一种物联网用基于无人机倾斜摄影的防抖结构

本发明涉及无人机领域，特别涉及一种物联网用基于无人机倾斜摄影的防抖结构。

背景技术：

在无人机领域中，采用不同结构形式的防抖结构来防止在拍摄过程中画面出现抖动进而无法对焦是众所周知的。在研究和实现无人机防抖功能的过程中，研究人员发现现有技术中防抖结构至少存在如下问题：

现有的无人机拍摄系统中，其防抖结构大都设置于相机内部，即通过安装具有防抖功能的相机及其云台来进行实现，而相机及其云台的防抖功能受到诸多限制，对于无人机飞行过程中出现的颤振、抖振等现象，其并不能消除或者彻底消除振动或失速带来的画面无法对焦问题，此外，无人机在倾斜摄影过程中为了防止出现失速现象会提前对螺旋桨的转速进行提升，操作者若使用不当使得转速提升幅度过大也会导致机身抖动幅度过大而超出相机及其云台防抖结构的防抖能力。

有鉴于此，实有必要开发一种物联网用基于无人机倾斜摄影的防抖结构，用以解决上述问题。

技术实现要素：

为了克服上述无人机防抖结构所存在的问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够缓解无人机飞行过程中的颤振、抖振等其他抖动问题的物联网用基于无人机倾斜摄影的防抖结构。

就防抖结构而言，本发明为解决上述技术问题的物联网用基于无人机倾斜摄影的防抖结构包括：

内部中空的防护筒，其在两端敞开以形成敞口；

滚动轴承组件，其安装至所述防护筒的其中一端并对该处的敞口进行封闭；

内部中空的驱动安装筒，所述驱动安装筒的其中一端插接至所述防护筒的另一端敞口中，所述驱动安装筒中安装有驱动器；以及

传动轴，其依次穿过所述滚动轴承组件与防护筒后插接至所述驱动安装筒中并最终与所述驱动器传动连接；

其中，所述滚动轴承组件的外侧与所述驱动安装筒的外侧弹性连接有复位部件；所述驱动安装筒中安装有双向滑动轴承组件，所述防护筒通过所述双向滑动轴承组件与所述驱动安装筒的外壁实现轴向滑动连接，所述传动轴通过所述双向滑动轴承组件与所述驱动安装筒的内壁实现轴向滑动连接及周向转动连接。

可选的，所述双向滑动轴承组件包括内轴承及外轴承，所述内轴承包括：

内部中空的内滚珠保持器，其设于所述驱动安装筒的内部；以及

若干个嵌设于所述内滚珠保持器的侧壁上的内滚珠，所述内滚珠与所述内滚珠保持器保持滚动连接，所述内滚珠分别突出于所述内滚珠保持器的内外侧壁；

所述外轴承包括：

内部中空的外滚珠保持器，其套设于所述驱动安装筒上；

若干组周向嵌设于所述外滚珠保持器的侧壁上的外滚珠组，每组外滚珠组由若干个沿所述外滚珠保持器的轴向布置的外滚珠组成，每个所述外滚珠与所述外滚珠保持器保持滚动连接，所述外滚珠分别突出于所述外滚珠保持器的内外侧壁；

其中，所述内滚珠保持器套设于所述传动轴插接至所述驱动安装筒中的部分，当所述内滚珠保持器套设于所述传动轴上时，所述内滚珠分别与所述传动轴的外侧及所述驱动安装筒的内侧保持滚动接触；当所述外滚珠保持器套设于所述驱动安装筒上时，所述外滚珠分别与所述驱动安装筒的外侧及所述防护筒的内侧保持滚动接触。

可选的，所述驱动安装筒与所述传动轴的插接部分中固接有左挡圈及右挡圈，所述左挡圈与右挡圈相对且间隔设置以形成位于两者之间的安装空间，所述内轴承设于所述安装空间中，所述传动轴依次穿过所述左挡圈、内轴承及右挡圈以插接入所述驱动安装筒中。

可选的，所述驱动安装筒的外侧固接有左限位环及右限位环，所述左限位环与右限位环将所述外滚珠保持器夹持于两者之间。

可选的，所述滚动轴承组件与驱动安装筒之间形成有位于所述防护筒内部的压缩空间，所述压缩空间中设有套设于所述传动轴上的减速缓冲圈，所述减速缓冲圈有弹性材料制成；当所述减速缓冲圈完全展开时，所述减速缓冲圈的外侧壁至少部分与所述防护筒的内侧壁保持接触，所述减速缓冲圈的内侧壁与所述传动轴的外侧之间形成有挤压间隙；当所述减速缓冲圈在轴向受压迫而收缩时，所述减速缓冲圈的外侧壁至少部分与所述防护筒的内侧壁保持接触，所述减速缓冲圈的内侧壁至少部分与所述传动轴的外侧相贴合。

