CN105500331B - 多用途智能摄像机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多用途智能摄像机器人，其包括主要包括动力系统、调平系统、升降系统、二维平台、路径系统、调焦系统、拖缆系统；动力系统主要包括轮子、轮轴、动力电机支架、动力主动轮、同步带轮、动力从动轮、动力轮固定座、动力轮转轴、轮子电机，其中轮子固定在轮轴上，轮轴和动力轮转轴配合连接，动力轮转轴和动力轮固定座配合连接；动力轮固定座固定在一个机器座上；动力电机支架固定在动力轮转轴上；轮子电机的输出轴与动力主动轮固定，同步带轮套在动力主动轮、动力从动轮上。本发明实现智能拍摄，可以自动控制摄像机的升降、360度旋转、摄像头俯仰、完成全方位的拍摄，同时又可以实现沿轨迹运动的同步拍摄。

Description

多用途智能摄像机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，特别是涉及一种多用途智能摄像机器人。

背景技术

轨道机器人虚拟前景技术是一套兼拍摄和虚拟跟踪定位的轨道机器人系统，多应用的各种演播室和大型的晚会和娱乐节目中。电动轨道机器人对演播室或者节目意味着高效率，低成本。因为它能做到绝大多数传统机位的工作，并且替代多个，且带来独特的镜头视角。在广电传媒行业中，如各大电视，影视节目拍摄中，为保证摄像内容的稳定性，采用人工智能自动化设备，如机器人智能轨道摄像机，能够完成特别环境下的拍摄或者特定特殊的镜头拍摄，不仅能够节省人工，保证摄像机镜头的稳定性，不易出现穿帮镜头，拍摄质量得到提高，因而受到传媒行业的欢迎。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多用途智能摄像机器人，其实现智能拍摄，可以自动控制摄像机的升降、360度旋转、摄像头俯仰、完成全方位的拍摄，同时又可以实现沿轨迹运动的同步拍摄，使得智能摄像机用途更加广泛，功能更加强大，同时可以实现多种用途功能。所述多用途智能摄像机器人不仅仅可以使用平整地面，通过水平调节系统可以实现智能摄像机器人遇到凹坑仍然能够处于水平状态保证摄像的质量。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种多用途智能摄像机器人，其特征在于，其包括主要包括动力系统、调平系统、升降系统、二维平台、路径系统、调焦系统、拖缆系统；

动力系统主要包括轮子、轮轴、动力电机支架、动力主动轮、同步带轮、动力从动轮、动力轮固定座、动力轮转轴、轮子电机，其中轮子固定在轮轴上，轮轴和动力轮转轴配合连接，动力轮转轴和动力轮固定座配合连接；动力轮固定座固定在一个机器座上；动力电机支架固定在动力轮转轴上；轮子电机的输出轴与动力主动轮固定，同步带轮套在动力主动轮、动力从动轮上；

拖缆系统主要包括拖缆收集电机、拖缆主动轮、拖缆同步带、拖缆从动轮、拖缆滚筒转轴、拖缆座、排线电机、排线主动轮、排线同步带、排线从动轮、排线丝杠、排线小滑轮导向杆、拖缆滚筒、排线丝杠螺母、排线大滑轮、排线小滑轮、排线滑轮连接板，拖缆收集电机、排线电机和拖缆座都固定在一个机器座上，拖缆收集电机的输出轴固定在拖缆主动轮上，拖缆从动轮固定在拖缆滚筒转轴上，拖缆主动轮和拖缆从动轮通过拖缆同步带连接并传递动力；拖缆滚筒转轴固定在拖缆座的轴孔内轴孔内设有轴承，拖缆滚筒转轴上固定了拖缆滚筒；拖缆座上分别有固定排线丝杠和排线小滑轮导向杆的安装孔，排线丝杠上安装有排线丝杠螺母；排线丝杠螺母安装有排线大滑轮，排线小滑轮安装在排线小滑轮导向，排线大滑轮和排线小滑轮通过排线滑轮连接板连接；排线丝杠一端固定有排线从动轮，排线电机固定在机器座上，排线电机的输出轴安装有排线主动轮，排线从动轮和排线主动轮通过排线同步带连接并传递动力；排线丝杠两端有两个接近开关固定在拖缆座上；

