(57)【要約】本発明は、機械骨組組立体、伝動装置組立体、および撮影組立体を備える、無人航空機に使用するための２軸架台および無人航空機に使用するための３軸架台を開示している。機械骨組組立体は、第１のブラケット、第２のブラケット、および第３のブラケットを備え、撮影組立体が第１のブラケット上に固定され、第１のブラケットが第２のブラケットとともに回転可能に配置され、第２ブラケットが第３のブラケットとともに回転可能に配置される。伝動装置組立体は、第１のモータおよび第２のモータを備え、第１のモータが、第２のブラケットに対して、第１のブラケットをその回転軸を中心に回転するように駆動し、第２のモータが、第３のブラケットに対して、第２のブラケットをその回転軸を中心に回転するように駆動する。【選択図】  なし
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
小型無人航空機に使用するための２軸架台であって、機械骨組組立体と、伝動装置組立体と、撮影組立体（１）とを備え、
前記機械骨組組立体が、第１のブラケット（２）と、第２のブラケット（４）と、第３のブラケット（６）とを備え、前記撮影組立体（１）が前記第１のブラケット（２）上に固定され、前記第１のブラケット（２）が前記第２のブラケット（４）とともに回転可能に配置され、前記第２のブラケット（４）が前記第３のブラケット（６）とともに回転可能に配置され、
前記伝動装置組立体が、第１のモータ（３）と、第２のモータ（５）とを備え、前記第１のモータ（３）が、前記第２のブラケット（４）に対して回転するよう前記第１のブラケット（２）を直接駆動し、前記第２のモータ（５）が、前記第３のブラケット（６）に対して回転するように前記第２のブラケット（４）を直接駆動することを特徴とする、小型無人航空機に使用するための２軸架台。
【請求項２】
前記第１のブラケット（２）の回転軸Ｘが、前記第２のブラケット（４）の回転軸Ｙに対して垂直に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の小型無人航空機に使用するための２軸架台。
【請求項３】
前記第１のモータ（３）の固定子が、前記第１のブラケット（２）上に固定され、前記第１のモータ（３）の回転子が、前記第２のブラケット（４）とともに固定的に配置されるか、
あるいは、前記第１のモータ（３）の前記回転子が前記第１のブラケット（２）上に固定され、前記第１のモータ（３）の前記固定子が前記第２のブラケット（４）とともに固定的に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の小型無人航空機に使用するための２軸架台。
【請求項４】
前記第２のモータ（５）の固定子が前記第３のブラケット（６）上に固定され、前記第２のモータ（５）の回転子が前記第２のブラケット（４）とともに固定的に配置されるか、
あるいは、前記第２のモータ（５）の前記回転子が前記第３のブラケット（６）上に固定され、前記第２のモータ（５）の前記固定子が記第２のブラケット（４）とともに固定的に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の小型無人航空機に使用するための２軸架台。
【請求項５】
前記第１のブラケット（２）および前記撮影組立体（１）の重心が、前記第１のブラケット（２）の前記回転軸Ｘ上にあることを特徴とする、請求項１に記載の小型無人航空機に使用するための２軸架台。
【請求項６】
前記第１のブラケット（２）、前記第２のブラケット（４）、および前記撮影組立体（１）の重心が、全体として前記第２のブラケット（４）の前記回転軸Ｙ上にあることを特徴とする、請求項１に記載の小型無人航空機に使用するための２軸架台。
【請求項７】
前記伝動装置組立体が、さらに第３のモータ（７）を備え、前記機械骨組組立体が、さらに外部固定のための結合骨組（８）を備え、前記第３のモータ（７）が、前記結合骨組（８）に対して回転するように前記第３のブラケット（６）を直接駆動することを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の小型無人航空機に使用するための２軸架台を備える、小型無人航空機に使用するための３軸架台。
【請求項８】
