專利名稱：陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及攝影、照相和/或監(jiān)測(cè)用的輔助裝置，尤其涉及一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡兩軸云臺(tái)及陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡三軸云臺(tái)，可應(yīng)用于載人飛行器、運(yùn)載體、汽車、輪船、機(jī)器人、電影拍攝、手持設(shè)備等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在攝影、照相和/或監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，搭載了攝像機(jī)或照相機(jī)的運(yùn)載體(例如飛行器、汽車、輪船、機(jī)器人、人體)在運(yùn)行過(guò)程中，由于運(yùn)載體本身存在高頻震動(dòng)和低頻抖動(dòng),需要配置穩(wěn)定自平衡云臺(tái)用來(lái)搭載攝像機(jī)、照相機(jī)以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定拍攝。穩(wěn)定自平衡云臺(tái)大多是通過(guò)電子設(shè)備檢測(cè)攝像機(jī)或照相機(jī)的姿態(tài)變化，控制舵機(jī)反向補(bǔ)償來(lái)實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)或照相機(jī)的穩(wěn)定?，F(xiàn)有技術(shù)中，大多數(shù)云臺(tái)采用機(jī)械齒輪驅(qū)動(dòng)來(lái)達(dá)到調(diào)整攝像機(jī)或照相機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的目的。由于齒輪傳動(dòng)都存在滯后性，運(yùn)載體在轉(zhuǎn)彎、懸停、上升、下降或傾斜等各種姿態(tài)下，云臺(tái)響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，從而使攝像機(jī)或照相機(jī)很難及時(shí)調(diào)整角度，導(dǎo)致攝像機(jī)或照相機(jī)圖像質(zhì)量受到影響。同時(shí)，大多云臺(tái)存在穩(wěn)定性能不夠，運(yùn)載體發(fā)生姿勢(shì)變化過(guò)程中相機(jī)晃動(dòng)較為劇烈，不能消除由于低頻晃動(dòng)或機(jī)體傾斜造成的影響，因此也很難拍攝出高質(zhì)量的圖像，無(wú)法滿足專業(yè)需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中云臺(tái)存在穩(wěn)定性能不夠，影響拍攝設(shè)備的拍攝質(zhì)量的缺陷，提供陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，能夠很好解決上述問(wèn)題。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，包括機(jī)架組件、電機(jī)組件、拍攝設(shè)備以及控制組件；所述控制組件包括處理器和慣性傳感器，所述慣性傳感器檢測(cè)所述拍攝設(shè)備的姿態(tài)信息，所述處理器根據(jù)所述姿態(tài)信息控制所述電機(jī)組件；所述電機(jī)組件直接驅(qū)動(dòng)所述機(jī)架組件相對(duì)所述拍攝設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)整所述拍攝設(shè)備的拍攝角度；還包括用于輔助所述機(jī)架組件的連桿構(gòu)件，所述連桿構(gòu)件與所述機(jī)架組件構(gòu)成四桿機(jī)構(gòu)，所述連桿構(gòu)件隨所述機(jī)架組件發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)并支撐所述機(jī)架組件。本發(fā)明提供一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，作為優(yōu)選，所述機(jī)架組件包括第一支架、第二支架以及第三支架，所述拍攝設(shè)備固定在所述第一支架上，所述第一支架與所述第二支架轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置，所述第二支架與所述第三支架轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置。本發(fā)明提供一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，作為優(yōu)選，所述電機(jī)組件包括第一電機(jī)以及第二電機(jī)，所述第一電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)所述第一支架相對(duì)所述第二支架轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第二電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)所述第二支架相對(duì)所述第三支架轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明提供一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，作為優(yōu)選，所述連桿構(gòu)件的兩自由端分別轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在所述第二支架的兩開口端，所述連桿構(gòu)件通過(guò)緊固件固定在第三支架上。