一种基于体感交互的多重减震云台装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于体感交互控制领域，具体涉及基于体感交互的多重减震云台装置。所述装置包括主动减震单元、被动减震单元、体感手持终端单元和云台电控单元。主动减震单元通过被动减震单元与支架固定，被动减震单元缓冲整个云台装置；云台电控单元固定在被动减震单元上，云台电控单元中的电机驱动器与云台主动减震单元中的电机相连，通过电机驱动器驱动主动减震单元中的电机，实现云台装置的主动运动。本发明专利技术采用主被动混合的减震方式实现了整个云台装置减震；通过手持体感终端实现人体姿态信息的采集，姿态位姿传感器具有较强的抗干扰能力，通过无线图传模块实现图像的传输，无线图传抗干扰能力强，数据传输量大，传输距离远。

【技术实现步骤摘要】
一种基于体感交互的多重减震云台装置
本专利技术属于体感交互控制领域，具体涉及一种基于体感交互的多重减震云台装置。
技术介绍
云台是安装、固定摄像机的支撑设备，云台主要分为固定和电动两种，固定云台操作简单只需手动调整云台的水平和俯仰角度到合适的位置之后锁定即可，但是固定云台的监视范围不大，所以固定云台的应用范围非常有限，电动云台的应用非常广泛，可以在人为的操控下实现大范围的扫描跟踪，电动云台在摄影和航拍领域有非常广泛的应用，减震云台可以说是航拍领域不可或缺的一部分。目前市面上多轴云台都是以摇杆控制为主，摇杆操作占用双手，并且分散操控者的注意力，增加了使用者的使用难度，使得拍摄者在操控设备的过程中不能完全自主控制构图，体感操作可以解决这个问题。并且随着无线高清的视频技术的普及，未来几公里的无线图传会到从都是，也将会是摄影云台的功能之一，但专业级的云台设备价格昂贵，增加了使用者的负担。
技术实现思路
为了克服上述现有技术在操作过程中占用双手，大量分散操作者注意力，无法实现远距离图像传输和操作，价格昂贵的问题，本专利技术提供了一种基于体感交互的多重减震云台装置。本专利技术的技术方案如下：一种基于体感交互的多重减震云台装置，包括主动减震单元、被动减震单元、手持体感终端单元和云台电控单元。所述的主动减震单元通过被动减震单元与支架固定，被动减震单元缓冲整个云台装置；云台电控单元固定在被动减震单元上，云台电控单元中的电机驱动器与云台主动减震单元中的电机相连，通过电机驱动器驱动主动减震单元中的电机，实现整个装置的主动运动。所述的主动减震单元包括连接装置B、连接装置C、大臂、小臂和相机支撑装置；连接装置B、大臂、连接装置C、小臂和相机支撑装置依次连接。所述的连接装置B包括上连接板B、下连接板B、电机B、电机保护支撑架B和滚动轴承B；所述的上连接板B、下连接板B和电机保护支撑架B构成框架结构；电机B固定在下连接板B上，置于框架结构内；电机B转子、电机输出轴B和连接法兰B依次连接，连接法兰B与被动减震单元中的二级减震下连接板连接，实现主动减震单元绕电机B轴向的回转运动。上连接板B与大臂臂板连接。小臂是由两块小臂臂板与小臂支撑柱构成一个整体；大臂是由两块大臂臂板与大臂支撑柱构成一个整体；所述的连接装置C与连接装置B结构相同，电机C转子、电机输出轴C、连接法兰C和小臂连接板C依次连接组成一个整体，小臂连接板C与小臂臂板连接，大臂连接板与大臂臂板连接，实现小臂绕电机C轴向的回转运动。所述的相机支撑装置包括电机A、电机输出轴A、电机支座、转动板、滑动杆、紧定套和相机支座结构；所述的电机A固定在电机支座内，电机A的电机输出轴A通过转动板与紧定套连接，实现相机支座结构整体绕电机A轴向的回转运动；紧定套套在滑动杆上，实现相机支座结构上下位置的微调，紧定套用于锁紧相机支座结构。相机支座结构包括相机支座上板、相机支座中间支撑板、相机支座底板和配重装置；滑动杆下端与相机支座结构的相机支座底板相连接，相机支座底板、相机支座中间支撑板和相机支座上板由下至上依次相连，相机置于相机支座上板上，配重装置与相机支座中间支撑板连接，配重装置可以前后的伸缩，从而平衡因相机重量不均带来的不平衡，实现相机的固定。