云台结构及无人机[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 209776821 U(45)授权公告日 2019.12.13

(21)申请号 201920003734.3(22)申请日 2019.01.02

(73)专利权人 天津中科无人机应用研究院

地址 301800 天津市宝坻区京津新城唐泉

尚苑2号楼6层(72)发明人 杨凯欣　刘贺轩　吕阳　(74)专利代理机构 北京智信四方知识产权代理

有限公司 11519

代理人 钟文芳　宋海龙(51)Int.Cl.

BD 47/08(2006.01)BC 27/08(2006.01)

权利要求书1页 说明书5页 附图2页

CN 209776821 U()实用新型名称

云台结构及无人机(57)摘要

本公开实施例公开了一种云台结构及无人机。所述云台结构包括：横滚旋转结构、方位旋转结构和俯仰旋转结构；其中，横滚旋转结构、方位旋转结构和俯仰旋转结构的旋转轴分别两两相互垂直；横滚旋转结构包括横滚电机和两个横滚支架；横滚电机两端分别连接所述横滚支架；方位旋转结构包括两个方位电机和方位支架；方位支架呈圆环状，两个方位电机的一端分别固定连接在所述方位支架圆环内侧的两个相对位置处；且两个方位电机的另一端分别与所述横滚电机连接；俯仰旋转结构包括两个俯仰电机和两个俯仰支架；俯仰电机的一端连接在方位支架圆环外侧的两个相对位置处，俯仰电机的另一端分别固定连接两个所述俯仰支架上。

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权　利　要　求　书

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1.一种云台结构，其特征在于，包括：横滚旋转结构、方位旋转结构和俯仰旋转结构；其中，所述横滚旋转结构、方位旋转结构和俯仰旋转结构的旋转轴分别两两相互垂直；

所述横滚旋转结构包括横滚电机和两个横滚支架；所述横滚电机两端分别连接所述横滚支架；

所述方位旋转结构包括两个方位电机和方位支架；所述方位支架呈圆环状，所述两个方位电机的一端分别固定连接在所述方位支架圆环内侧的两个相对位置处；且所述两个方位电机的另一端分别与所述横滚电机连接；

所述俯仰旋转结构包括两个俯仰电机和两个俯仰支架；所述俯仰电机的一端连接在所述方位支架圆环外侧的两个相对位置处，所述俯仰电机的另一端分别固定连接所述两个所述俯仰支架上。

2.根据权利要求1所述的云台结构，其特征在于，所述两个横滚支架作为底座，分别用于安装图像传感设备。

3.根据权利要求1所述的云台结构，其特征在于，所述两个方位电机的另一端通过转轴分别与所述横滚电机两侧连接。

4.根据权利要求1所述的云台结构，其特征在于，所述两个俯仰电机的一端通过转轴连接在所述方位支架外侧的两个相对位置处。

5.根据权利要求1所述的云台结构，其特征在于，所述俯仰支架为长方体边框支架；和/或，所述横滚支架为L型支架。

6.根据权利要求1所述的云台结构，其特征在于，所述俯仰支架可拆卸地连接在无人机机身上。

7.一种无人机，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的云台结构。8.根据权利要求7所述的无人机，其特征在于，还包括：两个图像传感设备，分别安装在所述横滚支架上后，分别位于所述无人机的上部和下部，所述横滚支架通过伸缩装置能够延伸到无人机机身外部。

9.根据权利要求7或8所述的无人机，其特征在于，所述云台结构安装在所述无人机机身中部的安装孔中；两个横滚支架从无人机机身中部的所述安装孔上下延伸至无人机机身外部。

10.根据权利要求8所述的无人机，其特征在于，所述横滚电机的转动能够带动所述横滚支架进行转动，使得所述图像传感设备能够拍摄到所述无人机上部和下部的影像；所述方位电机能够带动所述横滚旋转结构转动，使得所述图像传感设备能够拍摄到所述无人机左、右两侧的影像；所述俯仰电机能够带动所述横滚旋转结构和所述方位旋转结构作为一个整体进行转动，使得所述图像传感设备能够拍摄到所述无人机前、后两侧的影像。

