[发明专利]全向减震单自由度光电侦察平台装置

说明书

技术领域

本发明涉及低空遥感和航拍技术领域，具体涉及一种全向减震单自由度光电侦察平台装置。

背景技术

与传统固定翼飞行器相比，多旋翼无人飞行器因其具有升降地点不受场地限制、可定点悬停等特点得到蓬勃发展，并已广泛应用于航拍、侦察、搜救等领域。微小型多旋翼无人飞行器抗风能力弱、稳态精度低，特别是在悬停观测时，飞行器的机体会存在不同方向的抖动，这些抖动如果不加以消减，会使光电成像设备难以稳定，造成成像质量变差。

光电侦察平台作为飞行器承载光电成像设备的载体，是其关键部件之一，用于中、大型无人飞行器的光电侦察平台技术较为成熟，但由于微小型多旋翼无人飞行器带载能力小、尺寸小的特点，用于中、大型无人飞行器的光电侦察平台技术则不能适用于微小型多旋翼无人飞行器。

目前，通用的做法是将光电侦察平台通过垂直方向上安装若干个阻尼器或缓冲器，然后悬挂到飞行器上，存在的问题是，只能消减单一方向的抖动，导致光电成像设备成像质量较差；光电成像设备长期承受不同频率的振动，容易损坏。由于微小型多旋翼无人飞行器可在空中指向任意水平方向并悬停拍摄目标，因此用于微小型多旋翼无人飞行器的光电侦察平台装置多采用具有俯仰转动的单自由度光电侦察平台，现有的俯仰转动机构采用驱动电机加同步带或齿轮组的方式进行转动操纵，由于力臂较小，导致驱动电机的力矩大，驱动电机尺寸、质量较大，并且同步带或齿轮组受温度影响较大，可靠性降低。

发明内容

为了解决现有的光电侦察平台装置可靠性低，不能适用于微小型多旋翼无人飞行器的问题，本发明提供一种全向减震单自由度光电侦察平台装置。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

全向减震单自由度光电侦察平台装置，包括：

下端两侧各设置有第一连接块和第二连接块的支撑架；

与所述支撑架下端相连的用于固定光电成像设备的支撑板；

其特征在于，还包括全向减震机构和俯仰转动机构，

所述全向减震机构包括：与所述支撑架相连的底座；与飞行器固定相连的基座；一端通过球面副与基座相连，另一端与底座相连的第一氮气弹簧、第四氮气弹簧和第五氮气弹簧；一端通过球面副与底座相连，另一端与基座相连的第二氮气弹簧和第三氮气弹簧；

所述俯仰转动机构包括：固定在所述支撑架下端一侧的驱动电机；与所述驱动电机相连的曲柄；通过球面副与曲柄相连的第一连杆；通过球面副与所述第一连杆相连的第二连杆；

所述第二连杆与所述支撑板相连，并通过转动副与所述第一连接块相连。

还包括：

套装在固定所述基座的所有螺丝外侧的缓冲圈；

固定在所述支撑架下端另一侧并与所述转动副同轴线安装的电位计，用于反馈位置信号；

安装在所述第二连接块上的第一限位块和第二限位块，位置分布用于限制俯仰旋转的最大正反角度。

所述缓冲圈采用低弹性橡胶或发泡海绵制成。

所述支撑架、支撑板和基座均采用碳纤维板、玻纤板或电木板制成。

所述第一氮气弹簧的轴线与光电侦察平台装置的俯仰轴共面，且与俯仰轴成一夹角α，0°≤α≤45°，安装初始位置的行程为总行程的1/3~1/2。

所述第二氮气弹簧和第三氮气弹簧的两个轴线形成的平面与光电侦察平台装置的滚转轴共面，且这两个轴线分别与滚转轴成一夹角β，0°≤β≤45°，安装初始位置的行程均为总行程的1/3~1/2。

所述第四氮气弹簧和第五氮气弹簧的两个轴线形成的平面与光电侦察平台装置的偏航轴平行，且这两个轴线分别与偏航轴成一夹角θ， 0°≤θ≤45°，安装初始位置行程为零。

所述第一氮气弹簧、第二氮气弹簧、第三氮气弹簧、第四氮气弹簧和第五氮气弹簧的缸体均采用工程塑料制成。

所述球面副由球头扣实现。

所述驱动电机选择无刷直流电机或舵机。

本发明的有益效果如下：

1、通过空间交错布置的五个带有球面副的氮气弹簧组成的全向减震机构，

既能够消减拍摄过程中任意方向的振动，又避免了结构过约束问题，提高成像设备成像质量；

2、全向减震机构利用了氮气弹簧体积小、弹簧力大，并且在较长行程范围内，弹簧力保持不变的优点，全向减震机构不但结构紧凑、质量轻，而且减震效果好，可靠性高；