一種自行式虛擬現(xiàn)實(shí)相機(jī)拍攝穩(wěn)定云臺(tái)的制作方法

本發(fā)明涉及一種自行式虛擬現(xiàn)實(shí)相機(jī)拍攝穩(wěn)定云臺(tái)，屬于攝影和攝像技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，然而虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容提供商卻發(fā)展緩慢，這與虛擬現(xiàn)實(shí)攝像設(shè)備的發(fā)展滯后有關(guān)。虛擬現(xiàn)實(shí)影像產(chǎn)品需要利用vr相機(jī)進(jìn)行拍攝360°全景影像，因此需要一個(gè)穩(wěn)定的支撐裝置。傳統(tǒng)的三腳架體積龐大，會(huì)影響拍攝下部的圖像，同時(shí)也不適合移動(dòng)拍攝。

為此需要一個(gè)獨(dú)立的支桿將vr相機(jī)支起一定的高度，由于支桿較長(zhǎng)，因此在移動(dòng)過(guò)程中，會(huì)引起抖動(dòng)問(wèn)題，從而影響拍攝的圖像效果，也為后期制作帶來(lái)不便。

在需要移動(dòng)拍攝的場(chǎng)合，不能有較大的裝置運(yùn)載vr相機(jī)，會(huì)遮蔽一些畫(huà)面，因此需要一個(gè)非常小的，行走平穩(wěn)的載具。

目前有些手機(jī)穩(wěn)定云臺(tái)應(yīng)用到虛擬現(xiàn)實(shí)拍攝裝置中，但是由于目前手機(jī)穩(wěn)定云臺(tái)采用的是三個(gè)正交軸獨(dú)立控制方式，機(jī)械結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜、龐大，會(huì)遮蔽某些視角的圖像，因此不利于虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的拍攝與拼接處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出了一種自行式虛擬現(xiàn)實(shí)相機(jī)拍攝穩(wěn)定云臺(tái)。該平臺(tái)針對(duì)vr相機(jī)的拍攝特點(diǎn)，采用獨(dú)立支桿是穩(wěn)定云臺(tái)，將控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)放到下端，減少了頂部的體積和重量，可以有效提高拍攝質(zhì)量。并將驅(qū)動(dòng)器和底盤(pán)結(jié)合在一起組成自行式虛擬現(xiàn)實(shí)相機(jī)拍攝穩(wěn)定云臺(tái)，結(jié)構(gòu)緊湊并且可以進(jìn)行任意方向平移或者原地轉(zhuǎn)向，適合虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的拍攝要求。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種自行式虛擬現(xiàn)實(shí)相機(jī)拍攝穩(wěn)定云臺(tái)，包括vr相機(jī)、云臺(tái)組件、支桿、控制箱、底盤(pán)，所述云臺(tái)組件包括鋼索，所述底盤(pán)包括鋼絲減震器；所述vr相機(jī)安裝在云臺(tái)組件頂端，云臺(tái)組件安裝在支桿上，鋼索在支桿內(nèi)部通過(guò)，支桿安裝在控制箱的頂端，控制箱通過(guò)四個(gè)相互正交的鋼絲減震器安裝在底盤(pán)上面。

所述云臺(tái)組件還包括相機(jī)安裝盤(pán)、航向電機(jī)、電機(jī)座、十字軸、云臺(tái)座,所述航向電機(jī)包括安裝孔、轉(zhuǎn)子；相機(jī)安裝盤(pán)安裝在航向電機(jī)上，航向電機(jī)安裝在電機(jī)座內(nèi)，電機(jī)座與十字軸和云臺(tái)座三者組成一個(gè)萬(wàn)向節(jié)；鋼索嵌入電機(jī)座固定。