主动减震装置通过电机A、电机B和电机C的协同控制实现相机的跟踪运动。所述的被动减震单元包括一级减震装置和二级减震装置；二级减震装置包括四个小阻尼器、二级减震万向节下板、二级减震万向节活动关节、二级减震万向节上板、二级减震下连接板、二级减震支撑柱；二级减震万向节下板、二级减震万向节活动关节和二级减震万向节上板依次连接形成一个万向节结构，可以实现任意方向的活动，二级减震万向节上板与二级减震万向节下板通过四个小阻尼器连接，当二级减震装置发生倾斜运动时带动小阻尼器运动产生阻力，实现二级减震装置减震；二级减震万向节上板与平衡件连接。所述一级减震装置包括一级减震大支撑架、大阻尼器、连接杆、大弹簧、弹簧预紧机构、底座、大阻尼器连接杆和底座支架；一级减震大支撑架一端与二级减震装置中平衡板活动连接，另一端与底座连接；连接杆一端与平衡板连接，另一端与底座支架连接；底座、连接杆、平衡板和底座支架形成一个活动的四边形，实现整个云台装置上下方向的运动支撑。底座、大弹簧、弹簧调紧机构和一级减震大支撑架依次连接，为一级减震装置运动增加阻力，大阻尼器一端与一级减震大支撑架连接，另一端与大阻尼器连接杆连接，大阻尼器连接杆连接杆固定在底座支架上，当云台装置上下方向运动时带动阻尼器和弹簧运动，弹簧产生阻力，大阻尼器消耗能量，从而实现云台装置缓冲减震的效果。所述的云台电控单元与手持体感终端单元连接，将手持终端单元采集的体感数据发送给云台电控单元，云台电控单元发出控制信号驱动主动减震单元中的电机，实现摄像机的目标图像的跟踪功能；无线图传发送端与固定在相机支撑装置上的相机连接，采集相机图像信息发送给手持体感终端单元中的无线图传接收端，并在手持终端的触控显示屏上显示相机图像，最终实现实时的人机交互功能。所述的云台电控单元包括电机驱动器、D/A转换模块、Arduino控制单元A、无线串口A、无线图传发送端和姿态位移传感器A；电机驱动器与主动减震单元中的电机相连接；Arduino控制单元A通过D/A转换模块与电机驱动器相连，Arduino控制单元A发送的数字信号转换为模拟信号发送给电机驱动器，实现电机驱动器控制电机；姿态位移传感器A固定在相机支撑装置的相机支座底板上，实时检测相机的角度和角速度，姿态位移传感器A与Arduino控制单元A通过IIC通信方式进行通信，姿态位移传感器A将采集的数据发送给Arduino控制单元A；Arduino控制单元A通过串口通信的方式与无线串口A连接，无线串口A与手持体感单元无线连接，云台电控单元的无线图传发送端将采集到的相机图像信息发送给手持终端中的无线图传接收端，进而实现体感数据的交互与图像数据的采集。所述的手持体感终端单元包括微型电脑、触控显示屏、Arduino控制单元B、姿态位移传感器B、无线串口B、无线图传接收端、手柄摇杆外部设备。无线图传接收端与微型电脑连接，无线图传接收端将从无线图传发送端接收到的图像数据传输到微型电脑上，微型电脑通过HDMI高清线与触控显示屏连接，通过触控显示屏将相机的画面显示出来，并通过QT编写图像采集的辅助界面，实现跟焦、变焦、保存图像数据功能。微型电脑与无线串口B之间采用UART通信协议进行通信，微型电脑与Arduino控制单元B之间通过USB通信方式相连接，姿态位移传感器B与Arduino控制单元B之间通过IIC通信方式实现连接，手柄摇杆外部设备与Arduino控制单元B之间连接，姿态位移传感器B固定在手持体感终端上，采集手持体感终端的姿态信息，并将姿态信息发送给Arduino控制单元B，Arduino控制单元B对姿态信息进行处理，提取出角度信息，并将角度信息发送给微型电脑，微型电脑通过无线串口B将角度信息发送给无线串口A，从而实现了角度人体姿态信息的采集与发送。