一种适用于全景视频拍摄的无人机机载云台增稳系统技术方案

一种适用于全景视频拍摄的无人机机载云台增稳系统，包括固连机构，俯仰调节机构及滚转调节机构；固连机构包括云台连接基座，云台连接基座上设置有承托滚转调节机构的承托轨道；滚转调节机构包括支撑架、滚转驱动源以及滚转传动机构；俯仰调节机构安装在滚转调节机构的支撑架上；俯仰调节机构包括相机安装平台以及左侧俯仰调节单元和右侧俯仰调节单元，左侧俯仰调节单元和右侧俯仰调节单元均包括俯仰驱动源以及俯仰传动机构；相机安装平台安装在两俯仰传动机构的输出端之间，航拍相机以吊装的方式安装在相机安装平台的下方。该云台能够满足全景航拍条件下的拍摄稳定特性，有效解决了现有云台在拍摄全景视频时的画面不同步及视角遮挡的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于全景视频拍摄的无人机机载云台增稳系统
本专利技术属于无人机摄影及机载云台
，是一种适用于航拍过程中全景视频拍摄的增稳云台。
技术介绍
云台是由两个或两个以上的电机组成的增稳装置，相机在空中具有三个旋转自由度，包括俯仰、横滚和横侧向运动。应用于航拍系统的云台是通过控制系统可以自动控制其转动以及移动的方向，起到在无人机的飞行状态发生变化过程中始终保持摄像设备与空间坐标系中基向量的角度不发生相对变化的作用，以得到更高质量的拍摄内容。机载云台一般搭载的摄像设备为单镜头相机，在进行正常摄影摄像过程中，同一时刻得到的素材内容有限，仅仅为镜头正前方的图像，但是无法获取其他方向上的景物状态，也就是无法做到空间360°的取景拍摄，即使单镜头相机可以通过控制云台的旋转进行360°拍摄得到全景的照片，然而在录制视频中还是需要保持摄像设备的相对静止状态，无法得到全方向上的视频信息，其实时性也没有直接进行全景拍摄更加直接，尤其是在需要视频拍摄的情况下直接使用全景摄像机进行模型重建的效果显然要好得多。如今市场上销售的航拍云台无法兼容多镜头全景拍摄系统，所以为得到高质量的全景图像及视频素材则需要另一款专门适配于多镜头全景摄像机的云台系统。
技术实现思路
无人机的飞行状态变化会产生的镜头角度变化从而引起视频的摇晃，全景视频的拍摄对于视频的稳定性要求极高，同时全景摄像需要最大程度减小云台及无人机本身对视野的遮挡问题，目前视场上的航拍云台无法达到上述要求。基于上述原因，本专利技术提供一种适用于全景视频拍摄的无人机机载云台增稳系统。为实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是：一种适用于全景视频拍摄的无人机机载云台增稳系统，包括固连机构，俯仰调节机构以及滚转调节机构；所述固连机构包括云台连接基座，所述云台连接基座上设置有安装平台，通过安装平台将整个无人机机载云台增稳系统安装固定在无人机上对应的安装机构上；所述云台连接基座上设置有承托滚转调节机构的承托轨道，所述云台连接基座的下端一侧设置有弧形齿条导轨，所述弧形齿条导轨即弧形导轨的下侧面上带有齿条。所述滚转调节机构包括支撑架、滚转驱动源以及滚转传动机构；所述滚转驱动源以及滚转传动机构均安装在支撑架上，支撑架上方设有一弧形滑轨，弧形滑轨由设于云台连接基座上的承托轨道承托，这样通过弧形滑轨将整个支撑架承托在云台连接基座上；滚转传动机构的末端与弧形齿条导轨其下侧面的齿条啮合，滚转驱动源连接滚转传动机构且驱动滚转传动机构运动，进而带动滚转传动机构末端在弧形齿条导轨的下侧面上滚动，实现滚转调节。