部，俯仰轴绕线部绕设于俯仰轴电机组件中驱动装置的转轴，横滚轴绕线部用于绕设于摄像头的转动轴上。通过以上方式，云台中仅需一条信号线，并且该信号线设置有横滚轴绕线部，绕设于所述负载中的镜头座上，使得所述信号线在云台上占据的空间更小，从而使得所述云台的结构更加紧凑。
Description
【技术领域】
本发明涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种云台及具有此云台的无人机。
【背景技术】
无人驾驶飞机，简称无人机(UAV)，是一种处在迅速发展中的新概念装备，其具有机动灵活、反应快速、无人驾驶、操作要求低的优点。无人机通过搭载多类传感器或摄像设备，可以实现影像实时传输、高危地区探测功能，是卫星遥感与传统航空遥感的有力补充。目前，无人机的使用范围已经扩宽到军事、科研、民用三大领域，具体在电力通信、气象、农业、海洋、勘探、摄影、防灾减灾、农作物估产、缉毒缉私、边境巡逻、治安反恐等领域应用甚广。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：在现有的云台设计中，云台上需要设置分别给负载和云台电机提供信号的线缆。现有云台的布线繁多、绕线复杂凌乱，从而造成现有云台的结构复杂、不协调，影响云台外形的美观。此外，在云台上设置有多条信号线，使得云台的尺寸和重量均比较大。
【发明内容】
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种布线简洁、结构紧凑的云台及具有此云台的无人机。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：
一种云台，其用于搭载一负载，所述负载包括摄像头和外壳以及镜头座，所述摄像头和镜头座设置于所述外壳内，并且所述摄像头固定于所述镜头座；所述云台包括：增稳组件和设置于所述增稳组件的信号传输组件，所述增稳组件用于安装所述负载；所述增稳组件包括俯仰轴电机组件和横滚轴电机组件，所述俯仰轴电机组件和横滚轴电机组件可转动连接，所述横滚轴电机组件用于设置于所述外壳内，并且所述横滚轴电机组件用于与所述摄像头连接；所述信号传输组件包括信号线和电路板，所述信号线包括俯仰轴绕线部和横滚轴绕线部，所述俯仰轴绕线部绕设于所述俯仰轴电机组件的转轴，所述俯仰轴绕线部的一端与所述电路板电连接，所述横滚轴绕线部用于绕设于所述摄像头的转动轴上，所述横滚轴绕线部的一端与所述电路板电连接，另一端用于与所述摄像头电连接。
在一些实施例中，所述俯仰轴电机组件包括第一驱动装置和第一连接臂，所述第一驱动装置与所述第一连接臂连接；所述增稳组件还包括航向轴电机组件，所述航向轴电机组件包括第二驱动装置和第二连接臂，所述第二连接臂可连接于所述第一驱动装置与所述第二驱动装置之间；所述第二驱动装置与所述横滚轴电机组件连接。
在一些实施例中，所述横滚轴电机组件包括第三驱动装置，所述第三驱动装置用于与所述镜头座连接，并可带动所述摄像头和镜头座绕横滚轴转动。
在一些实施例中，所述第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置的控制单元集成于电路板；所述电路板分别与所述第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置电连接。
在一些实施例中，所述信号线包括航向轴绕线部，所述航向轴绕线部绕设于所述第二驱动装置的转轴上，所述航向轴绕线部的一端与所述电路板电连接，另一端与所述横滚轴绕线部的一端电连接。
在一些实施例中，所述电路板设置于所述第二连接臂内。
在一些实施例中，所述电路板设置于所述第一连接臂内。
在一些实施例中，所述信号线为柔性电路板排线。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供以下技术方案：
一种无人机，包括：负载和以上所述的云台，所述云台搭载所述负载。
在一些实施例中，所述负载包括摄像头和外壳以及镜头座，所述摄像头和镜头座设置于所述外壳内，并且所述摄像头固定于所述镜头座；所述横滚轴电机组件包括第三固定部和第三转动部，所述第三固定部可相对于所述第三转动部转动；所述镜头座与所述第三转动部固定连接，所述外壳与所述第三固定部固定连接。
与现有技术相比较，本发明实施例的云台中仅采用一条信号线，从而使得容纳所述信号线的结构可比现有的云台更小；同时，横滚轴电机组件设置于所述负载中的外壳内，并且仅带动所述负载中的摄像头转动，该信号线设置有横滚轴绕线部，绕设于所述负载中的镜头座上，使得所述信号线在云台上占据的空间更小，从而使得所述云台的结构更加紧凑。
