一种飞行器及其抗振模块的制作方法

1.本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种抗振模块。本发明还涉及一种具有该抗振模块的飞行器。


背景技术：

2.无人机在广义上为不需要登机驾驶的遥控飞行器，其操作方式包含遥控、导引及自动驾驶等方式，通常根据用途分为军用及民用无人机。无人机的使用日渐广泛，无论是透过远端遥控还是自动飞行，垂直起降无人机都因不受地形限制能完成多元任务，而受到广泛使用，其中包括空拍、物流、探勘或军事活动等。然而，现有无人机中，传感器组件(角度及加速度传感器)位于飞行控制器的内部，在飞行时无人机会发生振动，以致造成其飞行控制器内部的传感器组件的数据偏差。
3.因此，如何避免由于无人机飞行时发生振动而导致飞行控制器内的传感器组件的数据偏差，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种抗振模块，可以满足无人机在不同工作环境下的抗振要求，从而可以改善角度及加速度传感器由于受到振动而导致数据偏差。本发明的另一目的是提供一种包括上述抗振模块的飞行器。
5.为实现上述目的，本发明提供一种抗振模块，包括用以安装传感器组件的载台，及与所述载台配合连接并能够缓冲飞行器工作时对传感器组件产生的振动的抗振单元。
6.可选地，所述抗振单元具体为单轴抗振单元，所述载台具体为板状载台，所述单轴抗振单元包括多个可拆卸地连接于所述板状载台上的阻尼器。
7.可选地，所述板状载台上设有多个与所述阻尼器一一对应设置、用以供所述阻尼器螺纹旋接的螺纹孔位。
8.可选地，所述板状载台包括外周部和设于所述外周部内、用以安装并承载传感器组件的承载部，全部所述螺纹孔位设于所述外周部。
9.可选地，所述外周部的四个角均设有导向组件。
10.可选地，任一所述导向组件包括贯穿于所述外周部的导向光轴和固接于所述外周部的通孔内、用以供所述板状载台沿所述导向光轴直线移动的导向直线轴承。
11.可选地，所述外周部任一短边和长边上均设有两个异向安装的所述阻尼器。
12.可选地，所述抗振单元具体为三轴抗振单元，所述载台具体为t型载台，所述三轴抗振单元包括与所述t型载台配合连接并供所述t型载台沿x轴方向移动以实现缓振的x轴移动缓振组件、与所述t型载台配合连接并供所述t型载台沿y轴方向移动以实现缓振的y轴移动缓振组件、与所述x轴移动缓振组件和所述y轴移动缓振组件配合连接并供所述x轴移动缓振组件和所述y轴移动缓振组件沿z轴方向移动以实现缓振的z轴移动缓振组件。
13.可选地，所述z轴移动缓振组件包括四个分设于所述三轴抗振单元的四个角的z轴
移动块，所述x轴移动缓振组件包括两个相对设置的x轴移动块，所述三轴抗振单元的任一短边上设有位于两个所述z轴移动块之间的所述x轴移动块，所述y轴移动缓振组件包括两个相对设置的y轴移动块，所述三轴抗振单元的任一长边上设有位于两个所述z轴移动块之间的所述y轴移动块；
14.两个所述x轴移动块之间固接有贯穿所述t型载台的第一光轴，任一所述x轴移动块与所述t型载台之间设有套设于所述第一光轴上的第一弹性件；
15.两个所述y轴移动块之间固接有贯穿所述t型载台的第二光轴，任一所述y轴移动块与所述t型载台之间设有套设于所述第二光轴上的第二弹性件；
16.所述三轴抗振单元的任一长边上的两个所述z轴移动块之间固接有贯穿所述y轴移动块的第三光轴，任一所述z轴移动块与所述y轴移动块之间设有套设于所述第三光轴上的第三弹性件；
17.所述三轴抗振单元的任一短边上的两个所述z轴移动块之间固接有贯穿所述x轴移动块的第四光轴，任一所述z轴移动块与所述x轴移动块之间设有套设于所述第四光轴上的第四弹性件；
18.所述z轴移动缓振组件还包括四个分别贯穿于四个所述z轴移动块的第五光轴，任一所述第五光轴的两端均固接有光轴固定轴承，任一所述光轴固定轴承与所述z轴移动块之间设有套设于所述第五光轴上的第五弹性件。
19.本发明还提供一种飞行器，包括上述任一项所述的抗振模块。
