一種低空軌道型智能機器人攝像系統及其拍攝方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種低空軌道型智能機器人攝像系統及其拍攝方法，它包括控制系統和運動系統；控制系統三種運行模式分別為：二維任意運行方式、二維預置運行方式、二維模擬運行方式；運動系統包括兩側和中間有兩大部分的槽鋼型軌道，相互垂直90度安裝。橫向安裝的槽鋼型軌道上設置有移動小車，在小車上面安裝有二軸或三軸云臺，二軸或三軸云臺上安裝攝像機。攝像機連接控制系統；既能完成目前現有常規(guī)拍攝設備的一般功能，又能達到現有拍攝設備無法企及的拍攝效果；因為采用全電腦控制可在一個空間內做二維精確運動，提供了更為先進和更為精確的低空運動拍攝方式，達到了精美的拍攝效果，而且清晰度高，設計新穎，是一種全新的拍攝模式，利于推廣和使用。
【專利說明】一種低空軌道型智能機器人攝像系統及其拍攝方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及攝影拍攝【技術領域】，具體地說，特別涉及到一種低空軌道型智能機器人攝像系統及其拍攝方法。
[0002]
【背景技術】
[0003]在我們日常的生活中，經常會使用到攝像機，能將我們生活中美好的片段能完整記錄下來，而不同的場景有不同的拍攝技巧，有夜景拍攝、雨景拍攝、建筑物拍攝、人像拍攝等，電影動態(tài)藝術拍攝同樣是拍攝的一類，但都要遵循一定的原則，拍攝夜景主要是指夜晚戶外燈光或自然光下的景物，拍攝時以燈光、火光、月光、霓虹燈、街道上穿梭汽車等為主要光源。而雨天是攝影者最不喜歡的天氣，不論是在下大雨或下小雨，都很少人拿著照相機到外邊拍攝景物，甚至有人認為雨天根本不能拍攝風光。建筑物拍攝主要目的是為了展示設計者在建筑規(guī)模上，外形結構上都有很成功的設計，反映現時期的建筑風格。而人像攝影當然主要是拍人啦，因此重點是表現人，即使景物再美也是陪襯。
[0004]在電視臺的演播室或者大型戶外競技類電視節(jié)目中，目前我們在直播的時候，除了在地面安裝幾個固定的機位，再就是安裝搖臂來進行拍攝，但是，空中的運動鏡頭和俯拍的鏡頭以及隨演員或者被拍攝對象跟蹤的鏡頭一直是一個空白。很多業(yè)內人士就提出，能不能有一臺攝像機能在半空中隨著演員一直跟著進行拍攝？而且，需要攝像機到達全場的任意一個角落。所以目前的拍攝存在著一定的局限性，無法完成高難度的拍攝畫面，需要有專門的高科技拍攝設備來完成，尤其是在一個固定的立體空間，人們通常使用的搖臂等器材夠不到，使用航拍在狹小的空間又施展不開，很大程度上滿足不了攝像的要求。
[0005]綜上所述，針對現有技術的缺陷，特別需要一種低空軌道型智能機器人攝像系統，以解決現有技術的不足。
[0006]
【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種低空軌道型智能機器人攝像系統及其拍攝方法，通過采用電動機和驅動器的配合來控制攝像機做前后，左右、俯仰、直線，弧線以及復雜的曲線運動，克服了傳統拍攝器材技術上的不足，從而實現本發(fā)明的目的。
[0008]本發(fā)明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現:
所述的控制系統包括有三種運行模式分別為:二維任意運行方式、二維預置運行方式、二維模擬運行方式；
所述的運動系統包括相互垂直安裝的兩條槽鋼型軌道、安裝在槽鋼型軌道上的移動小車、設置在移動小車上的二軸或三軸云臺、安裝在二軸或三軸云臺上的攝像機、帶動攝像機運行的電動機、控制電動機運行的電動機驅動器以及在運行過程中對電動機進行監(jiān)測的編碼器，所述的攝像機連接控制系統； 所述的控制系統內部設置有用于信息處理的計算機，所述計算機的輸入端通過附件控制線分別連接控制鍵盤及搖桿，所述計算機的輸出端通過CAN總線連接電動機驅動器，所述電動機驅動器能過電源線和電動機相連接，電動機的轉動軸連接鋼絲，通過兩對鋼絲的移動來調節(jié)移動小車的位置以及移動小車上攝像機的位置。
