云台及其控制方法、可移动平台技术

一种云台及其控制方法、可移动平台，方法包括：获取云台的工作参数，云台的工作参数包括云台的期望姿态(S201)；若检测到工作参数与预设的人力掰动云台条件相匹配，则根据期望姿态和人力掰动云台时云台的实时姿态，确定云台的姿态转换速度(S202)；按照人力掰动云台的方向和姿态转换速度，控制期望姿态为实时姿态(S203)。本方法在云台发生人力掰动时，可以按照人力掰动云台的方向以及根据期望姿态和人力掰动云台时云台的实时姿态所确定的姿态转换速度控制期望姿态趋向于实时姿态，使得云台停留在人力掰动云台时云台的实时姿态对应的位置，操作过程简单直观，定位精度高，且云台的姿态转换速度可实时调整，有利于避免云台运动至上述实时姿态时来回摆动的情况。

PTZ and its control method, mobile platform

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】云台及其控制方法、可移动平台
本专利技术涉及云台控制领域，尤其涉及一种云台及其控制方法、可移动平台。
技术介绍
相关技术中，通常通过遥控器控制云台的运动，遥控器上设置有摇杆或者波轮，用户通过操控摇杆或者波轮，向云台发出运动指令，云台根据接收到的运动指令，驱动电机带动相应轴臂进行旋转、位移等。但是，由于用户操控摇杆或者波轮的力度不稳定，通常一次操作难以控制云台运动到期望姿态，可能需要反复操作进行调整，操作比较繁琐，定位精度也不够高。
技术实现思路
本专利技术提供一种云台及其控制方法、可移动平台。具体地，本专利技术是通过如下技术方案实现的：根据本专利技术的第一方面，提供一种云台控制方法，所述方法包括：获取所述云台的工作参数，所述云台的工作参数包括所述云台的期望姿态；若检测到所述工作参数与预设的人力掰动云台条件相匹配，则根据所述期望姿态和人力掰动所述云台时所述云台的实时姿态，确定所述云台的姿态转换速度；按照人力掰动所述云台的方向和所述姿态转换速度，控制所述期望姿态为所述实时姿态。根据本专利技术的第二方面，提供一种云台，包括：惯性测量单元IMU以及处理器，所述处理器与所述惯性测量单元IMU分别电连接，所述处理器用于：获取所述云台的工作参数，所述云台的工作参数包括所述云台的期望姿态；若检测到所述工作参数与预设的人力掰动云台条件相匹配，则根据所述期望姿态和人力掰动所述云台时所述云台的实时姿态，确定所述云台的姿态转换速度；按照人力掰动所述云台的方向和所述姿态转换速度，控制所述期望姿态为所述实时姿态。根据本专利技术的第三方面，提供一种可移动平台，包括：云台及处理器，所述云台包括惯性测量单元IMU，所述处理器与所述惯性测量单元IMU电连接，所述处理器用于：获取所述云台的工作参数，所述云台的工作参数包括所述云台的期望姿态；若检测到所述工作参数与预设的人力掰动云台条件相匹配，则根据所述期望姿态和人力掰动所述云台时所述云台的实时姿态，确定所述云台的姿态转换速度；按照人力掰动所述云台的方向和所述姿态转换速度，控制所述期望姿态为所述实时姿态。由以上本专利技术实施例提供的技术方案可见，本专利技术实施例在检测到云台的工作参数与预设的人力掰动云台条件相匹配时，按照人力掰动云台的方向以及根据期望姿态和人力掰动云台时云台的实时姿态所确定的姿态转换速度控制期望姿态趋向于上述实时姿态使得云台停留在人力掰动云台时云台的实时姿态对应的位置，与现有通过遥控器控制云台期望姿态的方式相比，操作过程简单直观，定位精度高；并且，根据期望姿态和人力掰动云台时云台的实时姿态所确定的姿态转换速度控制期望姿态趋向于实时姿态的方式，能够让云台更加顺畅地跟随人力掰动云台时云台的运动而运动，且云台的姿态转换速度可进行实时调整，有利于避免云台运动至上述实时姿态时来回摆动的情况，用户体验更佳。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是一种三轴云台的工作原理示意图；图2是本专利技术一实施例中的云台控制方法的方法流程图；图3是本专利技术一实施例中的云台控制方法一具体的方法流程图；图4A是本专利技术一实施例中的云台控制方法第一实现方式的方法流程图；图4B是本专利技术一实施例中的云台控制方法第一实现方式的另一方法流程图；图5A是本专利技术一实施例中的云台控制方法第二实现方式的方法流程图；图5B是本专利技术一实施例中的云台控制方法第二实现方式的另一方法流程图；图6A是本专利技术一实施例中的云台控制方法第三实现方式的方法流程图；图6B是本专利技术一实施例中的云台控制方法第三实现方式的另一方法流程图；图7是本专利技术一实施例中的云台控制方法另一具体的方法流程图；图8是本专利技术一实施例中的云台一具体的结构框图；图9是本专利技术一实施例中的可移动平台的结构框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合附图，对本专利技术的云台及其控制方法、可移动平台进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。本专利技术实施例中的云台可以是手持云台，也可以是由可移动平台携带的云台。可移动平台可以包括诸如无人机、无人车、无人船等。