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说　明　书云台结构及无人机

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技术领域

[0001]本公开涉及机械技术领域，具体涉及一种云台结构及无人机。

背景技术

[0002]无人机技术近年来飞速发展，在各个领域得到了广泛应用。利用无人机航拍采集全景影像是一种新兴的技术手段。全景视频图像可以展现360 度空间任意方位的景观，让人仿佛身临其境，因而对全景视频图像的需求越来越多。

[0003]现有的无人机全景影像采集方式通常将全景相机安装在外挂式云台上，云台通常位于无人机机腹下面。机身本体以及螺旋桨、起落架等会对拍摄区域造成一定的遮挡，无法达到全景的拍摄要求。此外，外挂云台会增大飞行阻力、易抖动而影响航拍效果和影像质量。[0004]相关技术中在无人机上通过设置多个广角镜头相机，满足全景拍摄的要求。但是在后期制作过程中，图像拼接处理耗费时间和精力。此外无人机在飞行过程中，机体姿态的变化是随机的，同时会伴随抖动，外挂云台对拍摄图像清晰度和质量都有影响。多个相机在三轴稳像云台的配重平衡上会影响效率。

实用新型内容

[0005]本公开实施例提供一种云台结构及无人机。[0006]第一方面，本公开实施例中提供了一种云台结构，包括：横滚旋转结构、方位旋转结构和俯仰旋转结构；其中，所述横滚旋转结构、方位旋转结构和俯仰旋转结构的旋转轴分别两两相互垂直；

[0007]所述横滚旋转结构包括横滚电机和两个横滚支架；所述横滚电机两端分别连接所述横滚支架；

[0008]所述方位旋转结构包括两个方位电机和方位支架；所述方位支架呈圆环状，所述两个方位电机的一端分别固定连接在所述方位支架圆环内侧的两个相对位置处；且所述两个方位电机的另一端分别与所述横滚电机连接；

[0009]所述俯仰旋转结构包括两个俯仰电机和两个俯仰支架；所述俯仰电机的一端连接在所述方位支架圆环外侧的两个相对位置处，所述俯仰电机的另一端分别固定连接所述两个所述俯仰支架上。[0010]其中，所述两个横滚支架作为底座，分别用于安装图像传感设备。[0011]其中，所述两个方位电机的另一端通过转轴分别与所述横滚电机两侧连接。[0012]其中，所述两个俯仰电机的一端通过转轴连接在所述方位支架外侧的两个相对位置处。

[0013]其中，所述俯仰支架为长方体边框支架；和/或，所述横滚支架为L型支架。[0014]其中，所述俯仰支架可拆卸地连接在无人机机身上。[0015]第二方面，本公开实施例中提供了一种无人机，包括如第一方面所述的云台结构。

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其中，无人机还包括：

[0017]两个图像传感设备，分别安装在所述横滚支架上后，分别位于所述无人机的上部和下部，所述横滚支架通过伸缩装置能够延伸到无人机机身外部。[0018]其中，所述云台结构安装在所述无人机机身中部的安装孔中；两个横滚支架从无人机机身中部的所述安装孔上下延伸至无人机机身外部。[0019]其中，所述横滚电机的转动能够带动所述横滚支架进行转动，使得所述图像传感设备能够拍摄到所述无人机上部和下部的影像；所述方位电机能够带动所述横滚旋转结构转动，使得所述图像传感设备能够拍摄到所述无人机左、右两侧的影像；所述俯仰电机能够带动所述横滚旋转结构和所述方位旋转结构作为一个整体进行转动，使得所述图像传感设备能够拍摄到所述无人机前、后两侧的影像。

