拨轮组件、遥控器以及无人机控制方法与流程

本发明是申请号为201480006659.6，公开号为cn105517656a，申请日为2014年9月30日的发明专利的分案申请。本发明涉及无线遥控技术，尤其涉及一种拨轮组件、遥控器以及无人机控制方法。

背景技术：

遥控器广泛应用于控制飞行器，例如，执行任务的无人机(unmannedaerialvehicle，uav)等的飞行方向。无人机或高端的飞机器会搭载一些设备，例如，无人机上通常会通过云台搭载相机以进行航拍任务。云台本身具备控制器和转轴，能够消除飞机飞行给相机带来的抖动，也能够带动相机进行适当的运转以调整相机的拍摄角度。

目前，地面使用者通常通过手机上应用(application,app)软件来发射信号给云台的控制器，以控制云台的转轴运转，然而手机上app软件操作不便利，精准度不高，控制不顺畅，手机死机或中继器信号中断时不能控制。另一方面，使用者需要兼顾遥控器和手机，必然存在诸多不便。

技术实现要素：

本发明实施例解决的一个技术问题是提供一种拨轮组件，其通过简单的机械结构传递控制信号给无人机上的云台，并具有自动回中功能。

本发明实施例解决的另一个技术问题是提供一种遥控器，其整合滚轮于控制整个无人机的遥控器中。

本发明实施例解决的再一个技术问题是提供一种无人机控制方法。

一方面，本发明提供一种拨轮组件，包括拨轮底座，所述拨轮底座设置有第一转动通道和第二转动通道；滚轮，所述滚轮坐设在所述第一转动通道上，并且沿所述第一转动通道可转动；拨轮柄，所述拨轮柄与所述拨轮底座可转动连接，并且沿所述第二转动通道可转动；所述拨轮柄与所述滚轮连接，且跟随所述滚轮一起转动；复位弹性件，用于提供一回复力给所述拨轮柄，使所述拨轮柄相对于所述拨轮底座转动后自动复位；以及传感器，所述传感器与所述拨轮柄连接，通过感测所述拨轮柄的转动获得所述滚轮的转动角度并转换成控制信号发射出。

进一步的，所述拨轮底座包括底盘和设置在所述底盘上的凸台，所述底盘的边缘设置有第一竖直壁，所述凸台的边缘设置有第二竖直壁，所述凸台上设置有第三竖直壁，所述第一竖直壁和第二竖直壁在所述底盘上限定出所述第一转动通道，所述第二竖直壁和第三竖直壁在所述凸台上限定出所述第二转动通道。

进一步的，所述拨轮柄设有轴杆，所述拨轮底座设有轴孔，所述轴杆插入所述轴孔内，使所述拨轮柄与所述拨轮底座可转动连接；

进一步的，所述第一转动通道和所述第二转动通道均围绕所述轴孔设置，并且均为以所述轴孔为圆心的弧形通道。

进一步的，所述复位弹性件为扭簧，所述拨轮柄还设有分别位于所述轴杆两侧的两个抵靠部，所述扭簧具有簧管及自所述簧管延伸出的两个支脚，所述簧管套设在所述轴杆上，所述两个支脚分别抵靠在所述两个抵靠部，当外力施加于所述滚轮，所述滚轮带动所述拨轮柄转动，所述抵靠部驱动所述支脚扭转变形，当外力消失，所述支脚依靠弹力回弹，使所述拨轮柄和滚轮恢复原位。

进一步的，所述轴杆自所述拨轮柄的底部向下延伸出，所述抵靠部自所述拨轮柄的左右两侧向下延伸出，且左右两侧的所述抵靠部之间形成一个缺口，所述两个支脚穿出所述缺口抵靠在所述抵靠部的端部，并进一步延伸出所述抵靠部之外。

进一步的，所述滚轮具有开口，且内部中空形成圆弧形包围圈，所述圆弧形包围圈的内壁开设有装配孔，所述拨轮柄设置有拨杆，所述拨轮柄自所述开口容置入所述圆弧形包围圈，且所述拨杆固定装配入所述装配孔中。

