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：
本實(shí)用新型涉及攝影、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)自平衡云臺(tái)，可應(yīng)用于載人飛行器、無(wú)人飛行器、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。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在干，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中云臺(tái)由于采用齒輪傳動(dòng)導(dǎo)致存在響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、不能及時(shí)適應(yīng)運(yùn)載體的各種姿態(tài)，同時(shí)由于不能進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)而導(dǎo)致存在調(diào)節(jié)精度不高的缺陷，提供一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，能夠很好解決上述問題。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造陀螺式動(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。本實(shí)用新型一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，優(yōu)選的，所述機(jī)架組件包括第一支架、第ニ支架以及第三支架，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。本實(shí)用新型一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，優(yōu)選的，所述電機(jī)組件包括第一電機(jī)以及第ニ電機(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)。本實(shí)用新型一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，優(yōu)選的，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；或者，所述第一電機(jī)的轉(zhuǎn)子固定在所述第一支架上，所述第一電機(jī)的定子與所述第二支架固定設(shè)置。[0009]本實(shí)用新型一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，優(yōu)選的，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；或者，所述第二電機(jī)的轉(zhuǎn)子固定在所述第三支架上，所述第二電機(jī)的定子與所述第二支架固定設(shè)置。本實(shí)用新型一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，優(yōu)選的，所述第一支架的旋轉(zhuǎn)軸X軸與所述第二支架的旋轉(zhuǎn)軸Y軸垂直設(shè)置。本實(shí)用新型一種陀螺式動(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X軸上。本實(shí)用新型一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，優(yōu)選的，所述第一支架、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Y軸上。本實(shí)用新型一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，優(yōu)選的，所述電機(jī)組件還包括第三電機(jī)，所述機(jī)架組件還包括用于對(duì)外固定的連接架，所述第三電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)所述第三支架繞其旋轉(zhuǎn)軸Z軸相對(duì)所述連接架轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)用新型一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，優(yōu)選的，所述第三電機(jī)的定子固定在所述連接架上，所述第三電機(jī)的轉(zhuǎn)子固定連接所述第三支架上；或者，所述第三電機(jī)的轉(zhuǎn)子固定在所述連接架上，所述第三電機(jī)的定子固定連接所述第三支架上。本實(shí)用新型一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，優(yōu)選的，所述第一支架、所述第二支架、所述第三支架與所述拍攝設(shè)備整體的重心落在所述第三支架的旋轉(zhuǎn)軸Z軸上。本實(shí)用新型一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，優(yōu)選的，所述電機(jī)組件包括第四電機(jī)，所述第四電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述拍攝設(shè)備繞其自轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)用新型可達(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；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。

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步說(shuō)明，附圖中圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例ニ提供的陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例ニ提供的陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)組裝結(jié)構(gòu)示意圖ー；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例ニ提供的陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)組裝結(jié)構(gòu)示意圖ニ。附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明100、云臺(tái)I、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、定位塊10、套筒11、連接塊
具體實(shí)施方式