20.相对于上述背景技术，本发明实施例所提供的抗振模块，包括载台和抗振单元，其中，载台用于安装传感器组件，该传感器组件包括角度及加速度传感器，抗振单元与载台配合连接，抗振单元能够缓冲飞行器工作时对传感器组件产生的振动。也就是说，通过将传感器组件定位安装于载台，并通过抗振单元缓冲掉由于飞行器工作而产生的振动，以满足传感器组件检测数据精确性的要求。相较于传统未设置抗振单元的飞行器，本发明实施例所提供的抗振模块，应用于飞行器中，将角度及加速度传感器从飞行控制器中外移至抗振模块中，并通过抗振单元缓冲掉由于飞行器工作而产生的振动，这样可以满足无人机在不同工作环境下的抗振要求，从而可以改善角度及加速度传感器由于受到振动而导致数据偏差的情况，有利于提高角度及加速度传感器检测数据的精确性。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本发明的实施例，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获得其他的附图。
22.图1为本发明实施例所提供的一种抗振模块的结构示意图；
23.图2为图1的主视图；
24.图3为图1中安装有传感器组件的板状载台的俯视图；
25.图4为本发明实施例所提供的另一种抗振模块的结构示意图；
26.图5为图4中抗振模块在水平面内的移动示意图；
27.图6为图4中抗振模块在竖直面内的移动示意图；
28.图7为图1中抗振模块替换为图4中抗振模块的示意图。
29.其中：
30.100
‑
传感器组件；
31.101
‑
单轴抗振单元、102
‑
板状载台；
32.1011
‑
阻尼器、1012
‑
导向光轴、1013
‑
导向直线轴承、1014
‑
光轴固定轴承；
33.1021
‑
外周部、1022
‑
承载部、1023
‑
螺纹孔位；
34.201
‑
三轴抗振单元、202
‑
t型载台；
35.2011
‑
x轴移动块、2012
‑
y轴移动块、2013
‑
z轴移动块、2014
‑
第一光轴、2015
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第二光轴、2016
‑
第三光轴、2017
‑
第四光轴、2018
‑
第五光轴、2019
‑
第一弹性件、2020
‑
第二弹性件、2021
‑
第三弹性件、2022
‑
第四弹性件、2023
‑
第五弹性件。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
37.本发明的核心是提供一种抗振模块，可以满足无人机在不同工作环境下的抗振要求，从而可以改善角度及加速度传感器由于受到振动而导致数据偏差。本发明的另一核心是提供一种包括上述抗振模块的飞行器。
38.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
39.本发明实施例所提供的抗振模块，包括载台和抗振单元，其中，载台用于安装传感器组件100，该传感器组件100包括角度及加速度传感器，抗振单元与载台配合连接，抗振单元能够缓冲飞行器工作时对传感器组件100产生的振动。
40.也就是说，通过将传感器组件100定位安装于载台，并通过抗振单元缓冲掉由于飞行器工作而产生的振动，以满足传感器组件100检测数据精确性的要求。
41.需要说明的是，上述角度传感器和加速度传感器是为现有技术中应用于飞行控制器中、分别用于检测飞行角度数据和加速度数据的元件，角度及加速度传感器与飞行控制器进行数据互联，飞行控制器用于根据检测到的数据进行飞行的相关控制。
42.相较于传统未设置抗振单元的飞行器，本发明实施例所提供的抗振模块，应用于飞行器中，将角度及加速度传感器从飞行控制器中外移至抗振模块中，通过载台定位角度及加速度传感器，并通过抗振单元缓冲掉由于飞行器工作而产生的振动，这样可以满足无人机在不同工作环境下的抗振要求，从而可以改善角度及加速度传感器由于受到振动而导致数据偏差的情况，有利于提高角度及加速度传感器检测数据的精确性。
43.当然，根据实际需要，根据角度及加速度传感器在不同工作环境下所受到的振动以致造成数据偏差影响，可以采用不同结构性的抗振单元以满足不同情况下的缓振需求。
