一种摇臂式可变形顶载云台的制作方法

1.本实用新型涉及云台技术领域，特别是涉及一种摇臂式可变形顶载云台。


背景技术：

2.无人机上搭载摄像机，广泛用于电力巡检拍摄、农业监测、环境监测、影视拍摄、街道拍摄、高速巡警、灾后救援等领域。为获得较大的拍摄视角，现有的无人机一般均设置在无人机的下部，如申请号为202221546580.0的实用新型专利，在无人机的腹部下侧安装相机拍摄角度调整机构和相机支架，通过相机拍摄角度调整机构将相机调整至水平状态进行拍摄，相对于将相机安装在无人机的顶部，此种安装方式扩大了相机的拍摄视角，但此种安装方式也有比较明显的缺点，即由于相机支架的遮挡，相机无法进行垂直拍摄；
3.申请号为201720992027.2的实用新型专利，在无人机的下部设置用于调整相机拍摄位置和拍摄角度的舵机和电机，使得相机能够进行垂直拍摄，扩大了相机的拍摄视角，但由于相机需要在电机的驱动力作用下才能保持稳定的拍摄角度，所以即使在无需调整云台角度时，电机也需要处于工作状态，以确保相机拍摄画面的稳定性，对电机的消耗较大。
4.综上可知，现有技术中缺乏一种既能够垂直拍摄，又能够在无需调整云台视角时，电机能够处于休眠状态的摇臂式可变形顶载云台。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于针对现有技术中的缺陷和不足，提供一种摇臂式可变形顶载云台，一方面克服了现有技术中将拍摄机构设置在无人机顶部无法垂直拍摄，影响拍摄角度的问题，另一方面在无需调整拍摄角度时，拍摄部不仅能够拍摄到稳定的画面，而且在此状态下，第二动力机构还能够处于休眠状态，减小对第二动力机构的消耗，提高第二动力机构的使用寿命。
6.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
7.本实用新型提供一种摇臂式可变形顶载云台，包括可叠放在承载部上部的拍摄部，所述拍摄部通过云台臂与所述承载部相连接，所述云台臂的一端通过第一动力机构与所述承载部转动连接，所述拍摄部通过第二动力机构与所述云台臂转动连接，所述云台臂与所述拍摄部的连接点能够伸至所述承载部的外部，所述拍摄部的转动轮廓与所述第一动力机构不干涉；
8.优选地，所述第一动力机构具有转动轴，所述云台臂与所述转动轴固定连接，所述云台臂沿所述转动轴的法平面转动，l1为所述云台臂的实际长度，a为所述拍摄部与所述云台臂的连接点，l2为a由所述承载部的内部伸至所述承载部的外侧所需的最小长度，l1≥l2；
9.优选地，所述云台臂上设有位置与所述转动轴相适配的转轴安装孔，所述转动轴装配在所述转轴安装孔内，所述转动轴与所述转轴安装孔过盈配合；
10.优选地，所述云台臂上固定有舵机臂，所述转轴安装孔位于所述舵机臂上；
11.优选地，所述云台臂的内部设有空腔，所述舵机臂位于所述空腔内，所述第一动力
机构的外壳上设有伸入所述空腔内的环形凸缘，所述环形凸缘包围于所述转动轴的外侧；
12.优选地，所述第二动力机构为无刷电机，所述无刷电机的定子与所述云台臂固定连接，所述无刷电机的转子与所述拍摄部固定连接；
13.优选地，所述无刷电机的转子外部设有保护壳，所述保护壳与所述无刷电机的转子固定连接，所述云台臂的空腔外壁与所述保护壳重叠设置，所述云台臂的空腔外壁与所述保护壳之间设有便于所述拍摄部转动的通道；
14.优选地，所述云台臂远离所述无刷电机的一端设有容纳腔，用于控制所述无刷电机动作的电路板固定在所述容纳腔内，所述容纳腔远离所述无刷电机的一端设有可拆卸的安装盖；
15.优选地，所述云台臂位于所述拍摄部和所述承载部的同一侧，或所述承载部上设有用于容纳所述云台臂的凹槽，所述转动轴转动安装于所述凹槽内，所述云台臂与所述转动轴固定连接，所述凹槽的长度与所述云台臂沿所述凹槽的转动轮廓相适配；
16.优选地，所述承载部的内部设有用于控制所述第一动力机构转动角度的控制模块，所述第一动力机构与所述控制模块通讯连接。