本發(fā)明提供一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，具體的，所述連桿構(gòu)件包括依次鉸接連接的第一連桿、第二連桿以及第三連桿；所述第一連桿的自由端鉸接設(shè)置在所述第二支架的一端部，所述第三連桿的自由端鉸接設(shè)置在所述第二支架的另一端；所述第二連桿定位在所述第三支架上。本發(fā)明提供一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，具體的，還包括安裝臂，所述安裝臂的一端固定在所述第三支架上，另一端上開設(shè)有與所述緊固件相適配的定位孔，所述第二連桿通過(guò)緊固件固定在所述安裝臂上。 本發(fā)明提供一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，具體的，所述電機(jī)組件包括第四電機(jī)，所述第四電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)所述第二連桿相對(duì)所述第三支架轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明提供一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，具體的，所述第一電機(jī)的定子固定在所述第一支架上，所述第一電機(jī)的轉(zhuǎn)子與所述第二支架固定設(shè)置；所述第二電機(jī)的定子固定在所述第三支架上，所述第二電機(jī)的轉(zhuǎn)子與所述第二支架固定設(shè)置。 本發(fā)明提供一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，優(yōu)選的，所述第一支架與所述拍攝設(shè)備的重心落在所述第一支架的旋轉(zhuǎn)軸上；所述第一支架、所述第二支架與所述拍攝設(shè)備整體的重心落在所述第二支架的旋轉(zhuǎn)軸上。本發(fā)明提供一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，優(yōu)選的，所述機(jī)架組件還包括用于對(duì)外固定的連接架，所述電機(jī)組件還包括第三電機(jī)；所述第三電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)所述第三支架相對(duì)所述連接架轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明可達(dá)到以下有益效果采用電機(jī)組件作為原動(dòng)力直接云臺(tái)的機(jī)架組件，耗能較小、節(jié)省電能；通過(guò)連桿構(gòu)件與機(jī)架組件共同構(gòu)成四桿構(gòu)件，根據(jù)平行四邊形原理，連桿構(gòu)件會(huì)隨機(jī)架組件轉(zhuǎn)動(dòng)并輔助支撐連桿構(gòu)件，同時(shí)不會(huì)影響機(jī)架組件的轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡；連桿構(gòu)件在豎直方向上為機(jī)架組件的提供有效支撐，增大機(jī)架組件的載重量和剛度，當(dāng)機(jī)架組件載重量較大時(shí)，有效其減小形變量；同時(shí)減輕機(jī)架組件的自身重量，減小電機(jī)的直徑大小。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡兩軸云臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡三軸云臺(tái)的爆炸示意圖一；圖3是本發(fā)明實(shí)施例二提供的陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡三軸云臺(tái)的爆炸示意圖二 ；圖4是本發(fā)明實(shí)施例二提供的陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡三軸云臺(tái)的爆炸示意圖二 ；圖5是本發(fā)明實(shí)施例二提供的陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡三軸云臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖一；圖6是本發(fā)明實(shí)施例二提供的陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡三軸云臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖二。附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明100、云臺(tái)1、拍攝設(shè)備2、第一支架3、第一電機(jī)4、第二支架5、第二電機(jī)6、第三支架7、第三電機(jī)8、連接架9、定位架10、安裝臂11、定位孔