前記第３のモータ（７）の固定子が前記結合骨組（８）上に固定され、前記第３のモータ（７）の回転子が前記第３のブラケット（６）に固定的に結合されるか、
あるいは、前記第３のモータ（７）の前記回転子が前記結合骨組（８）上に固定され、前記第３のモータ（７）の前記固定子が前記第３のブラケット（６）に固定的に結合されることを特徴とする、請求項７に記載の小型無人航空機に使用するための３軸架台。
【請求項９】
前記第１のブラケット（２）、前記第２のブラケット（４）、前記第３のブラケット（６）、および前記撮影組立体（１）の重心が、全体として前記第３のブラケット（６）の回転軸Ｚ上にあることを特徴とする、請求項８に記載の小型無人航空機に使用するための３軸架台。
【請求項１０】
前記伝動装置組立体が、前記撮影組立体（１）をその回転軸を中心に回転するように駆動する第４のモータを備えることを特徴とする、請求項９に記載の小型無人航空機に使用するための３軸架台。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無人航空機の分野に関し、特に航空撮影および監視を目的とした小型無人航空機に使用するための２軸架台および小型無人航空機に使用するための３軸架台に関する。
【背景技術】
【０００２】
無人航空機は、小型、軽量、低コスト、柔軟性のある操作、および高い安全性を特徴とし、航空撮影、監視、調査および救助、ならびに資源探査などの分野で広範囲に適用されている。無人航空機はそれ自体が高周波の振動および低周波のジッタという問題を抱えており、安定した撮影をするためのビデオカメラまたはカメラを搭載するためには、航空撮影安定化架台を装備する必要がある。航空撮影安定化架台は、ほとんど、電子装置を介してビデオカメラまたはカメラの姿勢の変化を検知して、ビデオカメラまたはカメラの安定化を達成するために操舵機の逆修正を制御する。先行技術において、架台の多くがビデオカメラまたはカメラの２軸、３軸、または多軸回転を達成するために、機械的な歯車駆動を用いている。無人航空機が回転、ホバリング、上昇、降下、または傾斜などの様々な姿勢をとるとき、歯車伝動装置にはいつでも遅れがあることから、架台の反応時間が長くなり、そして、操舵機の調整が遅くなり、その結果、ビデオカメラまたはカメラが、無人航空機の姿勢の調整と適時に適合して、その角度を調整することが非常に難しくなり、したがって、ビデオカメラまたはカメラの画像品質が影響を受けることになる。一方、歯車伝動装置架台は高い柔軟性を有しておらず、無限に可変の調整を実行できないことから、調整精度が高くなく、低周波の振動または機体傾斜による影響を排除することができなくなり、したがって、高品質の画像を撮影することおよび専門家の必要性に応えることが非常に困難になる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明は、従来技術における小型無人航空機に使用するための架台が、歯車伝動装置の利用により反応時間が長いこと、無人航空機の様々な飛行姿勢に適時に適合することができないこと、および無限可変調整を実行できないことにより調整精度が高くないことという技術的な問題を解決するための小型無人航空機に使用するための架台を提供する。
【０００４】
この技術的な問題を解決するために、本発明によって採用されている技術的な解決策は、次のとおりである。小型無人航空機に使用するための２軸架台が、機械骨組組立体と、伝動装置組立体と、撮影組立体とを備えるように構築されており、機械骨組組立体が第１のブラケットと、第２のブラケットと、第３のブラケットとを備え、撮影組立体が第１のブラケット上に固定され、第１のブラケットが第２のブラケットとともに回転可能に配置され、第２ブラケットが第３ブラケットとともに回転可能に配置されており、伝動装置組立体が、第１のモータと、第２のモータとを備え、第１のモータが、第２のブラケットに対して、第１のブラケットをその回転軸を中心にして回転するように駆動し、そして、第２のモータが、第３のブラケットに対して、第２のブラケットをその回転軸を中心にして回転するように駆動する。
【０００５】
本発明による小型無人航空機に使用するための２軸架台において、好ましくは、第１のブラケットの回転軸Ｘが、第２のブラケットの回転軸Ｙに対して垂直に配置される。