[0020]本公开实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：[0021]本公开实施例提出的云台结构包括俯仰旋转结构、横滚旋转结构和方位旋转结构；其中，所述俯仰旋转结构、横滚旋转结构和方位旋转结构的旋转轴分别两两相互垂直；横滚电机通过带动横滚支架转动，进而带动横滚支架上安装的设备进行转动，方位电机可以带动横滚旋转结构转动，俯仰电机可以带动横滚旋转结构和方位旋转结构作为一个整体进行转动，最终能够实现横滚支架上安装的设备进行全方位转动。本公开实施例提出的云台结构适用于无人机上承载安装图像传感设备，能够使得无人机上的图像传感设备实现无人机上下、左右、前后各个方向角度的影像拍摄，克服了已有技术中存在的技术缺陷。[0022]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能本公开。

附图说明

[0023]结合附图，通过以下非性实施方式的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：

[0024]图1为根据本公开一实施方式的云台结构的整体结构示意图；[0025]图2为根据本公开一实施方式的云台结构的效果示意图；[0026]图3为根据本公开一实施方式的无人机的结构示意图。

具体实施方式

[0027]下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施方式，以使本领域技术人员可容易地实现它们。此外，为了清楚起见，在附图中省略了与描述示例性实施方式无关的部分。

[0028]在本公开中，应理解，诸如“包括”或“具有”等的术语旨在指示本说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，并且不欲排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在或被添加的可能性。[0029]另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。[0030]本公开提出一种云台结构。图1示出根据本公开一实施方式的云台结构的结构示意图，如图1所示，所述云台结构100包括：横滚旋转结构101、方位旋转结构102和俯仰旋转

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结构103；其中，横滚旋转结构101、方位旋转结构102和俯仰旋转结构103的旋转轴分别两两相互垂直；

[0031]所述横滚旋转结构101包括横滚电机1011和两个横滚支架1012；所述横滚电机1011两端分别连接所述横滚支架1012；

[0032]所述方位旋转结构102包括两个方位电机1021和方位支架1022；所述方位支架1022呈圆环状，所述两个方位电机1021的一端分别固定连接在所述方位支架1022圆环内侧的两个相对位置处；且所述两个方位电机 1021的另一端分别与所述横滚电机1011连接；[0033]所述俯仰旋转结构103包括两个俯仰电机1031和两个俯仰支架1032；所述俯仰电机1031的一端连接在所述方位支架1022圆环外侧的两个相对位置处，所述俯仰电机1031的另一端分别固定连接所述两个所述俯仰支架1032上。[0034]本实施例中，横滚电机1011、俯仰电机1031和方位电机1021均能够实现360度旋转。

[0035]在本公开实施例一可选的实现方式中，所述两个横滚支架1012作为底座，分别用于安装图像传感设备。

[0036]云台结构可以作为相机、摄像机等的支撑设备，本公开实施例中，相机、摄像机等图像传感设备可以设置安装在横滚支架1012上，能够实现图像传感设备多方位拍摄。[0037]在本公开实施例一可选的实现方式中，所述两个方位电机1021的另一端通过转轴分别与所述横滚电机1011两侧连接。[0038]该可选的实现方式中，横滚电机1011的两端通过转轴分别与两个横滚支架1012连接，实现横滚支架1012以及横滚支架1012上支撑的图像传感设备的360旋转；而方位电机1021的一端通过转轴与横滚电机1011 上的机壳连接，能够带动横滚电机1011以及横滚支架1012一起进行转动。

[0039]在本公开实施例一可选的实现方式中，所述两个俯仰电机1031的一端通过转轴连接在所述方位支架1022外侧的两个相对位置处。[0040]该可选的实现方式中，方位支架1022为圆环状，其内侧面相对位置处分别固定连接有方位电机1021，而与方位电机1021的旋转轴垂直的方向上，方位支架1022外侧面相对位置处分别连接有两个俯仰电机1031，且俯仰电机1031通过转轴与方位支架1022连接，因此能够带动方位支架 1022以及方位电机1022进行转动，进而再带动横滚电机1011和横滚支架 1012进行转动。

