一種電機和雲臺的製作方法

2023-06-16 03:00:21 3

本發明實施例涉及無人機技術領域，尤其涉及一種電機和雲臺。

背景技術：

隨著無人機技術的發展，出現了利用無人機進行航拍的技術，在航拍的時候，需要運用雲臺。

通常雲臺是用於安裝拍攝裝置的支撐工作檯，通過對雲臺的調整，以實現對目標的各角度攝像。但是現有的雲臺一般利用柔性線路於雲臺外纏繞的方式將電機、相機等設備與控制器連接，然而此種布線方式的缺點是，需要預留一定距離的線路以便將線路纏繞在電機輸出軸上，電機轉動時，纏繞於電機輸出軸上的線路隨電機正反轉、放鬆或套設。因此，線路在雲臺外部比較散亂，且需要預留一定長度配合電機轉動，整體上增加了柔性線路的長度，影響了傳輸的圖像效果。

技術實現要素：

有鑑於此，有必要提供一種電機和應用此種電機的雲臺，以實現減少信號線的長度，避免信號線纏繞並裸露在結構外部的問題。

本發明提供了一種電機，包括定子和轉子，所述電機還包括連接軸，所述轉子與連接軸固定連接，所述連接軸通過軸承與所述定子轉動連接，且沿所述連接軸的軸向方向設置有中心通孔。

優選的，所述電機還包括驅動板，所述驅動板與所述電機的定子電性連接。

優選的，所述電機還包括磁編碼器，所述磁編碼器與所述驅動板電性連接。

本發明還提供了一種基於上述電機的雲臺，其包括：固定座、拍攝裝置、至少一個所述電機以及信號線；

所述固定座通過所述至少一個所述電機與所述拍攝裝置連接；

所述信號線在所述至少一個所述電機的所述連接軸的中心通孔內穿設。

優選的，所述雲臺包括兩個或三個電機，以及連接相鄰兩個所述電機之間的連接臂；其中，所述連接臂內部設置有導向通道，所述信號線在所述導向通道和所述電機連接軸的中心通孔內穿設；多個所述電機中的首位電機與所述固定座固定連接，尾位電機與所述拍攝裝置固定連接。

優選的，所述兩個或三個所述電機的連接軸軸向方向相互垂直。

優選的，所述雲臺還包括主控板，所述主控板固定在所述雲臺的任一所述電機上。

優選的，所述主控板通過所述信號線與所述電機的定子電性連接；

或者，當所述電機包括驅動板時，所述主控板通過所述信號線與所述電機的驅動板電性連接。

優選的，所述雲臺中的所述電機共用一個驅動板，所述驅動板固定連接在所述雲臺中的任一所述電機上。

優選的，所述雲臺還包括慣性測量裝置，所述慣性測量裝置與所述主控板電性連接，並且固定在與所述拍攝裝置連接的所述電機上。

本發明具有以下有益效果：使用本發明提供的電機以及基於所述電機的雲臺，可以避免現有技術中信號線纏繞並裸露在電機或雲臺外部的問題，解決了 信號線隨電機正反轉、放鬆或套設的問題，並且減少了線路長度。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的一種電機的結構示意圖；

圖2為採用圖1所示電機的雲臺組裝示意圖；

圖3為採用圖1所示電機的另一雲臺組裝示意圖；

圖4為圖3所示雲臺的控制系統圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用於解釋本發明，而非對本發明的限定。另外還需要說明的是，為了便於描述，附圖中僅示出了與本發明相關的部分而非全部結構。

