阅读说明：本技术 一体式大扭矩高频带谐波舵机 (Integrated large-torque high-frequency-band harmonic steering engine ) 是由 陈挺飞 孙丽君 于 2020-06-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种一体式大扭矩高频带谐波舵机,其包括电连接器和控制模块,其中,电连接器和控制模块连接,并且电连接器和控制模块形成为一体式结构；电连接器还与无人机的飞控与导航一体机连接,以通过电连接器接收飞控与导航一体机给定的角度信号,并将接收到的角度信号传输给控制模块；使用谐波减速器的控制模块基于飞控与导航一体机给定的角度信号转动并将舵机的实时角度经电连接器传输给飞控与导航一体机。本发明的一体式大扭矩高频带谐波舵机,由于使用谐波减速器,其具有间隙小、频带高的优势,用于控制无人机飞行舵面时,可快速响应飞控与导航一体机给定的信号,满足大机动动作时的控制要求。(The invention discloses an integrated large-torque high-frequency band harmonic steering engine which comprises an electric connector and a control module, wherein the electric connector is connected with the control module, and the electric connector and the control module form an integrated structure; the electric connector is also connected with the flight control and navigation integrated machine of the unmanned aerial vehicle, so as to receive an angle signal given by the flight control and navigation integrated machine through the electric connector and transmit the received angle signal to the control module; and the control module using the harmonic reducer rotates based on an angle signal given by the flight control and navigation integrated machine and transmits the real-time angle of the steering engine to the flight control and navigation integrated machine through the electric connector. The integrated large-torque high-frequency-band harmonic steering engine has the advantages of small gap and high frequency band due to the use of the harmonic reducer, can quickly respond to signals given by the flight control and navigation integrated machine when the unmanned aerial vehicle flies to steer, and meets the control requirement during large-motor action.)

一体式大扭矩高频带谐波舵机

技术领域

本发明涉及航空技术领域，尤其涉及一种一体式大扭矩高频带谐波舵机。

背景技术

目前，无人机多使用行星减速器或齿轮减速器的舵机，存在间隙大、频带低的缺点，无法满足大机动动作时的控制要求。

因此，为了弥补目前无人机缺少大扭矩高频带舵机的空缺，提供一种大扭矩高频带舵机用于无人机大机动动作舵面的控制成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的其中一个目的是提出一种一体式大扭矩高频带谐波舵机，解决了现有技术中的无人机缺少大扭矩高频带舵机，使得现有无人机无法满足大机动动作时的控制要求的技术问题。本发明优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明的一体式大扭矩高频带谐波舵机，包括电连接器和控制模块，其中，所述电连接器和所述控制模块连接，并且所述电连接器和所述控制模块形成为一体式结构；所述电连接器还与无人机的飞控与导航一体机连接，以通过所述电连接器接收所述飞控与导航一体机给定的角度信号，并将接收到的角度信号传输给所述控制模块；使用谐波减速器的所述控制模块基于所述飞控与导航一体机给定的角度信号转动并将所述舵机的实时角度经所述电连接器传输给所述飞控与导航一体机。

根据一个优选实施方式，所述控制模块包括电机、谐波减速器、控制单元和电位计，其中，所述电机与所述谐波减速器连接，所述谐波减速器的输出轴与所述电位计串联，所述控制单元与所述电机和所述电位计连接，并且所述控制单元还与所述电连接器连接，以使所述控制单元能够基于所述电连接器接收到的飞控与导航一体机给定的角度信号驱动所述电机转动，并由所述电机的转动带动所述谐波减速器转动，通过与所述谐波减速器的输出轴串联的所述电位计将所述舵机输出的实时角度反馈给所述控制单元，并由所述控制单元经所述电连接器将所述舵机输出的实时角度反馈给所述飞控与导航一体机。

根据一个优选实施方式，所述电连接器包括电源单元和模拟单元，其中，所述电源单元与控制单元连接，以通过所述电源单元为所述控制单元供电；所述模拟单元与所述飞控与导航一体机和所述控制单元连接，以通过所述模拟单元接收所述飞控与导航一体机给定的角度信号并将接收到的角度信号传输给所述控制单元，所述模拟单元还用于接收所述控制单元输出的所述舵机的实时角度并将接收到的实时角度反馈给所述飞控与导航一体机。

根据一个优选实施方式，所述的一体式大扭矩高频带谐波舵机还包括壳体，所述电连接器设置于所述壳体上；所述控制模块的电机、控制单元和电位计设置于所述壳体内；所述谐波减速器设置于所述壳体的下方。