所述俯仰调节机构安装在滚转调节机构的支撑架上；所述俯仰调节机构包括相机安装平台以及左右对称设置的左侧俯仰调节单元和右侧俯仰调节单元，所述左侧俯仰调节单元和右侧俯仰调节单元结构相同，均包括俯仰驱动源以及俯仰传动机构；所述相机安装平台安装在两俯仰传动机构的输出端之间，航拍相机以吊装的方式安装在相机安装平台的下方，云台上的所有组成部件对航拍相机各方向视角无遮挡。该云台专为全景拍摄设计，适用于多款多镜头全景拍摄设备，能够满足全景航拍条件下的拍摄稳定特性。有效解决了现有云台在拍摄全景视频时的画面不同步及视角遮挡的问题。本专利技术中，云台连接基座包括前连接板和后连接板，前连接板和后连接板之间设置有多根连接柱。其中，一部分连接柱上固定有承托弧形滑轨轴承，这些连接柱以及设置在这些连接柱上的轴承共同形成了承托滚转调节机构的承托轨道。在云台连接基座的下端中段，前连接板和后连接板之间垂直连接有两根以上连接柱，并且每根连接柱的两端均带有能够承托滚转调节机构中的弧形滑轨的轴承，滚转调节机构中的弧形滑轨从前连接板和后连接板之间穿过且由承托轨道承托。所述弧形滑轨包括弧形的前侧滑轨板和弧形的后侧滑轨板，前侧滑轨板和后侧滑轨板之间设置有多根连接柱，进而将前侧滑轨板和后侧滑轨板组装成一个整体呈弧形的弧形滑轨。所述云台连接基座的前连接板或后连接板的下端内侧设有一弧形齿条导轨，弧形齿条导轨与弧形滑轨是平行的，弧形齿条导轨的齿条为胶接在其下侧面上的带齿条的软轨道，所述软轨道采用耐磨橡胶制成。采用耐磨橡胶材质的软轨道，可以起到耐磨且静音的效果，同时也便于更换，如果软轨道磨损，可以将软轨道撕下来，重新粘贴新的软轨道即可。本专利技术中，在云台连接基座的上方的左右两端的前连接板和后连接板之间分别设置有一安装平台。安装平台包括云台安装A板、云台安装B板以及缓冲块，所述前、后连接板上相对开设有定位孔，云台安装A板设于前、后连接板上相对开设的定位孔之间且云台安装A板的前后端均伸出定位孔之外。在定位孔的宽度(即左右宽度)方向，定位孔与云台安装A板之间保有间隙，在定位孔的高度(即上下高度)方向，云台安装A板与定位孔的上侧内壁保有一定距离。这样的设计是为了配合缓冲块，实现减震，当无人机机体震动，缓冲块压缩或释放能够带动云台安装A板在定位孔的上下高度方向运动。伸出定位孔之外的云台安装A板的前后端上开设有用于将整个无人机机载云台增稳系统安装固定在无人机上对应的安装机构上的安装孔。所述云台安装B板在云台安装A板的正上方，云台安装B板的前后端分别固定在前连接板和后连接板上。云台安装B板与云台安装A板之间设有多个缓冲块，缓冲块的上下端面分别固定连接在云台安装A板以及云台安装B板上，这样的设计能够起到很好的减震效果，来自云台的震动能够直接通过缓冲块吸收、释放，减少甚至避免来自机体震动导致的云台晃动问题。本实施例中，缓冲块为橡胶缓冲垫圈，云台安装B板与云台安装A板之间设置有三个橡胶缓冲垫圈，呈等边或者等腰三角形分布，这样使整个云台的重力均匀分布在两块云台安装A板上，云台安装A板与无人机上对应的安装机构安装固定，这样设计最大的优点在于将无人机与云台不直接接触，大部分震动由机体经过橡胶缓冲垫圈到达云台的过程中被橡胶缓冲垫圈吸收，大大降低了云台系统的震动。本专利技术中，前、后连接板的整体外轮廓是相同且前后正对的，为了减轻整个云台连接基座的重量，所述前连接板、后连接板上多处镂空，形成镂空区域。