【附图说明】
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为简化示出的本发明其中一实施例提供的一种云台及负载的结构示意立体图；
图2为图1所示的云台及负载的另一结构示意立体图；
图3为图2所示的云台中信号传输组件的结构示意立体图；
图4为图2所示的负载及云台中第三驱动装置的结构示意图；
图5为图2所示的信号线、摄像头及镜头座的结构示意立体图。
【具体实施方式】
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施方式，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“电连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
请参阅图1和图2，本发明其中一实施例提供一种云台100，可用于搭载一负载200，以实现所述负载200的固定、或随意调节所述负载200的姿态(例如，改变所述负载200的高度、倾角和/或方向)以及使所述负载200稳定保持在设定的姿态上。所述负载200可以为图像获取装置，例如相机、摄影机、摄像头等，或为其它便携式电子装置，例如手机、平板电脑等，可以理解的，也可以为传感器等。所述云台100可作为摄影、照相、监测、采样的辅助装置，其可应用在但不限于，手持拍摄设备、无人机、无人船或者无人车等装置中。例如，所述云台100可搭载所述图像获取装置，并安装于无人机上，以进行航拍工作。或者，所述云台100也可搭载所述图像获取装置并安装于一手柄上作为手持式拍摄设备进行拍照、录像等工作，并允许用户手动操作所述云台100来控制所述图像获取装置的拍摄角度。
以下将以所述负载200为摄像机为例，并且所述云台100应用于无人机来详细阐述本发明。
所述云台100包括增稳组件10和设置于所述增稳组件10内的信号传输组件20，所述增稳组件10用于安装所述负载200。在本实施例中，所述云台100为三轴云台，所述增稳组件10包括俯仰轴电机组件11、航向轴电机组件12和横滚轴电机组件13，其中俯仰轴电机组件11用于安装于所述无人机的机身，所述俯仰轴电机组件11与所述航向轴电机组件12连接，所述横滚轴电机组件13与所述航向轴电机组件12连接，并且所述横滚轴电机组件13用于安装所述负载200。
俯仰轴电机组件11、航向轴电机组件12、横滚轴电机组件13均包括驱动装置，每个驱动装置均包括固定部和转动部，并且所述转动部可相对于所述固定部转动。
在本发明实施例中，所述云台100的增稳组件10的各个驱动装置分别响应接收到的转动控制信号，并根据控制信号控制其转动部相对于其固定部顺时针或逆时针转动，以及调节该转动部的转速，从而实现相应方向的调整。进而实现所述负载200的方向、方位及稳定性的控制。通过以上方式，使得所述负载200能够获得相应视角的、稳定的视频和/或图片。可以理解的是，所述增稳组件10也可包括一个方向转动、两个方向转动或更多方向转动的转动件。
具体的，如图2所示，所述俯仰轴电机组件11包括第一驱动装置111和第一连接臂112，所述第一驱动装置111包括第一固定部1111、第一转动部1112和第一转轴(图未示)。所述第一连接臂112一端用于安装于无人机机身，另一端与所述第一固定部1111固定连接。其中，所述第一转轴与所述第一固定部1111活动连接，所述第一转轴与所述第一转动部1112固定连接，并且所述第一转动部1112可以绕第一转轴相对于所述第一固定部1111转动。
在本实施例中，所述航向轴电机组件12包括第二驱动装置121和第二连接臂122，所述第二驱动装置121包括第二固定部1211、第二转动部1212和第二转轴(图未示)。其中，所述第二转轴与所述第二固定部1211活动连接，所述第二转轴与所述第二转动部1212固定连接，并且所述第二转动部1212可以绕第二转轴相对于所述第二固定部1211转动。所述第二连接臂122的一端与所述第一转动部1112固定连接，另一端与所述第二固定部1211固定连接，从而使得在所述第一驱动装置111的第一转动部1112转动时，可带动所述航向轴电机组件12相对于所述俯仰轴电机组件11中的第一固定部1111转动。
在本实施例中，所述横滚轴电机组件13包括第三驱动装置131，所述第三驱动装置131包括第三固定部1311、第三转动部1312和第三转轴(图未示)。其中，所述第三转轴与所述第三固定部1311活动连接，所述第三转轴与所述第三转动部1312固定连接，并且所述第三转动部1312可以绕第三转轴相对于所述第三固定部1311转动。所述第三固定部1311与所述第二转动部1212固定连接，所述第三转动部1312用于与所述负载200固定连接，并且所述负载200的光轴与所述横滚轴(如图2所示的R轴方向)重合。