【０００６】
本発明による小型無人航空機に使用するための２軸架台において、好ましくは、第１のモータの固定子が第１のブラケット上に固定され、そして、第１のモータの回転子が第２のブラケットとともに固定的に配置される。
【０００７】
本発明による小型無人航空機に使用するための２軸架台において、好ましくは、第２のモータの固定子が第２のブラケット上に固定され、そして、第２のモータの回転子が第２のブラケットとともに固定的に配置される。
【０００８】
本発明による小型無人航空機に使用するための２軸架台において、好ましくは、第１のブラケットおよび撮影組立体の重心が第１のブラケットの回転軸Ｘ上にある。
【０００９】
本発明による小型無人航空機に使用するための２軸架台において、好ましくは、第１のブラケット、第２のブラケットおよび撮影組立体の重心が全体として第２のブラケットの回転軸Ｙ上にある。
【００１０】
本発明はさらに、前述の小型無人航空機に使用するための２軸架台を備える小型無人航空機に使用するための３軸架台を提供しており、そこで、伝動装置組立体はさらに第３のモータを備え、機械骨組組立体はさらに外部固定のための結合骨組を備え、そして第３のモータが、結合骨組に対して、第３のブラケットをその回転軸Ｚを中心にして回転するように駆動する。
【００１１】
本発明による小型無人航空機に使用するための３軸架台において、好ましくは、第３モータの固定子が結合骨組上に固定され、そして第３のモータの回転子が第３のブラケットに固定的に結合される。
【００１２】
本発明による小型無人航空機に使用される３軸架台は、好ましくは、第１のブラケット、第２のブラケット、第３のブラケットおよび撮影組立体の重心が全体として第３のブラケットの回転軸Ｚ上にあることを特徴とする。
【００１３】
本発明による小型の無人航空機に使用するための３軸架台では、伝動装置組立体がさらに、撮影組立体をその回転軸を中心にして回転するように駆動する第４のモータを備えている。
【００１４】
本発明は、次のような優位性を達成できる。垂直平面における上昇角または下降角のときの撮影組立体の変換操作が、第２ブラケットに対する第１ブラケットの回転を介して達成され、撮影組立体自体の回転が、第２ブラケットの第３ブラケットに対する右傾斜回転または左傾斜回転により達成され、撮影組立体の円周方向の撮影が、第３のブラケットの円周方向の回転により達成され、原動力としてのモータが、架台の機械骨組組立体に直接結合されて用いられることから、エネルギーの消費が少なく電力の節減となり、一方で、モータ駆動が無限可変調整を達成することが可能なことから、モータの反応時間が短く、迅速に始動および停止が可能であるか、または無人航空機の様々な飛行姿勢に適合するために適時に回転速度の大きさを調整して、それによって撮影組立体の撮影安定性を向上させることが可能となる。
【００１５】
本発明はさらに次の図における実施形態および図を参照して記述される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例１に提供されている小型無人航空機に使用するための２軸架台の分解構造図である。
【図２】本発明の実施例２に提供されている小型無人航空機に使用するための３軸架台の分解構造図である。
【図３】本発明の実施例２に提供されている小型無人航空機に使用するための３軸架台の組立構造図１である。
【図４】本発明の実施例２に提供されている小型無人航空機に使用するための３軸架台の組立構造図２である。
【図５】マルチロータ取付骨組に取り付けられる本発明の実施例２に提供されている小型無人航空機に使用するための３軸架台の分解構造図である。
【図６】マルチロータ取付骨組に取り付けられる本発明の実施例２に提供されている小型の無人航空機に使用するための３軸架台の組立構造図１である。
【図７】マルチロータ取付骨組に取り付けられる本発明の実施例２に提供されている小型の無人航空機に使用するための３軸架台の組立構造図２である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の特定の実施形態が、本発明の技術的な特徴、目的および影響について理解を深めるために、図表を参照して、詳細に記述されることになる。
実施例１
【００１８】