进一步的，所述轴杆自所述拨轮柄的底部向下延伸出，所述拨杆自所述拨轮柄的后侧壁向后延伸出，所述抵靠部自所述拨轮柄的左右两侧向下延伸出，且左右两侧的所述抵靠部之间形成一个缺口，所述两个支脚穿出所述缺口抵靠在所述抵靠部的端部，并进一步延伸出所述抵靠部之外。

进一步的，所述拨轮柄的后侧壁向两端延伸出止挡块，所述拨轮底座设置有止挡壁，所述止挡块与止挡壁之间的预设距离限定所述拨轮柄相对于所述拨轮底座转动的最大角度。

进一步的，所述拨轮柄的上端面设置有连接部，所述传感器开设有配合孔，所述连接部伸入所述配合孔，所述传感器通过感测所述连接部的转动得到所述拨轮柄的转动角度。

进一步的，所述拨轮组件还包括为所述传感器提供电路的电路板，所述电路板与所述拨轮底座相互固定，所述传感器固定在所述电路板上，所述连接部穿过所述电路板与所述传感器连接。

进一步的，所述传感器为电位器或编码器。

另一方面，本发明实施例提供一种遥控器，其包括壳体和设置在壳体上用于控制方向的摇杆，其特征在于，还包括上述的拨轮组件，所述拨轮组件设置在所述壳体内，且所述拨轮组件的滚轮露出所述壳体。

