一种无人机吊舱

技术领域

本发明实施例涉及无人飞行器领域，具体涉及一种无人机吊舱。

背景技术

折叠翼无人机具备作用范围广、巡航时间长、持续威慑能力强等特点，可被用于发现和攻击各种隐蔽目标。由于折叠翼无人机可由多种平台发射或投放，因此对光电载荷的尺寸有着严格的要求。而现有的无人机吊舱难以兼顾尺寸要求和稳定性要求。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种无人机吊舱，以解决现有技术中无人机吊舱难以兼顾尺寸要求和稳定性要求的问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

在本发明的实施方式的一个方面中，提供了一种无人机吊舱，包括：舱体，所述舱体为球形；控制模块，用于控制所述无人机吊舱的运行；方位电机，与所述控制模块电连接，位于所述舱体的上方位置；连接臂，所述连接臂一端与所述方位电机可转动地连接，所述连接臂的另一端与所述舱体可转动地连接；相机模块，设置在所述舱体内，所述相机模块与所述控制模块电连接，所述相机模块包括摄像主体、视频跟踪板、图像处理板，所述摄像主体位于所述舱体的中间部位，所述摄像主体的摄像头部分穿过舱体壳，用于拍摄操作，所述视频跟踪板和所述图像处理板位于所述摄像主体的左侧方；电源板，设置在所述舱体内，位于所述摄像主体的下方位置；俯仰电机，所述俯仰电机设置在所述舱体内，与所述控制模块电连接，所述俯仰电机位于所述摄像主体的右侧方；其中，所述控制模块控制所述方位电机驱动所述连接臂转动从而带动所述舱体旋转，所述控制模块控制所述俯仰电机驱动所述舱体相对于所述连接臂旋转；所述视频跟踪板和所述图像处理板设置成与所述舱体内壁适配的圆形，直径相对较小的所述视频跟踪板周侧与所述舱体的内壁贴合。

进一步地，所述控制模块包括：主控制板，设置在所述舱体内，位于所述摄像主体的后方位置；方位电机控制板，设置在所述摄像主体的上方位置，位于所述方位电机与所述舱体之间；俯仰电机控制板，设置在所述舱体内，位于所述摄像主体的右侧方，设置在所述摄像主体与所述俯仰电机之间。

进一步地，所述俯仰电机控制板设置成圆形，用于读取所述舱体相对所述连接臂的实时角度和控制所述俯仰电机转动。

进一步地，所述方位电机控制板设置成圆形，用于读取所述舱体相对所述无人机主体的实时角度和控制所述方位电机转动。

进一步地，所述主控制板、所述方位电机控制板、所述俯仰电机控制板之间通过can总线接口连接。

进一步地，所述俯仰电机包括：第一定子，所述第一定子设置成与所述舱体适配的球形，所述第一定子一体成型，所述第一定子设置有第一安装结构，所述第一安装结构用于与所述连接臂的连接部固定；第一转子，所述第一转子部分位于所述第一定子内侧，在所述第一转子与所述第一定子之间设置有第一磁铁，所述第一转子的第一端与所述舱体内部部件固定，所述第一转子的第二端通过第一定子轴承与第一定子配合；其中，所述第一磁铁为实心结构，并且凹陷于所述第一定子内部；所述第一转子的第一端设置有第二安装结构，所述第二安装结构用于与所述舱体的内部部件固定。

进一步地，所述方位电机包括：第二定子，所述第二定子呈圆壳形，所述第二定子一体成型，所述第二定子的后端与所述无人机主体固定设置；第二转子，所述第二转子部分位于所述第二定子的内侧，在所述第二定子与所述第二转子之间设置有磁性件，所述磁性件包括磁环、第二磁铁、磁铁固定件，所述磁环设置在所述第二转子外侧，所述第二磁铁和所述磁铁固定件设置在所述第二转子的内侧，所述第二磁铁通过所述磁铁固定件与所述第二定子内部固定；其中，所述第二转子的底端与所述连接臂固定，所述第二转子转动带动所述连接臂转动；在所述第二转子与所述第二定子之间设置有第二轴承。

进一步地，所述方位电机转动时编码器芯片检测到所述第二磁铁的磁场变化，从而检测所述方位电机的转动位置。

本发明的实施方式具有如下优点：

本发明实施例公开了一种无人机吊舱，通过更改相机模块、控制装置的结构及尺寸，满足了现有的无人机吊舱尺寸要求和稳定性要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，并非用以限定本发明可实施的限定条件，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，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明的实施例提供的一种无人机吊舱的结构示意图；