12、連桿構(gòu)件121、第一連桿122、第二連桿123、第三連桿13、緊固件
具體實(shí)施例方式為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。本發(fā)明提供一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，包括機(jī)架組件、電機(jī)組件、拍攝設(shè)備I以 以為照相機(jī)和/或攝像機(jī)。慣性傳感器檢測(cè)拍攝設(shè)備I的姿態(tài)信息，處理器根據(jù)姿態(tài)信息控制電機(jī)組件的相關(guān)動(dòng)作。具體的，慣性傳感器包括陀螺儀和角速度計(jì)。電機(jī)組件直接驅(qū)動(dòng)機(jī)架組件相對(duì)拍攝設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)整拍攝設(shè)備I的拍攝角度。本發(fā)明采用電機(jī)組件作為原動(dòng)力直接云臺(tái)的機(jī)架組件，耗能較小、節(jié)省電能；同時(shí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間短，能夠快速啟動(dòng)、停止或及時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)速大小以適應(yīng)運(yùn)載體的各種姿態(tài)，從而提高攝像組件的拍攝穩(wěn)定性。本發(fā)明還包括用于輔助機(jī)架組件的連桿構(gòu)件12，連桿構(gòu)件12與機(jī)架組件構(gòu)成四桿機(jī)構(gòu)，連桿構(gòu)件12隨機(jī)架組件發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)并支撐機(jī)架組件。根據(jù)四桿構(gòu)件原理，連桿構(gòu)件會(huì)隨機(jī)架組件轉(zhuǎn)動(dòng)并輔助支撐連桿構(gòu)件，同時(shí)不會(huì)影響機(jī)架組件的轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡；連桿構(gòu)件在豎直方向上為機(jī)架組件的提供有效支撐，增大機(jī)架組件的載重量和剛度，當(dāng)機(jī)架組件載重量較大時(shí)，有效其減小形變量；同時(shí)減輕機(jī)架組件的自身重量，減小電機(jī)的直徑大小。實(shí)施例一如圖1所示，為本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例，一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡兩軸云臺(tái)，包括機(jī)架組件、電機(jī)組件、控制組件以及拍攝設(shè)備I。機(jī)架組件包括第一支架2、第二支架4以及第三支架6，拍攝設(shè)備I固定在第一支架2上，第一支架2與第二支架4轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置，第二支架4與第三支架6轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置。此處拍攝設(shè)備I的形狀不局限于圖1中所示的方形，還可以為圓形、橢球形或其它形狀。電機(jī)組件包括第一電機(jī)3以及第二電機(jī)5，第一電機(jī)3直接驅(qū)動(dòng)第一支架2繞其旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)第二支架4轉(zhuǎn)動(dòng)，第二電機(jī)5直接驅(qū)動(dòng)第二支架4繞其旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)第三支架6轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)施例提供的動(dòng)力源為電機(jī)，采用小型電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)耗能較小，節(jié)能環(huán)保；(2)電機(jī)能夠進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，響應(yīng)時(shí)間短、能夠及時(shí)快速調(diào)整以適應(yīng)運(yùn)載體的各種姿態(tài)，從而使拍攝設(shè)備的拍攝穩(wěn)定性高。