可选的，所述减速缓冲圈包括至少一组同轴依次相接布置的缓冲单元，每一组缓冲单元包括：

内部中空并呈圆筒状的缓冲主体；

一体式地形成于所述缓冲主体的两端并且向外突出的两个外主抵接部；

至少一个位于两个所述外主抵接部之间的外副抵接部，所述外副抵接部一体式地成型于所述缓冲主体的外侧并且向外突出；

一体式地形成于所述缓冲主体的内侧边缘并且向内突出的两个内主抵接部；

至少一个位于两个所述内主抵接部之间的内副抵接部，所述内副抵接部一体式地成型于所述缓冲主体的内侧并且向内突出；

其中，在自然伸长状态时，所述外主抵接部的最外侧外直径不小于所述防护筒的内直径，所述外副抵接部的最外侧外直径小于所述外主抵接部的最外侧外直径，所述内主抵接部的最内侧内直径大于所述传动轴的外直径，所述内副抵接部的最内侧内直径大于所述内主抵接部的最内侧内直径。

可选的，在自然伸长状态时，所述外副抵接部的最外侧外直径与所述外主抵接部的最外侧外直径之比为0.8～0.9，所述内主抵接部的最内侧内直径与所述内副抵接部的最内侧内直径之比为0.8～0.9。

可选的，定义：

所述减速缓冲圈的滑动摩擦系数为μ，所述减速缓冲圈的内圈摩擦力为f1，所述减速缓冲圈的外圈摩擦力为f2，所述减速缓冲圈的外圈压缩力为f1,所述减速缓冲圈的内圈压缩力为f2，所述缓冲主体的内直径与外直径分别为d1与d2，每个内抵接部的断面直径为d1i，每个外抵接部的断面直径为d2i，将每个内抵接部及与其相对应的缓冲主体部分定义为独立的o型内密封圈，将每个外抵接部及与其相对应的缓冲主体部分定义为独立的o型外密封圈，每个o型内密封圈与o型外密封圈的中径所在直径的周长分别为c1i与c2i，则所述减速缓冲圈的内外圈摩擦力分别为：

其中，内圈压缩力与外圈压缩力分别为：

每个o型内密封圈与o型外密封圈的中径所在直径的周长分别为：

式中：

p为减速缓冲圈的压缩率；

h为减速缓冲圈的的邵氏硬度。

可选的，所述滚动轴承组件包括：

轴承底座，其内部中空以形成安装腔体；

密封法兰，其套设于所述传动轴的外露部分以在所述轴承底座的外侧对所述安装腔体进行密封；以及

至少两个沿所述传动轴的轴向布置的滚动轴承，其安装于所述安装腔体中，并套设于所述传动轴上。

可选的，所述轴承底座的外侧固定安装有呈托盘状的轴承承托，所述驱动安装筒的外侧固定安装有呈托盘状的驱动承托，所述复位部件弹性支撑于所述轴承承托与所述驱动承托之间。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：由于无人机的螺旋桨在旋转并产生升力的过程中，其传动轴的轴向方向上不可避免地会出现轴向窜动，很可能会因为传动轴的轴向窜动而导致螺旋桨叶片与机体相擦、变形，轴向窜动解决措施不当会成为机身抖动的主因，而在本技术方案中，所述滚动轴承组件的外侧与所述驱动安装筒的外侧弹性连接有复位部件，所述驱动安装筒中安装有双向滑动轴承组件，所述防护筒通过所述双向滑动轴承组件与所述驱动安装筒的外壁实现轴向滑动连接，所述传动轴通过所述双向滑动轴承组件与所述驱动安装筒的内壁实现轴向滑动连接及周向转动连接，从而当传动轴产生轴向窜动时，所述传动轴牵引着滚动轴承组件及驱动安装筒沿轴向作往复运动，在往复滑动过程中，轴向窜动力在复位部件及双向滑动轴承组件的作用下逐渐耗散，从而使得轴向窜动问题得以消除，并且在往复滑动过程中由于复位部件的缓冲作用，使得机身抖动问题也得以消除。