根据一个优选实施方式，所述壳体与所述谐波减速器采用螺纹形式连接。

根据一个优选实施方式，所述的一体式大扭矩高频带谐波舵机还包括过渡板，所述过渡板包括第一侧板、第二侧板和平板，其中，所述控制单元安装于所述平板上；所述第一侧板和所述第二侧板位于所述平板的两侧并与所述壳体的内表面贴合。

根据一个优选实施方式，所述电机的输出轴与所述谐波减速器采用螺纹形式连接。

根据一个优选实施方式，所述电位计与所述谐波减速器的输出轴采用螺纹形式连接。

根据一个优选实施方式，所述电机为空心杯电机。

根据一个优选实施方式，所述舵机用于安装于靶机的机翼和/或后机身内。

本发明提供的一体式大扭矩高频带谐波舵机至少具有如下有益技术效果：

本发明的一体式大扭矩高频带谐波舵机，由于使用谐波减速器，其具有间隙小、频带高的优势，用于控制无人机飞行舵面时，可快速响应飞控与导航一体机给定的信号，满足大机动动作时的控制要求。即本发明的一体式大扭矩高频带谐波舵机，通过使用谐波减速器的控制模块对无人机飞行舵面的控制，解决了现有技术中的无人机缺少大扭矩高频带舵机，使得现有无人机无法满足大机动动作时的控制要求的技术问题。

另一方面，本发明的一体式大扭矩高频带谐波舵机，包括电连接器和控制模块，电连接器和控制模块形成为一体式结构，具有结构紧凑，安装于靶机上占用空间小、稳固性高的优势。

附图说明

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一体式大扭矩高频带谐波舵机的模块示意图；

图2是本发明一体式大扭矩高频带谐波舵机的外部结构示意图；

图3是本发明一体式大扭矩高频带谐波舵机内部结构的第一示意图；

图4是本发明一体式大扭矩高频带谐波舵机内部结构的第二示意图。

图中：1、电连接器；11、电源单元；12、模拟单元；2、控制模块；21、电机；22、谐波减速器；23、控制单元；24、电位计；3、壳体；4、过渡板；41、第一侧板；42、第二侧板；43、平板；5、飞控与导航一体机。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

下面结合说明书附图1～4对本实施例的一体式大扭矩高频带谐波舵机进行详细说明。

本实施例的一体式大扭矩高频带谐波舵机，包括电连接器1和控制模块2，如图1所示。优选的，电连接器1和控制模块2连接，并且电连接器1和控制模块2形成为一体式结构，一体式结构如图2所示。优选的，电连接器1还与无人机的飞控与导航一体机5连接，以通过电连接器1接收飞控与导航一体机5给定的角度信号，并将接收到的角度信号传输给控制模块2。使用谐波减速器22的控制模块2基于飞控与导航一体机5给定的角度信号转动并将舵机的实时角度经电连接器1传输给飞控与导航一体机5。

本实施例的一体式大扭矩高频带谐波舵机，由于使用谐波减速器22，具有间隙小、频带高的优势，用于控制无人机飞行舵面时，可快速响应飞控与导航一体机5给定的信号，满足大机动动作时的控制要求。即本实施例的一体式大扭矩高频带谐波舵机，通过使用谐波减速器22的控制模块2对无人机飞行舵面的控制，解决了现有技术中的无人机缺少大扭矩高频带舵机，使得现有无人机无法满足大机动动作时的控制要求的技术问题。

另一方面，本实施例的一体式大扭矩高频带谐波舵机，包括电连接器1和控制模块2，电连接器1和控制模块2形成为一体式结构，具有结构紧凑，安装于靶机上占用空间小、稳固性高的优势。

根据一个优选实施方式，控制模块2包括电机21、谐波减速器22、控制单元23和电位计24，如图1所示。优选的，电机21与谐波减速器22连接，谐波减速器22的输出轴与电位计24串联，控制单元23与电机21和电位计24连接，并且控制单元23还与电连接器1连接，以使控制单元23能够基于电连接器1接收到的飞控与导航一体机5给定的角度信号驱动电机21转动，并由电机21的转动带动谐波减速器22转动，通过与谐波减速器22的输出轴串联的电位计24将舵机输出的实时角度反馈给控制单元23，并由控制单元23经电连接器1将舵机输出的实时角度反馈给飞控与导航一体机5。

优选的，本实施例的控制单元23用于完成数据的处理、接收遥控数据，对无人机进行控制。上述的控制单元23可以是通用处理器，包括微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specif ic Integ ra ted Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(FieldProgrammableGate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器；也可以是任何常规的处理器等。