請參照圖1，本發明較佳實施方式的電機100包括定子11、轉子12和連接軸13。所述定子11固定在所述電機100的機殼上，所述轉子12與所述連接軸13固定連接，所述連接軸13通過軸承(圖未示)與所述定子11轉動連接，所述轉子12帶動所述連接軸13在所述定子11上轉動。沿所述連接軸13的軸向方向設置有中心通孔14。優選的，所述電機100還包括驅動板15，所述驅動板15與所述電機100的所述定子11電性連接，用於驅動所述電機100轉動。本實施例示例性的將所述驅動板15固定在所述電機100的背面。此外，所述電機100還包括磁編碼器16，所述磁編碼器16與所述驅動板15電性連接。圖1示 例性的設置所述磁編碼器16集成在所述驅動板15中。在其他實施方式中，所述驅動板15和所述磁編碼器16還可以分別單獨設置，所述磁編碼器16通過信號線與所述驅動板15連接。所述磁編碼器16與所述連接軸13同軸設置，用於測量所述電機100的角度和/或位置信息，並反饋給所述驅動板15，進而可以根據反饋的所述電機100的角度和/或位置信息調整所述電機100的轉動。

當所述電機100需要與外部設備通過信號線進行連接時，可以將信號線設置在所述連接軸13的所述中心通孔14內。這樣設置可以避免信號線纏繞並裸露在所述電機100的外部，還可以避免信號線隨所述電機100的轉動而旋轉套設的問題，因此也無需預留設定長度的信號線以配合所述電機100的轉動，有效節省了信號線材料。

請參閱圖2，本發明實施例還提供了一種應用上述電機的雲臺200，所述雲臺200包括固定座21、拍攝裝置22、電機23以及信號線24。其中，所述電機23包括定子231、轉子232和連接軸233。所述連接軸233設置有中心通孔2331。優選的，所述電機23還包括驅動板234和磁編碼器235，所述電機23的結構與上述電機100結構類似，在此不作詳細贅述。

所述固定座21用於與無人機的機架(圖未示)固定，所述定子231固定在所述固定座21上，所述轉子232與所述拍攝裝置22固定連接。圖2示例性的設置所述轉子232與所述拍攝裝置22通過連接件27固定連接。具體的所述轉子232與所述連接件27一端固定連接，所述拍攝裝置22連接在所述連接件27相對所述固定座21的一端，所述轉子232帶動所述連接件27轉動，進而帶動所述拍攝裝置22轉動。所述連接件27中設置有中心通孔271。所述信號線24在所述連接軸233的中心通孔2331及所述連接件27的中心通孔271內穿過。 在其他實施例中，所述連接件27還可以是諸如螺栓等緊固件，所述信號線24僅在所述連接軸233的中心通孔2331內穿過。

優選的，所述雲臺200還包括主控板25，所述主控板25固定在所述電機23上，通過所述信號線24包括連接於所述控制板25及拍攝裝置22之間的第一信號線241、連接於所述控制板25及驅動板234之間的第二信號線242以及連接於所述拍攝裝置22與無人機內的圖傳模塊之間的第三信號線243。所述第一信號線241穿設於所述連接件27的中心通孔271內，其用於控制所述拍攝裝置22的拍攝模式等。所述第二信號線242穿設於所述連接軸233的中心通孔2331內，其用於向所述電機23提供驅動控制信號。所述第三信號線243為高清信號線，其穿設於所述連接件27的中心通孔271以及所述連接軸232的中心通孔2331穿設於中心通孔2331，用於將所述拍攝裝置22獲取的航拍數據傳輸至所述圖傳模塊。

所述電機23的所述磁編碼器235測量所述電機23的角度和/或位置信息，並反饋給所述驅動板234。所述驅動板234將獲得的所述電機23的角度和/或位置信息發送給所述主控板25。所述主控板25進而可以根據反饋的所述電機23的角度和/或位置信息再次向所述驅動板234發送驅動控制指令，驅動控制所述電機23的轉動。

所述雲臺200還包括慣性測量裝置26，圖2示例性的設置所述慣性測量裝置26集成在所述主控板25中，在其他實施方式中，所述主控板25和所述慣性測量裝置26可以分別單獨設置，所述慣性測量裝置26與所述主控板25電性連接即可。所述慣性測量裝置26用於感測所述拍攝裝置22的姿態信息，並將所述拍攝裝置22的姿態信息發送至所述主控板25。所述主控板25根據所述拍攝 裝置22的姿態信息調整所述電機23的轉動。

