專利名稱：一種用于小型無人航拍直升機(jī)的前置三軸式云臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及小型無人飛行器的部件設(shè)計(jì)，屬于航空飛行器設(shè)計(jì)領(lǐng)域
背景技術(shù)：
航拍是指用飛行器在空中飛行過程中對(duì)實(shí)景實(shí)物，在不同的高度、角度、多方位進(jìn)行攝影，攝像。作為一種高技術(shù)含量的拍攝方式，航拍已廣泛的運(yùn)用于各種攝影作品，它以獨(dú)特的視角給觀眾帶來全新的視覺感受。常規(guī)意義上的航拍多由載人飛行器來完成，由于受飛行器性能和安全方面等因素的限制，實(shí)際的拍攝效果并不能完全滿足導(dǎo)演的一些創(chuàng)作需求。例如，攝影機(jī)不能非常貼近被拍攝的目標(biāo)物，不能在狹小的空間飛行，載人飛行器受航空管制或地區(qū)法律條款的限制等等，這些問題的存在在一定程度上制約了影視藝術(shù)的創(chuàng)作。而小型無人直升機(jī)的航拍成本低，安全系數(shù)高，審批程序簡(jiǎn)單，而且其作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)可以是載人飛行器無法到達(dá)的空域、高度或危險(xiǎn)地區(qū)。因此，小型無人直升機(jī)已經(jīng)成為航拍的主要平臺(tái)。目前的小型無人直升機(jī)作為航拍平臺(tái)涉及多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，尤其是航拍云臺(tái)的設(shè)計(jì)。普通小型無人直升機(jī)多采用下掛式云臺(tái)或兩軸前置式云臺(tái)，其中下掛式云臺(tái)導(dǎo)致直升機(jī)機(jī)動(dòng)性差并且由于起落架的影響，拍攝視角范圍較小，而兩軸前置式云臺(tái)震動(dòng)大而且不能做到全視角拍攝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明即針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)問題，提出了一種用于小型無人航拍直升機(jī)的前置三軸式云臺(tái)，取得了良好的效果。普通無人直升機(jī)的下掛式云臺(tái)使飛機(jī)重心過低，導(dǎo)致直升機(jī)機(jī)動(dòng)性變差，同時(shí)受起落架限制影響了拍攝的視野，使航拍航測(cè)的應(yīng)用有一定的局限性?，F(xiàn)有兩軸調(diào)節(jié)前置云臺(tái)震動(dòng)大，本文中的前置三軸式云臺(tái)設(shè)計(jì)方案可以解決上述問題。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于小型無人航拍直升機(jī)的前置三軸式云臺(tái)，其特征在于所述云臺(tái)適于被置于所述無人航拍直升機(jī)的機(jī)身的前部，并包括云臺(tái)主軸，其通過軸承連接在支架上所述支架，其與所述機(jī)身固連。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的云臺(tái)位置示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的云臺(tái)與機(jī)身連接處軸測(cè)圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的航向轉(zhuǎn)軸處驅(qū)動(dòng)俯視圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的俯仰轉(zhuǎn)軸處驅(qū)動(dòng)側(cè)視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的橫側(cè)轉(zhuǎn)軸處驅(qū)動(dòng)側(cè)視圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的橫側(cè)轉(zhuǎn)軸處驅(qū)動(dòng)軸測(cè)圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的目的，是通過對(duì)直升機(jī)云臺(tái)位置的合理設(shè)計(jì)，以及對(duì)云臺(tái)結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)的。以下結(jié)合附圖，說明本發(fā)明的實(shí)施例。云臺(tái)位置云臺(tái)置于機(jī)身(4)前部，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的云臺(tái)位置如圖1所示。云臺(tái)主軸⑴通過軸承連接在支架(6)上，支架(6)與機(jī)身(4)固連。在保證連接強(qiáng)度的同時(shí)， 使得主軸(1)能相對(duì)機(jī)身自由轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖2所示。