44.具体地，下面说明角度及加速度传感器在两种不同工作环境下的缓振需求，第一种工作环境为单一轴向产生的往返性振动的情况，此情况下，使用单轴(z轴)抗振单元安装在与振动方向垂直的位置上，第二种工作环境则为多轴向所产生的多种振动的情况，此情
况下，使用三轴(x、y、z轴)抗振单元安装在与地面平行的位置处。
45.作为一具体实施例，如图1
‑
3所示，抗振单元具体为单轴抗振单元101，载台具体为板状载台102，单轴抗振单元101包括多个可拆卸地连接于板状载台102上的阻尼器1011。为了便于阻尼器1011和板状载台102的装配，板状载台102上设有多个螺纹孔位1023，多个螺纹孔位1023与全部阻尼器1011一一对应设置，多个螺纹孔位1023用于供阻尼器1011螺纹旋接。
46.考虑到单轴抗振单元101适用的环境，即在结构较为简化、且拥有校大的组装空间的环境下，优先选择寿命长且表现稳定的微型阻尼器。
47.这样一来，多个阻尼器1011构成的缓冲结构所产生的作用类似于汽车或者摩托车上的避震器的作用，多个阻尼器1011作为缓冲介质，能够缓冲掉由于飞行器在上升和下降过程中产生的振动，这样可以满足无人机在升降过程的抗振要求，从而可以改善角度及加速度传感器由于受到z轴方向的振动而导致数据偏差的情况。
48.具体地说，板状载台102包括外周部1021和承载部1022，其中，承载部1022设于外周部1021的内侧，承载部1022用于安装并承载传感器组件100，全部螺纹孔位1023设于外周部1021。作为优选的，整个板状载台102可以设置为横截面为矩形的板状载台102，承载部1022和外周部1021采用一体成型设置，外周部1021包括两个长边结构和两个短边结构，全部的阻尼器1011可以沿外周部1021的周向设置于整个外周部1021上。
49.此外，外周部1021的四个角均设有导向组件。任一导向组件包括贯穿于外周部1021的导向光轴1012和固接于外周部1021的通孔内的导向直线轴承1013，导向直线轴承1013用于供板状载台102沿导向光轴1012直线移动，从而实现导向作用，导向光轴1012的两端均设置有光轴固定轴承1014，用于与供抗振模块安装的外壳组件的轴承座装配。当然，导向组件也可以设置为导杆和普通导套/筒的结构，将导套/筒预先固接于板状载台102上，通过导套/筒沿着导杆的低阻力的直线运动，以实现导向作用。
50.当然，根据实际需要，上述阻尼器1011的数量可以设置为八个，每两个阻尼器1011为一组，外周部1021任一短边和长边上均设有一组阻尼器1011，即两个阻尼器1011，且外周部1021任一短边或长边上的两个阻尼器1011异向安装，所谓异向安装是指两个阻尼器1011一个正向安装，另一个反向安装，这样可以使受力均匀，从而提高缓振的稳定性。
51.单轴抗振单元101中主要的抗振方式为通过四组阻尼器1011作为缓冲介质，并配合上四个导向光轴1012以及导向直线轴承1013进行上下低阻力移动，单轴抗振单元101中心的用于供传感器组件100安装的承载部1022与传感器组件100为刚性连接，比如采用螺栓连接，需要注意的是，除去单轴抗振单元101以外所有的安装方式皆为刚性固定以降低零部件之间所造成的自身晃动问题。单轴抗振单元101中的板状载台102作为核心组件，将四个移动用导向光轴1012分别安装到预先安装在板状载台102中的四个导向直线轴承1013中，然后把抗振用的阻尼器1011使用螺纹连接的方式固接到板状载台102上的螺纹孔位1023上，之后再将传感器组件100通过螺栓安装到板状载台102中心承载部1022的传感器安装孔位上，最后再将整组安装好的抗振模块装入封装外壳组件中。
52.作为另一具体实施例，如图4所示，抗振单元具体为三轴抗振单元201，载台具体为t型载台202，三轴抗振单元201包括x轴移动缓振组件、y轴移动缓振组件和z轴移动缓振组件，其中，x轴移动缓振组件与t型载台202配合连接，x轴移动缓振组件用于供t型载台202沿
x轴方向移动，以实现缓振；y轴移动缓振组件与t型载台202配合连接，y轴移动缓振组件用于供t型载台202沿y轴方向移动，以实现缓振；z轴移动缓振组件与x轴移动缓振组件和y轴移动缓振组件配合连接，z轴移动缓振组件用于供x轴移动缓振组件和y轴移动缓振组件以及t型载台202沿z轴方向移动，以实现缓振。