上述云台通常包括轴臂和电机，电机用于驱动轴臂转动。电机可包括以下至少一种：偏航轴电机、俯仰轴电机和横滚轴电机，轴臂对应包括偏航轴轴臂、俯仰轴轴臂和横滚轴轴臂中的至少一种。以常见的三轴云台为例，三轴云台包括三个轴臂，以及分别驱动三个轴臂转动的电机，其中，三个轴臂分别为俯仰轴轴臂，横滚轴轴臂，以及偏航轴轴臂。在控制上述云台改变期望姿态时，可以带动搭载于云台上的负载，如摄像设备、射击装置、探测装置等。例如，云台带动照相机或者摄像机在一个或者多个方向上运动，从而实现大范围拍摄。现有技术中，使用者通过遥控设备，例如遥控器摇杆或者波轮等，控制云台改变期望姿态，其操作过程比较繁琐，定位精度不够高。因此本专利技术实施例中，提供使用者通过人力掰动云台的方式，从而使云台可以快速准确地运动到期望姿态。下面结合附图对本专利技术实施例进行详细说明。实施例一参见图1，为一种三轴云台的工作原理示意图。图1所示的一种三轴云台包括：处理器，三轴电机，三轴轴臂，IMU(InertialMeasurementUnit，惯性测量单元)，以及积分器。上述三轴云台可以通过组成IMU的陀螺仪作为反馈元件，三轴电机作为输出元件，形成闭环PI(比例、积分)控制系统。一般来说，通过IMU获得云台的测量姿态(即实时姿态)，测量姿态与期望姿态之间的偏移量作为控制偏差，处理器根据输入的控制偏差，控制三轴电机的输入电流大小，从而驱动三轴电机工作，三轴电机工作过程中输出扭矩带动三轴轴臂转动，在转动过程中云台的测量姿态进一步发生变化，通过上述反馈控制过程，使得云台运动到期望姿态。也即，云台可以周期性循环检测，并能够使得当前的测量姿态为期望姿态。其中，期望姿态可以由用户输入或预先设置。本专利技术实施例中，由于人力掰动的原因，希望借助于人力掰动时的便利性，使得云台可以由用户推哪停哪，即测量姿态先于期望姿态。由此，与上述内容相反的是，本专利技术实施例是通过测量姿态与期望姿态之间的偏移量使得当前的期望姿态为人力掰动云台时的测量姿态。也即，本专利技术实施例中，是将测量姿态作为当前控制云台转动的期望姿态，而将云台的期望姿态(即人力掰动云台前，上一次闭环时的期望姿态)作为当前控制云台转动的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种云台控制方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取所述云台的工作参数，所述云台的工作参数包括所述云台的期望姿态；/n若检测到所述工作参数与预设的人力掰动云台条件相匹配，则根据所述期望姿态和人力掰动所述云台时所述云台的实时姿态，确定所述云台的姿态转换速度；/n按照人力掰动所述云台的方向和所述姿态转换速度，控制所述期望姿态为所述实时姿态。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种云台控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取所述云台的工作参数，所述云台的工作参数包括所述云台的期望姿态；
若检测到所述工作参数与预设的人力掰动云台条件相匹配，则根据所述期望姿态和人力掰动所述云台时所述云台的实时姿态，确定所述云台的姿态转换速度；
按照人力掰动所述云台的方向和所述姿态转换速度，控制所述期望姿态为所述实时姿态。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述期望姿态和人力掰动所述云台时所述云台的实时姿态，确定所述云台的姿态转换速度，包括：
根据所述期望姿态和人力掰动所述云台时所述云台的实时姿态，确定所述云台的关节角误差；
根据所述关节角误差和预设系数，确定所述云台的姿态转换速度。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述关节角误差和预设的时间系数，确定所述云台的姿态转换速度，包括：
根据所述关节角误差和预设系数，确定所述云台在云台关节角坐标系上的第一角速度；
根据所述云台关节角坐标系和云台本体坐标系之间的转换关系，将所述第一角速度转换成所述云台在云台本体坐标系上的第二角速度；
根据所述云台本体坐标系和欧拉坐标系之间的转换关系，将所述第二角速度转换成欧拉角速度；
将所述欧拉角速度确定为所述云台的姿态转换速度。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述云台本体坐标系和欧拉坐标系之间的转换关系，将所述第二角速度转换成欧拉角速度之后，还包括：
控制所述欧拉角速度中对应预设轴的速度为预设值，所述预设轴对应的轴臂为所述云台中不需要姿态控制的轴臂。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述云台未设有所述预设轴对应的轴臂。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述期望姿态和人力掰动所述云台时所述云台的实时姿态，确定所述云台的姿态转换速度之后，还包括：
将人力掰动所述云台时所述云台的实时姿态确定为所述云台的当前期望姿态。