為了對(duì)本實(shí)用新型的技術(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)明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。本實(shí)用新型提供一種陀螺式動(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以及控制組件。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；拍攝設(shè)備I可以為照相機(jī)和/或攝像機(jī)。慣性傳感器時(shí)時(shí)檢測(cè)拍攝設(shè)備I的姿態(tài)信息，并及時(shí)不斷反饋給處理器，處理器根據(jù)時(shí)時(shí)的姿態(tài)信息動(dòng)態(tài)控制電機(jī)組件的相關(guān)動(dòng)作。具體的，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)。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。本實(shí)用新型采用電機(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)速大小以調(diào)整拍攝設(shè)備I的位置從而適應(yīng)運(yùn)載體的各種姿態(tài)，從而提高拍攝設(shè)備I的拍攝穩(wěn)定性。本實(shí)用新型中運(yùn)載體可以為飛行器、汽車、輪船、機(jī)器人、人體等，例如當(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。實(shí)施例一如圖I所示，為本實(shí)用新型提供一個(gè)實(shí)施例，一種陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡兩軸云臺(tái)，具體包括機(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和第二支架4，拍攝設(shè)備I固定在第一支架2上。此處拍攝設(shè)備I的形狀不局限于圖I中所示的方形，還可以為圓形或其它形狀。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通過(guò)端部的銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在第二支架4上，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)。為了保持拍攝設(shè)備I的位置不變，以保證拍照或攝像的平穩(wěn)性，當(dāng)運(yùn)載體的左傾或右傾轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，云臺(tái)與拍攝設(shè)備I整體應(yīng)當(dāng)進(jìn)行反向補(bǔ)償，即適應(yīng)性地進(jìn)行右傾或左傾轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖I所示，第二支架4可繞自身轉(zhuǎn)軸Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)，第二支架4的左右轉(zhuǎn)動(dòng)ー定角度從而帶動(dòng)第一支架2和拍攝設(shè)備I整體轉(zhuǎn)動(dòng)。為了直接驅(qū)動(dòng)第一支架2、第二支架4，本實(shí)施例提供的動(dòng)カ源為電機(jī)，采用電機(jī)組件直接驅(qū)動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)耗能較小，節(jié)能環(huán)保；(2)響應(yīng)時(shí)間短、能夠及時(shí)快速調(diào)整以適應(yīng)運(yùn)載體各種運(yùn)行姿態(tài)，從而使拍攝設(shè)備的拍攝穩(wěn)定性高；(3)電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，速度變化均勻，能夠在允許的速度范圍內(nèi)連續(xù)地、任意地調(diào)節(jié)速度大小，對(duì)機(jī)構(gòu)構(gòu)件的沖擊性較小，穩(wěn)定性能佳。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，具體的，如圖I所示，電機(jī)組件包括第一電機(jī)3以及第ニ電機(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(即X軸)相對(duì)第二支架4轉(zhuǎn)動(dòng)，第ニ電機(jī)5直接驅(qū)動(dòng)第二支架4繞其旋轉(zhuǎn)軸(即Y軸)轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)施例采用小型電機(jī)作為原動(dòng)カ能夠?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)載體各種運(yùn)行姿態(tài)，從而提高拍攝設(shè)備的拍攝穩(wěn)定性。為了便于第一支架2相對(duì)第二支架4轉(zhuǎn)動(dòng)，減小摩擦，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。具體的，如圖I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)。此處需注意，第三電機(jī)3的定子和轉(zhuǎn)子的位置可互換，S卩第一電機(jī)3的轉(zhuǎn)子固定在第一支架2上，定子與第二支架4固定設(shè)置，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)功能。作為優(yōu)選，如圖I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)。此處需注意，第二電機(jī)5的定子和轉(zhuǎn)子的位置可互換，即第二電機(jī)5的轉(zhuǎn)子固定在第三支架6上，定子與第二支架4固定設(shè)置，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)功能。運(yùn)載體在姿態(tài)變換過(guò)程中，當(dāng)拍攝設(shè)備I的鏡頭的中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)至垂直于X軸與Y軸構(gòu)成的平面時(shí)，第二支架4繞Y軸的左右轉(zhuǎn)動(dòng)只能帶動(dòng)拍攝設(shè)備I的鏡頭在垂直面的一定范圍內(nèi)掃射，不能實(shí)現(xiàn)拍攝設(shè)備I的鏡頭自身轉(zhuǎn)動(dòng)。為了使鏡頭轉(zhuǎn)動(dòng)至垂直于X軸與Y軸構(gòu)成的平面時(shí)仍能夠全方位調(diào)整鏡頭的角度，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，作為優(yōu)選實(shí)施例，電機(jī)組件包括第四電機(jī)，第四電機(jī)驅(qū)動(dòng)拍攝設(shè)備I繞其自轉(zhuǎn)軸K軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)K軸與Y軸平行或同軸時(shí)，第二支架4繞Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)拍攝設(shè)備I的鏡頭的自轉(zhuǎn)；當(dāng)K軸垂直于Y軸時(shí)，拍攝設(shè)備I的鏡頭通過(guò)第四電機(jī)實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)。進(jìn)ー步的，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X軸上。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)カ矩，即第一支架2不會(huì)因?yàn)楗囟鴣?lái)回晃動(dòng)，増加轉(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)行吋，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)カ矩，作為優(yōu)選方案，如圖I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以及第四電機(jī)優(yōu)選為直流無(wú)刷電機(jī)。運(yùn)載體用云臺(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??；(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的啟動(dòng)、停止以及轉(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I的姿態(tài)，并快速及時(shí)控制電機(jī)的啟停，從而提高拍攝設(shè)備I的拍攝穩(wěn)定性。