上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：在研发过程中还发现，轴向窜动频繁产生于由于操作者使用不当而导致传动轴转速激增的使用场景中，例如转速从5000rpm/min激增到8000rpm/min，由此产生的轴向窜动问题是由升力激增导致的，而本技术方案中由于当所述减速缓冲圈完全展开时，所述减速缓冲圈的外侧壁至少部分与所述防护筒的内侧壁保持接触，所述减速缓冲圈的内侧壁与所述传动轴的外侧之间形成有挤压间隙，从而使得当传动轴未产生轴向窜动时，减速缓冲圈并不会限制传动轴的转速；当操作者误操作导致转速激增使得轴向窜动幅度过大时，所述减速缓冲圈在轴向受压迫而收缩，所述减速缓冲圈的外侧壁至少部分与所述防护筒的内侧壁保持接触，所述减速缓冲圈的内侧壁至少部分与所述传动轴的外侧相贴合，从而使得减速缓冲圈会随着其压缩量的增加而对传动轴的周向施加逐渐增加的抱紧力，进而实现对传动轴的减速，防止轴向窜动问题的进一步恶化，同时轴向窜动力在复位部件、减速缓冲圈及双向滑动轴承组件的作用下逐渐耗散，最终从而使得轴向窜动问题得以消除。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制，其中：

图1为根据本发明一个实施方式提出的物联网用基于无人机倾斜摄影的防抖结构的纵向剖视图，图中对滚动轴承组件进行了局部放大；

图2为根据本发明一个实施方式提出的物联网用基于无人机倾斜摄影的防抖结构中双向滑动轴承组件的纵向剖视图；

图3为根据本发明一个实施方式提出的物联网用基于无人机倾斜摄影的防抖结构中内滚珠保持器及其上内滚珠的立体图；

图4为根据本发明一个实施方式提出的物联网用基于无人机倾斜摄影的防抖结构中外滚珠保持器及其上外滚珠的立体图；

图5为根据本发明一个实施方式提出的物联网用基于无人机倾斜摄影的防抖结构中减速缓冲圈的纵向剖视图。

具体实施方式

本发明通过以下非限定性实施例进行进一步地详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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，都属于本发明保护的范围。

在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在下列描述中，诸如中心、厚度、高度、长度、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部等用词是相对于各附图中所示的构造进行定义的，特别地，“高度”相当于从顶部到底部的尺寸，“宽度”相当于从左边到右边的尺寸，“深度”相当于从前到后的尺寸，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化，所以，也不应当将这些或者其他的方位用于解释为限制性用语。

涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接或关系，除非以其他方式明确地说明。

实施例1

图1～图5示出了本发明的实施例1，结合图1～图5的示出，可以看出，物联网用基于无人机倾斜摄影的防抖结构1包括：

内部中空的防护筒12，其在两端敞开以形成敞口；

滚动轴承组件13，其安装至所述防护筒12的其中一端并对该处的敞口进行封闭；

内部中空的驱动安装筒11，所述驱动安装筒11的其中一端插接至所述防护筒12的另一端敞口中，所述驱动安装筒11中安装有驱动器；以及

传动轴17，其依次穿过所述滚动轴承组件13与防护筒12后插接至所述驱动安装筒11中并最终与所述驱动器传动连接；

其中，所述滚动轴承组件13的外侧与所述驱动安装筒11的外侧弹性连接有复位部件14；所述驱动安装筒11中安装有双向滑动轴承组件15，所述防护筒12通过所述双向滑动轴承组件15与所述驱动安装筒11的外壁实现轴向滑动连接，所述传动轴17通过所述双向滑动轴承组件15与所述驱动安装筒11的内壁实现轴向滑动连接及周向转动连接。由于无人机的螺旋桨在旋转并产生升力的过程中，其传动轴的轴向方向上不可避免地会出现轴向窜动，很可能会因为传动轴的轴向窜动而导致螺旋桨叶片与机体相擦、变形，轴向窜动解决措施不当会成为机身抖动的主因，而在本技术方案中，所述滚动轴承组件的外侧与所述驱动安装筒的外侧弹性连接有复位部件，所述驱动安装筒中安装有双向滑动轴承组件，所述防护筒通过所述双向滑动轴承组件与所述驱动安装筒的外壁实现轴向滑动连接，所述传动轴通过所述双向滑动轴承组件与所述驱动安装筒的内壁实现轴向滑动连接及周向转动连接，从而当传动轴产生轴向窜动时，所述传动轴牵引着滚动轴承组件及驱动安装筒沿轴向作往复运动，在往复滑动过程中，轴向窜动力在复位部件及双向滑动轴承组件的作用下逐渐耗散，从而使得轴向窜动问题得以消除，并且在往复滑动过程中由于复位部件的缓冲作用，使得机身抖动问题也得以消除。所述复位部件可以为弹簧、扭簧等其他能够提高弹性回复力的弹性体。