需要說明的是，上述主控板25還可以使用無人機中的控制裝置代替，即採用無人機中的控制裝置控制所述電機23的轉動，以及控制所述拍攝裝置22的拍攝模式等。此時的連接方式為，直接通過所述信號線24將所述拍攝裝置22、所述慣性測量裝置26以及所述電機23的所述驅動板234與無人機中的控制裝置連接。此外，所述電機23也可不設置所述驅動板234，將所述電機23的所述定子231與無人機中的控制裝置電性連接，使用無人機中的控制裝置直接控制電機23的轉動。可以理解，在實際應用中，可根據應用場景具體設置雲臺中電機的數量，圖2示例性的設置一個電機，而並非對本發明的限定。在其他實施方式中，當雲臺包含電機的數量大於一時，相鄰兩個電機之間通過連接臂連接；且連接臂內部設置有導向通道，信號線在導向通道和電機連接軸的中心通孔內穿設。其中，多個電機中的首位電機與固定座固定連接，尾位電機與拍攝裝置固定連接。下面以雲臺包括三個電機為例詳細介紹。

請參閱圖3，雲臺300包括第一電機32、第二電機33和第三電機34。所述第一電機32與所述第二電機33通過第一連接臂41連接，所述第二電機33和所述第三電機34通過所述第二連接臂42連接。拍攝裝置35連接在所述第三電機34上。所述第一電機32通過例如緊固裝置等與固定座31下方連接。固定座31上方與無人機的機架固定。所述第一電機32帶動所述第一連接臂41的轉動，所述第二電機33帶動所述第二連接臂42的轉動，所述第三電機34帶動所述拍攝裝置35的轉動。所述第一連接臂41內部設置有第一導向通道411，所述第二連接臂42內部設置有第二導向通道421。其中，所述第一電機32為首位電機，所述第三電機34為尾位電機。所述第一電機32包括第一定子321、 第一轉子322、第一連接軸323、第一驅動板324和第一磁編碼器325，所述第一連接軸323設置有第一中心通孔3231。所述第二電機33以及所述第三電機34和所述第一電機32的結構基本相同。參見圖3，所述第二電機33包括第二定子331、第二轉子332、第二連接軸333、第二驅動板334和第二磁編碼器335，所述第二連接軸333設置有第二中心通孔3331。所述第三電機34包括第三定子341、第三轉子342、第三連接軸343、第三驅動板344和第三磁編碼器345，所述第三連接軸343設置有第三中心通孔3431。

主控板37固定在所述第三電機34上，分別通過所述信號線39與所述第一驅動板324、所述第二驅動板334以及所述第三驅動板344連接。所述慣性測量裝置38固定在所述第三電機34上，通過所述信號線39與所述主控板37連接。慣性測量裝置38集成在所述主控板37上，用於感測所述拍攝裝置35的姿態信息，並將所述拍攝裝置35的姿態信息發送至所述主控板37。所述拍攝裝置35通過所述信號線39與無人機的圖傳模塊連接，用於將所述拍攝裝置35獲取的航拍數據傳輸給無人機的圖傳模塊。所述信號線39在所述第一導向通道411、所述第二導向通道421、所述第一電機32連接軸323的所述第一中心通孔3231、所述第二電機33連接軸333的所述第二中心通孔3331以及所述第三電機34連接軸343的所述第三中心通孔3431內穿設。

在上述實施例的基礎上，設置所述第一電機32的連接軸323為航向軸，所述第二電機33的連接軸333為橫滾軸，所述第三電機34的連接軸343為俯仰軸。本實施方式中，所述第一電機32於航向軸的旋轉範圍為+340°～-340°，所述第二電機33於橫滾軸的旋轉範圍為+40°～-220°，所述第三電機34於俯仰軸的旋轉範圍為+45°～-135°。航向、橫滾和俯仰為相互垂直的三個軸。本發明實 施例可以實現所述拍攝裝置35在三個自由度上進行拍攝角度和/或位置的調整。需要說明的是，在其他實施方式中，還可以設置所述第一電機32於航向軸的旋轉範圍為+360°～-360°，所述第二電機33於橫滾軸的旋轉範圍為+360°～-360°，所述第三電機34於俯仰軸的旋轉範圍為+360°～-360°，本發明實施例對上述旋轉範圍不做限制。

