一种无人机的多功能集成装置的制作方法

本实用新型涉及无人机任务荷载装置领域，具体涉及一种无人机的多功能集成装置。

背景技术：

无人机云台是无人机用于安装、固定摄像机等任务载荷的支撑结构。目前市场上的云台均为单一功能设备，即航拍、探照、语音播报等设置在不同的云台上并各自实现其功能，这就会导致载机整体空间利用率低，且无法满足单架次多任务的使用需求。而若强行将多个功能模块直接强加于一个云台上，则难以满足使用过程中不同模块的位置和使用的具体需求。

技术实现要素：

为解决现有无人机云台无法满足单架次多任务的使用需求的问题，本实用新型提供一种无人机的多功能集成装置，通过吊臂组件、上支臂组件、中支臂组件和工作部支架的配合设置，采用多轴布局，使其具备横滚与俯仰机动，同时采用工作部支架的设置形式将多种功能进行集成，对内部进行空间布局与抗干扰处理，同时满足多种任务需求，提高无人机作业效率。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

在本实用新型的一个方面，提供了一种无人机的多功能集成装置，包括吊臂组件、上支臂组件、中支臂组件、工作部支架和多个功能模组；其中，

所述上支臂组件可拆卸地设置于所述吊臂组件的下方；

所述上支臂组件与所述工作部支架之间通过所述中支臂组件相连，所述上支臂组件至少包括横滚电机，所述中支臂组件与所述横滚电机的输出端相连；

所述工作部支架至少包括形成有多个工作区域的安装架，以及连接所述安装架与所述中支臂组件的俯仰驱动结构，所述俯仰驱动结构用于带动至少部分所述安装架调节俯仰角；

多个功能模组至少包括语音模组、镜头模组和探照模组，且语音模组、镜头模组和探照模组各自安装于其中一个所述工作区域中。

作为本实用新型的一种优选方案，所述吊臂组件至少包括载板和联轴结构，所述联轴结构一端可拆卸地连接于所述载板上，另一端连接于所述上支臂组件上。

作为本实用新型的一种优选方案，所述上支臂组件至少包括竖直设置且相对的上臂前板和上臂后板，所述上臂后板朝向所述上臂前板的一侧设置有多根向所述上臂前板延伸凸起的上臂支柱，所述上臂前板上设置有与所述上臂支柱对应的连接孔；

所述联轴结构包括自所述载板顺次连接的管夹和联轴器，且所述联轴器一端与所述上臂后板固接，另一端通过联轴法兰配合连接所述上臂前板；

所述上臂后板上还设置有块状接口，所述载板上配合设置有与所述块状接口相卡接的矩形卡孔。

作为本实用新型的一种优选方案，所述上臂前板上形成有用于贯穿设置所述横滚电机的安装孔，所述横滚电机一端与所述上臂后板固接，另一端延伸设置于所述安装孔内，且所述横滚电机的输出端延伸至所述上臂后板中远离所述上臂前板一侧的外部。

作为本实用新型的一种优选方案，所述中支臂组件至少包括中臂主板、中臂右板、中臂左板和中臂加强板，所述中臂主板与所述横滚电机的输出端相连，所述中臂右板和所述中臂左板分别自所述中臂主板的两端向远离所述上支臂组件一侧垂直延伸，且所述中臂右板和所述中臂左板之间通过中臂加强板相连接；

所述中臂右板和所述中臂左板的前端上还各自形成有同轴设置的贯穿孔。

作为本实用新型的一种优选方案，所述安装架至少包括工作后板、工作右板、工作左板、工作中板和工作前板，所述工作右板和所述工作左板分别垂直插装在所述工作后板的前侧的两端，所述工作后板的前侧较其后侧远离所述上支臂组件，所述工作前板的右端和左端分别与所述工作右板和工作左板的前端插接，所述工作前板与所述工作后板相平行；所述工作中板设置在工作后板、工作右板、工作左板和工作前板围成的空间内，且工作中板的后端、右端、左端和前端分别与工作后板、工作右板、工作左板和工作前板插接，所述工作前板的上部前侧从右到左依次设置有镜头模组和探照模组，所述工作前板的下部前侧设置有语音模组。

作为本实用新型的一种优选方案，所述中臂左板与所述中臂右板的外侧各自通过拉铆螺母安装有中臂垫板，所述中臂垫板上形成有与所述贯穿孔相一致的贯通孔，所述贯通孔内安装有法兰轴承；

所述俯仰驱动结构至少包括安装于所述中臂右板上的俯仰电机，且所述俯仰电机的输出轴贯穿两个所述贯穿孔并延伸至所述中臂左板的外侧后与法兰联轴器相连。

作为本实用新型的一种优选方案，所述工作后板上形成有多个散热孔，且所述工作后板的后侧设置有散热风扇。

作为本实用新型的一种优选方案，所述无人机的多功能集成装置还包括防护外壳；

所述防护外壳至少包括上臂外壳、工作前壳、工作后壳和电机保护壳，所述上臂外壳设置于所述上臂后板和上臂前板之间，所述工作前壳和所述工作后壳配合包裹于所述工作部支架外部，所述电机保护壳包裹所述俯仰电机。