本实施例优选技术方案的控制模块2包括电机21、谐波减速器22、控制单元23和电位计24，主要完成靶机的舵面控制。优选的，本实施例优选技术方案的一体式大扭矩高频带谐波舵机使用的是谐波减速器，其具有间隙小的优势，从而使得一体式大扭矩高频带谐波舵机具有小间隙(6′)和高频带(10Hz)的优势。

具体的，控制单元23按照飞控与导航一体机5给定的角度信号，驱动电机21快速转动，通过电机21的转动带动谐波减速器22转动，电位计24与谐波减速器22的输出轴串联，电位计24把舵机输出的角度实时反馈给控制单元23，控制单元23也同时把接收的电位计24反馈的舵机的角度实时反馈给飞控与导航一体机5，达到飞控与导航一体机5给定的角度时，控制单元23停止驱动信号输出，舵机保持当前位置。

根据一个优选实施方式，电连接器1包括电源单元11和模拟单元12，如图1所示。优选的，电源单元11与控制单元23连接，以通过电源单元11为控制单元23供电。优选的，模拟单元12与飞控与导航一体机5和控制单元23连接，以通过模拟单元12接收飞控与导航一体机5给定的角度信号并将接收到的角度信号传输给控制单元23，模拟单元12还用于接收控制单元23输出的舵机的实时角度并将接收到的实时角度反馈给飞控与导航一体机5。本实施例优选技术方案的电连接器1包括电源单元11和模拟单元12，电源单元11用于给控制单元23供电，模拟单元12用于接收飞控与导航一体机5的给定角度和反馈舵机的角度给飞控与导航一体机5。

根据一个优选实施方式，一体式大扭矩高频带谐波舵机还包括壳体3。优选的，电连接器1设置于壳体3上，如图2所示。电机21、控制单元23和电位计24设置于壳体3内，如图3或4所示。为了显示壳体3内部的结构，图3和图4省去了壳体3以及位于壳体3上的电连接器1。谐波减速器22设置于壳体3的下方，如图2～4所示。更优选的，壳体3与谐波减速器22采用螺纹形式连接。

本实施例优选技术方案将电连接器1设置于壳体3上，将电机21、控制单元23和电位计24设置于壳体3内，将谐波减速器22设置于壳体3的下方，从而使得各结构形成一体式结构，可靠性高。另一方面，本实施例优选技术方案将电机21、控制单元23和电位计24设置于壳体3内，将电机21、控制单元23和电位计24采用壳体3封装起来，可保护内部的部件，可起到防尘防水的作用，使得控制模块2的可靠性高。本实施例优选技术方案的壳体3与谐波减速器22采用螺纹形式连接，具有拆装方便的优势。

根据一个优选实施方式，一体式大扭矩高频带谐波舵机还包括过渡板4，如图3或4所示。优选的，过渡板4包括第一侧板41、第二侧板42和平板43，其中，控制单元23安装于平板43上；第一侧板41和第二侧板42位于平板43的两侧并与壳体3的内表面贴合，如图3所示。

本实施例优选技术方案通过将控制单元23安装于过渡板4的平板43上，可通过平板43将控制单元23的热量传递给第一侧板41和第二侧板42，再经第一侧板41和第二侧板42将热量传递给壳体3散出，避免控制单元23的温度过高，从而可以提高控制单元23的可靠性。

根据一个优选实施方式，电机21的输出轴与谐波减速器22采用螺纹形式连接。本实施例优选技术方案的电机21的输出轴与谐波减速器22采用螺纹形式连接，具有拆装方便，可靠性好的优势。

根据一个优选实施方式，电位计24与谐波减速器22的输出轴采用螺纹形式连接。本实施例优选技术方案的电位计24与谐波减速器22的输出轴采用螺纹形式连接，具有拆装方便，可靠性好的优势。

根据一个优选实施方式，电机21为空心杯电机。本实施例优选技术方案的电机21为空心杯电机，具有响应速度快，效率高的优势。

根据一个优选实施方式，一体式大扭矩高频带谐波舵机用于安装于靶机的机翼和/或后机身内。本实施例优选技术方案的一体式大扭矩高频带谐波舵机安装于靶机的机翼和/或后机身内，从而可实现副翼、升降和方向舵面的控制功能。

本实施例的一体式大扭矩高频带谐波舵机，用于大型大机动无人机舵面控制，通过舵机转轴输出连接摇臂或连杆等，进而控制舵面，并可快速响应飞控与导航一体机5给定的信号，达到满足大机动控制飞行的要求。

可以理解的是，本实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

本申请中描述的“连接”，可以是数据连接、通信连接、有线连接、无线连接、通过物理连接件连接等中的一种或多种形式的连接，具体连接方式为本申请的实施例所属技术领域的技术人员所熟知。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。