17.本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
18.1、本实用新型公开的摇臂式可变形顶载云台，设置连接拍摄部和承载部的云台臂，通过驱动云台臂转动，实现拍摄部与承载部叠放或错位设置，此外，设置第二动力机构驱动拍摄部转动，使得本实用新型公开的技术方案，可实现将拍摄部放置在无人机或其他飞行机械顶部，并能够进行垂直拍摄的技术效果；此外，在不需要调整拍摄角度，即用于驱动拍摄部转动的第二动力机构处于休眠状态，拍摄部放置在承载部上部时，在承载部的支撑作用下，拍摄部能够稳定的设置在支撑部的上部，且在第一动力机构的作用下，云台臂的位置固定，云台臂不会带动拍摄部运动，进一步提高了拍摄部的位置稳定性，使其可以拍摄出稳定的画面，提高该可变形顶载云台的拍摄质量；综上，本实用新型公开的技术方案一方面克服了现有技术中将拍摄机构设置在无人机顶部无法垂直或大角度俯视拍摄地面目标，影响拍摄角度的问题，另一方面在无需调整拍摄角度时，拍摄部不仅能够拍摄到稳定的画面，而且在此状态下，第二动力机构还能够处于休眠状态，减小对第二动力机构的消耗，提高第二动力机构的使用寿命。
19.2、本实用新型通过设置与第一动力机构通讯连接的ai控制模块，通过ai模块的ai计算、cv计算等功能，优化调整云台臂的转动角度，使得拍摄机构能够处于最有利的位置拍摄，进一步提高利用该装置拍摄的画面质量，提高该装置的应用能力。
20.3、本实用新型通过设置拍摄部与承载部能够叠放的方式，相对于将拍摄部固定设置在承载部上某一空间位置的方式，折叠状态的云台具有最小化空间占用优势，更节省收纳空间，当云台产品的载具移动至开阔地带，并展开至工作状态时，能够发挥正常功能。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为摇臂式可变形顶载云台的轴侧结构示意图；
23.图2为摇臂式可变形顶载云台的正视结构示意图；
24.图3至图4为摇臂式可变形顶载云台的变形结构示意图；
25.图5为摇臂式可变形顶载云台的剖视结构示意图；
26.图6为云台臂的轴侧结构示意图；
27.图7为云台臂的侧视结构示意图；
28.图8为a处的剖视结构示意图；
29.图9为承载部上设有凹槽的摇臂式可变形顶载云台的轴侧结构示意图。
30.其中，1、承载部；2、拍摄部；3、云台臂；4、第一动力机构；5、转动轴；6、第二动力机构；7、定子；8、转子；9、控制模块；10、转轴安装孔；11、舵机臂；12、空腔；13、环形凸缘；14、保护壳；15、容纳腔；16、电路板；17、安装盖；18、凹槽。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
33.如图1至9所示，本实用新型提供一种摇臂式可变形顶载云台，包括可叠放在承载部1上部的拍摄部2，拍摄部2可以是各种用于拍照和/或摄像的仪器，作为本发明的一个优选实施例，拍摄部2为相机，拍摄部2通过云台臂3与承载部1相连接，云台臂3的一端通过第一动力机构4与承载部1转动连接，第一动力机构4具有固定部位和转动轴5，固定部位和转动轴5与承载部1以及云台臂3的连接形式可以是，固定部位固定在承载部1上，转动轴5固定在云台臂3上，转动轴5驱动云台臂3相对于承载部1转动；也可以是固定部位固定在云台臂3上，转动轴5固定在承载部1上，转动轴5驱动承载部1相对于云台臂3转动。当承载部1设置在飞行机械/不便于转动的物体顶部时，第一动力机构4的固定部位固定在承载部1上，第一动力机构4的转动轴5固定在云台臂3上，第一动力机构4驱动云台臂3转动，留出便于拍摄部2转动的空间；当承载部1不设置在飞行机械/不便于转动的物体顶面，如将承载部1转动设置在支架上时，可以选用第二种设置形式，在此种情况下，承载部1相对于云台臂3转动的同时，承载部1也相对于支架进行转动，从而让出拍摄空间，使得拍摄部2可以进行垂直拍摄。