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的，如圖1所示，第二支架4的兩個(gè)自由端向外延伸，第一支架2和拍攝設(shè)備I整體轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在兩個(gè)自由端之間，第二電機(jī)5驅(qū)動(dòng)第二支架4轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，第二支架4的兩個(gè)自由端的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，第一支架2和拍攝設(shè)備I的重心越遠(yuǎn)離第二支架4的定位點(diǎn)，從而導(dǎo)致第二支架4的晃動(dòng)性越大，拍攝設(shè)備I越不穩(wěn)定，為了降低第二支架4的晃動(dòng)性，提高其穩(wěn)定性，如圖1所示，還包括連桿構(gòu)件12，連桿構(gòu)件12的兩自由端分別轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在第二支架4的兩開口端，連桿構(gòu)件12通過(guò)緊固件13固定在第三支架6上。本發(fā)明通過(guò)連桿構(gòu)件12的自由端鉸接設(shè)置在第二支架4上，兩者共同構(gòu)成平行四桿構(gòu)件，根據(jù)平行四邊形原理，當(dāng)?shù)诙Ъ?相對(duì)第三支架6轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度時(shí)，連桿構(gòu)件12會(huì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)相等角度，不會(huì)影響第二支架4的轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡；同時(shí)連桿構(gòu)件12通過(guò)緊固件13固定在第三支架6上，連桿構(gòu)件12在豎直方向上為第二支架4的兩個(gè)開口端提供有效支撐，增大第二支架4的載重量和剛度，當(dāng)?shù)诙Ъ?載重量較大時(shí)，有效其減小形變量；同時(shí)生產(chǎn)工藝上減輕第二支架4的自身重量，減小第二電機(jī)5的直徑大小。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，具體的，連桿構(gòu)件12包括依次鉸接連接的第一連桿121、第二連桿122以及第三連桿123。第一連桿121的自由端鉸接設(shè)置在第二支架4的一端部，第三連桿123的自由端鉸接設(shè)置在第二支架4的另一端，從而使連桿構(gòu)件12與第二支架4共同構(gòu)成平行四邊形。為了定位該平行四邊形，提高其穩(wěn)定性能，第二連桿122的中部通過(guò)緊固件13定位在第三支架6上。優(yōu)選的，為了實(shí)現(xiàn)連桿構(gòu)件12與第三支架6的固定連接，如圖1所示，還包括安裝臂10，安裝臂10的一端固定在第三支架6上，另一端上開設(shè)有與緊固件13相適配的定位孔11，第二連桿122通過(guò)緊固件13固定在安裝臂10上。為了便于電機(jī)及時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)角度，作為優(yōu)選，第一支架2的旋轉(zhuǎn)軸X軸與第二支架4的旋轉(zhuǎn)軸Y軸垂直設(shè)置。第一電機(jī)3的定子固定在第一支架2上，第一電機(jī)3的轉(zhuǎn)子與第二支架4固定設(shè)置，第一電機(jī)3直接驅(qū)動(dòng)第二支架4，從而使第一支架2相對(duì)第二支架4發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。第二電機(jī)5的定子固定在第三支架6上，第二電機(jī)5的轉(zhuǎn)子與第二支架4固定設(shè)置，第二電機(jī)5直接驅(qū)動(dòng)第二支架4，從而使第二支架4相對(duì)第三支架6發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。此處需知，第一電機(jī)3的定子和轉(zhuǎn)子的位置可以互換，同樣的，第二電機(jī)5的定子和轉(zhuǎn)子的位置可以互換。進(jìn)一步的，為了增大拍攝設(shè)備I拍攝過(guò)程中的穩(wěn)定性能，第一支架2與拍攝設(shè)備I的重心落在第一支架2的旋轉(zhuǎn)軸。通過(guò)力學(xué)分析，當(dāng)?shù)谝恢Ъ?與拍攝設(shè)備I的重心落在第一支架2的旋轉(zhuǎn)軸X軸上時(shí)，第一支架2轉(zhuǎn)動(dòng)至任意角度，均不會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，即第一支架2不會(huì)因?yàn)榱囟鴣?lái)回晃動(dòng)，增加轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的拍攝設(shè)備I的穩(wěn)定性。當(dāng)運(yùn)載體平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)，即無(wú)需電機(jī)驅(qū)動(dòng)狀況下，第一支架2和拍攝設(shè)備I也處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。同樣道理，通過(guò)力學(xué)分析，為了增加穩(wěn)定性能，避免繞Y軸旋轉(zhuǎn)的整體組件產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，作為優(yōu)選方案，如圖1所示，第一支架2、第二支架4與拍攝設(shè)備I整體的重心落在第二支架4的旋轉(zhuǎn)軸上。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，作為優(yōu)選，第一電機(jī)3、第二電機(jī)5優(yōu)選為直流無(wú)刷電機(jī)。米用直流無(wú)刷電機(jī)的好處在于(I)電子換向來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械換向，性能可靠、永無(wú)磨損、故障率低，壽命比有刷電機(jī)提高了約6倍；(2)屬靜態(tài)電機(jī)，空載電流??；(3)效率高
