一种舵机驱动柔索传动两轴云台结构

1.一种舵机驱动柔索传动两轴云台结构，其特征在于：该云台包括方位舵机柔索传动组件、俯仰舵机直连驱动组件以及载荷相机，所述载荷相机安装在俯仰舵机直驱组件内，由俯仰舵机驱动实现载荷相机俯仰运动，方位舵机柔索传动组件驱动采用柔索传动方式将方位舵机运动传递到方位轴系，驱动俯仰舵机直驱组件和载荷云台实现方位运动；
所述方位舵机柔索传动组件包括方位舵机、方位轴承、主动钢丝绳轮、从动钢丝绳轮，方位舵机倒置安装在方位舵机安装板上，方位轴承安装在方位舵机安装板上开设的轴承孔内，所述从动钢丝绳轮安装固定在方位轴承的正下方，轴承盖板将方位轴承以及从动钢丝绳轮紧固，方位舵机的输出轴上连接有舵盘，主动钢丝绳轮安装在舵盘上且随舵盘同步转动，主动钢丝绳轮和从动钢丝绳轮之间通过钢丝绳传动连接，主动钢丝绳轮通过钢丝绳带动从动钢丝绳轮转动；所述主动钢丝绳轮与方位舵机的舵盘通过舵盘固定螺钉固定；方位舵机安装板通过减震结构固定安装在机身固定件上，所述机身固定件通过减震结构固定安装在机身前防火板上，所述减震结构包括减震垫，机身固定件包括两个相对设置的三角形支架，三角形支架的的垂直短边上开设有上下两个螺钉孔且在螺钉孔位置上设有带通孔的减震垫，减震垫上的通孔与垂直短边上的螺钉孔是相通的，机身前防火板的相应位置开设有用于安装三角形支架的螺钉孔，两三角形支架均通过螺钉固定在机身前防火板上；所述方位舵机安装板与机身固定件固定连接，所述方位舵机安装板的两侧分别设有两个螺钉孔且在螺钉孔位置上设有带通孔的减震垫，减震垫上的通孔与方位舵机安装板上的螺钉孔是相通的，两个相对设置的三角形支架的垂直长边上的相应位置开设有用于安装方位舵机安装板的螺钉孔，螺钉依次穿过方位舵机安装板、减震垫以及机身固定件上的螺钉孔将方位舵机安装板以及机身固定件固定安装在一起。
2.根据权利要求1所述的舵机驱动柔索传动两轴云台结构，其特征在于：所述俯仰舵机直连驱动组件包括轴承支架、俯仰轴承、相机固定件、俯仰舵机支架、俯仰舵机、舵盘和相机安装板，所述从动钢丝绳轮的下方固定安装有方位安装板，方位安装板的下方安装有轴承支架和俯仰舵机支架，所述轴承支架的下端安装有俯仰轴承，所述俯仰舵机支架的下端安装有俯仰舵机，所述相机安装板为整体呈U形的安装板，所述载荷相机位于相机安装板的两相对设置的侧板之间。
3.根据权利要求2所述的舵机驱动柔索传动两轴云台结构，其特征在于：所述载荷相机通过前后两个相机固定件与相机安装板连接固定，所述相机安装板俯仰向下45度设置，相机安装板的一侧板与俯仰舵机的舵盘连接，相机安装板的另一侧板上设有相机安装板轴，将相机安装板轴套入俯仰轴承内。
4.根据权利要求3所述的舵机驱动柔索传动两轴云台结构，其特征在于：所述从动钢丝绳轮上设置有安装方位安装板的螺孔，所述方位安装板上的相应位置也设有螺孔，从动钢丝绳轮和方位安装板通过螺钉螺接固定。
5.根据权利要求4所述的舵机驱动柔索传动两轴云台结构，其特征在于：所述俯仰舵机直连驱动组件整体设置在一外壳内，所述外壳为碳纤维外壳，外壳的上端使用在方位安装板上，所述载荷相机对应的外壳上设有预留外壳光窗，预留外壳光窗使载荷相机有足够视场正常观察，预留外壳光窗采用可更换的光学透片封闭。
6.根据权利要求5所述的舵机驱动柔索传动两轴云台结构，其特征在于：在方位舵机柔索传动组件以及俯仰舵机直连驱动组件中，与各轴承连接的轴均为空心轴。
7.根据权利要求6所述的舵机驱动柔索传动两轴云台结构，其特征在于：所述主动钢丝绳轮上设有调节钢丝绳预紧度的预紧螺钉以及预紧滑块，所述主动钢丝绳轮的一侧设有一带螺孔的固定块，预紧螺钉穿过固定块的螺孔，预紧螺钉的另一端紧固有一预紧滑块，预紧滑块能够在预紧螺钉的牵引下滑动，所述预紧滑块上设有一卡口，钢丝绳的一端头卡装在该卡口内，通过旋转预紧螺钉实现预紧滑块的滑动进而实现钢丝绳预紧度的调节。