図１に示されているように、本発明は、特に機械骨組組立体と、伝動装置組立体と、撮影組立体１とを備える無人航空機に使用するための２軸架台を提供している。機械骨組組立体は、第１のブラケット２と第２のブラケット４とを備え、撮影組立体１は第１のブラケット２上に固定される。ここでは、撮影組立体１の形状は、図１に示されている四角形に限らず、また円形あるいは市場で一般的に見られるその他の形状とすることができる。Ｘ軸（すなわち、第１のブラケット２の回転軸）に沿って撮影組立体１の回転を達成するために、第１のブラケット２が、端部にピン軸を介して第２のブラケット４上に回転可能に配置される。このような回転構造が撮影組立体１の上昇または下降回転を達成可能にする。飛行中に無人航空機の左傾斜または右傾斜飛行に適合するために、撮影組立体１は、写真撮影およびビデオ撮りの安定性を確保するための対応として、右傾斜または左傾斜回転を実行する。図１に示されているように、第２のブラケット４が、それ自体の回転軸Ｙを中心に回転可能であり、そして第２のブラケット４がある程度の角度で左または右に回転して、第１のブラケット２および撮影組立体１を全体として回転させる。第１のブラケット２と第２のブラケット４を駆動するために、本実施形態は源動力としてモータを提供している。直接駆動の小型モータの利用には次のような利点がある。（１）モータが電力消費を抑えながら直接駆動することから、エネルギーを節減し、環境を保護する。（２）モータが、撮影組立体の撮影安定性を向上させるために、短い反応時間で無人航空機の様々な飛行姿勢に適合した迅速で適時の調整が可能である。（３）モータが無限可変調整と均一変速が達成できることから、許容速度範囲内で連続的および任意に速度の大きさを調整することができ、機械部品上の衝撃を少なくし、安定性を有することができる。特に、図１に示されているように、伝動装置組立体が第１のモータ３と第２のモータ５とを備え、そこで第１のモータ３が、第２のブラケット４に対して第１のブラケット２をその回転軸（つまり、Ｘ軸）を中心にして回転するように直接駆動し、そして、第２のモータ５が、第２のブラケット４をその回転軸（つまり、Ｙ軸）を中心にして回転するように直接駆動する。本実施形態では、原動力として、架台の機械骨組組立体に直接結合するモータを用い、それによってエネルギーの消費が抑えられ、電力が節減される。一方で、モータ駆動が無限可変調整を達成できることから、モータの反応時間が短くなり、迅速に始動および停止することが可能であり、無人航空機の様々な飛行姿勢に適合した適時の回転速度の大きさの調整が可能であり、その結果、撮影組立体の撮影安定性を向上することが可能である。
【００１９】
モータが回転角の調整を適時に行えるよう容易にするために、好ましくは、第１のブラケット２の回転軸Ｘが、第２のブラケット４の回転軸Ｙに対して垂直に配置される。
【００２０】
特に、図１に示されているように、第１のモータ３の固定子が第１のブラケット２上に固定され、第１のモータ３の回転子が第２のブラケット４とともに固定的に配置される。第１のモータ３が、第２のブラケット４に対して第１のブラケット２が回転するように第２のブラケット４を直接駆動する。ここで、第３のモータ３の固定子と回転子が位置的に交換可能であり、すなわち、第１のモータ３の回転子が第１のブラケット２上に固定され、および固定子が第２のブラケット４とともに固定的に配置されることによっても、また相対的な回転の機能を達成できることが指摘されるべきである。
【００２１】
図１に示されているように、好ましくは、第２のモータ５の固定子が第３のブラケット６上に固定され、第２のモータ５の回転子が第２のブラケット４とともに固定的に配置される。第２のモータ５が、第３のブラケット６に対して第２のブラケット４が回転するように第２のブラケット４を直接駆動する。ここで、第２のモータ５の固定子と回転子が位置的に交換可能、すなわち、第２のモータ５の回転子が第３のブラケット６上に固定され、および固定子が第２のブラケット４とともに固定的に配置されることによっても、また相対的な回転の機能を達成できることが指摘されるべきである。
【００２２】