[0009]在本發(fā)明的一個實施例中，直方向上的槽鋼型軌道上還設置有位于二軸或三軸云臺上方的槽鋼型軌道，所述鋼絲連接槽鋼型軌道，所述槽鋼型軌道的兩側分別設置有耐磨轉動軸，所述槽鋼型軌道通過耐磨轉動軸安裝在垂直方向的槽鋼型軌道上，所述橫向安裝的槽鋼型軌道上還設有可在槽鋼型軌道移動的移動平臺，通過鋼絲帶動移動平臺在槽鋼型軌道上移動，所述二軸或三軸云臺過移動小車安裝在槽鋼型軌道上。
[0010]在本發(fā)明的一個實施例中，所述電動機驅動器、電動機、編碼器均成對設置，每對的數量為2個。
[0011]在本發(fā)明的一個實施例中，利用上述攝像系統的二維任意運行方式的拍攝方法為:在某一個二維空間，通過扳動搖桿方向，來控制移動小車移動，移動小車沿著X、Y軸做任意位置運動，當搖桿動作時，搖桿信號傳給計算機，計算機經過計算得到的數據指令通過CAN總線分別傳給二個電動機驅動器，最后再通過兩個電動機驅動器控制相應的兩個電動機的正反轉和速度，以達到運動的結果。
[0012]利用所述低空軌道型智能機器人攝像系統的二維預置運行方式的拍攝方法，所述方法為:在某一個二維空間，首先計算好空間的X、Y軸的距離，在計算機界面輸入X、Y的數據，標定攝像機原點位置，并在計算機界面畫出攝像機在該空間運行的軌跡，該軌跡是以三維方式體現在計算機桌面上，畫好軌跡后，運行計算機軟件，計算機把經過計算的數據用CAN總線分別傳輸給兩個電動機驅動器，兩個電動機驅動器接收到數據后經過判斷，來控制電動機的正反轉和速度，同時速度檢測編碼器將檢測到的速度和運行距離反饋到電動機驅動器作比較，進行有效的運行軌跡及速度控制。
[0013]所述的運動系統在啟動和停止時采用阻尼運行方式，緩慢加速啟動和緩慢減速停止。
[0014]一種利用所述一種低空軌道型智能機器人攝像系統的二維模擬運行方式的拍攝方法，其方法為:在某一個二維空間，無法確定攝像機運行軌跡時，可以預先使用所述的二維任意運行方式來控制攝像機，此時可以使用軌跡記錄功能，首先記錄一下原點位置，然后通過編碼器每隔一段時間就記錄一次攝像機在X、Y軸上的位置，該軌跡隨著攝像機的運動，會隨時顯示在計算機界面，當確認軌跡符合要求時，把該軌跡存儲下來，并將攝像機回原點，此時運行設備，攝像機就會按記錄下來的軌跡運行。
[0015]本發(fā)明的有益效果在于:既能完成目前現有常規(guī)拍攝設備的一般功能，又能達到現有拍攝設備無法企及的拍攝效果；因為采用全電腦控制可在一個空間內做二維精確運動，提供了更為先進和更為精確的空中懸掛物體的運動拍攝方式，達到了精美的拍攝效果，而且清晰度高，設計新穎，是一種全新的拍攝模式，利于推廣和使用。
[0016]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結合附圖和【具體實施方式】來詳細說明本發(fā)明: 圖1為本發(fā)明所述的一種低空軌道型智能機器人攝像系統的結構圖。
[0018]圖2為本發(fā)明所述的一種低空軌道型智能機器人攝像系統的控制圖。
[0019]圖中100-控制系統，110-計算機，120-電動機驅動器，130-電動機，140-編碼器，150-控制鍵盤，160-搖桿，200-運動系統，210-槽鋼型軌道，220-槽鋼型軌道，221-耐磨轉動軸，230- 二軸或三軸云臺，240-攝像機，250-鋼絲，270-移動小車。
[0020]
【具體實施方式】
[0021]為使本發(fā)明實現的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合【具體實施方式】，進一步闡述本發(fā)明。
[0022]如圖1、圖2所示，一種低空軌道型智能機器人攝像系統，它包括控制系100統和運動系統200 ；
所述的控制系統100包括有三種運行模式分別為:二維任意運行方式、二維預置運行方式、二維模擬運行方式；