(4)體積小。具體的，控制組件包括處理器、慣性傳感器、電路板以及連接線，連接線包括導(dǎo)電線和信號(hào)線，慣性傳感器包括用于檢測(cè)角速度信號(hào)的陀螺儀以及用于檢測(cè)加速度信號(hào)的加速度計(jì)，處理器根據(jù)角速度信號(hào)與加速度信號(hào)來(lái)控制第一電機(jī)3、第二電機(jī)5的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)以及轉(zhuǎn)速大小。通過(guò)設(shè)置慣性傳感器來(lái)及時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)拍攝設(shè)備的姿態(tài)，并快速及時(shí)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整機(jī)架組件的位置從而提高拍攝設(shè)備的拍攝穩(wěn)定性。實(shí)施例二如圖2-圖6所示，為本發(fā)明提供的另外一個(gè)實(shí)施例，一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡三軸云臺(tái)，包括機(jī)架組件、電機(jī)組件、控制組件以及拍攝設(shè)備I。如圖2所示，機(jī)架組件包括第一支架2、第二支架4、第三支架6以及用于對(duì)外固定的連接架8。拍攝設(shè)備I固定在第一支架2上，為了實(shí)現(xiàn)拍攝設(shè)備I沿X軸(即第一支架2的旋轉(zhuǎn)軸)旋轉(zhuǎn)，第一支架2與第二支架4轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置，這種轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)拍攝設(shè)備I的抬頭或低頭旋轉(zhuǎn)。為了適應(yīng)運(yùn)載體的左傾或右傾，拍攝設(shè)備I相對(duì)應(yīng)的進(jìn)行左傾或右傾轉(zhuǎn)動(dòng)，為了保證拍照或攝像的平穩(wěn)性，如圖5、圖6所示，第二支架4與第三支架6轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置，第二支架4的左右轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)第一支架2和拍攝設(shè)備I整體轉(zhuǎn)動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)拍攝設(shè)備I的周向旋轉(zhuǎn)以進(jìn)行360度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)拍攝，連接架8對(duì)外固定在運(yùn)載體上，第三支架6可繞Z軸相對(duì)連接架8轉(zhuǎn)動(dòng)。此處，運(yùn)載體可以為飛行器、汽車、輪船、機(jī)器人、人體等，當(dāng)人體直接手握云臺(tái)時(shí)，該云臺(tái)為一手持設(shè)備，可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)拍攝或攝影。電機(jī)組件包括第一電機(jī)3、第二電機(jī)5以及第三電機(jī)7，第一電機(jī)3驅(qū)動(dòng)第一支架2繞其旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)第二支架4轉(zhuǎn)動(dòng)，第二電機(jī)5驅(qū)動(dòng)第二支架4繞其旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)第三支架6轉(zhuǎn)動(dòng)，第三電機(jī)7驅(qū)動(dòng)第三支架6繞其旋轉(zhuǎn)軸Z軸相對(duì)連接架8轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)施例提供的動(dòng)力源為電機(jī)，采用小型電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)耗能較小，節(jié)能環(huán)保；(2)電機(jī)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)、響應(yīng)時(shí)間短、能夠及時(shí)快速調(diào)整以適應(yīng)運(yùn)載體的各種姿態(tài)，從而使拍攝設(shè)備的拍攝穩(wěn)定性高。