进一步的，所述摇杆包括两个，每个摇杆包括摇柄和与所述摇柄连接的电位器组件，所述电位器组件用于感测所述摇柄的上下左右和旋转运动，并转换成相应的控制信号发射出。

再一方面，本发明实施例提供一种无人机控制方法，所述无人机具有用于承载相机的云台，所述无人机控制方法包括：

将上述的遥控器对准所述无人机；以及

转动所述滚轮，以调节所述云台的姿态角，从而调节所述相机的拍摄视角。

进一步的，所述云台的姿态角包括如下至少一种：俯仰角，平移角，横滚角。

另一方面，本发明实施例又提供一种遥控器。

一种遥控器，包括：

作为载体的壳体；

设于所述壳体上、并且相对于所述壳体可转动的滚轮；

用于感测所述滚轮的运动状态信息、并对应输出感应信号的传感器；以及

设于所述壳体内、并且与所述传感器通讯连接的控制器；所述控制器用于接收所述传感器的所述感应信号，并对应输出控制信号。

进一步的，所述滚轮相对于所述壳体可转动，所述运动状态信息包括所述滚轮的转动状态信息。

进一步的，所述转动状态信息包括如下至少一种：所述滚轮的转动角位移，所述滚轮的转动加速度。

进一步的，所述传感器包括如下至少一种：用于感测所述滚轮的转动角位移的角位移传感器，用于感测所述滚轮的转动加速度的角加速度传感器。

进一步的，所述滚轮转动后，松开所述滚轮，所述滚轮可自动回中至原始位置；

或者，所述滚轮转动后，松开所述滚轮，所述滚轮可停留在当前转动位置。

进一步的，所述滚轮相对于所述壳体可滑动，所述运动状态信息还包括所述滚轮的滑动状态信息。

进一步的，所述滑动状态信息包括如下至少一种：所述滚轮的滑动位移，所述滚轮的滑动受力大小。

进一步的，所述传感器还包括如下至少一种：用于感测所述滚轮的滑动位移的位移传感器，用于感测所述滚轮的受力大小的压力传感器。

进一步的，所述滚轮滑动后，松开所述滚轮，所述滚轮可自动复位至原始位置；

或者，所述滚轮滑动后，松开所述滚轮，所述滚轮可停留在当前滑动位置。

进一步的，所述控制信号包括如下至少一种：用于控制承载体的姿态角的信号，用于控制成像装置的工作参数的信号。

进一步的，所述承载体的姿态角包括如下至少一种：俯仰角，平移角，横滚角。

进一步的，所述成像装置的工作参数包括如下至少一种：所述成像装置的工作模式，所述成像装置的快门时间，所述成像装置的光圈大小。

进一步的，还包括：

拨轮底座，所述拨轮底座设置有第一转动通道和第二转动通道；所述滚轮坐设在所述第一转动通道上，并且沿所述第一转动通道可转动；

拨轮柄，所述拨轮柄与所述拨轮底座可转动连接，并且沿所述第二转动通道可转动；所述拨轮柄与所述滚轮连接，且跟随所述滚轮一起转动；

复位弹性件，用于提供一回复力给所述拨轮柄，使所述拨轮柄相对于所述拨轮底座转动后自动复位；所述传感器与所述拨轮柄连接。

进一步的，所述拨轮底座包括底盘和设置在所述底盘上的凸台，所述底盘的边缘设置有第一竖直壁，所述凸台的边缘设置有第二竖直壁，所述凸台上设置有第三竖直壁，所述第一竖直壁和第二竖直壁在所述底盘上限定出所述第一转动通道，所述第二竖直壁和第三竖直壁在所述凸台上限定出所述第二转动通道。

进一步的，所述拨轮柄设有轴杆，所述拨轮底座设有轴孔，所述轴杆插入所述轴孔内，使所述拨轮柄与所述拨轮底座可转动连接；

所述第一转动通道和所述第二转动通道均围绕所述轴孔设置，并且均为以所述轴孔为圆心的弧形通道。

进一步的，所述复位弹性件为扭簧，所述拨轮柄还设有分别位于所述轴杆两侧的两个抵靠部，所述扭簧具有簧管及自所述簧管延伸出的两个支脚，所述簧管套设在所述轴杆上，所述两个支脚分别抵靠在所述两个抵靠部，当外力施加于所述滚轮，所述滚轮带动所述拨轮柄转动，所述抵靠部驱动所述支脚扭转变形，当外力消失，所述支脚依靠弹力回弹，使所述拨轮柄和滚轮恢复原位。

进一步的，所述轴杆自所述拨轮柄的底部向下延伸出，所述抵靠部自所述拨轮柄的左右两侧向下延伸出，且左右两侧的所述抵靠部之间形成一个缺口，所述两个支脚穿出所述缺口抵靠在所述抵靠部的端部，并进一步延伸出所述抵靠部之外。

进一步的，所述滚轮具有开口，且内部中空形成圆弧形包围圈，所述圆弧形包围圈的内壁开设有装配孔，所述拨轮柄设置有拨杆，所述拨轮柄自所述开口容置入所述圆弧形包围圈，且所述拨杆固定装配入所述装配孔中。

进一步的，所述拨轮柄的后侧壁向两端延伸出止挡块，所述拨轮底座设置有止挡壁，所述止挡块与止挡壁之间的预设距离限定所述拨轮柄相对于所述拨轮底座转动的最大角度。

进一步的，所述拨轮柄的上端面设置有连接部，所述传感器开设有配合孔，所述连接部伸入所述配合孔，所述传感器通过感测所述连接部的转动得到所述拨轮柄的转动角度。

进一步的，还包括为所述传感器提供电路的电路板，所述电路板与所述拨轮底座相互固定，所述传感器固定在所述电路板上，所述连接部穿过所述电路板与所述传感器连接。

进一步的，所述复位弹性件为两个，分别位于所述拨轮柄的相对两侧，并且每个所述复位弹性件的两端分别与所述拨轮柄及所述拨轮底座固定连接；当所述拨轮柄朝向左侧转动时，左侧的所述复位弹性件的变形量小于右侧的所述复位弹性件的变形量，当所述拨轮柄朝向右侧转动时，右侧的所述复位弹性件的变形量小于左侧的所述复位弹性件的变形量。