34.拍摄部2通过第二动力机构6与云台臂3转动连接，云台臂3与拍摄部2的连接点能够伸至承载部1的外部，拍摄部2的转动轮廓与第一动力机构4不干涉，第二动力机构6为无刷电机，无刷电机的定子7与云台臂3固定连接，无刷电机的转子8与拍摄部2固定连接，工作时，先启动第一动力机构4，使云台臂3与承载部1相向运动，当云台臂3与拍摄部2的连接点伸至承载部1的外部时，拍摄部2的下部留出了供拍摄部2转动的空间，此时启动第二动力机构6，在第二动力机构6的带动下拍摄部2的摄像头转至垂直于地面的方向，使得拍摄部2能够垂直拍摄；此外，在无需调整云台视角时，由于拍摄部2能够受到支撑部的支撑作用，所以此时第二动力机构6可以处于休眠状态，仅需要启动第一动力机构4，固定住云台臂3的设置
位置，即可使拍摄部2受力稳定，确保拍摄画面的稳定性。
35.拍摄部2和承载部1的设置形式可以是：云台臂3位于拍摄部2和承载部1同一侧的外壁上，转动轴5垂直于该外壁设置，云台臂3在与该外壁平行的平面内左右转动，将拍摄部2上与承载部1接触的表面命名为放置面，在此种情况下，承载部1的上表面可以与放置面大小相同，也可以大于放置面；或在承载部1上设置用于容纳云台臂3的凹槽18，转动轴5穿过该凹槽18后与凹槽18的侧壁转动连接，云台臂3通过过盈配合的方式与转动轴5固定连接，凹槽18的长度与云台臂3沿凹槽18的转动轮廓相适配，即凹槽18的长度不小于由云台臂3与转动轴5的连接点至云台臂3底壁的最大长度，使得转动轴5转动时不会与凹槽18发生干涉，此时承载部1的上表面需大于放置面，且承载部1的上表面需具有面积不小于放置面的承载区，使得拍摄部2能够稳定的叠放在承载部1的上表面。
36.为确保拍摄部2的下部能够留出供拍摄部2转动的空间，第一动力机构4的转动轴5与云台臂3固定连接，云台臂3沿转动轴5的法平面转动，l1为云台臂3的实际长度，a为拍摄部2与云台臂3的连接点，l2为a由承载部1的内部伸至承载部1的外侧所需的最小长度，l1≥l2，使得拍摄部2与云台臂3的连接点能够伸至承载部1的外侧，从而确保拍摄部2转动时，拍摄部2与舵机的外壳不会发生干涉。
37.作为本实用新型的一个优选实施例，第一动力机构4为舵机，固定部位为舵机的外壳，舵机可拆卸地固定在承载部1的内部，承载部1的内部还设有用于控制舵机转动角度的控制模块9，该控制模块9为ai模块，舵机与ai模块通讯连接，ai模块是一个具有ai算力的嵌入式计算机，运行linux系统，主要作用是：一、处理与无人机的通讯协议并向云台相机转达指令，二、与应用软件有关的功能，比如ai计算、cv计算等，将舵机与ai模块通讯连接就是让舵机的pwm通讯口与linux系统连接。舵机具有转动轴5，转动轴5与云台臂3固定连接，作为本实用新型的优选实施例，转动轴5与云台臂3的连接方式为：云台臂3上设有位置与转动轴5相适配的转轴安装孔10，转动轴5装配在转轴安装孔10内，转动轴5与转轴安装孔10过盈配合，可以在云台臂3上设一凸台，在该凸台上设置转轴安装孔10，也可以在云台臂3上固定一舵机臂11，在该舵机臂11上设置转轴安装孔10，本实用新型优选在云台臂3靠近转动轴5的一侧设置舵机臂11，将转轴安装孔10设置在舵机臂11上，舵机臂11与云台臂3通过螺栓固定连接；舵机的外壳与承载部1的固定连接方式可以是螺钉/螺栓连接，也可以是采用焊接的方式将舵机的外壳固定在承载部1的内部。
38.为避免杂质进入转动轴5与转轴安装孔10的配合部位，影响转动轴5的正常转动，本实用新型在云台臂3的内部设置空腔12，舵机臂11设置在空腔12的内部，舵机的外壳上设有伸入空腔12内的环形凸缘13，环形凸缘13包围于转动轴5的外侧；为避免杂质进入无刷电机的内部，影响无刷电机的正常运转，本实用新型在无刷电机的转子8外部设置保护壳14，保护壳14与无刷电机的转子8固定连接，云台臂3内部的空腔12外壁与保护壳14重叠设置，空腔12外壁与保护壳14之间设有便于拍摄部2转动的通道，在确保拍摄部2能够正常转动的情况下，通道的大小越小越好。