参照图2，其详细示出了双向滑动轴承组件15的具体结构：

所述双向滑动轴承组件15包括内轴承及外轴承，所述内轴承包括：

内部中空的内滚珠保持器151，其设于所述驱动安装筒11的内部；以及

若干个嵌设于所述内滚珠保持器151的侧壁上的内滚珠1511，所述内滚珠1511与所述内滚珠保持器151保持滚动连接，所述内滚珠1511分别突出于所述内滚珠保持器151的内外侧壁；

所述外轴承包括：

内部中空的外滚珠保持器152，其套设于所述驱动安装筒11上；

若干组周向嵌设于所述外滚珠保持器152的侧壁上的外滚珠组1521，每组外滚珠组1521由若干个沿所述外滚珠保持器152的轴向布置的外滚珠组成，每个所述外滚珠与所述外滚珠保持器152保持滚动连接，所述外滚珠分别突出于所述外滚珠保持器152的内外侧壁；

其中，所述内滚珠保持器151套设于所述传动轴17插接至所述驱动安装筒11中的部分，当所述内滚珠保持器151套设于所述传动轴17上时，所述内滚珠1511分别与所述传动轴17的外侧及所述驱动安装筒11的内侧保持滚动接触；当所述外滚珠保持器152套设于所述驱动安装筒11上时，所述外滚珠分别与所述驱动安装筒11的外侧及所述防护筒12的内侧保持滚动接触，从而使得所述防护筒12能够通过所述双向滑动轴承组件15与所述驱动安装筒11的外壁实现轴向滑动连接，所述传动轴17能够通过所述双向滑动轴承组件15与所述驱动安装筒11的内壁实现轴向滑动连接及周向转动连接。

进一步地，所述驱动安装筒11与所述传动轴17的插接部分中固接有左挡圈111及右挡圈112，所述左挡圈111与右挡圈112相对且间隔设置以形成位于两者之间的安装空间113，所述内轴承设于所述安装空间113中，所述传动轴17依次穿过所述左挡圈111、内轴承及右挡圈112以插接入所述驱动安装筒11中。

进一步地，为了防止外滚珠保持器152在驱动安装筒11上的位置无法确定而引发防护筒12脱位问题，所述驱动安装筒11的外侧固接有左限位环153及右限位环154，所述左限位环153与右限位环154将所述外滚珠保持器152夹持于两者之间。

参照图5，所述滚动轴承组件13与驱动安装筒11之间形成有位于所述防护筒12内部的压缩空间121，所述压缩空间121中设有套设于所述传动轴17上的减速缓冲圈16，所述减速缓冲圈16有弹性材料制成；当所述减速缓冲圈16完全展开时，所述减速缓冲圈16的外侧壁至少部分与所述防护筒12的内侧壁保持接触，所述减速缓冲圈16的内侧壁与所述传动轴17的外侧之间形成有挤压间隙；当所述减速缓冲圈16在轴向受压迫而收缩时，所述减速缓冲圈16的外侧壁至少部分与所述防护筒12的内侧壁保持接触，所述减速缓冲圈16的内侧壁至少部分与所述传动轴17的外侧相贴合。在研发过程中还发现，轴向窜动频繁产生于由于操作者使用不当而导致传动轴转速激增的使用场景中，例如转速从5000rpm/min激增到8000rpm/min，由此产生的轴向窜动问题是由升力激增导致的，而本技术方案中由于当所述减速缓冲圈完全展开时，所述减速缓冲圈的外侧壁至少部分与所述防护筒的内侧壁保持接触，所述减速缓冲圈的内侧壁与所述传动轴的外侧之间形成有挤压间隙，从而使得当传动轴未产生轴向窜动时，减速缓冲圈并不会限制传动轴的转速；当操作者误操作导致转速激增使得轴向窜动幅度过大时，所述减速缓冲圈在轴向受压迫而收缩，所述减速缓冲圈的外侧壁至少部分与所述防护筒的内侧壁保持接触，所述减速缓冲圈的内侧壁至少部分与所述传动轴的外侧相贴合，从而使得减速缓冲圈会随着其压缩量的增加而对传动轴的周向施加逐渐增加的抱紧力，进而实现对传动轴的减速，防止轴向窜动问题的进一步恶化，同时轴向窜动力在复位部件、减速缓冲圈及双向滑动轴承组件的作用下逐渐耗散，最终从而使得轴向窜动问题得以消除。