本發明通過將所述信號線39在所述第一電機32連接軸323的所述第一中心通孔3231、所述第二電機33連接軸333的所述第二中心通孔3331、所述第三電機34連接軸343的所述第三中心通孔3431、所述第一連接臂41的所述第一導向通道411以及所述第二連接臂42的所述第二導向通道421內穿設，可以避免所述信號線39裸露在所述雲臺300外部。此外，由於所述信號線39設置在各導向通道(第一導向通道411和第二導向通道421)和各中心通孔(第一中心通孔3231、第二中心通孔3331和第三中心通孔3431)內，所述信號線39可以不用隨著各電機的轉動而纏繞，也無需預留設定長度的所述信號線39以配合各電機的轉動，有效節省了信號線材料。

圖3示例性的將所述主控板37設置在所述第三電機34上，並非對本發明的限制，在其他實施方式中，所述主控板37可以設置在所述雲臺300的任意一個電機上，例如可以設置在所述第一電機32上。其中，所述拍攝裝置35可以是相機、攝像機等。

需要說明的是，當雲臺的電機中不包含驅動板時，主控板可以通過所述信號線與所述電機的定子電性連接。此外，本發明提供的雲臺中的所有電機可以共用一個驅動板，該驅動板可以固定連接在雲臺中的任意一個電機上。即，雲臺中只有一個電機設置有驅動板，該驅動板驅動雲臺中的所有電機轉動。

需要說明的是，上述信號線包括高清信號線、控制信號線以及反饋信號線。所述高清信號線傳輸拍攝裝置獲取的航拍數據。所述控制信號線用於傳輸對各電機的驅動控制信號、對拍攝裝置的拍攝模式控制信號等。所述反饋信號線用於傳輸拍攝裝置的姿態信息以及各電機的角度和/或位置信息等。

請參閱圖4，控制系統400包括圖傳模塊40、第一電機32、第二電機33、第三電機34、主控板37以及拍攝裝置35。其中，所述拍攝裝置35藉由高清信號線與無人機的圖傳模塊40連接並與該主控板37電性連接。第一驅動板324、第二驅動板334以及第三驅動板344分別藉由反饋信號線與主控板37連接。慣性測量模塊38藉由反饋信號線與主控板37連接。當拍攝裝置35移動時，慣性測量裝置38感測拍攝裝置35的姿態，並通過反饋信號線傳輸給主控板37。主控板37根據接收的拍攝裝置35的姿態信息產生控制指令，並通過控制信號線分別向第一驅動板324、第二驅動板334以及第三驅動板344發送控制指令。第一驅動板324、第二驅動板334以及第三驅動板344根據相應的控制指令分別驅動自身對應的電機(第一電機32、第二電機33和第三電機34)轉動。此外，第一磁編碼器325、第二磁編碼器335以及第三磁編碼器345分別測量自身對應電機的角度和/或位置信息，然後經由第一驅動板324、第二驅動板334以及第三驅動板344通過反饋信號線發送給主控板37。主控板37根據接收的各電機的角度和/或位置信息再次向第一驅動板324、第二驅動板334以及第三驅動板344發送控制指令，調整各電機的轉動，最終實現精確控制拍攝裝置35在拍攝作業中的角度和位置。

綜上所述，本發明電機的連接軸設置有中心通孔，可使信號線直接由電機內部穿設，有效避免了信號線在外部的纏繞。同時，通過信號線(包括高清信 號線、控制信號線以及反饋信號線)穿設於各電機及導向通道內，進而使線路變短，有效節省了信號線材料。此外，由於連接於拍攝裝置與無人機之間的高清信號線的長度越長對圖像傳輸信號的衰減越大，所以線路變短還提高了影像高清圖傳的效果。注意，上述僅為本發明的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會理解，本發明不限於這裡所述的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本發明的保護範圍。因此，雖然通過以上實施例對本發明進行了較為詳細的說明，但是本發明不僅僅限於以上實施例，在不脫離本發明構思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發明的範圍由所附的權利要求範圍決定。