39.云台臂3上设有容纳腔15，容纳腔15内设有用于放置电路板16的支座，电路板16固定设置在该支座上，电路板16与无刷电机通讯连接，用于控制无刷电机的转动，容纳腔15的端部具有开口，开口处可拆卸的设有安装盖17，通过设置安装盖17，能够封闭容纳腔15的开口，避免外部的杂物进入容纳腔15内对电路板16造成损坏，此外，将安装盖17以可拆卸的方
式设置在开口处，还能够便于在电路板16出现故障时对电路板16进行更换。
40.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

技术特征：
1.一种摇臂式可变形顶载云台，其特征在于：包括可叠放在承载部上部的拍摄部，所述拍摄部通过云台臂与所述承载部相连接，所述云台臂的一端通过第一动力机构与所述承载部转动连接，所述拍摄部通过第二动力机构与所述云台臂转动连接，所述云台臂与所述拍摄部的连接点能够伸至所述承载部的外部，所述拍摄部的转动轮廓与所述第一动力机构不干涉。2.根据权利要求1所述的摇臂式可变形顶载云台，其特征在于：所述第一动力机构具有转动轴，所述云台臂与所述转动轴固定连接，所述云台臂沿所述转动轴的法平面转动，l1为所述云台臂的实际长度，a为所述拍摄部与所述云台臂的连接点，l2为a由所述承载部的内部伸至所述承载部的外侧所需的最小长度，l1≥l2。3.根据权利要求2所述的摇臂式可变形顶载云台，其特征在于：所述云台臂上设有位置与所述转动轴相适配的转轴安装孔，所述转动轴装配在所述转轴安装孔内，所述转动轴与所述转轴安装孔过盈配合。4.根据权利要求3所述的摇臂式可变形顶载云台，其特征在于：所述云台臂上固定有舵机臂，所述转轴安装孔位于所述舵机臂上。5.根据权利要求4所述的摇臂式可变形顶载云台，其特征在于：所述云台臂的内部设有空腔，所述舵机臂位于所述空腔内，所述第一动力机构的外壳上设有伸入所述空腔内的环形凸缘，所述环形凸缘包围于所述转动轴的外侧。6.根据权利要求5所述的摇臂式可变形顶载云台，其特征在于：所述第二动力机构为无刷电机，所述无刷电机的定子与所述云台臂固定连接，所述无刷电机的转子与所述拍摄部固定连接。7.根据权利要求6所述的摇臂式可变形顶载云台，其特征在于：所述无刷电机的转子外部设有保护壳，所述保护壳与所述无刷电机的转子固定连接，所述云台臂的空腔外壁与所述保护壳重叠设置，所述云台臂的空腔外壁与所述保护壳之间设有便于所述拍摄部转动的通道。8.根据权利要求7所述的摇臂式可变形顶载云台，其特征在于：所述云台臂远离所述无刷电机的一端设有容纳腔，用于控制所述无刷电机动作的电路板固定在所述容纳腔内，所述容纳腔远离所述无刷电机的一端设有可拆卸的安装盖。9.根据权利要求2所述的摇臂式可变形顶载云台，其特征在于：所述云台臂位于所述拍摄部和所述承载部的同一侧，或所述承载部上设有用于容纳所述云台臂的凹槽，所述转动轴转动安装于所述凹槽内，所述云台臂与所述转动轴固定连接，所述凹槽的长度与所述云台臂沿所述凹槽的转动轮廓相适配。10.根据权利要求1所述的摇臂式可变形顶载云台，其特征在于：所述承载部的内部设有用于控制所述第一动力机构转动角度的控制模块，所述第一动力机构与所述控制模块通讯连接。

技术总结
本实用新型公开了一种摇臂式可变形顶载云台，属于云台技术领域，包括可叠放在承载部上部的拍摄部，拍摄部通过云台臂与承载部相连接，云台臂的一端通过第一动力机构与承载部转动连接，拍摄部通过第二动力机构与云台臂转动连接，云台臂与拍摄部的连接点能够伸至承载部的外部，拍摄部的转动轮廓与第一动力机构不干涉，这样设置，一方面克服了将拍摄机构设置在无人机顶部无法垂直或大角度俯视拍摄地面目标，影响拍摄角度的问题，另一方面在无需调整拍摄角度，拍摄部叠放在承载部上时，拍摄部不仅能够拍摄到稳定的画面，不影响拍摄质量，而且在此状态下，第二动力机构还能够处于休眠状态，减小对第二动力机构的消耗，提高第二动力机构的使用寿命。机构的使用寿命。机构的使用寿命。


技术研发人员：盛晓飞
受保护的技术使用者：山东轻智信息科技有限公司
技术研发日：2023.04.03
技术公布日：2023/6/20