53.具体地说，z轴移动缓振组件包括四个分设于三轴抗振单元201的四个角的z轴移动块2013，x轴移动缓振组件包括两个相对设置的x轴移动块2011，三轴抗振单元201的任一短边上设有位于两个z轴移动块2013之间的x轴移动块2011，y轴移动缓振组件包括两个相对设置的y轴移动块2012，三轴抗振单元201的任一长边上设有位于两个z轴移动块2013之间的y轴移动块2012；且两个x轴移动块2011之间的连线垂直于两个y轴移动块2012之间的连线。
54.进一步地，两个x轴移动块2011之间固接有第一光轴2014，第一光轴2014贯穿t型载台202，任一x轴移动块2011与t型载台202之间设有第一弹性件2019，第一弹性件2019套设于第一光轴2014上。为了保证移动的稳定性，第一光轴2014的数量为两个，两个第一光轴2014在同一水平面内平行设置，同时，任一第一光轴2014上套设有两个第一弹性件2019。这样一来，t型载台202可以通过两个第一光轴2014与两侧的两个x轴移动块2011连接。
55.两个y轴移动块2012之间固接有第二光轴2015，第二光轴2015贯穿t型载台202，任一y轴移动块2012与t型载台202之间设有第二弹性件2020，第二弹性件2020套设于第二光轴2015上。为了保证移动的稳定性，第二光轴2015的数量为两个，两个第二光轴2015在同一水平面内平行设置，同时，任一第二光轴2015上套设有两个第二弹性件2020。这样一来，t型载台202可以通过两个第二光轴2015与两侧的两个y轴移动块2012连接。
56.需要说明是的，两个第二光轴2015所处的平面与两个第一光轴2014所处的平面不同，从俯视角度来看，两个第一光轴2014和两个第二光轴2015呈井字形结构设置。
57.在上述基础上，三轴抗振单元201的任一长边上的两个z轴移动块2013之间固接有第三光轴2016，第三光轴2016贯穿y轴移动块2012，任一z轴移动块2013与y轴移动块2012之间设有第三弹性件2021，第三弹性件2021套设于第三光轴2016上。为了保证移动的稳定性，三轴抗振单元201的任一长边上的第三光轴2016的数量为两个，两个第三光轴2016在同一竖直面内平行设置(上、下平行设置)，同时，任一第三光轴2016上套设有两个第三弹性件2021。这样一来，y轴移动块2012可以通过两个第三光轴2016与两侧的两个z轴移动块2013连接。
58.相应的，三轴抗振单元201的任一短边上的两个z轴移动块2013之间固接有第四光轴2017，第四光轴2017贯穿x轴移动块2011，任一z轴移动块2013与x轴移动块2011之间设有第四弹性件2022，第四弹性件2022套设于第四光轴2017上。为了保证移动的稳定性，三轴抗振单元201的任一短边上的第四光轴2017的数量为两个，两个第四光轴2017在同一竖直面内平行设置(上、下平行设置)，同时，任一第四光轴2017上套设有两个第四弹性件2022。这样一来，x轴移动块2011可以通过两个第四光轴2017与两侧的两个z轴移动块2013连接。
59.此外，z轴移动缓振组件还包括四个分别贯穿于四个z轴移动块2013的第五光轴2018，任一第五光轴2018的两端均固接有光轴固定轴承1014，任一光轴固定轴承1014与z轴移动块2013之间设有第五弹性件2023，第五弹性件2023套设于第五光轴2018上。
60.如此一来，在飞行器飞行转弯时，t型载台202可以跟随两个x轴移动块2011沿着x
轴方向移动，同时，在第二弹性件2020和第四弹性件2022的弹力作用下，可以实现沿x轴方向的缓冲作用；t型载台202可以跟随两个y轴移动块2012沿着y轴方向移动，同时，在第一弹性件2019和第三弹性件2021的弹力作用下，可以实现沿y轴方向的缓冲作用；在飞行器升降时，t型载台202可以跟随四个z轴移动块2013沿着z轴方向移动，同时，在第五弹性件2023的弹力作用下，可以实现沿z轴方向的缓冲作用。