無人航空機の飛行中に、撮影組立体１のレンズの中心軸がＸ軸とＹ軸によって構成される平面に垂直な位置まで回転するとき、Ｙ軸を中心とする第２のブラケット４の左向きまたは右向きの回転が、垂直平面の一部範囲内を掃引するように撮影組立体１のレンズを駆動するのみで、撮影組立体１のレンズ自体の回転を達成することはできない。レンズがＸ軸とＹ軸によって構成される平面に垂直になるまで回転したときにレンズ角の無指向性の調整を可能にするために、前述の技術的解決法に基づき、好ましい実施形態として、伝動装置組立体は、撮影組立体１をそれ自体の回転軸Ｋを中心に回転するように駆動する第４のモータを備える。Ｋ軸がＹ軸に対して平行または同軸のとき、Ｙ軸を中心とする第２のブラケット４の回転が撮影組立体１のレンズの自己回転を達成できる。Ｋ軸がＹ軸に対して垂直なときは、撮影組立体１のレンズが第４のモータを介して自己回転を達成できる。
【００２３】
さらに、撮影組立体１の撮影時の安定性を増加させるために、第１のブラケット２および撮影組立体１の重心が第１のブラケット２の回転軸上にある。機械的な分析を介して、第１のブラケット２および撮影組立体１の重心が第１のブラケット２の回転軸Ｘ上にあるとき、第１のブラケット２が、それがどのような角度に回転されても、回転トルクを発生せず、すなわち、第１のブラケット２がトルクを起因としたあちこちに振り動かすことがなく、従って回転時の撮影組立体１の安定性が増加することが分かっている。無人航空機が安定的に動作しているとき、すなわち、モータ駆動が必要とされていないときに、第１のブラケット２および撮影組立体１もまた動的に均衡状態にある。
【００２４】
同様に、機械的な分析を介して、安定性を増加するためおよびＹ軸を中心として回転する全体的な組立体が回転トルクを発生するのを阻止するために、好ましくは、第１のブラケット２、第２のブラケット４および撮影組立体１の重心が、図１に示されているように、全体として第２のブラケット４の回転軸上にあることが解っている。
【００２５】
前述の技術的な解決策に基づき、好ましくは、本実施形形態により提供される架台が、航空撮影および監視のための小型無人航空機のために適合し、そして、第１のモータ３と、第２のモータ５および第４のモータが好ましくは直流ブラシレスモータとなる。無人航空機に使用するための架台に直流ブラシレスモータを使う利点は、次のような点にある：（１）電気的整流が、機械的整流に代わり、信頼性のある性能、永久的な耐摩耗性、低い故障率およびブラシモータよりも約６倍増加した使用可能寿命を達成している。（２）直流ブラシレスモータは、小さな無負荷電流をともなう静電モータである。（３）高い効率。（４）小型。
【００２６】
また、伝動装置組立体が、さらに慣性センサと、マイクロプロセッサと、信号線とを備え、慣性センサが、角速度信号を検知するためのジャイロスコープと、加速度信号を検知するための加速度計とを備え、マイクロプロセッサが、角速度信号および加速度信号に従って、第１のモータ３および第２のモータ５の始動、停止、および回転速度の大きさを制御する。無人航空機の姿勢が、慣性センサを提供することにより、適時にしかも動的に監視され、そして撮影組立体の撮影安定性を向上するために、モータの始動および停止が迅速かつ適時に制御される。
【００２７】
前述の技術的な解決策に基づいて、無人航空機に使用するための２軸架台が、あらゆるその他２方向における回転を達成するために、構造的な改良を受け得る。小型無人航空機に使用するための改良された架台が、具体的には機械骨組組立体と、伝動装置組立体と、撮影組立体１とを備えた２軸架台である。機械骨組組立体が、第１のブラケット２、第３のブラケット６および結合骨組８を備えている。撮影組立体１が、第１のブラケット２上に固定され、そして、第１のブラケット２が、第３のブラケット６とともに回転可能に配置されている。このような回転構造が、撮影組立体１の上昇または下降回転を達成できる。結合骨組８がヘリコプターまたはマルチロータ航空機に外部的に固定され、そして、第３のブラケット６が、結合骨組８に対して周方向に回転可能であり、それによって架台を全体として周方向に回転させる。第１のブラケット２および第３のブラケット６を駆動するために、本実施形態により提供されている動力源がモータである。直接駆動のための小型モータの使用には、次のような利点がある。（１）モータが、少ない電力消費で直接的に駆動するため、エネルギーを節約し、環境を保護する。