所述相機(jī)安裝盤(pán)上包括用于相機(jī)安裝盤(pán)與航向電機(jī)的轉(zhuǎn)子連接的安裝孔。

所述電機(jī)座上部包括一個(gè)帶電機(jī)安裝孔的法蘭盤(pán)，在所述安裝孔周?chē)忌喜夸撍骺祝鲭姍C(jī)座下部有兩個(gè)帶孔的、用于安裝十字軸的上耳片。

所述云臺(tái)座上部有兩個(gè)帶孔的下耳片用于安裝十字軸，在其周?chē)紓€(gè)下部鋼索孔，使鋼索能夠穿過(guò)支桿到達(dá)控制箱，云臺(tái)座下部側(cè)壁均布個(gè)支桿安裝孔，并利用螺釘安裝支桿。

所述鋼索包括凸頭，鋼絲繩，凸頭固定在鋼絲繩的頂端。

所述控制箱包括支桿座、外殼、天線(xiàn)、蓄電池、電機(jī)支架、控制板、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、搖臂組件、位置傳感器組件；三個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在電機(jī)支架上，并位于支桿座的正下方，從支桿中通過(guò)的鋼索末端固定在搖臂組件上并張緊,搖臂組件安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的軸上并通過(guò)三條鋼索對(duì)云臺(tái)組件進(jìn)行控制，系統(tǒng)的能量由蓄電池提供，并由控制板對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。

所述底盤(pán)還包括底盤(pán)架、麥克納姆輪、行走電機(jī)；所述底盤(pán)架包括橫梁,縱梁，電機(jī)支架，減震器孔，行走電機(jī)安裝在電機(jī)支架上并安裝有麥克納姆輪，鋼絲減震器安裝在減震器孔上。

所述搖臂組件包括搖臂，固定螺絲，張緊器，鎖緊螺桿，鎖緊螺母，搖臂上有軸孔，張緊器孔，驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸插入軸孔并由固定螺絲固定，張緊器上有一個(gè)鋼索孔和螺紋孔，張緊器的螺桿安裝在張緊器孔內(nèi)，并且可以調(diào)節(jié)鋼索的張緊度，鎖緊螺桿上有一個(gè)鎖緊孔，鎖緊螺桿擰入螺紋孔，使鋼索孔和鎖緊孔對(duì)齊，并插入鋼索，另外一端由鎖緊螺母鎖緊鋼索，通過(guò)旋轉(zhuǎn)張緊器使鋼索張緊。

所述位置傳感器組件包括夾頭，螺絲a，滑動(dòng)桿，傳感器，支架，螺絲b，夾頭上有一個(gè)鋼索孔通過(guò)鋼索，還有一個(gè)螺紋孔擰入螺絲a將鋼索固定，支架固定在電機(jī)支架上，利用螺絲b將傳感器固定在支架上，滑動(dòng)桿一頭與夾頭相連接，另外一頭與傳感器相連接。

由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果：

本發(fā)明的一個(gè)效果在于，該云臺(tái)可以控制自動(dòng)行走，適合移動(dòng)場(chǎng)景拍攝；

本發(fā)明的一個(gè)效果在于，可以進(jìn)行三軸穩(wěn)定控制，使拍攝畫(huà)面更加流暢；

本發(fā)明的一個(gè)效果在于，僅有一個(gè)圓柱桿支撐，沒(méi)有遮擋部位，使虛擬現(xiàn)實(shí)畫(huà)面更加完整，后期處理簡(jiǎn)單拼接即可；

本發(fā)明的一個(gè)效果在于，驅(qū)動(dòng)電機(jī)在底盤(pán)上，云臺(tái)頂部體積小，重量輕，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好；

本發(fā)明的一個(gè)效果在于，采用拉線(xiàn)控制，結(jié)構(gòu)緊湊，響應(yīng)速度高，控制靈活。

本發(fā)明的一個(gè)效果在于，可以使得一種自行式虛擬現(xiàn)實(shí)相機(jī)拍攝穩(wěn)定云臺(tái)在比較狹小的空間內(nèi)能夠任意方向自由移動(dòng)，配合攝像所需的推、拉、搖、移等拍攝技法，使得拍攝效果更佳。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明中一種自行式虛擬現(xiàn)實(shí)相機(jī)拍攝穩(wěn)定云臺(tái)；