一种舵机驱动柔索传动两轴云台结构\n技术领域\n[0001] 本发明涉及无人机任务载荷系统技术领域，尤其是一种采用以高精度舵机驱动的两轴微型光电云台。\n背景技术\n[0002] 无人机在近代战场中发挥着越来越重要的作用。执行空中侦察是无人机的一项极其重要的任务，光电吊舱是无人机执行监视、侦察和目标截获任务的有效工作部件，典型的光电吊舱是指搭载电光相机、红外成像装置、电视摄像机或前视红外(热成像器)等任务有效载荷，通过稳定平台方式实现有效载荷的精确指向、稳定和跟踪功能，获取敌方地面图像情报供指挥作战。\n[0003] 采用伺服电机作为运动驱动部件是光电吊舱的通常做法，该方法可以实现精密的两自由度运动控制，然而需要为伺服电机设计专门的驱动和控制器，增加系统的复杂度和成本。舵机作为无人机的舵面运动执行机构，可以直接响应自驾仪的控制指令，无需设计专门的驱动板和控制板。基于舵机驱动的光电吊舱可以通过自驾仪直接控制吊舱的两自由度的运动，可以有效简化光电吊舱的控制过程，降低设计和使用成本。\n发明内容\n[0004] 为了无人机微型云台的和结构简单化和控制简单化，本发明提供了一种舵机驱动柔索传动两轴云台结构，其结构简单、轻便、可靠，控制简易，可实现与无人机的快速集成与协同控制。\n[0005] 本发明的技术方案是：\n[0006] 一种舵机驱动柔索传动两轴云台结构，该云台包括方位舵机柔索传动组件、俯仰舵机直连驱动组件以及载荷相机，所述载荷相机安装在俯仰舵机直驱组件内，由俯仰舵机驱动实现载荷相机俯仰运动，方位舵机柔索传动组件驱动采用柔索传动方式将方位舵机运动传递到方位轴系，驱动俯仰舵机直驱组件和载荷云台实现方位运动。\n[0007] 进一步地，本发明所述方位舵机柔索传动组件包括方位舵机、方位轴承、主动钢丝绳轮、从动钢丝绳轮，方位舵机倒置安装在方位舵机安装板上，方位轴承安装在方位舵机安装板上开设的轴承孔内，所述从动钢丝绳轮安装固定在方位轴承的正下方，轴承盖板将方位轴承以及从动钢丝绳轮紧固，方位舵机的输出轴上连接有舵盘，主动钢丝绳轮安装在舵盘上且随舵盘同步转动，主动钢丝绳轮和从动钢丝绳轮之间通过钢丝绳传动连接，主动钢丝绳轮通过钢丝绳带动从动钢丝绳轮转动。\n[0008] 进一步地，本发明所述俯仰舵机直连驱动组件包括轴承支架、俯仰轴承、相机固定件、俯仰舵机支架、俯仰舵机、舵盘和相机安装板，所述从动钢丝绳轮的下方固定安装有方位安装板，方位安装板的下方安装有轴承支架和俯仰舵机支架，所述轴承支架的下端安装有俯仰轴承，所述俯仰舵机支架的下端安装有俯仰舵机，所述相机安装板为整体呈U形的安装板，所述载荷相机位于相机安装板的两相对设置的侧板之间。\n[0009] 进一步地，本发明所述载荷相机通过前后两个相机固定件与相机安装板连接固定，所述相机安装板俯仰向下45度设置，相机安装板的一侧板与俯仰舵机的舵盘连接，相机安装板的另一侧板上设有相机安装板轴，将相机安装板轴套入俯仰轴承内。\n[0010] 进一步地，本发明所述主动钢丝绳轮与方位舵机的舵盘通过舵盘固定螺钉固定。\n[0011] 进一步地，本发明方位舵机安装板通过减震结构固定安装在机身固定件上，所述机身固定件通过减震结构固定安装在机身前防火板上，所述减震结构包括减震垫，机身固定件包括两个相对设置的三角形支架，三角形支架的的垂直短边上开设有上下两个螺钉孔且在螺钉孔位置上设有带通孔的减震垫，减震垫上的通孔与垂直短边上的螺钉孔是相通的，机身前防火板的相应位置开设有用于安装三角形支架的螺钉孔，两三角形支架均通过螺钉固定在机身前防火板上。