（２）モータの反応時間が短く、無人航空機の様々な飛行姿勢に適合するために迅速にしかも適時に調整することが可能であり、それによって、撮影組立体の撮影安定性が向上する。（３）無限可変調整および均一変速を達成できるモータが、許容速度範囲内で連続的にしかも任意的に速度の大きさを調整することが可能であり、機械部品上の衝撃を少なくし、良好な安定性を有する。具体的には、伝動装置組立体が、第１のモータ３と第３のモータ７とを備え、第１のモータ３が、第１のブラケット２をその回転軸（つまり、Ｘ軸）を中心にして回転するように直接駆動し、それによって、撮影組立体１のレンズを上昇および下降回転にし、第３のモータ７が、第３のブラケット６をその回転軸（つまり、Ｚ軸）を中心にして周方向に回転するように直接駆動し、それによって、Ｚ軸を中心とする周方向の撮影を実行するために撮影組立体１を駆動する。
【００２８】
同様に、無人航空機に使用するための２軸架台が、左方向または右方向の傾斜および撮影組立体１の周方向の回転を同時に達成するために、また構造的な改良を受け得る。改良された架台が、具体的には機械骨組組立体、伝動装置組立体および撮影組立体１を備えている。機械骨組組立体が、第２のブラケット４と第３のブラケット６を備えている。撮影組立体１が、第２のブラケット４上に固定され、そして第２のブラケット４が、回転軸Ｙを中心にしていくらかの角度で回転可能である。第２のブラケット４の回転が、左または右に傾斜するように撮影組立体１を駆動する。第３のブラケット６が、その回転軸（つまり、Ｚ軸）を中心にして周方向に回転可能であり、それによって周方向に掃引および撮影するように撮影組立体１を駆動する。伝動装置組立体が、第２のモータ５と第３の組立体７とを備え、第２のモータ５が、第３のブラケット６に対して、第２のブラケット４をその回転軸（つまり、Ｙ軸）を中心にしていくらかの角度で回転するように直接駆動し、そして第３のモータ７が、第３のブラケット６をその回転軸（つまり、Ｚ軸）を中心にして周方向に回転するように直接駆動する。好ましくは、第２のブラケット４の回転軸Ｙが、第３のブラケット６の回転軸Ｚに対して垂直に配置される。機械骨組組立体が、さらに結合骨組８を備え、そして、第３のブラケット６が、結合骨組８上に回転可能に配置される。具体的には、第３のモータ７の固定子が、結合骨組８上に固定され、その回転子が第３のブラケット６に固定的に結合される。
【００２９】
前述の実施形態において、第１のモータ３、第２のモータ５および第３のモータ７の各々の固定子および回転子が、位置的に交換可能であり、また回転の目的を達成することができる。
実施例２
【００３０】
図２、図３、および図４に示されている好ましい実施形態において、本発明が、無人航空機に使用するための架台１００を提供している。このような架台１００が、３軸回転が可能であり、具体的には、機械骨組組立体、伝動装置組立体および撮影組立体１を備えている。図２に示されているように、機械骨組組立体が、第１のブラケット２、第２のブラケット４、第３のブラケット６および結合骨組８を備えている。撮影組立体１が、第１のブラケット２上に固定されている。撮影組立体１のＸ軸（つまり、第１のブラケット２の回転軸）に沿った回転を達成するために、第１のブラケット２が第２のブラケット４とともに回転可能に配置されている。このような回転構造が、撮影組立体１の上昇または下降回転を達成できる。飛行中の無人航空機の左傾斜または右傾斜飛行に適合するために、撮影組立体１が、写真撮影またはビデオ撮りの安定性を確保するのに対応して、右または左に回転する。図２に示されているように、第２のブラケット４が、第３のブラケット６とともに回転可能に配置され、そして、第２のブラケット４が、左または右に回転することによって、第１のブラケット２および撮影組立体１を全体として回転させる。３６０度の範囲で回転可能な撮影を実行するための撮影組立体１の周方向の回転を可能にするために、結合骨組８がヘリコプターまたはマルチロータ航空機に外部的に固定され、そして、第３のブラケット６が、結合骨組８に対してＺ軸を中心にして回転可能にできる。第１のブラケット２、第２ブラケット４および第３のブラケット６を駆動するために、本実施形態により提供される動力源がモータである。直接駆動のための小型モータの使用には、次のような利点がある。