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，運(yùn)載體用云臺(tái)為兩軸云臺(tái)可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)改迸，以實(shí)現(xiàn)其他任意兩個(gè)方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)。改進(jìn)后的兩軸云臺(tái)具體包括機(jī)架組件、電機(jī)組件、控制組件以及拍攝設(shè)備I。與上述的兩軸云臺(tái)不同之處在于機(jī)架組件包括第一支架2、第三支架6和連接架8。拍攝設(shè)備I固定在第一支架2上，第一支架2與第三支架6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)。連接架8對(duì)外固定在運(yùn)載體上；第三支架6相對(duì)連接架8可周向轉(zhuǎn)動(dòng),從而帶動(dòng)云臺(tái)整體周向旋轉(zhuǎn)。具體的，電機(jī)組件包括第一電機(jī)3以及第三電機(jī)7，第一電機(jī)3直接驅(qū)動(dòng)第一支架2繞其旋轉(zhuǎn)軸(即X軸)轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)拍攝設(shè)備I的鏡頭俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)；第三電機(jī)7直接驅(qū)動(dòng)第三支架6繞其旋轉(zhuǎn)軸(Z軸)周向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)拍攝設(shè)備I繞Z軸進(jìn)行環(huán)形拍攝。同樣的，為了同時(shí)實(shí)現(xiàn)拍攝設(shè)備I的左右傾轉(zhuǎn)動(dòng)以及周向旋轉(zhuǎn)，運(yùn)載體用云臺(tái)為兩軸云臺(tái)還可以進(jìn)行相關(guān)結(jié)構(gòu)改進(jìn)，具體包括機(jī)架組件、電機(jī)組件、控制組件以及拍攝設(shè)備
I。機(jī)架組件包括第二支架4以及第三支架6，拍攝設(shè)備I固定在第二支架4上，第二支架4可繞旋轉(zhuǎn)軸Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，第二支架4的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)拍攝設(shè)備I左右傾轉(zhuǎn)動(dòng)。第三支架6可繞其旋轉(zhuǎn)軸(即Z軸)周向旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)拍攝設(shè)備I環(huán)向掃柏。電機(jī)組件包括第二電機(jī)5以及第三電機(jī)7，第二電機(jī)5直接驅(qū)動(dòng)第二支架4繞其旋轉(zhuǎn)軸(即Y軸)相對(duì)第三支架6轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，第三電機(jī)7直接驅(qū)動(dòng)第三支架6繞其旋轉(zhuǎn)軸(即Z軸)周向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。作為優(yōu)選，第二支架4的旋轉(zhuǎn)軸Y軸與第三支架6的旋轉(zhuǎn)軸Z軸垂直設(shè)置。機(jī)架組件還包括連接架8，第三支架6轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在連接架8上，具體地，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。在上述實(shí)施例的任意兩軸云臺(tái)結(jié)構(gòu)中，第一電機(jī)3、第二電機(jī)5、第三電機(jī)7各自的定子和轉(zhuǎn)子的位置可互換，也能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的目的。實(shí)施例ニ如圖2、圖3、圖4所示，為本實(shí)用新型提供的ー個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，該用云臺(tái)100可以 三軸轉(zhuǎn)動(dòng)，構(gòu)成三軸轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)，具體包括機(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)。為了保持拍攝設(shè)備I的位置不變，以保證拍照或攝像的平穩(wěn)性，當(dāng)運(yùn)載體的左傾或右傾轉(zhuǎn)動(dòng)吋，云臺(tái)與拍攝設(shè)備I整體應(yīng)當(dāng)進(jìn)行反向補(bǔ)償，即適應(yīng)性地進(jìn)行右傾或左傾轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖2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)外固定在直升機(jī)或多旋翼飛行器上，第三支架6可繞Z軸相對(duì)連接架8轉(zhuǎn)動(dòng)。為了驅(qū)動(dòng)第一支架2、第二支架4以及第三支架6，本實(shí)施例提供的動(dòng)カ源為電機(jī)，采用電機(jī)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)響應(yīng)時(shí)間短、能夠及時(shí)快速調(diào)整以適應(yīng)運(yùn)載體各種運(yùn)行姿態(tài)，從而使拍攝設(shè)備的拍攝穩(wěn)定性高；(3)電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，速度變化均勻，能夠在允許的速度范圍內(nèi)連續(xù)地、任意地調(diào)節(jié)速度大小，對(duì)機(jī)構(gòu)構(gòu)件的沖擊性較小，穩(wěn)定性能佳。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，具體的，如圖2、圖3、圖4所示，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直接驅(qū)動(dòng)第一支架2繞其旋轉(zhuǎn)軸X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Y軸相對(duì)第三支架6轉(zhuǎn)動(dòng)，第三電機(jī)7直接驅(qū)動(dòng)第三支架6繞Z軸周向旋轉(zhuǎn)。本實(shí)施例采用電機(jī)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)載體各種運(yùn)行姿態(tài)，從而提高拍攝設(shè)備的拍攝穩(wěn)定性。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，這種結(jié)構(gòu)有利于發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，減小摩擦。具體地，如圖2所示，第三電機(jī)7的定子固定在起落架8上，轉(zhuǎn)子固定在第三支架6上。更具體地，定位塊9固定連接兩個(gè)U型連接架8，定位塊9通過(guò)螺釘固定在連接架8上，第三電機(jī)7的定子通過(guò)螺栓或螺釘固定在定位塊9上。第三支架6上固定設(shè)置有連接塊11，內(nèi)置穿孔的套筒10固定在連接塊11上，套筒10上的穿孔與第三電機(jī)7的轉(zhuǎn)子相適配，轉(zhuǎn)子插接在該穿孔內(nèi)并與穿孔過(guò)盈配合?？梢岳斫猓谌姍C(jī)7的定子和轉(zhuǎn)子的位置可以互換，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)目的。