61.当然，根据实际需要，上述第一弹性件2019、第二弹性件2020、第三弹性件2021、第四弹性件2022和第五弹性件2023均可以设置为压缩弹簧，任一弹簧安装时均设有预设的预紧力，也就是说，当三轴抗振单元201处于原始状态时，任一弹簧均处于压缩状态。
62.同时，为了便于移动的稳定性，光轴与t型载台202或者移动块贯穿连接时，t型载台202的通孔和移动块的通孔内均设置有直线轴承，以便于移动的灵活性和稳定性。任一移动块上均设有止动螺丝，止动螺丝用于限位相应的光轴，以防止光轴发生沿轴向的窜动。
63.综上，上述三轴抗振单元201的抗振方式为采用32个弹簧作为缓冲介质，移动方式为双层x、y轴移动配合单层z轴移动达到万向的抗振效果。也就是说，三轴抗振单元201在x、y轴方向的结构上通过双层的平行光轴实现了t型载台202及传感器组件100做出平行、垂直、斜向的移动方式，如图5所示；在z轴方向的结构上通过单层的平行光轴实现了t型载台202及传感器组件100做出竖向的移动方式，如图6所示，同时，通过每个光轴上的两个弹簧达到多轴抗振的目的。
64.三轴抗振单元201的组装方式包括：将传感器组件100通过螺栓固定到t型载台202上，再将x轴移动块2011及第一光轴2014、y轴移动块2012及第二光轴2015分别安装至t型载台202上，内部需移动的结构皆需在光轴经过处安装上直线轴承，且在每一组光轴安装时皆需在两端安装各自适配长度的弹簧以及在光轴的端部加装止动螺丝拴紧，安装完毕后再安装第三光轴2016、第四光轴2017、z轴移动块2013及对应光轴长度的弹簧和直线轴承，安装完后，将第五光轴2018安装到四个角落的z轴移动块2013中，并在第五光轴2018上安装光轴固定轴承1014和弹簧，最后将抗振模块整体封装进外壳组件内。
65.需要注意的是，上述具有单轴抗振单元101的抗振模块与具有三轴抗振单元201的抗振模块之间可以根据实际工作环境进行快速替换。具体地，在不同工作环境下，可临时对抗振模块内部组件进行更换以实现快速切换单/多轴的抗振结构，更换步骤为：将传感器组件100从板状载台102上拆下，然后将单轴抗振单元101中的z轴移动块2013以留下导向光轴1012、导向直线轴承1013和光轴固定轴承1014的方式拆卸下，之后将传感器组件100安装至t型载台202(该t型载台202预先安装于缺少第五光轴2018的三轴抗振单元201)，并将留下的零部件再重新填入部分组装的三轴抗振单元201中，以组成完整的三轴抗振单元201，此时导向光轴1012作为第五光轴2018应用于三轴抗振单元201中，导向直线轴承1013安装于第五光轴2018与z轴移动块2013之间，如图7所示，最后重新将外壳组件封装好，并在平面位置上自主校正。
66.当然，上述用于供具有单轴抗振单元101的抗振模块与具有三轴抗振单元201的抗振模块封装的外壳组件的结构相同，也就是说，具有单轴抗振单元101的抗振模块与具有三轴抗振单元201的抗振模块可以共用同一个外壳组件，这样即可大大提高装拆的效率。
67.需要说明的是，抗振模块内部移动方式的切换，取决于应用的实际环境，具有单轴抗振单元101的抗振模块主要适用于在工业单一轴或是单一面容易产生往返、非线性、高频
率振动的情况，在结构较为简化的情形下、且拥有校大的组装空间的前提下，选用寿命长且表现稳定的阻尼器1011；在较为复杂的振动环境或是多轴向加速度情况下，由于单轴抗振单元101只能在z轴方向移动会导致抗振效果不佳，在这一环境下则可以快速将具有单轴抗振单元101的抗振模块替换为具有三轴抗振单元201的抗振模块，这样即可通过双层xy轴与单z轴实现往返式的万向抗振效果。
68.本发明所提供的一种飞行器，包括上述具体实施例所描述的抗振模块；飞行器的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。
69.需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
70.以上对本发明所提供的飞行器及其抗振模块进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。