一种六自由度无人机云台装置的制作方法

本实用新型涉及航空无人机技术领域，尤其是涉及一种六自由度无人机云台装置。

背景技术：

无人机产品近几年来发展迅速，不断有全新的品牌和产品亮相，与此同时，针对行业推出的无人机配件也在不断涌现，这些无人机配件在各自行业领域内发挥着重要作用。

在无人机上可以安装抛投装置，应用于安防反恐、植保、消防救援、光伏、风电、石油、电网、环保监测、桥梁交通等行业。

无人机挂载的相机等视觉设备一般通过云台安装在无人机上，无人机飞行过程中，由于自身会产生高频震动，同时无人机飞行姿态波动会造成低频抖动，这些都会影响视觉设备获取图像等信息的精度和稳定性，因此在无人机的云台上设计有运动自由度，可以通过自身自由度方向的快速响应来削弱甚至抵消这些不良影响；另外，视觉设备往往需要观察无人机的不同方向，云台同时具有带动视觉设备变化姿态，方便无人机观察各个方向的作用；云台的自由度数量越多，可以消除不良影响的方向越多，而且可以使视觉设备获取更多的观察方向，目前常见的无人机云台具有三个转动自由度，缺点是不能削弱三个平移自由度方向的震动和抖动；虽然少数云台采用了stewart并联机构形式的六自由度结构，消除六个自由度方向的震动和抖动，但是由于并联机构自身工作空间小的致命缺点，导致视觉设备只能在较小的姿态进行变化，局限了观察方向。

技术实现要素：

针对上述背景技术所阐述的问题，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种六自由度无人机云台装置。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种六自由度无人机云台装置，包括三自由度并联结构和三自由度串联结构，所述三自由度并联结构包括支撑板、运动板和用于连接支撑板与运动板的三个舵机组，所述舵机组包括顺序连接的摇臂、舵机、连杆，所述舵机连接支撑板，连杆连接运动板；所述三自由度串联结构固定在运动板下方，所述三自由度串联结构包括顺序串联连接的三个轴电机。

上述技术方案中，所述三自由度串联结构还包括连接臂，连接臂为直角弯臂，弯臂两端设置电机固定板，所述连接臂分为连接臂a和连接臂b，所述轴电机分为航向轴电机、横滚轴电机、俯仰轴电机，轴电机包括运动端和固定端，航向轴电机的运动端固定连接在运动板上，连接臂a两端的电机固定板分别连接航向轴电机的固定端和横滚轴电机的运动端，连接臂b两端的电机固定板分别连接横滚轴电机的固定端和俯仰轴电机的运动端。

上述技术方案中，所述支撑板下方设置舵机固定槽，在舵机固定槽上设置舵机固定孔。

上述技术方案中，所述运动板设置三个运动连接块，每个运动连接块分别固定连接一个运动连接体，运动连接体两侧设置运动弯臂，运动弯臂的端头设置运动连接球。

上述技术方案中，所述连杆两端的结构为球形凹槽。

上述技术方案中，所述摇臂包括摇臂连接体，摇臂连接体上端设置连接板，在连接板上设置舵机安装连接孔，摇臂连接体两侧设置摇臂弯臂，摇臂弯臂的端头设置摇臂连接球。

上述技术方案中，所述连接板设置在摇臂连接体中间位置，且垂直于摇臂连接体。

上述技术方案中，所述运动弯臂两端设置的运动连接球之间的球心距离等于摇臂弯臂两端设置的摇臂连接球之间的球心距离。

本实用新型采用串联机构安装在并联机构下方的方案，解决了云台三个平移方向不需要做大位移移动的同时消除不良震动和抖动，以及三个旋转方向既要消除不良震动和抖动，又要带动视觉设备绕各个轴转动来观察不同方向的需求，发挥了并联机构累积误差小刚度高和串联机构工作空间大的优点；可以消除无人机带来的六个自由度方向的高频震动和低频抖动，使无人机挂载的视觉设备获取高精度稳定信号，同时云台可以带动视觉设备做大姿态变化，可以观察无人机的更多方向，具有设计合理，结构简单，适应性好的特点。

附图说明

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，下面将对实施例或现有技术描述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。