[0051]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，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X軸上。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)カ矩，即第一支架2不會(huì)因?yàn)楗囟鴣?lái)回晃動(dòng)，増加轉(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)行吋，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，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)カ矩，作為優(yōu)選方案，如圖I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)カ矩，如圖2、圖3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。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)動(dòng)態(tài)控制第一電機(jī)3、第二電機(jī)5的啟動(dòng)、停止以及轉(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I的姿態(tài)，并快速及時(shí)控制電機(jī)的啟停，從而提高拍攝設(shè)備的拍攝穩(wěn)定性。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，作為優(yōu)選，在上述陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡三軸云臺(tái)100的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，増加了拍攝設(shè)備I的鏡頭的自轉(zhuǎn)功能。此處需注意，拍攝設(shè)備I不局限于圖2或圖3中所示的形狀，拍攝設(shè)備I可以為回轉(zhuǎn)體形或其他形狀。運(yùn)載體在運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)拍攝設(shè)備I的鏡頭轉(zhuǎn)動(dòng)至垂直于X軸與Y軸構(gòu)成的平面時(shí)，第二支架4繞Y軸的左右轉(zhuǎn)動(dòng)只能帶動(dòng)拍攝設(shè)備I的鏡頭在垂直面的一定范圍內(nèi)掃射，不能實(shí)現(xiàn)拍攝設(shè)備I的鏡頭自身轉(zhuǎn)動(dòng)。為了使鏡頭轉(zhuǎn)動(dòng)至垂直于X軸與Y軸構(gòu)成的平面時(shí)仍能夠全方位調(diào)整鏡頭的角度，電機(jī)組件還包括第四電機(jī)，第四電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)拍攝設(shè)備I繞其自轉(zhuǎn)軸K軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)K軸與Y軸平行或同軸時(shí)，第二支架4繞Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)拍攝設(shè)備I的鏡頭的自轉(zhuǎn)；當(dāng)K軸垂直于Y軸時(shí)，拍攝設(shè)備I的鏡頭通過(guò)第四電機(jī)實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)。作為優(yōu)選，第一電機(jī)3、第二電機(jī)5、第三電機(jī)7以及第四電機(jī)均為直流無(wú)刷電機(jī)。運(yùn)載體用云臺(tái)100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??；
(3)效率高；⑷體積小。上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型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)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗g和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(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)，其特征在干包括機(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(I)的拍攝角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I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)組件包括第ー電機(jī)⑶以及第ニ電機(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； 或者，所述第一電機(jī)(3)的轉(zhuǎn)子固定在所述第一支架(2)上，所述第一電機(jī)(3)的定子與所述第二支架(4)固定設(shè)置。
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； 或者，所述第二電機(jī)(5)的轉(zhuǎn)子固定在所述第三支架(6)上，所述第二電機(jī)(5)的定子與所述第二支架(4)固定設(shè)置。
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，所述第一支架(2)的旋轉(zhuǎn)軸X軸與所述第二支架(4)的旋轉(zhuǎn)軸Y軸垂直設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6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X軸上。
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Y軸上。
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，所述電機(jī)組件還包括第三電機(jī)(7)，所述機(jī)架組件還包括用于對(duì)外固定的連接架(8)，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)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的陀螺式動(dòng)態(tài)自平衡云臺(tái)，其特征在于，所述第三電機(jī)(7)的定子固定在所述連接架(8)上，所述第三電機(jī)(7)的轉(zhuǎn)子固定連接所述第三支架(6)上； 或者，所述第三電機(jī)(7)的轉(zhuǎn)子固定在所述連接架(8)上，所述第三電機(jī)(7)的定子固定連接所述第三支架(6)上。
專利摘要本實(shí)用新型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(1)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(1)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(1)的拍攝角度。本實(shí)用新型采用電機(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)，從而提高拍攝設(shè)備(1)的拍攝穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H04N5/232GK202392374SQ20112047615
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者汪滔 申請(qǐng)人:深圳市大疆創(chuàng)新科技有限公司