本专利技术的有益效果为：本专利技术采用主被动混合的减震方式实现了整个云台装置减震，使整个云台在上下轴向能够维持平缓的运动，通过电机实现相机的跟踪拍摄；通过手持体感终端实现人体姿态信息的采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于体感交互的多重减震云台装置，其特征在于，包括主动减震单元、被动减震单元(4)、手持体感终端单元(5)和云台电控单元(6)；所述的主动减震单元通过被动减震单元(4)与支架固定，被动减震单元(4)缓冲整个云台装置；被动减震单元(4)固定在云台电控单元(6)上，云台电控单元中(6)的电机驱动器(54)与云台主动减震单元中的电机相连，通过电机驱动器(54)驱动主动减震单元中的电机，实现整个装置的主动运动；所述的主动减震单元包括连接装置B(3)、连接装置C(8)、大臂、小臂和相机支撑装置(1)；连接装置B(3)、大臂、连接装置C(8)、小臂和相机支撑装置(1)依次连接；所述的云台电控单元(6)与手持体感终端单元(5)连接，将手持终端单元(5)采集的体感数据发送给云台电控单元(6)，云台电控单元(6)发出控制信号驱动主动减震单元中的电机；手持体感终端单元(5)中的无线图传发送端(59)与固定在相机支撑装置(1)上的相机连接，采集相机图像信息发送给手持体感终端单元(5)中的无线图传接收端(64)，并在手持终端的触控显示屏(63)上显示相机图像，实现实时的人机交互功能。

【技术特征摘要】
1.一种基于体感交互的多重减震云台装置，其特征在于，包括主动减震单元、被动减震单元(4)、手持体感终端单元(5)和云台电控单元(6)；所述的主动减震单元通过被动减震单元(4)与支架固定，被动减震单元(4)缓冲整个云台装置；被动减震单元(4)固定在云台电控单元(6)上，云台电控单元中(6)的电机驱动器(54)与云台主动减震单元中的电机相连，通过电机驱动器(54)驱动主动减震单元中的电机，实现整个装置的主动运动；所述的主动减震单元包括连接装置B(3)、连接装置C(8)、大臂、小臂和相机支撑装置(1)；连接装置B(3)、大臂、连接装置C(8)、小臂和相机支撑装置(1)依次连接；所述的云台电控单元(6)与手持体感终端单元(5)连接，将手持终端单元(5)采集的体感数据发送给云台电控单元(6)，云台电控单元(6)发出控制信号驱动主动减震单元中的电机；手持体感终端单元(5)中的无线图传发送端(59)与固定在相机支撑装置(1)上的相机连接，采集相机图像信息发送给手持体感终端单元(5)中的无线图传接收端(64)，并在手持终端的触控显示屏(63)上显示相机图像，实现实时的人机交互功能。2.如权利要求1所述的一种基于体感交互的多重减震云台装置，其特征在于，所述的云台电控单元(6)包括电机驱动器(54)、D/A转换模块(55)、Arduino控制单元A(56)、无线串口A(57)、无线图传发送端(59)和姿态位移传感器A(58)；电机驱动器(54)与主动减震单元中的电机相连接；Arduino控制单元A(56)通过D/A转换模块(55)与电机驱动器(54)相连，Arduino控制单元A(56)发送的数字信号转换为模拟信号发送给电机驱动器(54)，实现电机驱动器(54)控制电机；Arduino控制单元A(56)与姿态位移传感器A(58)相连，姿态位移传感器A(58)固定在相机支撑装置(1)的相机支座底板(53)上，实时检测相机的角度和角速度，姿态位移传感器A(58)将采集的数据发送给Arduino控制单元A(56)；Arduino控制单元A(56)与无线串口A(57)连接，无线串口A(57)与手持体感单元(5)无线连接，云台电控单元(6)的无线图传发送端(59)将采集到的相机图像信息发送给手持终端(5)中的无线图传接收端(64)，进而实现体感数据的交互与图像数据的采集。3.