所述方位舵机安装板与机身固定件固定连接，所述方位舵机安装板的两侧分别设有两个螺钉孔且在螺钉孔位置上设有带通孔的减震垫，减震垫上的通孔与方位舵机安装板上的螺钉孔是相通的，两个相对设置的三角形支架的垂直长边上的相应位置开设有用于安装方位舵机安装板的螺钉孔，螺钉依次穿过方位舵机安装板、减震垫以及机身固定件上的螺钉孔将方位舵机安装板以及机身固定件固定安装在一起。\n[0012] 进一步地，本发明所述从动钢丝绳轮上设置有安装方位安装板的螺孔，所述方位安装板上的相应位置也设有螺孔，从动钢丝绳轮和方位安装板通过螺钉螺接固定。\n[0013] 进一步地，本发明所述俯仰舵机直连驱动组件整体设置在一外壳内，所述外壳为碳纤维外壳，外壳的上端使用在方位安装板上，所述载荷相机对应的外壳上设有预留外壳光窗，预留外壳光窗使载荷相机有足够视场正常观察，预留外壳光窗采用可更换的光学透片封闭。\n[0014] 进一步地，本发明在方位舵机柔索传动组件以及俯仰舵机直连驱动组件中，与各轴承连接的轴均为空心轴。\n[0015] 进一步地，本发明所述主动钢丝绳轮上设有调节钢丝绳预紧度的预紧螺钉以及预紧滑块，所述主动钢丝绳轮的一侧设有一带螺孔的固定块，预紧螺钉穿过固定块的螺孔，预紧螺钉的另一端紧固有一预紧滑块，预紧滑块能够在预紧螺钉的牵引下滑动，所述预紧滑块上设有一卡口，钢丝绳的一端头卡装在该卡口内，通过旋转预紧螺钉实现预紧滑块的滑动进而实现钢丝绳预紧度的调节。。\n[0016] 本发明的有益效果：\n[0017] 为了实现紧凑布局，在难以采用舵机直接驱动的轴系，需要采用传动装置，适用于微型光电吊舱的传动方式主要有齿轮传动、同步带传动等，但上述传动装置存在运动间隙，传动刚度不足等问题，影响运动控制精度的提高。本发明采用精密钢丝绳的柔索传动方式可以有效的解决上述问题。本发明使用简单可靠，便于更换，成本较低。可以对任务需求配备相应的载荷相机，满足不同侦察环境下观测需求。\n附图说明\n[0018] 图1为本发明的结构示意图。\n[0019] 图2为机身固定件与机身防火板之间的连接结构图。\n[0020] 图3为方位舵机柔索传动组件的结构示意图。\n[0021] 图4为俯仰舵机直连驱动组件的结构示意图。\n[0022] 图5为带外壳的本发明结构示意图。\n[0023] 图6为主动钢丝绳轮的结构示意图。\n[0024] 图中：\n[0025] 1.方位舵机；2、减震垫；3、方位安装板；4、主动钢丝绳轮；5、轴承支架；6、俯仰轴承；7、载荷相机；8、相机固定件；9、机身固定件；10、方位舵机安装板；11、从动钢丝绳轮；12、俯仰舵机支架；13、俯仰舵机；14、舵盘；15、相机安装板；16、外壳；17、预留外壳光窗；18、预紧螺钉；19、预紧滑块；20、机身防火板；21、方位轴承；22、轴承盖板。\n具体实施方式\n[0026] 下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。\n[0027] 参照图1，为本发明的结构示意图，一种舵机驱动柔索传动两轴云台结构，该云台包括方位舵机柔索传动组件、俯仰舵机直连驱动组件以及载荷相机7，所述方位舵机柔索传动组件包括方位舵机1、方位轴承21,、主动钢丝绳轮4、从动钢丝绳轮11。所述俯仰舵机直连驱动组件包括轴承支架5、俯仰轴承6、相机固定件8、俯仰舵机支架12、俯仰舵机13、舵盘14和相机安装板15。方位舵机安装板10通过减震结构固定安装在机身固定件9上，所述机身固定件9通过减震结构固定安装在机身前防火板20上。\n[0028] 从动钢丝绳轮11的下方固定安装有方位安装板3，具体地，从动钢丝绳轮11上设置有安装方位安装板3的螺孔，所述方位安装板3上的相应位置也设有螺孔，从动钢丝绳轮11和方位安装板3通过螺钉螺接固定。