圖2是本發(fā)明中云臺(tái)組件示意圖；

圖3是本發(fā)明中云臺(tái)組件爆炸圖；

圖4是本發(fā)明中云臺(tái)組件安裝圖；

圖5是本發(fā)明中控制箱示意圖；

圖6是本發(fā)明中控制箱安裝圖；

圖7是本發(fā)明中控制箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示意圖；

圖9是本發(fā)明中底盤(pán)示意圖；

圖10是本發(fā)明中底盤(pán)架結(jié)構(gòu)圖；

圖11是本發(fā)明中搖臂組件示意圖；

圖12是本發(fā)明中搖臂組件爆炸圖；

圖13是本發(fā)明中位置傳感器組件爆炸圖；

圖14是本項(xiàng)目中云臺(tái)穩(wěn)定控制示意圖。

附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件：

vr相機(jī)1

云臺(tái)組件2

支桿3

控制箱4

底盤(pán)5

相機(jī)安裝盤(pán)201

航向電機(jī)202

電機(jī)座203

十字軸204

云臺(tái)座205

鋼索206

螺釘207

螺柱2011

安裝孔2012

轉(zhuǎn)子2021

定子2022

電機(jī)安裝孔2031

上部鋼索孔2032

上耳片2033

下耳片2051

下部鋼索孔2052

下部側(cè)壁2053

支桿安裝孔2054

凸頭2061

鋼絲繩2062

支桿座401

外殼402

天線(xiàn)403

蓄電池404

電機(jī)支架405

控制板406

驅(qū)動(dòng)電機(jī)407

搖臂組件408

位置傳感器組件409

底盤(pán)架501

麥克納姆輪502

鋼絲減震器503

行走電機(jī)504

搖臂4081

軸孔4082

固定螺絲4083

張緊器孔4084

鋼索孔4085

螺桿4086

鎖緊螺母4087

張緊器4088

螺紋孔4089

鎖緊螺桿40810

鎖緊孔40811

夾頭4091

鋼索孔4092

螺紋孔4093

螺絲a4094

滑動(dòng)桿4095

傳感器4096

支架4097

螺絲b4098

橫梁5011

縱梁5012

電機(jī)支架5013

減震器孔5014

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1是一種自行式虛擬現(xiàn)實(shí)相機(jī)拍攝穩(wěn)定云臺(tái)的示意圖，其中vr相機(jī)1可以是多個(gè)相機(jī)的組合形式也可以是單體vr相機(jī)，也可以安裝普通的照相機(jī)，和攝像機(jī)。如果要讓系統(tǒng)性能更加理想，在安裝普通相機(jī)和攝像機(jī)時(shí)，需要一個(gè)轉(zhuǎn)接支架，并且盡量調(diào)整轉(zhuǎn)接支架，使相機(jī)或者攝像機(jī)的重心落在云臺(tái)組件2的中心位置，以便減小驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的控制力矩。

云臺(tái)組件2與控制箱4之間靠支桿3連接，支桿3的是中空的，用于鋼索206和系統(tǒng)控制電纜的通過(guò)。其中支桿3的長(zhǎng)度可以根據(jù)拍攝的高度需求任意確定。

圖2和圖3是云臺(tái)組件結(jié)構(gòu)圖，該云臺(tái)組件2可以單獨(dú)使用，也可以與其他拍攝裝置結(jié)合使用，通過(guò)螺釘207很方便地固定在其他拍攝裝置上，進(jìn)行控制，見(jiàn)圖4。云臺(tái)組件2頂端的相機(jī)安裝盤(pán)201安裝在航向電機(jī)202的轉(zhuǎn)子2021上，上面的螺柱2011用于安裝各種相機(jī)，包括vr相機(jī)1。并且可以通過(guò)航向電機(jī)202調(diào)整相機(jī)的方向角。由于轉(zhuǎn)子2021上沒(méi)有任何連接導(dǎo)線(xiàn)，因此可以任意旋轉(zhuǎn)。相機(jī)姿態(tài)檢測(cè)傳感器可以安裝在電機(jī)安裝孔2031的底部，也可以安裝在相機(jī)安裝盤(pán)201與轉(zhuǎn)子2021之間。