[0041]在本公开实施例一可选的实现方式中，所述俯仰支架1032为长方体边框支架；和/或，所述横滚支架1012为L型支架。[0042]该可选的实现方式中，L型支架上可以安装广角相机。横滚电机1011 轴和L型支架间可以连接有可伸缩结构。该可伸缩结构可以为手动伸缩结构，根据实际情况可以手动拉伸锁紧，即可实现横滚支架的伸缩功能，进而带动L型支架上安装的广角相机的伸缩。[0043]在本公开实施例一可选的实现方式中，所述俯仰支架可拆卸地连接在无人机机身上。

[0044]该可选的实现方式中，俯仰支架1032位于所述云台结构的最外侧，可以活动事地连接在无人机机身上，进而使得安装在横滚支架1012上的图像传感设备能够采集到无人机各个方位处的影像，实现全方位影像采集功能。

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图2示出了本公开一实施方式中云台结构的效果示意图。

[0046]本公开还提出一种无人机。图3示出根据本公开一实施方式的无人机的结构示意图，如图3所示，所述无人机300包括如图1和图2所示的云台结构100。[0047]无人机300可以是多旋翼无人机，机身中部预设有安装孔，用于安装云台结构100。机身外侧安装有多个螺旋桨、起落架等。

[0048]无人机300上还设置有两个图像传感设备301，分别安装在云台结构 100的横滚支架上，且分别位于无人机300的上部和下部，两个横滚支架1012从无人机300机身中部的安装孔上下延伸至无人机机身外部。云台结构100上的两个俯仰支架1032可拆卸地连接在无人机300的安装孔内侧壁上，圆环状的方位支架1022适应性地套接在无人机300的安装孔内。

[0049]云台结构100的具体细节可参见上述对图1所示实施例的描述，在此不再赘述。[0050]在本公开实施例一可选的实现方式中，参见图1-图3，通过云台结构 100的横滚电机1011的转动能够带动横滚支架1012进行转动，使得图像传感设备301能够拍摄到无人机300上部和下部的影像；方位电机1021 能够带动横滚旋转结构101转动，使得图像传感设备301能够拍摄到无人机300左、右两侧的影像；俯仰电机1031能够带动横滚旋转结构101和方位旋转结构102作为一个整体进行转动，使得图像传感设备301能够拍摄到无人机300前、后两侧的影像。

[0051]在一实施例中，云台结构100安装在多旋翼无人机300的机身中部，通过在该云台上设置两个广角镜头相机，且两个广角相机背向设置，分别位于无人机的上部和下部，相机安装底座通过伸缩装置可延伸到机体外部，确保相机拍摄影像不会被机身、螺旋桨或脚架挡住，满足全景拍摄的要求。两个广角相机通过横滚电机的转动带动横滚转架，即相机安装座一起转动，实现无人机在航拍过程中相机能够拍摄到无人机上部和下部的影像；通过方位电机转子的转动,带动整个横滚旋转结构转动,实现无人机在航拍过程中相机能够拍摄到无人机左、右两侧的影像；通过俯仰电机转子的转动, 带动横滚旋转结构和方位旋转结构作为一个整体转动,实现无人机在航拍过程中相机能够拍摄到无人机前、后两侧的影像,保证无人机在飞行过程中多角度拍摄。[0052]本公开实施例中，整个云台结构通过5个无刷云台电机将3个框架机座连接在一起,使得各框架轴之间能自由转动,框架配置由内到外依次为横滚框架、方位框架和俯仰框架。上述的俯仰电机、方位电机和横滚电机都能实现360度转动。单个广角相机可实现220°&360°的广角，上下两个广角相机实现互补，可拍摄360°&360°的全景影像。[0053]本公开实施例提出的技术方案具有如下优点：[00](1)云台安装在多旋翼无人机的机身中部，上下两个广角相机背向设置，且相机可以伸缩避开无人机本体对广角相机上方和下方拍摄区域的遮挡,能够实现空间360度全景影像拍摄。[0055](2)云台横滚转架采用L形结构，横滚电机支架、方位支架都采用圆形结构，俯仰支架采用小的长方体结构，支架和转架设计结构简单，质量轻，与无人机采用活动式连接，易于拆装更换，费效比高，便于大量使用。

[0056]以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的

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技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

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图1

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图2

图3

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