在本实施例中，所述俯仰轴电机组件11控制所述负载200绕俯仰轴(如图2所示的P轴方向)转动；所述航向轴电机组件12控制所述负载200绕航向轴(如图2所示的Y轴方向)转动；所述横滚轴电机组件13控制所述负载200绕横滚轴(如图2所示的R轴方向)转动。
其中，所述第一驱动装置111、第二驱动装置121、第三驱动装置131可以分别为无刷电机、有刷电机或气动马达中的一种。
如图3所示，所述信号传输组件20包括信号线21和电路板22。其中，所述信号线21贯穿于所述增稳组件10内，所述电路板22设置于所述航向轴电机组件12中的第二连接臂122内。
可以理解的是，在其它一些实施例中，所述电路板22可设置于所述俯仰轴电机组件11中的第一连接臂112内。
具体的，如图3所示，所述信号线21包括俯仰轴绕线部211、航向轴绕线部212和横滚轴绕线部213，所述俯仰轴绕线部211设置于所述俯仰轴电机组件11中的第一连接臂112内，并绕设于所述第一驱动装置111中的第一转轴上。所述俯仰轴绕线部211的一端与电路板22电连接，另一端用于与无人机内的控制模块电连接。所述俯仰轴绕线部211的绕设圈数与所述第一转动部1112相对于所述第一固定部1111的最大转动角度相对应，以使所述第一转动部1112相对于所述第一固定部1111由一初始状态沿第一方向转动至最大极限角度的过程中，或沿与第一方向相反的方向转动至最大极限角度的过程中，所述第一转动部1112转动的灵活性不会被所述俯仰轴绕线部211的长度限制；同时，所述信号线21不会由于所述第一转动部1112的转动而断裂，也不会在所述第一连接臂112内堆积成团或发生缠绕。
所述航向轴绕线部212设置于所述航向轴电机组件12中的第二连接臂122内，并绕设于所述第二驱动装置121中的第二转轴上。所述航向轴绕线部212的一端与所述电路板22电连接。所述航向轴绕线部212的绕设圈数与所述第二转动部1212相对于所述第二固定部1211的最大转动角度相对应，以使所述第二转动部1212相对于所述第二固定部1211由一初始状态沿第一方向转动至最大极限角度的过程中，或沿与第一方向相反的方向转动至最大极限角度的过程中，所述第二转动部1212转动的灵活性不会被所述航向轴绕线部212的长度限制；同时，所述信号线21不会由于所述第二转动部1212的转动而断裂，也不会在所述第二连接臂122内堆积成团或发生缠绕。
所述横滚轴绕线部213用于绕设于所述负载200的转动轴上，并用于为所述负载200传输信号。具体的，如图4和5所示，所述负载200包括摄像头210和外壳220以及镜头座230，所述摄像头210设置于所述外壳220内，所述摄像头210固定于所述镜头座230上。所述摄像头210与所述第三转动部1312固定连接，所述外壳220与所述第三固定部1311固定连接。所述横滚轴绕线部213用于绕设于所述镜头座230上，并且所述横滚轴绕线部213的一端与所述航向轴绕线部212的另一端电连接，所述横滚轴绕线部213的另一端与所述摄像头210电连接。所述横滚轴绕线部213绕设于所述镜头座230上，可极大的减少所述横滚轴绕线部213在所述云台100和外壳220内占据的空间，从而使得所述负载200以及云台100的结构更加的紧凑。所述横滚轴电机组件13位于所述外壳内，所述第三转动部1312用于与所述摄像头210固定连接，并且所述摄像头210的光轴与所述横滚轴(如图2所示的R轴方向)重合。所述横滚轴电机组件13工作时，仅带动所述摄像头210转动，而所述外壳220不动。即，所述横滚轴电机组件13仅需带动所述摄像头210转动，所述横滚轴电机组件13的负载很小，可使得所述横滚轴电机组件13中的第三驱动装置131尺寸较小。
第一驱动装置111、第二驱动装置121和第三驱动装置131的控制单元集成在一个电路板22上，所述电路板22上设置有多个连接器，所述电路板22通过多个连接器与所述第一驱动装置111、第二驱动装置121和第三驱动装置131连接。
可以理解的是，在其它一些实施例中，所述增稳组件10仅包括俯仰轴电机组件11和横滚轴电机组件13，其中俯仰轴电机组件11用于安装于所述无人机的机身，所述俯仰轴电机组件11与所述横滚轴电机组件13连接，并且所述横滚轴电机组件13用于安装所述负载200。所述俯仰轴电机组件11控制所述负载200绕俯仰轴转动；所述横滚转动件13控制所述负载200绕横滚轴转动。
在本实施例中，所述信号线21为柔性电路板(Flexible Printed Circuit Board，FPCB)排线。FPCB排线呈薄片状，具有适合弯折，成本低的特点。可以理解的是，在其它一些实施例中，所述信号线21也可以采用相同材质或不同材质的信号线，如采用单芯线，极细同轴线或者其它类型的信号线以及多种信号线的组合。