所述的運動系統200包括兩側和中間有兩大部分的槽鋼型軌道，相互垂直90度安裝，即垂直安裝的槽鋼型軌道210和橫向安裝的槽鋼型軌道220 ;橫向安裝的槽鋼型軌道220上設置有移動平臺(小車)270，在移動平臺270上安裝有二軸或三軸云臺230上的攝像機240，所述的攝像機240連接控制系統200 ;該控制系統200內部設置有用于信息處理的計算機110、所述的計算機100的輸入端通過附件控制線分別連接控制鍵盤150及搖桿160，計算機110的輸出端通過CAN總線連接電動機驅動器120，兩個電動機驅動器120分別通過電源線和兩個電動機130相連接，兩個電動機130的轉動軸連接兩對鋼絲250，通過鋼絲250的移動來調節(jié)攝像機240的位置，編碼器140會在運行過程中對電動機130進行監(jiān)測，編碼器140監(jiān)測到的電動機130的速度和轉動距離會通過編碼器反饋線傳輸給電動機驅動器 120。
[0023]在本發(fā)明的一個實施例中，鋼絲250連接槽鋼型軌道220，槽鋼型軌道220的兩側分別設置有耐磨轉動軸221，其中間部分安裝有移動小車270，其中，電動機驅動器120、電動機130、編碼器140均成對設置，每對的數量為2個，通過兩個電動機驅動器120控制兩臺相對應的電動機130的運行。
[0024]本發(fā)明在拍攝時，其拍攝方法如下:
二維任意運行方式的拍攝方法為:在某一個二維空間，比如是電視臺的演播室的屋頂，通過扳動搖桿160方向，來控制移動小車270移動，移動小車270沿著X、Y軸做任意位置運動；當搖桿160動作時，搖桿160發(fā)出的信號傳給計算機110，計算機110經過計算處理后把得到數據指令通過CAN總線分別傳輸給兩個電動機驅動器120，再由兩個電動機驅動器120控制相對應設置的兩個電動機130的正反轉和速度，以達到小車以及攝像機移動的目的，從而達到理想的運動結果。其中，兩個電動機驅動器可以分為多個速度檔位控制兩個電動機的運行，每個檔位均可限制運動時的最高速。
[0025]本實施例的二維預置運行方式的拍攝方法為:在某一個二維空間，比如是電視臺的演播室的屋頂，首先計算好空間的X、Y軸的距離，在計算機110界面輸入X、Y的數據，標定攝像機240原點位置，并在計算機100界面畫出攝像機240在該空間運行的軌跡，該軌跡是以三維方式體現在計算機100桌面上的，便于觀察和修改，畫好軌跡后，運行計算機軟件，計算機100把經過計算的數據用CAN總線分別傳輸給兩個電動機驅動器120，兩個電動機驅動器120接收到數據后經過判斷，來控制其各對應的兩個電動機130的正反轉和速度，同時，兩個檢測編碼器將檢測到的速度和運行距離反饋到電動機驅動器120作比較，進行有效的運行軌跡及速度控制。
[0026]上述運動系統200在啟動和停止時采用阻尼運行方式，緩慢加速啟動和緩慢減速停止。
[0027]另外，本發(fā)明的另一種拍攝方式，即二維模擬運行方式的拍攝方法為:在某一個二維空間，比如是電視臺的演播室的屋頂，無法確定攝像機240運行軌跡時，可以預先使用所述的二維任意運行方式來控制攝像機240，這時可以使用軌跡記錄功能，首先記錄一下原點位置，然后通過編碼器140每隔一段時間就記錄一次攝像機240在X、Y軸上的位置，間隔時間越短，軌跡精度就越高，該軌跡隨著攝像機240的運動，會隨時顯示在計算機110界面，當確認軌跡符合要求時，把該軌跡存儲下來，并將攝像機240回原點，此時運行設備，攝像機240就會按記錄下來的軌跡運行。如需要還可以把軌跡保存，以便再使用。
[0028]本發(fā)明可以為大多數的特殊場合，如演播室、直播間和室外競技類節(jié)目、禮堂、頒獎典禮等現場，提供便利的拍攝條件。尤其是在一個空間做二維運動拍攝時，能實現目前現有拍攝設備所不能完成的技術瓶頸。因為既可以讓攝像機停留在半空中進行高機位的定點俯拍，也可以任意運動到你想要拍攝的位置進行低空俯拍，還可以跟蹤拍攝，在演員頭頂旋轉拍攝、倒退拍攝、向前運動拍攝等等多種拍攝方式。也就是說，本設備既能完成目前現有拍攝設備的一般功能，又能達到現有拍攝設備無法企及的拍攝效果。此外，還可以根據拍攝需要，可以自定拍攝功能，可做設備功能升級，為拍攝到來更大的創(chuàng)意空間。而且拍攝的清晰度高，操作非常的靈活。