云臺(tái)前置相對(duì)于云臺(tái)下置能使起落架降低，提高起落架的剛度，增加直升機(jī)起降時(shí)的穩(wěn)定性。并且使得直升機(jī)重心較高，因而機(jī)動(dòng)性有所提高。另外使機(jī)載設(shè)備能更敏捷地捕捉畫面，并可實(shí)現(xiàn)全視角觀測(cè)和拍攝。云臺(tái)機(jī)構(gòu)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如圖1所示，云臺(tái)為三軸式，設(shè)備平臺(tái)可繞三個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。其中軸(1)為航向轉(zhuǎn)軸，云臺(tái)可繞該軸全周旋轉(zhuǎn)；軸( 為俯仰轉(zhuǎn)軸，機(jī)載設(shè)備可繞該軸在180度角內(nèi)俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)。軸( 為橫側(cè)轉(zhuǎn)軸，設(shè)備可繞該軸在120度角內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。各轉(zhuǎn)軸的驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的航向轉(zhuǎn)軸⑴處驅(qū)動(dòng)如圖3所示。航向轉(zhuǎn)軸⑴上固連齒輪盤(11)，舵機(jī)(15)通過支架(14)固定在機(jī)身側(cè)板(12)上，舵機(jī)(15)通過皮帶(13) 驅(qū)動(dòng)齒輪盤(11)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)云臺(tái)繞航向轉(zhuǎn)軸(1)的轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的俯仰轉(zhuǎn)軸( 處驅(qū)動(dòng)如圖4所示。俯仰轉(zhuǎn)軸(2)上固連齒輪盤(21)，舵機(jī)支架0 固定在云臺(tái)下部側(cè)板上，舵機(jī)04)固定在舵機(jī)支架上，舵機(jī)04)通過皮帶輪0 驅(qū)動(dòng)齒輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)云臺(tái)下部繞俯仰轉(zhuǎn)軸(2)轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的橫側(cè)轉(zhuǎn)軸( 處驅(qū)動(dòng)如圖5和圖6所示。舵機(jī)支架 (34)固定在云臺(tái)下部側(cè)板(3 上，舵機(jī)(3 通過舵機(jī)支架(34)與側(cè)板(3 相連。舵盤 (351)固定在舵機(jī)輸出軸(35 上，舵盤(351)上安裝球頭(36)。搭載平臺(tái)(31)通過平臺(tái)支架(38)固定在搭載平臺(tái)耳片(3 上，耳片(3 上安裝球頭(36)，連桿(37)連接球頭 (36)。舵機(jī)(3 通過以上機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)搭載平臺(tái)繞軸(3)的轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括1)采用三軸定向云臺(tái)可以克服視野受限問題，實(shí)現(xiàn)全方位的觀測(cè)和拍攝。2)云臺(tái)通過支架與機(jī)身相連，有效地減小了機(jī)身震動(dòng)對(duì)云臺(tái)的影響，提高云臺(tái)的穩(wěn)定性和拍攝畫面的質(zhì)量。3)云臺(tái)前置可以使直升機(jī)立向質(zhì)量分布更集中，提高飛機(jī)的機(jī)動(dòng)性，捕捉圖像更敏捷。4)三軸轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式合理采用了皮帶，連桿傳動(dòng)，相對(duì)于齒輪傳動(dòng)振動(dòng)更小，具有較高的穩(wěn)定性和可靠性。下面通過實(shí)例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明在一次拍攝任務(wù)中，需要由遠(yuǎn)及近拍攝一行進(jìn)中的目標(biāo)如汽車，直升機(jī)在從后面靠近目標(biāo)的過程中，啟動(dòng)云臺(tái)俯仰轉(zhuǎn)軸，使得攝像機(jī)的俯仰角由小變大，鏡頭始終對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)。直升機(jī)追趕上目標(biāo)后，在目標(biāo)側(cè)面與目標(biāo)并排行進(jìn)，此時(shí)啟動(dòng)云臺(tái)航向轉(zhuǎn)軸使攝像機(jī)鏡頭對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，由于直升機(jī)在前飛時(shí)為低頭姿態(tài)，所以啟動(dòng)云臺(tái)橫側(cè)轉(zhuǎn)軸使得拍攝畫面水平。 在整個(gè)過程中通過綜合使用三個(gè)轉(zhuǎn)軸，攝像機(jī)鏡頭始終對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，并可保證畫面水平。