再次参照图5，所述减速缓冲圈16包括至少一组同轴依次相接布置的缓冲单元，每一组缓冲单元包括：

内部中空并呈圆筒状的缓冲主体161；

一体式地形成于所述缓冲主体161的两端并且向外突出的两个外主抵接部162；

至少一个位于两个所述外主抵接部162之间的外副抵接部164，所述外副抵接部164一体式地成型于所述缓冲主体161的外侧并且向外突出；

一体式地形成于所述缓冲主体161的内侧边缘并且向内突出的两个内主抵接部163；

至少一个位于两个所述内主抵接部163之间的内副抵接部165，所述内副抵接部165一体式地成型于所述缓冲主体161的内侧并且向内突出；

其中，所述减速缓冲圈16在自然伸长状态时，所述外主抵接部162的最外侧外直径不小于所述防护筒12的内直径，所述外副抵接部164的最外侧外直径小于所述外主抵接部162的最外侧外直径，所述内主抵接部163的最内侧内直径大于所述传动轴17的外直径，所述内副抵接部165的最内侧内直径大于所述内主抵接部163的最内侧内直径。采用这种结构设计，可以使得当所述减速缓冲圈16收到初步压迫而收缩时，如压缩率为10％左右时，所述内主抵接部163最先与传动轴17相接触，从而仅提供内主抵接部163对传动轴17的摩擦阻力，即实现对传动轴17的初步减速，而随着减速缓冲圈16的进一步收缩，如压缩率为20％左右时，除了内主抵接部163与传动轴17相接触外，内副抵接部165也会随之与传动轴17相接触，除此之外，由于内主抵接部163与传动轴17之间的进一步压迫，内主抵接部163提供了更多的摩擦阻力，即通过内主抵接部163及内副抵接部165共同提供摩擦阻力从而对传动轴17进一步减速，而随着传动轴17的转速下降后，其轴向窜动力也随之减弱，减速缓冲圈16又逐步恢复其自然伸长状态，使得减速缓冲圈16不再对传动轴进行减速，从而基于上述减速原理，减速缓冲圈16能够消除由于传动轴17速度激增而导致的轴向窜动问题。如图5所示，在实施例1示出的方案中，缓冲单元设有两组，分别为a1组与a2组。

进一步地，在自然伸长状态时，所述外副抵接部164的最外侧外直径与所述外主抵接部162的最外侧外直径之比为0.8～0.9，所述内主抵接部163的最内侧内直径与所述内副抵接部165的最内侧内直径之比为0.8～0.9。

再次参照图5，为了便于叙述，将外主抵接部162及外副抵接部164定义为外抵接部，将内主抵接部163及内副抵接部165定义为内抵接部，此外又定义：

所述减速缓冲圈16的滑动摩擦系数为μ，所述减速缓冲圈16的内圈摩擦力为f1，所述减速缓冲圈16的外圈摩擦力为f2，所述减速缓冲圈16的外圈压缩力为f1,所述减速缓冲圈16的内圈压缩力为f2，所述缓冲主体611的内直径与外直径分别为d1与d2，每个内抵接部的断面直径为d1i，每个外抵接部的断面直径为d2i，将每个内抵接部及与其相对应的缓冲主体161部分定义为独立的o型内密封圈，将每个外抵接部及与其相对应的缓冲主体161部分定义为独立的o型外密封圈，每个o型内密封圈与o型外密封圈的中径所在直径的周长分别为c1i与c2i，则所述减速缓冲圈16的内外圈摩擦力分别为：

其中，内圈压缩力与外圈压缩力分别为：

每个o型内密封圈与o型外密封圈的中径所在直径的周长分别为：

式中：

p为减速缓冲圈16的压缩率；

h为减速缓冲圈16的的邵氏硬度；

即可通过上述公式来计算所述减速缓冲圈16的内外圈摩擦力，从而便于设计各个零部件之间的尺寸结构。

再次参照图1，所述滚动轴承组件13包括：

轴承底座131，其内部中空以形成安装腔体134；

密封法兰133，其套设于所述传动轴17的外露部分以在所述轴承底座131的外侧对所述安装腔体134进行密封；以及

至少两个沿所述传动轴17的轴向布置的滚动轴承134，其安装于所述安装腔体134中，并套设于所述传动轴17上。

进一步地，所述轴承底座131的外侧固定安装有呈托盘状的轴承承托132，所述驱动安装筒11的外侧固定安装有呈托盘状的驱动承托1121，所述复位部件14弹性支撑于所述轴承承托132与所述驱动承托1121之间。

实施例2

本发明又提供了实施例2，实施例2与实施例1的区别在于：缓冲单元设有三组。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

本文中所描述的不同实施方案的零部件可经组合以形成上文未具体陈述的其它实施例。零部件可不考虑在本文中所描述的结构内而不会不利地影响其操作。此外，各种单独零部件可被组合成一或多个个别零部件以执行本文中所描述的功能。

此外，尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。