\n[0029] 参照图2，所述减震结构包括减震垫，机身固定件9包括两个相对设置的三角形支架，三角形支架的的垂直短边上开设有上下两个螺钉孔且在螺钉孔位置上设有带通孔的减震垫，减震垫上的通孔与垂直短边上的螺钉孔是相通的，机身前防火板20的相应位置开设有用于安装三角形支架的螺钉孔，两三角形支架均通过螺钉固定在机身前防火板20上。\n[0030] 同样，所述方位舵机安装板10与机身固定件9固定连接，所述方位舵机安装板10的两侧分别设有两个螺钉孔且在螺钉孔位置上设有带通孔的减震垫2，减震垫2上的通孔与方位舵机安装板10上的螺钉孔是相通的，两个相对设置的三角形支架的垂直长边上的相应位置开设有用于安装方位舵机安装板10的螺钉孔，螺钉依次穿过方位舵机安装板10、减震垫2以及机身固定件9上的螺钉孔将方位舵机安装板10以及机身固定件9固定安装在一起。\n[0031] 图3为方位舵机柔索传动组件的结构示意图，方位舵机1倒置安装在方位舵机安装板10上，方位轴承21安装在方位舵机安装板上开设的轴承孔内，所述从动钢丝绳轮11安装固定在方位轴承21的正下方，轴承盖板22将方位轴承21以及从动钢丝绳轮11紧固，方位舵机的输出轴上连接有舵盘，主动钢丝绳轮4安装在舵盘上且随舵盘同步转动，主动钢丝绳轮和从动钢丝绳轮之间通过钢丝绳传动连接，主动钢丝绳轮4通过钢丝绳带动从动钢丝绳轮\n11转动，使云台达到方位转动功能。\n[0032] 图4为俯仰舵机直连驱动组件的结构示意图，方位安装板3的下方安装有轴承支架\n5和俯仰舵机支架12，所述轴承支架5的下端安装有俯仰轴承6，所述俯仰舵机支架12的下端安装有俯仰舵机13，所述相机安装板15为整体呈U形的安装板，所述载荷相机7位于相机安装板15的两相对设置的侧板之间，载荷相机7通过前后两个相机固定件8与相机安装板15连接固定，所述相机安装板15俯仰向下45度设置，相机安装板15的一侧板与俯仰舵机13的舵盘14连接，相机安装板15的另一侧板上设有相机安装板轴，将相机安装板轴套入俯仰轴承6内。\n[0033] 图5为带外壳的本发明结构示意图，所述俯仰舵机直连驱动组件整体设置在一外壳16内，所述外壳16为碳纤维外壳，外壳16的上端胶结在方位安装板3上，所述载荷相机7对应的外壳16上设有预留外壳光窗17，预留外壳光窗17使载荷相机7有足够视场正常观察，预留外壳光窗17采用可更换的光学透片封闭，以保护内部载荷相机。\n[0034] 在本发明中，在方位舵机柔索传动组件以及俯仰舵机直连驱动组件中，与各轴承连接的轴均为空心轴。方位舵机柔索传动组件以及俯仰舵机直连驱动组件的轴系均采用一个高强度轴承和中空轴配合,电气线路可利用中空轴通过旋转部位。\n[0035] 图6为主动钢丝绳轮的结构示意图，所述主动钢丝绳轮4上设有调节钢丝绳预紧度的预紧螺钉18以及预紧滑块19，所述主动钢丝绳轮4的一侧设有一带螺孔的固定块，预紧螺钉穿过固定块的螺孔，预紧螺钉的另一端紧固有一预紧滑块19，预紧滑块能够在预紧螺钉的牵引下滑动，所述预紧滑块上设有一卡口，钢丝绳的一端头卡装在该卡口内，通过旋转预紧螺钉实现预紧滑块的滑动进而实现钢丝绳预紧度的调节。\n[0036] 该结构设计可以提供一种轻量化、结构紧凑、运动精度高的云台结构。与基于伺服电机的光电吊舱相比，本发明设计的两轴光电吊舱可以直接与飞行控制自驾仪对接，无需设计专门的驱动器和控制器，系统简单，设计成本低。本发明采用精密柔索传动作为方位运动传动机构，可以较好的实现紧凑结构布局，同时实现精确地运动传动，提高控制精度。同时，在安装结构两个方向上都增加了减震装置，大大减少了机身对云台的振动，简化了云台拆装工作。外壳采用高强度复合材料，结构强度高，重量轻。