權(quán)利要求
1.一種用于小型無人航拍直升機(jī)的前置三軸式云臺(tái)，其特征在于所述云臺(tái)適于被置于所述無人航拍直升機(jī)的機(jī)身的前部，并包括云臺(tái)主軸(1)，其通過軸承連接在支架(6)上； 所述支架(6)，其與所述機(jī)身固連。
2.如權(quán)利要求1所述的云臺(tái)，其特征在于所述包括作為中軸的航向轉(zhuǎn)軸(1)，所述云臺(tái)可繞航向轉(zhuǎn)軸(1)全周旋轉(zhuǎn)； 俯仰轉(zhuǎn)軸O)，機(jī)載設(shè)備可繞俯仰轉(zhuǎn)軸( 在一個(gè)第一預(yù)定角度范圍內(nèi)俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)； 橫側(cè)轉(zhuǎn)軸(3)，設(shè)備可繞該橫側(cè)轉(zhuǎn)軸C3)在一個(gè)第二預(yù)定角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的云臺(tái)，其特征在于所述云臺(tái)前置，從而相對(duì)于云臺(tái)下置能使起落架降低，提高起落架的剛度，增加直升機(jī)起降時(shí)的穩(wěn)定性，并且使得直升機(jī)重心較高，因而機(jī)動(dòng)性有所提高。
4.如權(quán)利要求2所述的云臺(tái)，其特征在于進(jìn)一步包括與航向轉(zhuǎn)軸(1)固連的第一齒輪盤(11)，舵機(jī)(15)，其通過一個(gè)支架(14)固定在機(jī)身(4)的機(jī)身側(cè)板(12)上， 其中舵機(jī)(1 通過一個(gè)皮帶(1 驅(qū)動(dòng)第一齒輪盤(11)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)云臺(tái)繞航向轉(zhuǎn)軸⑴的轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.如權(quán)利要求2所述的云臺(tái)，其特征在于進(jìn)一步包括與俯仰轉(zhuǎn)軸O)固連的第二齒輪盤01)，第一舵機(jī)支架(25)，其固定在云臺(tái)下部的一個(gè)第一側(cè)板上， 第一舵機(jī)(M)，其固定在第一舵機(jī)支架0 上，其中，舵機(jī)04)通過一個(gè)皮帶輪0 驅(qū)動(dòng)第二齒輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)所述云臺(tái)的下部繞俯仰轉(zhuǎn)軸O)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.如權(quán)利要求2所述的云臺(tái)，其特征在于進(jìn)一步包括第二舵機(jī)支架(34)，其固定在云臺(tái)下部的一個(gè)第二側(cè)板(3 上， 第二舵機(jī)(35)，其通過第二舵機(jī)支架(34)與第二側(cè)板(3 相連。
7.如權(quán)利要求2所述的云臺(tái)，其特征在于進(jìn)一步包括舵盤(351)，其固定在一個(gè)舵機(jī)輸出軸(35 上， 舵盤(351)上安裝的球頭(36)，搭載平臺(tái)(31)，其通過一個(gè)平臺(tái)支架(38)固定在搭載平臺(tái)(31)的耳片(32)上，其中耳片(32)上用于安裝所述球頭(36)， 連桿(37)，用于連接所述球頭(36)，其中，所述第二舵機(jī)(3 驅(qū)動(dòng)搭載平臺(tái)(31)繞橫側(cè)轉(zhuǎn)軸(3)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于小型無人航拍直升機(jī)的前置三軸式云臺(tái)，其特征在于所述云臺(tái)適于被置于所述無人航拍直升機(jī)的機(jī)身(4)的前部，并包括云臺(tái)主軸(1)，其通過軸承連接在支架(6)上；所述支架(6)，其與所述機(jī)身(4)固連；作為中軸的航向轉(zhuǎn)軸(1)，所述云臺(tái)可繞航向轉(zhuǎn)軸(1)全周旋轉(zhuǎn)；俯仰轉(zhuǎn)軸(2)，機(jī)載設(shè)備可繞俯仰轉(zhuǎn)軸(2)在一個(gè)第一預(yù)定角度范圍內(nèi)俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)；橫側(cè)轉(zhuǎn)軸(3)，設(shè)備可繞該橫側(cè)轉(zhuǎn)軸(3)在一個(gè)第二預(yù)定角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。
文檔編號(hào)B64D47/08GK102303707SQ20111014139
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者萬志強(qiáng), 王川, 陳泓迪, 雷螢 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)