如权利要求1或2所述的一种基于体感交互的多重减震云台装置，其特征在于，所述的手持体感终端单元(5)包括微型电脑(62)、触控显示屏(63)、Arduino控制单元B(61)、姿态位移传感器B(60)、无线串口B(65)、无线图传接收端(64)和手柄摇杆外部设备(66)；无线图传接收端(64)与微型电脑(62)连接，无线图传接收端(64)将从云台电控单元(6)的无线图传发送端(59)接收到的图像数据传输到微型电脑(62)上，微型电脑与触控显示屏(63)连接，通过触控显示屏(63)将相机的画面显示出来；微型电脑(62)与无线串口B(65)相连，微型电脑(62)与Arduino控制单元B(61)相连，姿态位移传感器B(60)与Arduino控制单元B(61)连接，手柄摇杆外部设备(66)与Arduino控制单元B(61)连接；姿态位移传感器B(60)固定在手持体感终端上，姿态位移传感器B(60)采集手持体感终端的姿态信息，并将姿态信息发送给Arduino控制单元B(61)，Arduino控制单元B(61)对姿态信息进行处理，提取出角度信息，并将角度信息发送给微型电脑(62)，微型电脑(62)通过无线串口B(65)将角度信息发送给无线串口A(57)，从而实现了角度人体姿态信息的采集与发送。4.如权利要求1或2所述的一种基于体感交互的多重减震云台装置，其特征在于，所述的小臂是由两块小臂臂板(2)与小臂支撑柱(9)构成一个整体；大臂是由两块大臂臂板(7)与大臂支撑柱构成一个整体；连接装置B(3)包括上连接板B(30)、下连接板B(25)、电机B(26)、电机保护支撑架B(28)和滚动轴承B(32)；所述的上连接板B(30)、下连接板B(25)和电机保护支撑架B(28)构成框架结构；电机B(26)固定在下连接板B(25)上，置于框架结构内；电机B转子(27)、电机输出轴B(29)和连接法兰B(31)依次连接，连接法兰B(31)与被动减震单元(4)中的二级减震下连接板(10)连接，实现主动减震单元绕电机B(26)轴向的回转运动；上连接板B(30)与大臂臂板(7)连接；所述的连接装置C(8)与连接装置B(3)结构相同，电机C转子(41)、电机输出轴C(36)、连接法兰C(39)和小臂连接板C(38)依次连接组成一个整体，小臂连接板C(38)与小臂臂板(2)连接，大臂连接板(33)与大臂臂板(7)连接，实现小臂绕电机C(34)轴向的回转运动。5.如权利要求3所述的一种基于体感交互的多重减震云台装置，其特征在于，所述的小臂是由两块小臂臂板(2)与小臂支撑柱(9)构成一个整体；大臂是由两块大臂臂板(7)与大臂支撑柱构成一个整体；连接装置B(3)包括上连接板B(30)、下连接板B(25)、电机B(26)、电机保护支撑架B(28)和滚动轴承B(32)；所述的上连接板B(30)、下连接板B(25)和电机保护支撑架B(28)构成框架结构；电机B(26)固定在下连接板B(25)上，置于框架结构内；电机B转子(27)、电机输出轴B(29)和连接法兰B(31)依次连接，连接法兰B(31)与被动减震单元(4)中的二级减震下连接板(10)连接，实现主动减震单元绕电机B(26)轴向的回转运动；上连接板B(30)与大臂臂板(7)连接；所述的连接装置C(8)与连接装置B(3)结构相同，电机C转子(41)、电机输出轴C(36)、连接法兰C(39)和小臂连接板C(38)依次连接组成一个整体，小臂连接板C(38)与小臂臂板(2)连接，大臂连接板(33)与大臂臂板(7)连接，实现小臂绕电机C(34)轴向的回转运动。6.如权利要求1或2所述的一种基于体感交互的多重减震云台装置，其特征在于，所述的相机支撑装置(1)包括电机A(43)、电机输出轴A(44)、电机支座(42)、转动板(47)、滑动杆(48)、紧定套(49)和相机支座结构；所述的电机A(43)固定在电机支座(42)内，电机A(43)的电机输出轴A(44)通过转动板(47)与紧定套(49)连接，实现相机支座结构整体绕电机A(43)轴向的回转运动；紧定套(49)套在滑动杆(48)上，实现相机支座结构上下位置的微调，紧定套(49)用于锁紧相机支座结构；相机支座结构包括相机支座上板(50)、相机支座中间支撑板(51)、相机支座底板(53)和配重装置(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：程红太，程哲，李潇，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21