（１）モータが、少ない電力消費で直接的に駆動するため、エネルギーを節約し、環境を保護する。（２）モータの反応時間が短く、無人航空機の様々な飛行姿勢に適合するために迅速にしかも適時に調整することが可能であり、それによって、撮影組立体の撮影安定性が向上する。（３）無限可変調整および均一変速を達成できるモータが、許容速度範囲内で連続的にしかも任意的に速度の大きさを調整することが可能であり、機械部品上の衝撃を少なくし、良好な安定性を有する。具体的には、図２、図３、および図４に示されているように、伝動装置組立体が、第１のモータ３、第２のモータ５、および第３のモータ７を備え、第１のモータ３が、第２のブラケット４に対して、第１のブラケット２をその回転軸Ｘを中心にして回転するように直接駆動し、第２のモータ５が、第３のブラケット６に対して、第２のブラケット４をその回転軸Ｙを中心にして回転するように直接駆動し、そして、第３のモータ７が、第３のブラケット６を、Ｚ軸を中心にして周方向に回転するように直接駆動する。本実施形態では、原動力として、架台の機械骨組組立体に直接結合するモータを用い、それによってエネルギーの消費が抑えられ、電力が節減される。一方で、モータ駆動が無限可変調整を達成できることから、モータの反応時間が短くなり、迅速に始動および停止することが可能であり、無人航空機の様々な飛行姿勢に適合した適時の回転速度の大きさの調整が可能であり、その結果、撮影組立体の撮影安定性を向上することが可能である。
【００３１】
好ましくは、第１のブラケット２の回転軸Ｘ、第２のブラケット４の回転軸Ｙおよび第３ブラケット６の回転軸Ｚが、お互いに垂直に配置される。
【００３２】
具体的には、図２に示されているように、第３のモータ７の固定子が、着陸装置８上に固定され、そして、その回転子が、第３のブラケット６上に固定される。さらに具体的には、２つのＵ字型結合骨組８が、位置付けブロック９により固定的に結合され、そして、第３のモータ７の固定子が、ボルトまたはネジを介して位置付けブロック９上に固定される。結合ブロック１１が、第３のブラケット６上に固定的に提供され、そして、組込み貫通穴をともなうスリーブ１０が結合ブロック１１上に固定される。スリーブ１０の貫通穴が、第３のモータ７の回転子と嵌合し、そして、回転子が貫通穴を介して挿入され、貫通穴とともにしまり嵌めとなる。固定子と回転子が位置的に交換可能であり、これによっても回転の目的を達成すると理解される。
【００３３】
前述の技術的な解決策に基づき、撮影中の撮影組立体１の安定性を増すために、第１のブラケット２および撮影組立体１の重心が第１のブラケット２の回転軸Ｘ上にある。機械的な分析を介して、第１のブラケット２および撮影組立体１の重心が第１のブラケット２の回転軸Ｘ上にあるとき、第１のブラケット２が、それがどのような角度に回転されても、回転トルクを発生せず、すなわち、第１のブラケット２がトルクを起因としたあちこちに振り動かすことがなく、従って回転時の撮影組立体１の安定性が増加することが分かっている。無人航空機が安定的に動作しているとき、すなわち、モータ駆動が必要とされていないときに、第１のブラケット２および撮影組立体１もまた動的に均衡状態にある。
【００３４】
同様に、安定性を増加するためおよびＹ軸を中心として回転する全体的な組立体が回転トルクを発生するのを阻止するために、好ましくは、第１のブラケット２、第２のブラケット４および撮影組立体１の重心が、図１に示されているように、全体として第２のブラケット４の回転軸上にある。
【００３５】
同様に、Ｚ軸を中心として回転する全体的な組立体が回転トルクを発生するのを阻止するために、第１のブラケット２、第２のブラケット４、第３のブラケット６および撮影組立体１の重心が、図２および図３に示されているように、全体として第３のブラケット６の回転軸Ｚ上にある。
【００３６】
好ましくは、第１のモータ３、第２のモータ５、第３のモータ７および第４のモータが各々直流ブラシレスモータである。無人航空機に使用するための架台１００に直流ブラシレスモータを使う利点は、次のような点にある：（１）電気的整流が、従来の機械的整流に代わり、信頼性のある性能、永久的な耐摩耗性、低い故障率およびブラシモータよりも約６倍増加した使用可能寿命を達成している。（２）直流ブラシレスモータは、小さな無負荷電流をともなう静電モータである。（３）高い効率。（４）小型。