7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述按照人力掰动所述云台的方向和所述姿态转换速度，控制所述期望姿态为所述实时姿态之后，还包括：
若再次检测到所述工作参数与预设的人力掰动云台条件相匹配，则根据所述当前期望姿态、以及再次检测到的人力掰动所述云台时所述云台的实时姿态，确定所述云台的当前姿态转换速度；
按照再次检测到的人力掰动所述云台的方向和所述云台的当前姿态转换速度，控制所述当前期望姿态为再次检测到的人力掰动所述云台时所述云台的实时姿态。


8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照人力掰动所述云台的方向和所述姿态转换速度，控制所述期望姿态为所述实时姿态之前，还包括：
确定出所述云台处于过阻尼模式。


9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述云台包括轴臂和电机，所述电机用于驱动所述轴臂转动；
所述云台的工作参数还包括：所述电机的期望扭矩和/或所述云台的关节角误差；
其中，所述电机的期望扭矩、所述云台的关节角误差均由所述期望姿态和所述实时姿态确定，所述实时姿态由所述云台上的惯性测量单元IMU检测获得。


10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述工作参数还包括所述期望扭矩时，所述检测到所述工作参数与预设的人力掰动云台条件相匹配，包括：
检测到所述期望扭矩的绝对值大于或者等于扭矩阈值。


11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述工作参数还包括所述关节角误差时，所述检测到所述工作参数与预设的人力掰动云台条件相匹配，包括：
检测到所述关节角误差的绝对值大于或者等于关节角阈值。


12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述工作参数还包括所述期望扭矩和关节角误差时，所述检测到所述工作参数与预设的人力掰动云台条件相匹配，包括：
检测到所述期望扭矩的绝对值大于或者等于扭矩阈值，且检测到所述关节角误差的绝对值大于或者等于关节角阈值。


13.根据权利要求10或12所述的方法，其特征在于，所述扭矩阈值是根据所述电机的温度保护策略预设的。


14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述扭矩阈值是根据所述电机的温度保护策略实时调整的。


15.根据权利要求10或12所述的方法，其特征在于，所述检测到所述期望扭矩的绝对值大于或者等于扭矩阈值，包括：
检测到预设的时长内的所述期望扭矩的绝对值均大于或者等于所述扭矩阈值。


16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述检测到预设的时长内的所述期望扭矩的绝对值均大于或者等于所述扭矩阈值，进一步包括：
当人力掰动所述云台的方向为第一掰动方向时，检测到预设的时长内的所述期望扭矩均大于或者等于扭矩阈值；或/及
当人力掰动所述云台的方向为第二掰动方向时，检测到所述预设的时长内的所述期望扭矩均小于或者等于所述扭矩阈值的相反数。