进一步的，所述复位弹性件包括如下至少一种：拉伸弹簧，弹性橡胶绳。

本发明实施例的拨轮组件通过复位弹性件实现滚轮构件运动和自动回中，并通过传感器感测和发射控制信号出去，避免使用手机的app软件；具有该拨轮组件的遥控器，其整合拨轮组件与摇杆，因此可以发射信号给两个接收端，例如无人机和云台；具有滚轮的该遥控器，利用滚轮的运动指示遥控对象的运动；所述无人机控制方法利用无人机遥控器即可控制云台。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种拨轮组件的立体示意图；

图2是图1的拨轮组件的分解示意图；

图3是图2的拨轮组件中的拨轮底座、复位弹性件、拨轮柄和滚轮装配的剖示图；

图4与图1基本相同，仅是图1翻转180度后的立体示意图；

图5是本发明实施例提供的一种遥控器的立体示意图；

图6是图5所示的遥控器的电路原理图；

图7是本发明实施例提供的无人机控制方法的流程示意图。

主要元件符号说明

拨轮组件100

拨轮底座10

复位弹性件20

拨轮柄30

滚轮40

电路板50

传感器60

底盘11

凸台12

第一竖直壁111

第二竖直壁121

轴孔122

第三竖直壁123

第一转动通道114

第二转动通道124

通孔21

支脚22

装配孔42

侧壁31

缺口312

轴杆32

拨杆34

连接部35

止挡块36

配合孔62

遥控器200

壳体210

摇杆220

开关230

信号灯240

摇柄2202

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的一种拨轮组件，其通过简单的机械结构传递控制信号给无人机上的云台，并具有自动回中功能；以及提供的一种遥控器，其整合滚轮于控制整个无人机的遥控器中。在其它应用中，该无人机可以拓展至其它高端飞行器，该云台可以为高端飞行器搭载的一个具备调整功能的设备。本发明实施例以无人机和云台为例，说明该拨轮组件和遥控器，具体参见下面描述。

请参阅图1至图4，本发明实施例提供的拨轮组件100包括依次组装的拨轮底座10、复位弹性件20、拨轮柄30、滚轮40、电路板50和传感器60。

该拨轮底座10包括底盘11和自该底盘11中心凸起的凸台12。该底盘11的边缘设置有两个相互分离的第一竖直壁111，该凸台12的边缘设置有两个相互分离的第二竖直壁121，该凸台12的中心开设有轴孔122，该凸台12的中心在该轴孔122的周围设置有一个弧形的第三竖直壁123。

该两个第一竖直壁111与该两个第二竖直壁121分别相对设置，该两个第一竖直壁111与该两个第二竖直壁121在该底盘11上限定出第一转动通道114。该两个第二竖直壁121与该第三竖直壁123在该凸台12上限定出第二转动通道124。该第一转动通道114和第二转动通道124均围绕该轴孔122设置，并且均为以该轴孔122为圆心的弧形通道。

本实施例中，该复位弹性件20为扭簧，其具有一个簧管21，且具有两个向不同方向延伸出的支脚22。该扭簧的金属线具有一定硬度以反复承受扭转力，同时，该两个支脚22具有一定的回复弹力。该两个支脚22张开的大小决定了扭簧可以扭转的弧度大小。

该滚轮40具有开口，且内部中空形成圆弧形包围圈，该圆弧形包围圈的内壁向后开设有装配孔42。该滚轮40的一部分坐设在该拨轮底座10的第一转动通道114上，另一部分露出该第一转动通道114之外。