【００３７】
また、伝動装置組立体が、さらに慣性センサ、マイクロプロセッサおよび信号線を備え、慣性センサが、角速度信号を検知するためのジャイロスコープおよび加速度信号を検知するための加速度計を備え、マイクロプロセッサが、角速度信号および加速度信号に従って、第１のモータ３および第２のモータ５の始動、停止、および回転速度の大きさを制御する。無人航空機の姿勢が、慣性センサを提供することにより、適時にしかも動的に監視され、そして、撮影組立体の撮影安定性を向上するために、モータの始動および停止が迅速にしかも適時に制御される。
【００３８】
好ましくは、前述の技術的な解決策に基づいて、撮影組立体１のレンズの自己回転機能を追加するために、無人航空機に使用するための３軸架台１００に基づいて、構造的な改良がなされる。ここで、撮影組立体１が図２または図３に示されている形状に限定されるものではなく、撮影組立体１は旋回体の形状、または他の形状であってもよいことが指摘されるべきである。小型無人航空機の飛行中に、撮影組立体１のレンズがＸ軸およびＹ軸によって構成される平面に対して垂直な位置まで回転するとき、Ｙ軸を中心とする第２のブラケット４の左向きまたは右向きの回転が、垂直平面の一部範囲内を掃引するように撮影組立体１のレンズを駆動することができるのみで、撮影組立体１のレンズ自体の回転を達成することはできない。レンズがＸ軸とＹ軸とによって構成される平面に垂直になるまで回転したときにレンズ角の無指向性の調整を可能にするために、伝動装置組立体が、撮影組立体１をそれ自体の回転軸Ｋを中心に回転させるために直接駆動する第４のモータをさらに備える。Ｋ軸がＹ軸に対して平行または同軸のとき、Ｙ軸を中心とする第２のブラケット４の回転が撮影組立体１のレンズの自己回転を達成でき、Ｋ軸がＹ軸に対して垂直なときは、撮影組立体１のレンズが第４のモータを介して自己回転を達成できる。
【００３９】
ここで、第１の実施形態および第２の実施形態に提供されている小型無人航空機に使用するための２軸架台および小型無人航空機に使用するための３軸架台１００が、ヘリコプター、またはマルチロータ航空機、例えば、４翼、６翼または８翼を持つ航空機に取り付けられることが指摘されるべきである。図５、図６および図７は、マルチロータ航空機に取り付けられることになる小型無人航空機に使用するための３軸架台１００の構造図である。マルチロータ航空機が、マルチロータ取付骨組２００と、慣性測定モジュールと、ＧＰＳおよびその他の要素とを備えている。マルチロータ取付骨組２００が、土台２１と、土台２１上に固定的に配置されしかも均一に配分された複数の支持アーム２２と、支持アーム２２に配置されたロータ部材２３とを備えている。小型無人航空機に使用するための３軸架台１００の結合骨組８が、ネジ留め、リベット留めまたは溶接によって、土台２１上に固定され、位置付けブロック９が、ネジを介して結合骨組８上に固定され、第３のモータ７の固定子が、位置付けブロック９に固定される。固定子と回転子が位置的に交換可能であり、これもまた回転の目的を達成できることが理解される。
【００４０】
本発明の実施形態が、図を参照して上段に記述されてきた。しかしながら、本発明が上段の特定の実施形態に限定されるものではない。上段の特定の実施形態は、限定するものではなく、実例に過ぎない。本発明に鑑み、当業者が、本発明の本質および付記されている請求項により定義されている範囲から離れずに、多くの形態を考案することができ、それらはすべて本発明の範囲内にある。
【符号の説明】
【００４１】
参照番号の記載：
１００  架台
１  撮影組立体
３  第１のモータ
５  第２のモータ
７  第３のモータ
９  位置付けブロック
１１  結合ブロック
２２  支持アーム
２４  支持骨組
２００  マルチロータ取付骨組
２  第１のブラケット
４  第２のブラケット
６  第３のブラケット
８  結合骨組
１０  スリーブ
２１  土台
２３  ロータ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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