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的，如圖2、圖3、圖4所示，第二支架4的兩個(gè)自由端向外延伸，第一支架2和拍攝設(shè)備I整體轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在兩個(gè)自由端之間，第二電機(jī)5驅(qū)動(dòng)第二支架4轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，第二支架4的兩個(gè)自由端的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，第一支架2和拍攝設(shè)備I的重心越遠(yuǎn)離第二支架4的定位點(diǎn)，從而導(dǎo)致第二支架4的晃動(dòng)性越大，拍攝設(shè)備I越不穩(wěn)定，為了降低第二支架4的晃動(dòng)性，提高穩(wěn)定性，如圖2、圖3、圖4所示，還包括連桿構(gòu)件12，連桿構(gòu)件12的兩自由端分別轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在第二支架4的兩開口端，連桿構(gòu)件12通過(guò)緊固件13固定在第三支架6上。本發(fā)明通過(guò)連桿構(gòu)件12的自由端鉸接設(shè)置在第二支架4上，兩者共同構(gòu)成平行四桿構(gòu)件，根據(jù)平行四邊形原理，當(dāng)?shù)诙Ъ?相對(duì)第三支架6轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度時(shí)，連桿構(gòu)件12會(huì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)相等角度,不會(huì)影響第二支架4的轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡；同時(shí)連桿構(gòu)件12通過(guò)緊固件13固定在第三支架6上，連桿構(gòu)件12在豎直方向上為第二支架4的兩個(gè)開口端提供有效支撐，增大第二支架4的載重量和剛度，當(dāng)?shù)诙Ъ?載重量較大時(shí)，有效其減小形變量；同時(shí)生產(chǎn)工藝上減輕第二支架4的自身重量，減小第二電機(jī)5的直徑大小。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，具體的，如圖2所示，連桿構(gòu)件12包括依次鉸接連接的第一連桿121、第二連桿122以及第三連桿123。第一連桿121的自由端鉸接設(shè)置在第二支架4的一端部，第三連桿123的自由端鉸接設(shè)置在第二支架4的另一端，從而使連桿構(gòu)件12與第二支架4共同構(gòu)成平行四邊形。為了定位該平行四邊形，提高其穩(wěn)定性能，第二連桿122的中部通過(guò)緊固件13定位在第三支架6上。優(yōu)選的，為了實(shí)現(xiàn)連桿構(gòu)件12與第三支架6的固定連接，如圖2、圖3、圖4所示，還包括安裝臂10，安裝臂10的一端固定在第三支架6上，另一端上開設(shè)有與緊固件13相適配的定位孔11，第二連桿122通過(guò)緊固件13固定在安裝臂10上。作為優(yōu)選，第一支架2的旋轉(zhuǎn)軸X軸、第二支架4的旋轉(zhuǎn)軸Y軸以及第三支架6的旋轉(zhuǎn)軸Z軸三者相互垂直設(shè)置。如圖3、圖4所示，第一電機(jī)3的定子固定在第一支架2上，第一電機(jī)3的轉(zhuǎn)子與第二支架4固定設(shè)置，第一電機(jī)3直接驅(qū)動(dòng)第二支架4，從而使第一支架2相對(duì)第二支架4發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖5、圖6所示，第二電機(jī)5的定子固定在第三支架6上，第二電機(jī)5的轉(zhuǎn)子與第二支架4固定設(shè)置，第二電機(jī)5直接驅(qū)動(dòng)第二支架4，從而使第二支架4相對(duì)第三支架6發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖5、圖6所示，第三電機(jī)7的定子固定在連接架8上，轉(zhuǎn)子與第三支架6固定連接，第三電機(jī)7直接驅(qū)動(dòng)第三支架6，從而使第三支架6相對(duì)連接架8繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。連接架8上固定設(shè)置有定位架9，用于定位第三電機(jī)7?？梢岳斫猓谝浑姍C(jī)3、第二電機(jī)5或第三電機(jī)7各自的定子和轉(zhuǎn)子的安裝位置可以互換。進(jìn)一步的，為了增大拍攝設(shè)備I拍攝過(guò)程中的穩(wěn)定性能，第一支架2與拍攝設(shè)備I的重心落在第一支架2的旋轉(zhuǎn)軸。通過(guò)力學(xué)分析，當(dāng)?shù)谝恢Ъ?與拍攝設(shè)備I的重心落在第一支架2的旋轉(zhuǎn)軸X軸上時(shí)，第一支架2轉(zhuǎn)動(dòng)至任意角度，均不會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，即第一支架2不會(huì)因?yàn)榱囟鴣?lái)回晃動(dòng)，增加轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的拍攝設(shè)備I的穩(wěn)定性。