图2为本发明的实施例提供的一种无人机吊舱的另一结构示意图；

图3为本发明的实施例提供的一种方位电机的结构示意图；

图4为本发明的实施例提供的一种俯仰电机的结构示意图；

图5为本发明的实施例提供的一种主控制板的结构示意图；

图6为本发明的实施例提供的一种方位电机控制板的结构示意图；

图7为本发明的实施例提供的一种方位电机的结构示意图。

图中：100-吊舱、10-舱体、20-方位电机、21-连接臂、22-第二定子、23-磁环、24-第二磁铁、241-第二磁铁固定件、25-第二转子、26-电感线圈、27-第二轴承、30-相机模块、31-摄像主体、32-视频跟踪板、33-图像处理板、40-电源板、51-主控制板、52-方位电机控制板、53-俯仰电机控制板、60-俯仰电机、61-第一定子、62-第一转子、621-第二安装结构。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，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发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例

筒射型无人机具备作用范围广、巡航时间长、持续威慑能力强等特点，可被用于发现和攻击各种隐蔽目标。由于筒射型无人机可由多种平台发射或投放，因此对光电载荷的尺寸有着严格的要求。对于满足极限尺寸，球径小于等于85mm，同时兼具稳定侦察及跟踪功能的光电吊舱，国内市场上并不多见。本发明的实施例提供了一种新型的无人机吊舱100，以满足不同用途的无人机的需求。

参考图1至6所示，本发明的实施例提供了一种无人机吊舱100，其包括：舱体10，舱体10为球形，用于容纳各个部件。

无人机吊舱100还包括控制模块，用于控制无人机吊舱的运行，具体地，包括控制方位电机20运行、控制俯仰电机60运行、控制相机模块30的拍摄。

无人机吊舱100还包括方位电机20，方位电机20与控制模块电连接，位于舱体10的上方位置。

无人机吊舱100还包括连接臂21，连接臂21一端与方位电机20可转动地连接，连接臂21的另一端与舱体10可转动地连接。

无人机吊舱100还包括相机模块30，相机模块30设置在舱体10内，相机模块30与控制模块电连接，相机模块30包括摄像主体31、视频跟踪板32、图像处理板33，摄像主体31位于舱体10的中间部位，摄像主体31的摄像头部分穿过舱体壳，用于拍摄操作，视频跟踪板32和图像处理板33位于摄像主体31的左侧方。相机模块30用于无人机的拍摄操作。可选的，相机模块30与控制模块通过TTL串口连接，进行信号交换。

其中，传统相机模块为长方体结构，其电路板为一块长方形集成通用式电路板，将其置于球形吊舱内部，其对角线长度决定了球形直径，其对角线长度扩大了吊舱直径，从而限定了吊舱尺寸。本发明相机模块30将传统一体化、大尺寸、长方形的通用电路板设计为两片圆形电路板，一片为较大直径的图像处理板33，一片为较小直径的视频跟踪板32，并将直径相对较小的圆形视频跟踪板32贴近舱体10的壳体，大小圆板紧密连接，形成双层梯度板，进一步缩小了吊舱100的直径。本发明与传统长方形的相机模块相比较，在功能上无任何缺失，保留了所有功能，并将图像处理板33设于舱体10内部，图像处理效果好，性能稳定可靠。

无人机吊舱100还包括电源板40，设置在舱体10内，位于摄像主体31的下方位置。电源板40用于为整个无人机吊舱100内的部件提供电能，可选的，电源板40与控制模块电连接，控制模块控制电源板40的供电状态。

无人机吊舱100还包括俯仰电机60，俯仰电机60设置在舱体10内，与控制模块电连接，俯仰电机60位于摄像主体31的右侧方。

其中，控制模块控制方位电机20驱动连接臂21转动从而带动舱体10旋转，控制模块控制俯仰电机60驱动舱体10相对于连接臂21旋转。视频跟踪板32和图像处理板33设置成与舱体10内壁适配的圆形，直径相对较小的视频跟踪板32周侧与舱体10的内壁贴合。

如图1至6所示，控制模块包括主控制板51，设置在舱体10内，位于摄像主体31的后方位置。控制模块还包括方位电机控制板52，设置在摄像主体31的上方位置，位于方位电机20与舱体10之间。控制模块还包括俯仰电机控制板53，设置在舱体10内，位于摄像主体31的右侧方，设置在摄像主体31与俯仰电机60之间。具体地，通过将控制模块分为主控制板51、方位电机控制板52、俯仰电机控制板53，三个独立且小尺寸板块，节省了无人机吊舱100内部空间，有效缩小了舱体10的球径。

具体地，传统的BGC吊舱控制板为通用集成式设计，具备多种控制接口及宽范围电源接口，可满足不同种类吊舱控制需求；板型为长方形，尺寸较大，其对角线长度扩大了吊舱舱体10的直径，因此限定了吊舱舱体10的尺寸；据调查，目前市面上最小的BGC板尺寸为40×38mm。本发明控制模块将传统一体化、大尺寸通用控制板设计为主控制板51、方位电机控制板52、俯仰电机控制板53，三个独立且小尺寸板块。