作为本实用新型的一种优选方案，所述块状接口上设置有电源接口、图像馈线接口和接收机控制接口，且所述上臂后板上设置有与所述块状接口相电连的云台控制板。

本实用新型还提供了一种无人机的多功能集成装置的控制方法，包括：

s10、实时获取无人机的多功能集成装置的imu姿态数据并进行比对后，获得差值，将所述差值通过云台控制板转换为脉冲信号后驱动无刷电机调整无人机的多功能集成装置的平稳性；

s20、通过地面控制端分别控制俯仰电机、语音模组、镜头模组和探照模组；其中，

所述俯仰电机实现定角度俯仰运动；

所述语音模组实现声音的播报；

所述镜头模组实现拍照和/或录像；

所述探照模组实现照明功能。

作为本实用新型的一种优选方案，步骤s20具体包括：

s201、地面控制端发送信号至云台控制板中的一号通道，云台控制板将信号转换为pwm波并修改俯仰轴基准数据后，驱动所述俯仰电机实现定角度俯仰运动；

s202、地面控制端发送信号至云台控制板中的二号通道，云台控制板将信号转换为pwm波并通过云台控制板控制所述镜头模组实现拍照和录像模式的切换，以及拍照和/或录像操作；

s203、地面控制端发送信号至云台控制板中的三号通道，云台控制板将信号转换为pwm波并控制所述探照模组实现照明功能；

s204、地面控制端将声音转换为信号后发送至云台控制板中的天空接收端，云台控制板将信号转换为电流脉冲后控制所述语音模组实现声音的播报。

作为本实用新型的一种优选方案，步骤s203中，所述探照模组中还设置有调压模块，所述云台控制板控制所述调压模块实现电压的升降，以使得探照光变强或变弱。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型通过采用吊臂组件的设置，保证整个无人机的多功能集成装置与无人机之间的有效连接；采用上支臂组件和中支臂组件的配合设置，使得工作部支架能够定位在合适的位置上；在上支臂组件上设置与中支臂组件连接的横滚电机，同时结合俯仰驱动结构的设置，进而实现安装架上的功能模块的整体的横滚和俯仰操作，从而实现同时满足多种任务需求的效果，提高无人机作业的效率。并且，安装架能够根据实际需要进行空间上的布局与抗干扰处理，保证集成后的功能模块的操作的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例提供的无人机的多功能集成装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的无人机的多功能集成装置的内部结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的吊臂组件和上支臂组件的爆炸图；

图4为本实用新型实施例提供的中支臂组件的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的工作部支架的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的工作部支架的另一结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的控制方法的信号传输图。

图中：

1-吊臂组件；2-上支臂组件；3-中支臂组件；4-工作部支架；

101-载板；102-管夹；103-联轴器；104-联轴法兰；

201-块状接口；202-上臂后板；203-上臂支柱；204-横滚电机；205-上臂前板；

301-中臂主板；302-中臂加强板；303-中臂右板；304-中臂垫板；305-拉铆螺母；306-法兰轴承；307-中臂左板；308-中臂角接件；

401-工作后板；402-散热风扇；403-工作右板；404-俯仰电机；405-工作前板；406-语音模组；407-镜头模组；408-探照模组；409-探照固定板；410-探照支板；411-镜头支柱；412-镜头支板；413-镜头固定件；414-探照支柱；415-法兰联轴器；416-工作左板；417-工作中板；418-工作支柱；

501-上臂外壳；502-电机保护壳；503-工作前壳；504-工作后壳。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。

以下根据图示通过具体结构进行进一步的阐述。

如图1～6所示，本实用新型提供了一种无人机的多功能集成装置，具体地，包括吊臂组件1、上支臂组件2、中支臂组件3、工作部支架4、防护外壳。所述吊臂组件1与上支臂组件2连接固定构成z轴主臂，提供与无人载机连接的平台，横滚电机204固定安装于上支臂组件2的预设中心孔内，组成横滚中心轴，中支臂组件3与横滚电机204连接固定，以横滚电机204驱动中支臂组件3进行横滚运动，工作部支架4中的安装架通过俯仰电机404与法兰联轴器415配合旋转安装于中支臂组件3上，其中俯仰电机404作为俯仰驱动轴，法兰联轴器415作为俯仰从动轴，以俯仰电机404驱动安装架进行俯仰运动。安装架上可以进一步预设有包括语音模组406、镜头模组407与探照模组408三种功能模块的放置位置，工作前壳503与工作后壳504固定安装在安装架外部，中臂外壳502对称安装于安装架两侧，提供安装架与俯仰电机404以及法兰联轴器415的外部保护，上臂外壳501固定安装于上支臂组件2上，提供云台控制板与横滚电机404外部保护。