電機(jī)座203、十字軸204、云臺(tái)座205結(jié)合在一起，可以向任何方向擺動(dòng)，通過(guò)三條鋼索206的協(xié)調(diào)控制，可以補(bǔ)償因底盤(pán)5行走過(guò)程中因?yàn)榈缆凡黄剿饁r相機(jī)1的擺動(dòng)影響。

航向電機(jī)202的定子2022安裝在電機(jī)座203法蘭盤(pán)的電機(jī)安裝孔2031內(nèi)。電機(jī)座203的上部鋼索孔2032是埋頭孔，三條鋼索206的凸頭2061嵌入電機(jī)座203的上部鋼索孔2032內(nèi)固定住，并控制電機(jī)座203的擺動(dòng)方向和幅度。

云臺(tái)座205在其周?chē)?個(gè)下部鋼索孔2052，下部鋼索孔2052是通孔，可以使鋼索206能夠穿過(guò)支桿3到達(dá)控制箱4。

圖5是控制箱示意圖，控制箱4上的支桿座401用于安裝支桿3，中間有開(kāi)孔可以通過(guò)鋼索206和各種電纜導(dǎo)線(xiàn)等。天線(xiàn)403安裝在控制箱4上，可以接受手機(jī)藍(lán)牙信號(hào)、wifi信號(hào)或者其他無(wú)線(xiàn)控制器的信號(hào)，用于遠(yuǎn)程對(duì)穩(wěn)定云臺(tái)及底盤(pán)的遙控操作。

三個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)407安裝在電機(jī)支架405上，并位于支桿座401的正下方。驅(qū)動(dòng)電機(jī)407的輸出軸與搖臂組件408相連接。從支桿3中通過(guò)的鋼索206末端固定在搖臂組件408上并張緊，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)407的轉(zhuǎn)動(dòng)角度就可以通過(guò)搖臂組件408帶動(dòng)鋼索206來(lái)控制云臺(tái)組件2的角度和位置。

控制箱4內(nèi)部安裝有蓄電池404，可以為整個(gè)系統(tǒng)提供電能，見(jiàn)圖7。系統(tǒng)的姿態(tài)檢測(cè)，云臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)407控制，以及底盤(pán)行走電機(jī)504控制均由控制板406完成?？刂瓢?06還通過(guò)接收天線(xiàn)403的信號(hào)與上位機(jī)進(jìn)行通訊。

控制箱4通過(guò)鋼絲減震器503安裝在底盤(pán)5上，見(jiàn)圖6。其中鋼絲減震器503需要安裝4個(gè)或者多個(gè)。鋼絲減震器503的減震受力方向是各向異性的，因此鋼絲減震器503的安裝需要正交方向，互差90°安裝，保證減震效果各個(gè)方向相同，見(jiàn)圖9。也可以安裝其他形式的減震器或者采用帶有減震機(jī)構(gòu)的車(chē)輛底盤(pán)，使減震效果更好。減震器的主要作用在于降低高頻振動(dòng)對(duì)攝影設(shè)備的影響，低頻振動(dòng)由云臺(tái)補(bǔ)償。