该拨轮柄30左右两侧分别向下延伸有侧壁31，该两个侧壁31之间间隔有一个缺口312。该拨轮柄30的底部向下延伸有轴杆32，且后侧壁向后延伸有拨杆34。该两个侧壁31坐设在该拨轮底座10的第二转动通道124上，该拨轮柄30的拨杆34装配入该滚轮40的装配孔42中，并通过点胶固定。该轴杆32穿过该复位弹性件20的簧管21，并可转动地收容入该拨轮底座10的轴孔122中。如图4所示，该轴杆32与自该拨轮底座10的底端穿设而上的螺钉15配合，以该轴杆32能够在该轴孔122中转动即可。该复位弹性件20架设在该第三竖直壁123上，其支脚22穿出上述缺口312并抵靠在两个侧壁31的端部，即该两个侧壁31作为抵靠部。为使复位弹性件20扭转时，该复位弹性件20的支脚22不会滑脱该两个侧壁31，该支脚22延伸至上述两个第二竖直壁121端部之外。

该拨轮柄30的后侧壁向左右两端分别延伸出止挡块36，该止挡块36与该第二竖直壁121的端部的预设距离决定了该拨轮柄30的运动范围，即拨轮柄30相对于拨轮底座10转动的最大角度，因此，该第二竖直壁121可以起到止挡壁的作用。

该拨轮柄30的上端面还向上延伸出连接部35，用于与电路板50和传感器60连接定位。该电路板50提供了该传感器60所需要的电路，该电路板50与该拨轮底座10相互固定，且传感器60固定在该电路板50上。在其它实施例中，该电路板50可以不一定设置在该拨轮组件100中，而可以与其它设备，例如遥控器(见下面描述)共用。该传感器60具有配合孔62供该连接部35伸入，该传感器60通过感测该连接部35的转动可以得到该拨轮柄30和滚轮40的转动角度。该传感器60可以选自电位器或编码器。

具体地，当使用者拨动该滚轮40，该滚轮40可以沿第一转动通道114转动，同时带动该拨轮柄30于该第二转动通道124转动。该拨轮柄30的转动会使其一个侧壁31驱动该复位弹性件20的一端扭转变形。而当使用者不再施力时，该复位弹性件20的一端以弹力自动回弹，迫使该拨轮柄30和滚轮40恢复原来位置，即具有自动回中功能。该传感器60可以将感测到的转动角度，并传送给遥控器的控制器，遥控器的控制器根据所述转动角度发出相应的控制命令，该控制命令通过遥控器上的无线信号传输装置发射出去，使云台的控制器接收到该控制命令后做出相应的转动动作，从而使云台可以带动相机转动。

在其它实施例中，复位弹性件20可以为两个，分别位于拨轮柄30的相对两侧，并且每个复位弹性件20的两端分别与拨轮柄30及拨轮底座10固定连接；当拨轮柄30朝向左侧转动时，左侧的复位弹性件20的变形量小于右侧的复位弹性件20的变形量，当拨轮柄30朝向右侧转动时，右侧的复位弹性件20的变形量小于左侧的复位弹性件20的变形量。该复位弹性件的具体结构可以根据不同的需求来设计，例如，该复位弹性件可以选自如下至少一种：拉伸弹簧，弹性橡胶绳。

请参阅图5及图6，本发明实施例提供的具有拨轮组件的遥控器200。遥控器200包括拨轮组件100、壳体210、以及控制器250。其中，上述拨轮组件100设置在该遥控器200的壳体210内，且其滚轮40露出该壳体210的侧边。

壳体210作为载体。滚轮40设于所述壳体210上、并且相对于所述壳体210可转动。

传感器60用于感测所述滚轮40的运动状态信息，并对应输出感应信号。具体在图示的实施例中，所述滚轮40相对于所述壳体210可转动，即，所述滚轮40作为转动按钮使用，所述运动状态信息包括所述滚轮40的转动状态信息。例如，所述转动状态信息包括如下至少一种：所述滚轮40的转动角位移，所述滚轮40的转动加速度。

进一步的，所述滚轮40转动后，松开所述滚轮40，所述滚轮40可自动回中至原始位置。当然，在本发明中，所述滚轮40转动后也可以停留在任意位置，即，所述滚轮40转动后，松开所述滚轮40，所述滚轮40可停留在当前转动位置。