具体地，如图3所示，所述吊臂组件1包括载板101、管夹102、联轴器103、联轴法兰104；所述上支臂组件2包括块状接口201、上臂后板202、上臂支柱203、横滚电机204、上臂前板205；结合图2，上臂后板202与上臂前板205通过上臂支柱203连接固定，联轴器103与联轴法兰104同轴线且联轴法兰104对称安装于上臂后板202与上臂前板205上端的预设中心孔内，通过联轴法兰104小径上顶丝拧紧固定，联轴器103外侧通过管夹102与载板101固定安装，上支臂组件2与吊臂组件1的刚性连接整体提供无人机的多功能集成装置与载机之间的连接，横滚电机204穿过上臂前板205下端预设中心孔与上臂后板202固定安装，块状接口201上部台阶与载板101上的矩形卡孔连接固定，块状接口201上设有电源接口、图像馈线接口、接收机控制接口，云台控制板固定安装于上臂后板202后部，便于云台整体的调试。

如图4所示，所述中支臂3包括中臂主板301、中臂加强板302、中臂右板303、中臂垫板304、拉铆螺母305、法兰轴承306、中臂左板307、中臂角接件308；结合图3，中臂角接件308垂直两侧预设插槽，与中臂主板301、中臂右板303、中臂左板307台阶连接并固定安装组成叉架，中臂加强板302包括两块，对称安装于叉架的叉口底部两端并固定，中臂垫板304安装在中臂左板307前端的左侧，中臂垫板304中心的贯通孔与中臂左板307上的贯穿孔同轴线，法兰轴承306安装在中臂垫板304的贯通孔内，中臂垫板304及法兰轴承306在中臂右板303右侧的安装方式与中臂左板307相同，中臂主板301与上支臂组件2上的横滚电机204的输出端连接固定。

如图5和图6所示，所述工作部支架4包括工作后板401、散热风扇402、工作右板403、俯仰电机404、工作前板405、语音模组406、镜头模组407、探照模组408、探照固定板409、探照支板410、镜头支柱411、镜头支板412、镜头固定件413、探照支柱414、联轴件415、工作左板416、工作中板417、工作支柱418；结合图4与图5，工作后板401、工作右板403、工作前板405、工作左板416分别在x与y向平行布置且对应条型槽连接，通过工作中板417、工作支柱418连接固定组成安装架的主体，镜头模组407、探照模组408并排布置，其中镜头固定件413、镜头支板412连接固定，镜头模组407固定安装于镜头固定件413槽内，镜头固定件413和镜头支板412通过环设镜头支柱411连接固定于工作前板405右上部；探照模组408穿过探照固定板409、探照支板410中心孔，探照固定板409和探照支板410通过环设探照支柱414连接固定于工作前板405左上部，探照模组408与镜头模组407在通过横滚运动后能够达到竖直对齐，以保证探照光源不会对镜头产生影响；语音模组406设有卡扣，与工作前板405中下部预设孔固定安装，便于更换维护；俯仰电机404固定安装于工作右板403右侧构成俯仰驱动轴，法兰联轴器415固定安装于工作左板416左侧构成俯仰从动轴，散热风扇402固定安装于工作后板401后侧，配合工作前壳503、工作后壳504上的散热孔进行工作部支架4上的散热，并进而实现安装于其上的语音模组406、镜头模组407、探照模组408等具体结构的散热，工作后板401左右两侧预设有工作后壳504安装孔位，工作后壳504与工作部支架4连接固定，工作前壳503与工作后壳504连接处设有对应密封插槽作为定位基准连接固定，工作后壳504预设有排风口，工作前壳503设置有语音模组406、镜头模组407、探照模组408外露口，以便于实际使用功能的实现。

如图7所示，在整体工作过程中，通过上述结构的设置，结合由云台控制板、imu模块、无刷电机构成自稳平台控制，由云台控制板实时获取imu姿态数据并做对比处理后，将差值通过算法转换为脉冲信号驱动无刷电机保持云台整体稳定。其中俯仰电机404的控制端接有接收机一号通道，由地面副控端(这里可以将地面控制端进一步细分为地面副控端和地面主控端)发送无线信号至接收机端，接收机转化无线信号为pwm波修改云台控制板内俯仰轴基准数据并驱动俯仰电机404完成定角度俯仰运动。功能模组中，图像模块与载机的图传系统连接，且图像控制板与接收机二号通道连接，由地面副控端发送无线信号至接收机，接收机转化无线信号为pwm波控制图像控制板进行拍照、录像的模式切换，图像通过载机的图传系统可实时回传至地面主控端；探照模组408与接收机三号通道连接，同上述，地面副控端控制探照模组的调压模块进行电压升降来改变探照强弱光；语音播报设有天空接收端，地面手台将声音转化为无线信号传输至天空端，由天空端接收转化信号为电流脉冲实现实时声音播放。

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