當(dāng)運(yùn)載體平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)，即無(wú)需電機(jī)驅(qū)動(dòng)狀況下，第一支架2和拍攝設(shè)備I也處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。同樣道理，通過(guò)力學(xué)分析，為了增加穩(wěn)定性能，避免繞Y軸旋轉(zhuǎn)的整體組件產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，作為優(yōu)選方案，如圖1所示，第一支架2、第二支架4與拍攝設(shè)備I整體的重心落在第二支架4的旋轉(zhuǎn)軸上。同樣，為了避免繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的整體組件產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，如圖5、圖6所示，第一支架
2、第二支架4、第三支架6與拍攝設(shè)備I整體的重心落在第三支架6的旋轉(zhuǎn)軸Z軸上。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，作為優(yōu)選，本實(shí)施例第一電機(jī)3、第二電機(jī)5優(yōu)選為直流無(wú)刷電機(jī)。云臺(tái)采用直流無(wú)刷電機(jī)的好處在于(I)電子換向來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械換向，性能可靠、永無(wú)磨損、故障率低，壽命比有刷電機(jī)提高了約6倍；(2)屬靜態(tài)電機(jī)，空載電流小；
(3)效率高⑷體積小。具體的，控制組件包括處理器、慣性傳感器、電路板以及連接線，連接線包括導(dǎo)電線和信號(hào)線，慣性傳感器包括用于檢測(cè)角速度信號(hào)的陀螺儀以及用于檢測(cè)加速度信號(hào)的加速度計(jì)，處理器根據(jù)角速度信號(hào)與加速度信號(hào)來(lái)控制第一電機(jī)3、第二電機(jī)5或第三電機(jī)7的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)以及轉(zhuǎn)速大小。通過(guò)設(shè)置慣性傳感器來(lái)及時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)拍攝設(shè)備的姿態(tài)，并快速及時(shí)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整機(jī)架組件的位置從而提高拍攝設(shè)備的拍攝穩(wěn)定性。實(shí)施例三在實(shí)施例一和實(shí)施例二的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例的不同之處在于，將緊固件13替換為第四電機(jī)，通過(guò)第四電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)連桿構(gòu)件12的第二連桿122相對(duì)第三支架6轉(zhuǎn)動(dòng)。此處，連桿構(gòu)件12會(huì)帶動(dòng)第二支架4隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，因此第四電機(jī)可以起輔助第二電機(jī)5的作用?？梢岳斫?，第四電機(jī)也可以取代第二電機(jī)5，作為第二支架4相對(duì)第三支架6轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力源，此時(shí)完全不需要第二電機(jī)5,電機(jī)組件只需第一電機(jī)3、第三電機(jī)7以及第四電機(jī)。上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，其特征在于包括機(jī)架組件、電機(jī)組件、拍攝設(shè)備(I) 以及控制組件；所述控制組件包括處理器和慣性傳感器，所述慣性傳感器檢測(cè)所述拍攝設(shè)備(I)的姿態(tài)信息，所速處理器根據(jù)所述姿態(tài)信息控制所述電機(jī)組件；所述電機(jī)組件直接驅(qū)動(dòng)所述機(jī)架組件相對(duì)所述拍攝設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)整所述拍攝設(shè)備(I)的拍攝角度；還包括用于輔助所述機(jī)架組件的連桿構(gòu)件(12)，所述連桿構(gòu)件(12)與所述機(jī)架組件構(gòu)成四桿機(jī)構(gòu)，所述連桿構(gòu)件(12)隨所述機(jī)架組件發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)并支撐所述機(jī)架組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，其特征在于，所述機(jī)架組件包括第一支架(2)、第二支架(4)以及第三支架￠)，所述拍攝設(shè)備(I)固定在所述第一支架(2) 