进一步的，所述传感器60包括如下至少一种：用于感测所述滚轮40的转动角位移的角位移传感器，用于感测所述滚轮40的转动加速度的角加速度传感器。换句话说，当所述转动状态信息为所述滚轮40的转动角位移，所述传感器60为角位移传感器；当所述转动状态信息为所述滚轮40的转动加速度，所述传感器60为角加速度传感器。

在其他实施例中，所述滚轮40相对于所述壳体210可滑动，即，所述滚轮40可作为按压按钮使用，所述运动状态信息还包括所述滚轮40的滑动状态信息。例如，所述滑动状态信息包括如下至少一种：所述滚轮40的滑动位移，所述滚轮40的滑动受力大小。

进一步的，所述滚轮40滑动后，松开所述滚轮40，所述滚轮40可自动复位至原始位置。当然，在本发明中，所述滚轮40滑动后也可以停留在任意位置，即，所述滚轮40滑动后，松开所述滚轮40，所述滚轮40可停留在当前滑动位置。

进一步的，所述传感器60还包括如下至少一种：用于感测所述滚轮40的滑动位移的位移传感器，用于感测所述滚轮40的受力大小的压力传感器。换句话说，当所述滑动状态信息为所述滚轮40的滑动位移，所述传感器60为位移传感器；当所述滑动状态信息为所述滚轮40的滑动受力大小，所述传感器60为压力传感器。

需要说明的是，所述滚轮40也可以既可以相对于壳体210转动，也可以相对于壳体210滑动，即，所述滚轮40同时作为转动按钮和按压按钮使用，具体的工作原理与上述相同，在此不再详细赘述。

控制器250设于所述壳体210内，并且与所述传感器60通讯连接。所述控制器250用于接收所述传感器60的所述感应信号，并对应输出控制信号。

所述控制信号包括如下至少一种：用于控制承载体的姿态角的信号，用于控制成像装置的工作参数的信号。

换句话说，所述遥控器200可以用于控制承载体，例如，承载体可以为云台、用于固定相机的支架等等，此时，控制信号包括用于控制承载体的姿态角的信号。所述承载体的姿态角包括如下至少一种：俯仰角，平移角，横滚角。

所述遥控器200也可以用于控制成像装置，例如，成像装置可以为照相机，此时，控制信号包括用于控制成像装置的工作参数的信号。所述成像装置的工作参数包括如下至少一种：所述成像装置的工作模式，所述成像装置的快门时间，所述成像装置的光圈大小。

进一步的，所述遥控器200还包括用于无线发送所述控制信号、接收外部无线信号的无线传输装置260。

拨轮组件100的其他元件的具体结构如上述实施例所述，在此不再详细赘述。

该遥控器200还设置有摇杆220、开关230和信号灯240等。摇杆220包括两个，每个摇杆220包括摇柄2202和与所述摇柄2202连接的电位器组件(图未示)，所述电位器组件用于感测所述摇柄2202的上下左右和旋转运动，并转换成相应的控制信号发射出。

可以理解的是，当遥控器200中设置有多套这样的拨轮组件于不同的方向，便可以达到承载体的多个方向的转动调节，或者，成像装置的多个工作参数的调节。

请参阅图7，本发明实施例提供的无人机控制方法，包括如下步骤：

将上述遥控器对准无人机；

转动所述滚轮40，以调节所述云台的姿态角，从而调节所述相机的拍摄视角。

所述云台的姿态角包括如下至少一种：俯仰角，平移角，横滚角。

综上实施例，本发明实施例的拨轮组件通过复位弹性件实现滚轮构件运动和自动回中，并通过传感器感测和发射控制信号出去，避免使用手机的app软件；具有该拨轮组件的遥控器，其整合拨轮组件与摇杆，因此可以发射信号给两个接收端，例如无人机和云台；具有滚轮的该遥控器，利用滚轮的运动指示遥控对象的运动；所述无人机控制方法利用无人机遥控器即可控制云台。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。