17.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述检测到所述关节角误差的绝对值大于或者等于关节角阈值，包括：
检测到预设的时长内的所述关节角误差的绝对值均大于或者等于关节角阈值。


18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述检测到预设的时长内的所述关节角误差的绝对值均大于或者等于关节角阈值，进一步包括：
当人力掰动所述云台的方向为第一掰动方向时，检测到预设的时长内的所述关节角误差大于或者等于关节角阈值；或/及
当人力掰动所述云台的方向为第二掰动方向时，检测到所述预设的时长内的所述关节角误差小于或者等于关节角阈值的相反数。


19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照人力掰动所述云台的方向和所述姿态转换速度，控制所述期望姿态为所述实时姿态，包括：
通过所述云台上的惯性测量单元IMU测量人力掰动所述云台时的掰动方向；
在所述掰动方向上，按照所述姿态转换速度控制所述期望姿态为所述实时姿态。


20.一种云台，其特征在于，包括：惯性测量单元IMU以及处理器，所述处理器与所述惯性测量单元IMU电连接；所述处理器用于：
获取所述云台的工作参数，所述云台的工作参数包括所述云台的期望姿态；
若检测到所述工作参数与预设的人力掰动云台条件相匹配，则根据所述期望姿态和人力掰动所述云台时所述云台的实时姿态，确定所述云台的姿态转换速度；
按照人力掰动所述云台的方向和所述姿态转换速度，控制所述期望姿态为所述实时姿态。


21.根据权利要求20所述的云台，其特征在于，所述处理器具体用于：
根据所述期望姿态和人力掰动所述云台时所述云台的实时姿态，确定所述云台的关节角误差；
根据所述关节角误差和预设系数，确定所述云台的姿态转换速度。


22.根据权利要求21所述的云台，其特征在于，所述处理器具体用于：
根据所述关节角误差和预设系数，确定所述云台在云台关节角坐标系上的第一角速度；
根据所述云台关节角坐标系和云台本体坐标系之间的转换关系，将所述第一角速度转换成所述云台在云台本体坐标系上的第二角速度；
根据所述云台本体坐标系和欧拉坐标系之间的转换关系，将所述第二角速度转换成欧拉角速度；
将所述欧拉角速度确定为所述云台的姿态转换速度。


23.根据权利要求22所述的云台，其特征在于，所述处理器根据所述云台本体坐标系和欧拉坐标系之间的转换关系，将所述第二角速度转换成欧拉角速度之后，还用于：
控制所述欧拉角速度中对应预设轴的速度为预设值，所述预设轴对应的轴臂为所述云台中不需要姿态控制的轴臂。


24.根据权利要求23所述的云台，其特征在于，所述云台未设有所述预设轴对应的轴臂。


25.根据权利要求20所述的云台，其特征在于，所述处理器根据所述期望姿态和人力掰动所述云台时所述云台的实时姿态，确定所述云台的姿态转换速度之后，还用于：
将人力掰动所述云台时所述云台的实时姿态确定为所述云台的当前期望姿态。


26.根据权利要求25所述的云台，其特征在于，所述处理器按照人力掰动所述云台的方向和所述姿态转换速度，控制所述期望姿态为所述实时姿态之后，还用于：
若再次检测到所述工作参数与预设的人力掰动云台条件相匹配，则根据所述当前期望姿态、以及再次检测到的人力掰动所述云台时所述云台的实时姿态，确定所述云台的当前姿态转换速度；
按照再次检测到的人力掰动所述云台的方向和所述云台的当前姿态转换速度，控制所述当前期望姿态为再次检测到的人力掰动所述云台时所述云台的实时姿态。


27.根据权利要求20所述的云台，其特征在于，所述处理器按照人力掰动所述云台的方向和所述姿态转换速度，控制所述期望姿态为所述实时姿态之前，还用于：
确定出所述云台处于过阻尼模式。

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【专利技术属性】
技术研发人员：刘帅，谢振生，刘力源，
申请(专利权)人：深圳市大疆创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44