所述滚转调节机构中的支撑架包括前支撑板和后支撑板，前、后支撑板的之间设置有多根连接柱，连接柱的两端分别通过轴承与前支撑板、后支撑板垂直固定连接。前支撑板上侧的左右两端分别对应固定连接在弧形滑轨的前侧滑轨板的左右两端，后支撑板上侧的左右两端分别对应固定连接在弧形滑轨的后侧滑轨板的左右两端，这样弧形滑轨、前支撑板、后支撑板组装成一个整体即支撑架。在后支撑板的中部外侧设置有滚转驱动源，所述滚转驱动源为滚转电机，具体采用直流驱动舵机。所述滚转传动机构设置在前、后支撑板之间的内部空间内(即位于后支撑板的内侧)。滚转传动机构采用齿轮传动结构，其包括多个齿轮盘(至少包括位于滚转传动机构首端的齿轮盘以及位于滚转传动机构末端的齿轮盘)以及连接在齿轮盘之间且与齿轮盘啮合的齿轮同步带。滚转电机的输出轴伸入前、后支撑板之间(即伸入后支撑板的内侧)。位于滚转传动机构首端的齿轮盘与滚转电机的输出轴连接，滚转电机的输出轴带动滚转传动机构首端的齿轮盘同步转动。位于滚转传动机构末端的齿轮盘通过连接柱安装在与滚转驱动源相对的一侧支撑板(即滚转驱动源安装在前支撑板上，则位于滚转传动机构末端的齿轮盘安装在后支撑板上；如滚转驱动源安装在后支撑板上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于全景视频拍摄的无人机机载云台增稳系统，其特征在于：包括固连机构，俯仰调节机构以及滚转调节机构；所述固连机构包括云台连接基座，所述云台连接基座上设置有安装平台，通过安装平台将整个无人机机载云台增稳系统安装固定在无人机上对应的安装机构上；所述云台连接基座上设置有承托滚转调节机构的承托轨道，所述云台连接基座的下端一侧设置有弧形齿条导轨，所述弧形齿条导轨即弧形导轨的下侧面上带有齿条；所述滚转调节机构包括支撑架、滚转驱动源以及滚转传动机构；所述滚转驱动源以及滚转传动机构均安装在支撑架上，支撑架上方设有一弧形滑轨，弧形滑轨由设于云台连接基座上的承托轨道承托，这样通过弧形滑轨将整个支撑架承托在云台连接基座上；滚转传动机构的末端与弧形齿条导轨其下侧面的齿条啮合，滚转驱动源连接滚转传动机构且驱动滚转传动机构运动，进而带动滚转传动机构末端在弧形齿条导轨的下侧面上滚动，实现滚转调节；所述俯仰调节机构安装在滚转调节机构的支撑架上；所述俯仰调节机构包括相机安装平台以及左右对称设置的左侧俯仰调节单元和右侧俯仰调节单元，所述左侧俯仰调节单元和右侧俯仰调节单元结构相同，均包括俯仰驱动源以及俯仰传动机构；所述相机安装平台安装在两俯仰传动机构的输出端之间，航拍相机以吊装的方式安装在相机安装平台的下方，云台上的所有组成部件对航拍相机各方向视角无遮挡。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于全景视频拍摄的无人机机载云台增稳系统，其特征在于：包括固连机构，俯仰调节机构以及滚转调节机构；所述固连机构包括云台连接基座，所述云台连接基座上设置有安装平台，通过安装平台将整个无人机机载云台增稳系统安装固定在无人机上对应的安装机构上；所述云台连接基座上设置有承托滚转调节机构的承托轨道，所述云台连接基座的下端一侧设置有弧形齿条导轨，所述弧形齿条导轨即弧形导轨的下侧面上带有齿条；所述滚转调节机构包括支撑架、滚转驱动源以及滚转传动机构；所述滚转驱动源以及滚转传动机构均安装在支撑架上，支撑架上方设有一弧形滑轨，弧形滑轨由设于云台连