上，所述第一支架(2)與所述第二支架(4)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置，所述第二支架(4)與所述第三支架(6)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，其特征在于，所述電機(jī)組件包括第一電機(jī)⑶以及第二電機(jī)(5)，所述第一電機(jī)(3)直接驅(qū)動(dòng)所述第一支架⑵相對(duì)所述第二支架(4)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第二電機(jī)(5)直接驅(qū)動(dòng)所述第二支架(4)相對(duì)所述第三支架(6)轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，其特征在于，所述連桿構(gòu)件(12)的兩自由端分別轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在所述第二支架(4)的兩開口端，所述連桿構(gòu)件(12)通過(guò)緊固件 (13)固定在第三支架(6)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，其特征在于，所述連桿構(gòu)件(12)包括依次鉸接連接的第一連桿(121)、第二連桿(122)以及第三連桿(123);所述第一連桿 (121)的自由端鉸接設(shè)置在所述第二支架(4)的一端部，所述第三連桿(123)的自由端鉸接設(shè)置在所述第二支架(4)的另一端；所述第二連桿(122)定位在所述第三支架(6)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，其特征在于，還包括安裝臂(10)，所述安裝臂(10)的一端固定在所述第三支架(6)上，另一端上開設(shè)有與所述緊固件(13)相適配的定位孔(11)，所述第二連桿(122)通過(guò)緊固件(13)固定在所述安裝臂(10)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，其特征在于，所述電機(jī)組件包括第四電機(jī)，所述第四電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)所述第二連桿(122)相對(duì)所述第三支架(6)轉(zhuǎn)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，其特征在于，所述第一電機(jī)(3)的定子固定在所述第一支架(2)上，所述第一電機(jī)(3)的轉(zhuǎn)子與所述第二支架(4)固定設(shè)置； 所述第二電機(jī)(5)的定子固定在所述第三支架(6)上，所述第二電機(jī)(5)的轉(zhuǎn)子與所述第二支架(4)固定設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，其特征在于，所述第一支架(2)與所述拍攝設(shè)備(I)的重心落在所述第一支架(2)的旋轉(zhuǎn)軸上；所述第一支架(2)、所述第二支架(4)與所述拍攝設(shè)備(I)整體的重心落在所述第二支架(4)的旋轉(zhuǎn)軸上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，其特征在于，所述機(jī)架組件還包括用于對(duì)外固定的連接架(8)，所述電機(jī)組件還包括第三電機(jī)(7);所述第三電機(jī)(7)直接驅(qū)動(dòng)所述第三支架(6)相對(duì)所述連接架(8)轉(zhuǎn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，包括機(jī)架組件、電機(jī)組件、拍攝設(shè)備以及控制組件；控制組件包括處理器和慣性傳感器，慣性傳感器檢測(cè)拍攝設(shè)備的姿態(tài)信息，處理器根據(jù)姿態(tài)信息控制電機(jī)組件；電機(jī)組件直接驅(qū)動(dòng)機(jī)架組件相對(duì)拍攝設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)整拍攝設(shè)備的拍攝角度；還包括用于輔助機(jī)架組件的連桿構(gòu)件，連桿構(gòu)件隨機(jī)架組件發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)并支撐機(jī)架組件。本發(fā)明采用電機(jī)組件作為原動(dòng)力直接云臺(tái)的機(jī)架組件，耗能較小、節(jié)省電能；通過(guò)連桿構(gòu)件與機(jī)架組件共同構(gòu)成四桿構(gòu)件，連桿構(gòu)件在豎直方向上為機(jī)架組件的提供有效支撐，增大機(jī)架組件的載重量和剛度，當(dāng)機(jī)架組件載重量較大時(shí)，有效其減小形變量；同時(shí)減輕機(jī)架組件的自身重量，減小電機(jī)的直徑大小。
文檔編號(hào)F16M11/12GK102996983SQ20111038034
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
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