图1为实用新型实施例结构示意图。

图2为实用新型实施例结构示意图。

图3为三自由度并联机构结构爆炸示意图。

图4为转动板结构示意图。

图5为三自由度串联机构结构示意图。

图6为摇臂机构结构示意图。

其中：支撑板1、舵机固定槽11、舵机固定孔12、运动板2、运动弯臂21、运动连接球22、运动连接块23、摇臂3、摇臂连接体31、连接板32、舵机安装连接孔33、摇臂弯臂34、摇臂连接球35、舵机4、输出轴41、舵机连接孔42、连杆5、球形凹槽51、视觉设备6、连接臂a7、连接臂b8、电机固定板9、航向轴电机101、横滚轴电机102、俯仰轴电机103、运动端1011、固定端1012。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型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作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。

根据图1-6所示，作为实施例：一种六自由度无人机云台装置，包括三自由度并联结构和三自由度串联结构，三自由度并联结构位于三自由度串联结构上方。

三自由度串联结构包括三个轴电机、连接臂，连接臂为直角弯臂，弯臂两端设置电机固定板，连接臂分为连接臂a和连接臂b，轴电机分为航向轴电机、横滚轴电机、俯仰轴电机，轴电机包括运动端和固定端，航向轴电机的运动端固定连接在运动板上，连接臂a两端的电机固定板分别连接航向轴电机的固定端和横滚轴电机的运动端，连接臂b两端的电机固定板分别连接横滚轴电机的固定端和俯仰轴电机的运动端，俯仰轴电机的固定端固定视觉设备，三个旋转方向可以消除无分机不良震动和抖动，也可以带动视觉设备绕各个轴转动来观察不同方向。

三自由度并联结构包括支撑板、运动板和用于连接支撑板与运动板的三个舵机组，舵机组包括顺序连接的摇臂、舵机、连杆，舵机连接支撑板，连杆连接运动板；支撑板为三角形，支撑板上方固定连接在无人机上，该连接结构方式为本领域技术人员常规技术手段，故不再赘述；支撑板的三个角下方分别设置舵机固定槽，在舵机固定槽上设置舵机固定孔，舵机通过螺栓穿过舵机的舵机连接孔和舵机固定孔连接在支撑板上，三个舵机位于支撑板上，通过摇臂、连杆产生小位移，实现三自由度的平移运动，三个平移方向不需要做大位移移动，即可消除无人机不良震动和抖动。

摇臂包括摇臂连接体，摇臂连接体上端设置连接板，连接板设置在摇臂连接体中间位置，且垂直于摇臂连接体；在连接板上设置舵机安装连接孔，舵机的输出轴与摇臂的舵机安装孔固定连接，摇臂连接体两侧设置摇臂弯臂，摇臂弯臂的端头设置摇臂连接球。

运动板对应于支撑板，也是三角形，对应支撑板的三个角分别设置三个运动连接块，每个运动连接块分别固定连接一个运动连接体，运动连接体两侧设置运动弯臂，运动弯臂的端头设置运动连接球。

运动板的每个运动连接块的运动弯臂两端设置的运动连接球之间的球心距离，应当等于支撑板三个角下方摇臂弯臂两端设置的摇臂连接球之间的球心距离，基于已经成熟的delta并联机构，可知：支撑板三个角下方摇臂弯臂两端设置的摇臂连接球之间的球心距离，能够实现运动板和支撑板始终平行，运动板在三个舵机控制下，可以相对于支撑板做三自由度平移。

连杆两端的结构为球形凹槽，摇臂连接球的球头和运动连接球的球头分别设置在连杆两端的球形凹槽内，为球头铰连接关系，球头可以在球形凹槽内稳定自由的转动。

本实用新型专利的三自由度串联机构安装在三自由度并联机构的下方，既发挥了并联机构累积误差小刚度高的优点，又发挥了串联机构工作空间大的优点，一方面可以消除无人机带来的六个自由度方向的高频震动和低频抖动，使无人机挂载的视觉设备获取高精度稳定信号；另一方面云台可以带动视觉设备做大姿态变化，可以观察无人机的更多方向，具有较好的实用性。

故，以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。