接基座上的承托轨道承托，这样通过弧形滑轨将整个支撑架承托在云台连接基座上；滚转传动机构的末端与弧形齿条导轨其下侧面的齿条啮合，滚转驱动源连接滚转传动机构且驱动滚转传动机构运动，进而带动滚转传动机构末端在弧形齿条导轨的下侧面上滚动，实现滚转调节；所述俯仰调节机构安装在滚转调节机构的支撑架上；所述俯仰调节机构包括相机安装平台以及左右对称设置的左侧俯仰调节单元和右侧俯仰调节单元，所述左侧俯仰调节单元和右侧俯仰调节单元结构相同，均包括俯仰驱动源以及俯仰传动机构；所述相机安装平台安装在两俯仰传动机构的输出端之间，航拍相机以吊装的方式安装在相机安装平台的下方，云台上的所有组成部件对航拍相机各方向视角无遮挡。2.根据权利要求1所述的适用于全景视频拍摄的无人机机载云台增稳系统，其特征在于：云台连接基座包括前连接板和后连接板，前连接板和后连接板之间设置有多根连接柱，连接柱的两端分别与前连接板、后连接板垂直固定连接；其中一部分连接柱上固定有承托弧形滑轨的轴承，这些连接柱以及设置在这些连接柱上的轴承共同形成了承托滚转调节机构的承托轨道。3.根据权利要求2所述的适用于全景视频拍摄的无人机机载云台增稳系统，其特征在于：在云台连接基座的下端中段，前连接板和后连接板之间垂直连接有两根以上的连接柱且这些连接柱的两端均带有能够承托滚转调节机构中的弧形滑轨的轴承，滚转调节机构中的弧形滑轨从前连接板和后连接板之间穿过且由承托轨道承托。4.根据权利要求1所述的适用于全景视频拍摄的无人机机载云台增稳系统，其特征在于：所述弧形滑轨包括弧形的前侧滑轨板和弧形的后侧滑轨板，前侧滑轨板和后侧滑轨板之间设置有多根连接柱，进而将前侧滑轨板和后侧滑轨板组装成一个整体呈弧形的弧形滑轨；所述云台连接基座的前连接板或后连接板的下端内侧设有一弧形齿条导轨，弧形齿条导轨与弧形滑轨是平行的，弧形齿条导轨的齿条为胶接在其下侧面上的带齿条的软轨道，所述软轨道采用耐磨橡胶制成。5.根据权利要求1所述的适用于全景视频拍摄的无人机机载云台增稳系统，其特征在于：在云台连接基座的上方的左右两端的前连接板和后连接板之间分别设置有一安装平台；安装平台包括云台安装A板、云台安装B板以及缓冲块，所述前、后连接板上相对开设有定位孔，云台安装A板设于前、后连接板上相对开设的定位孔之间且云台安装A板的前后端均伸出定位孔之外；在定位孔的高度方向，云台安装A板与定位孔的上侧内壁保有一定距离；伸出定位孔之外的云台安装A板的前后端上开设有用于将整个无人机机载云台增稳系统安装固定在无人机上对应的安装机构上的安装孔；所述云台安装B板在云台安装A板的正上方，云台安装B板的前后端分别固定在前连接板和后连接板上；云台安装B板与云台安装A板之间设有多个缓冲块，缓冲块的上下端面分别固定连接在云台安装A板以及云台安装B板上。6.根据权利要求5所述的适用于全景视频拍摄的无人机机载云台增稳系统，其特征在于：缓冲块为橡胶缓冲垫圈，云台安装B板与云台安装A板之间设置有三个橡胶缓冲垫圈，三个橡胶缓冲垫圈呈等边或者等腰三角形分布，使整个云台的重力均匀分布在两块云台安装A板上，云台安装A板与无人机上对应的安装机...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建峰，贾高伟，姜添，侯中喜，郭正，鲁亚飞，陈清阳，王鹏，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43