相较于现有技术，本发明实施例所述的云台100仅采用一条信号线21，从而使得容纳所述信号线21的结构可比现有的云台更小。同时，横滚轴电机组件13设置于所述负载200中的外壳内，并且仅带动所述负载200中的摄像头210转动，使得所述云台100的结构更紧凑，重量更轻。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种云台(100)，其用于搭载一负载(200)，所述负载(200)包括摄像头(210)和外壳(220)以及镜头座(230)，所述摄像头(210)和镜头座(230)设置于所述外壳(220)内，并且所述摄像头(210)固定于所述镜头座(230)，其特征在于，所述云台(100)包括：
增稳组件(10)和设置于所述增稳组件(10)内的信号传输组件(20)，所述增稳组件(10)用于安装所述负载(200)；
所述增稳组件(10)包括俯仰轴电机组件(11)和横滚轴电机组件(13)，所述俯仰轴电机组件(11)和横滚轴电机组件(13)可转动连接，所述横滚轴电机组件(13)用于设置于所述外壳(220)内，并且所述横滚轴电机组件(13)用于与所述摄像头(210)连接；
所述信号传输组件(20)包括信号线(21)和电路板(22)，所述信号线(21)包括俯仰轴绕线部(211)和横滚轴绕线部(213)，所述俯仰轴绕线部(211)绕设于所述俯仰轴电机组件(11)的转轴，所述俯仰轴绕线部(211)的一端与所述电路板(22)电连接，所述横滚轴绕线部(213)用于绕设于所述镜头座(230)，所述横滚轴绕线部(213)的一端与所述电路板(22)电连接，另一端用于与所述摄像头(210)电连接。
2.根据权利要求1所述的云台(100)，其特征在于，
所述俯仰轴电机组件(11)包括第一驱动装置(111)和第一连接臂(112)，所述第一驱动装置(111)与所述第一连接臂(112)连接；
所述增稳组件(10)还包括航向轴电机组件(12)，所述航向轴电机组件(12)包括第二驱动装置(121)和第二连接臂(122)，所述第二连接臂(122)可连接于所述第一驱动装置(111)与所述第二驱动装置(121)之间；
所述第二驱动装置(121)与所述横滚轴电机组件(13)连接。
3.根据权利要求2所述的云台(100)，其特征在于，
所述横滚轴电机组件(13)包括第三驱动装置(131)，所述第三驱动装置(131)用于与所述镜头座(230)连接，并可带动所述摄像头(210)和镜头座(230)绕横滚轴转动。
4.根据权利要求3所述的云台(100)，其特征在于，
所述第一驱动装置(111)、第二驱动装置(121)和第三驱动装置(131)的控制单元集成于电路板(22)；
所述电路板(22)分别与所述第一驱动装置(111)、第二驱动装置(121)和第三驱动装置(131)电连接。
5.根据权利要求4所述的云台(100)，其特征在于，所述信号线(21)还包括航向轴绕线部(212)，所述航向轴绕线部(212)绕设于所述第二驱动装置(121)的转轴上，所述航向轴绕线部(212)的一端与所述电路板(22)电连接，另一端与所述横滚轴绕线部(213)的一端电连接。
6.根据权利要求2所述的云台(100)，其特征在于，
所述电路板(22)设置于所述第二连接臂(122)内。
7.根据权利要求2所述的云台(100)，其特征在于，
所述电路板(22)设置于所述第一连接臂(112)内。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的云台(100)，其特征在于，所述信号线(21)为柔性电路板排线。
9.一种无人机，其特征在于，包括：负载(200)和如权利要求1-8中任一项所述的云台(100)，所述云台(100)搭载所述负载(200)。
10.根据权利要求9所述的无人机，其特征在于，
所述负载(200)包括摄像头(210)和外壳(220)以及镜头座(230)，所述摄像头(210)和镜头座(230)设置于所述外壳(220)内，并且所述摄像头(210)固定于所述镜头座(230)；
所述横滚轴电机组件(13)包括第三固定部(1311)和第三转动部(1312)，所述第三固定部(1311)可相对于所述第三转动部(1312)转动；
所述镜头座(230)与所述第三转动部(1312)固定连接，所述外壳(220)与所述第三固定部(1311)固定连接。
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