进一步地，本发明将电源板40独立于主控制板51，电源板40独立为吊舱100供电，使其不必考虑电磁兼容性问题，缩小了主控制板51的面积及尺寸；本发明电源板40设计为小尺寸长方形，用于为无人机吊舱100供电，且供电范围控制在适用于本吊舱100的较小范围内，节省了封装面积。本发明主控制板51设计为小尺寸长方形，包括MCU微控制器、IMU惯性传感器及can总线芯片，用于姿态检测、协议转换及稳定算法的实现。本发明主控制板51针对现有吊舱100开发适用于本吊舱100的控制接口，省去其通用于其他吊舱的串口，仅保留本吊舱100适用的接口，节约了主控制板51的面积及尺寸。

如图1至6所示，俯仰电机控制板53设置成圆形，用于读取舱体10相对连接臂21的实时角度和控制俯仰电机60转动。具体地，本发明俯仰电机控制板53设计为圆形，节省了占用空间，俯仰电机控制板53包括MCU微控制器、角编码器、电机驱动芯片及can总线芯片，用于读取吊舱100的实时角度及驱动俯仰电机60。

如图1至6所示，方位电机控制板52设置成圆形，用于读取舱体10相对无人机主体的实时角度和控制方位电机20转动。本发明方位电机控制板52设计为圆形，节省了占用空间。方位电机控制板52包括MCU微控制器、角编码器、电机驱动芯片及can总线芯片，用于读取吊舱100实时角度及驱动方位电机20。

如图1-6所示，主控制板51、方位电机控制板52、俯仰电机控制板53之间通过can总线接口连接。具体地，本发明主控制板51、方位电机控制板52、俯仰电机控制板53通过can总线接口连接，便于由两轴光电吊舱扩展为三轴光电吊舱，同时减少了连接线数量，缩小了吊舱100的体积。

进一步地，如图1至6所示，俯仰电机60包括第一定子61，第一定子61设置成与舱体10适配的球形，第一定子61一体成型，第一定子61设置有第一安装结构，第一安装结构用于与连接臂21的连接部固定。

第一转子62，第一转子62部分位于第一定子61内侧，在第一转子62与第一定子61之间设置有第一磁铁，第一转子62的第一端与舱体10内部部件固定，第一转子62的第二端通过第一定子轴承与第一定子61配合。

其中，第一磁铁为实心结构，并且凹陷于第一定子61内部；第一转子62的第一端设置有第二安装结构621，第二安装结构621用于与舱体10的内部部件固定。

具体地，本发明中的俯仰电机60的第一定子61、第一转子62均为一体化部件。其中第一磁铁无凸出，第一磁铁下沉于电机内部，无需占用空间。本发明俯仰电机60现有高度为15.7mm左右，传统通用的电机高度约为24.7mm左右。

本发明中，俯仰电机60的第一定子61为一体化部件，第一转子62为一体化部件，俯仰电机60的第一磁铁为下沉式设计，吊舱100的舱体10为右侧无凸起的球型，整体造型为球型。

进一步地，如图7所示，方位电机20包括：第二定子22，第二定子22呈圆壳形，第二定子22一体成型，第二定子22的顶端与无人机主体固定设置。第二转子25，第二转子25部分位于第二定子22的内侧，在第二定子22与第二转子25之间设置有磁性件，磁性件包括磁环23、第二磁铁24、磁铁固定件241，磁环23设置在第二转子25外侧，第二磁铁24和磁铁固定件241设置在第二转子25的内侧，第二磁铁24通过磁铁固定件241与第二定子22内部固定。其中，第二转子25的底端与连接臂21固定，第二转子25转动带动连接臂21转动；在第二转子25与第二定子22之间设置有第二轴承27。

具体地，方位电机20转动时编码器芯片检测到第二磁铁24的磁场变化，从而检测方位电机20的转动位置。可选的，在第二定子22的内壁上设置有磁环23，第二定子22和第二转子25之间设置有电感线圈26，电感线圈26通电增大磁场强度，电感线圈26固定在第二定子22上。

如图7所示，本发明中，方位电机20的第二定子22为一体化部件，第二转子25为一体化部件，第二磁铁24为凸起的环形磁铁，第二定子22与第二转子25中心有环形孔，便于吊舱100与外部设备进行通信。本发明中，方位电机20位于舱体10的上部，作为光电吊舱100的一个结构部件与吊舱100进行固定，相较于传统螺纹式和安装板式固定方式，节省了螺纹所占高度，缩小了吊舱100体积。同时，使吊舱100结构更为牢固，增强了吊舱100的抗冲击性能。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明做了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。