圖9是底盤(pán)5示意圖，其中底盤(pán)5包括底盤(pán)架501，麥克納姆輪502，鋼絲減震器503，行走電機(jī)504。利用控制板406對(duì)四個(gè)行走電機(jī)504協(xié)調(diào)控制，驅(qū)動(dòng)麥克納姆輪502，再通過(guò)對(duì)四個(gè)麥克納姆輪502的不同轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的控制，可以使底盤(pán)5前進(jìn)、后退、左右平移、任意角度方向平移、原地轉(zhuǎn)向等操作。使得一種自行式虛擬現(xiàn)實(shí)相機(jī)拍攝穩(wěn)定云臺(tái)在比較狹小的空間內(nèi)能夠任意方向自由移動(dòng)，配合攝像所需的推、拉、搖、移等拍攝技法，使得拍攝效果更佳。

圖11和圖12是搖臂組件408示意圖，包括搖臂4081，固定螺絲4083，張緊器4088，鎖緊螺桿40810，鎖緊螺母4087。其中搖臂4081上有軸孔4082，張緊器孔4084，驅(qū)動(dòng)電機(jī)407軸插入軸孔4082并由固定螺絲4083固定。通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)407轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)一步控制搖臂4081的擺動(dòng)，從而通過(guò)鋼索206控制云臺(tái)組件2的轉(zhuǎn)動(dòng)。三個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)407協(xié)調(diào)配合，可以控制云臺(tái)組件2向任意方向擺動(dòng)，從而補(bǔ)償因行走機(jī)構(gòu)在不平坦地面行走因此的振動(dòng)。

張緊器4088上有一個(gè)鋼索孔4085和螺紋孔4089，螺桿4086安裝在張緊器孔4084內(nèi)并且可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺桿4086伸出搖臂4081的高度。

鎖緊螺桿40810上有一個(gè)鎖緊孔40811，鎖緊螺桿40810擰入螺紋孔4089時(shí)，使鋼索孔4085和鎖緊孔40811對(duì)齊，將鋼索206依次插入鋼索孔4085和鎖緊孔40811，然后再鎖緊螺桿40810另外一端由鎖緊螺母4087擰緊，這樣鎖緊孔40811就可以將鋼索206鎖住，然后旋轉(zhuǎn)張緊器4088使鋼索206張緊。張緊時(shí)需要首先扶正云臺(tái)組件2，然后再協(xié)調(diào)張緊三條鋼索206。

此外可以利用其它結(jié)構(gòu)形式來(lái)固定鋼索206，例如兩個(gè)夾片，通過(guò)螺絲固定鋼索206，然后通過(guò)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)407轉(zhuǎn)動(dòng)搖臂4081使得鋼索206張緊。

圖13是位置傳感器組件示意圖，首先將位置傳感器組件409通過(guò)支架4097固定在電機(jī)支架405上，然后將鋼索206穿過(guò)夾頭4091上的鋼索孔4092，當(dāng)鋼索206在搖臂組件408進(jìn)行固定并張緊之后，再利用螺絲a4094將夾頭4091和滑動(dòng)桿4095相連接，這樣當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)407轉(zhuǎn)動(dòng)搖臂4081使得鋼索206上下移動(dòng)時(shí)可以帶動(dòng)滑動(dòng)桿4095移動(dòng)相同的距離，因此傳感器4096就可以測(cè)出鋼索206移動(dòng)的距離，從而可以計(jì)算出云臺(tái)組件2擺動(dòng)的角度。

也可以利用碼盤(pán)、旋轉(zhuǎn)變壓器、滑動(dòng)電阻、磁編碼器等安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)407的轉(zhuǎn)軸上，通過(guò)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)407轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，再利用搖臂4081的長(zhǎng)度計(jì)算出鋼索206移動(dòng)的距離，從而可以計(jì)算出云臺(tái)組件2擺動(dòng)的角度。

圖14是本項(xiàng)目中云臺(tái)穩(wěn)定控制示意圖，利用三個(gè)鋼索206的控制，可以使得當(dāng)支桿3傾斜時(shí)保持vr相機(jī)1保持垂直姿態(tài)不變，并在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終使vr相機(jī)1保持穩(wěn)定，提高拍攝質(zhì)量。

最后應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。