[0029]本發(fā)明結構簡單，使用方便，既能完成目前現有常規(guī)拍攝設備的一般功能，又能達到現有拍攝設備無法企及的拍攝效果；因為采用全電腦控制可在一個空間內做二維精確運動，提供了更為先進和更為精確的空中懸掛物體的運動拍攝方式，達到了精美的拍攝效果，而且清晰度高，設計新穎，是一種全新的拍攝模式，利于推廣和使用。
[0030]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種低空軌道型智能機器人攝像系統，它包括控制系統和運動系統；其特征在于: 所述的控制系統包括有三種運行模式分別為:二維任意運行方式、二維預置運行方式、二維模擬運行方式； 所述的運動系統包括相互垂直安裝的兩條槽鋼型軌道、安裝在槽鋼型軌道上的移動小車、設置在移動小車上的二軸或三軸云臺、安裝在二軸或三軸云臺上的攝像機、帶動攝像機運行的電動機、控制電動機運行的電動機驅動器以及在運行過程中對電動機進行監(jiān)測的編碼器，所述的攝像機連接控制系統； 所述的控制系統內部設置有用于信息處理的計算機，所述計算機的輸入端通過附件控制線分別連接控制鍵盤及搖桿，所述計算機的輸出端通過CAN總線連接電動機驅動器，所述電動機驅動器能過電源線和電動機相連接，電動機的轉動軸連接鋼絲，通過兩對鋼絲的移動來調節(jié)移動小車的位置以及移動小車上攝像機的位置。
2.根據權利要求1所述一種低空軌道型智能機器人攝像系統，其特征在于:所述橫向安裝的槽鋼型軌道的兩側分別設置有耐磨轉動軸，橫向安裝的所述槽鋼型軌道通過耐磨轉動軸安裝在垂直方向的槽鋼型軌道上，所述二軸或三軸云臺通過移動小車安裝在橫向的槽鋼型軌道上。
3.根據權利要求1所述一種低空軌道型智能機器人攝像系統，其特征在于:所述電動機驅動器、電動機、編碼器均成對設置，每對的數量為2個。
4.一種利用權利要求1至3任意一項所述低空軌道型智能機器人攝像系統的二維任意運行方式的拍攝方法，其特征在于:其方法為:在某一個二維空間，通過扳動搖桿方向，來控制移動小車移動，移動小車沿著X、Y軸做任意位置運動，當搖桿動作時，搖桿信號傳給計算機，計算機經過計算得到的數據指令通過CAN總線分別傳給二個電動機驅動器，最后再通過兩個電動機驅動器控制相應的兩個電動機的正反轉和速度，以達到運動的結果。
5.一種利用權利要求1至3任意一項所述低空軌道型智能機器人攝像系統的二維預置運行方式的拍攝方法，其特征在于:所述方法為:在某一個二維空間，首先計算好空間的X、Y軸的距離，在計算機界面輸入X、Y的數據，標定攝像機原點位置，并在計算機界面畫出攝像機在該空間運行的軌跡，該軌跡是以三維方式體現在計算機桌面上，畫好軌跡后，運行計算機軟件，計算機把經過計算的數據用CAN總線分別傳輸給兩個電動機驅動器，兩個電動機驅動器接收到數據后經過判斷，來控制電動機的正反轉和速度，同時速度檢測編碼器將檢測到的速度和運行距離反饋到電動機驅動器作比較，進行有效的運行軌跡及速度控制。
6.根據權利要求6所述二維預置運行方式的拍攝方法，其特征在于:所述的運動系統在啟動和停止時采用阻尼運行方式，緩慢加速啟動和緩慢減速停止。
7.一種利用權利要求1至3任意一項所述一種低空軌道型智能機器人攝像系統的二維模擬運行方式的拍攝方法，其特征在于:其方法為:在某一個二維空間，無法確定攝像機運行軌跡時，可以預先使用所述的二維任意運行方式來控制攝像機，此時可以使用軌跡記錄功能，首先記錄一下原點位置，然后通過編碼器每隔一段時間就記錄一次攝像機在X、Y軸上的位置，該軌跡隨著攝像機的運動，會隨時顯示在計算機界面，當確認軌跡符合要求時，把該軌跡存儲下來，并將攝像機回原點，此時運行設備，攝像機就會按記錄下來的軌跡運行。
【文檔編號】G05D3/12GK103777644SQ201210411012
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月24日 優(yōu)先權日:2012年10月24日
【發(fā)明者】劉建新 申請人:劉建新