路径系统主要包括辅助照明灯、颜色相机、颜色相机支架，其中辅助照明灯安装在颜色相机支架上，颜色相机安装在颜色相机支架上；

升降系统的下方设有一个罩壳，二维平台位于升降系统的上方；

二维平台主要包括俯仰电机、方位电机、俯仰转轴、调焦滑槽504、摄像机限位板505、摄像机锁紧螺栓506、摄像机固定座507、俯仰从动齿轮508、俯仰主动齿轮、方位转动座、方位从动齿轮、平台底座、方位主动齿轮，其中俯仰电机安装在方位转动座上；方位电机安装在平台底座上；方位电机的输出轴安装有方位主动齿轮，方位主动齿轮和方位从动齿轮啮合，方位从动齿轮和平台底座配合连接；方位转动座安装在方位从动齿轮上；俯仰电机安装在方位转动座上，俯仰电机的输出轴安装有俯仰主动齿轮，调焦滑槽4位于摄像机限位板的侧面，摄像机锁紧螺栓位于摄像机限位板的中间，俯仰主动齿轮和俯仰从动齿轮啮合，俯仰从动齿轮和俯仰转轴固定连接，俯仰转轴安装在方位转动座的安装孔内；俯仰转轴上固定有摄像机固定座；

调焦系统主要包括横向滑轨锁紧螺栓、横向滑轨、纵向滑轨锁紧螺栓、纵向滑轨、调焦电机支架、调焦电机、调焦轮，横向滑轨锁紧螺栓连接在横向滑轨上，纵向滑轨锁紧螺栓连接在纵向滑轨上；调焦电机支架安装在纵向滑轨上，调焦电机支架用于固定调焦电机，调焦电机的输出轴安装有和摄像机调焦环的调焦轮；

调平系统主要包括支撑球、电控水平仪、压紧安装座、调平升降座、调平电动缸、调平球头杆、调平压紧座、调平压紧球头杆、调平压紧弹簧，其中支撑球安装在调平升降座和机器座之间，调平升降座四个边角安装有调平球头杆，调平球头杆和调平电动缸连接，四个调平电动缸安装在机器座上，用来调整调平升降座；调平升降座四周安装有调平压紧座，压紧安装座装在机器座上，压紧安装座安装有调平压紧弹簧，电控水平仪位于调平升降座704的侧面，调平升降座上台面安装有调平压紧座。

本发明的积极进步效果在于：本发明实现智能拍摄，可以自动控制摄像机的升降、360度旋转、摄像头俯仰、完成全方位的拍摄，同时又可以实现沿轨迹运动的同步拍摄，使得智能摄像机用途更加广泛，功能更加强大，同时可以实现多种用途功能。所述多用途智能摄像机器人不仅仅可以使用平整地面，通过水平调节系统可以实现智能摄像机器人遇到凹坑仍然能够处于水平状态保证摄像的质量。

附图说明

通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨和原理。

图1 多用途智能摄像机器人现场使用布局示意图。

图2为机器座 、罩壳、摄像机等结构示意图。

图3为拖缆系统的结构示意图。

图4为排线丝杠螺母、排线大滑轮、排线小滑轮等结构示意图。

图5为接近开关的结构示意图。

图6为动力系统结构示意图。

图7为路径系统结构示意图。

图8为电控水平仪、压紧安装座、调平升降座的结构示意图。

图9为图8的A处放大示意图。

图10为图8的B处放大示意图。

图11为二维平台的一部分结构示意图。

图12为二维平台的另一部分结构示意图。

图13为调焦系统的一部分结构示意图。

图14为调焦系统的另一部分结构示意图。

具体实施方式

如图1至图14所示，本发明多用途智能摄像机器人10主要包括动力系统、调平系统、升降系统、二维平台、路径系统、调焦系统、拖缆系统。

动力系统100主要包括轮子101、轮轴102、动力电机支架103、动力主动轮104、同步带轮105、动力从动轮106、动力轮固定座107、动力轮转轴108、轮子电机109，其中轮子101固定在轮轴102上，轮子101可随轮轴102转动，轮轴102和动力轮转轴108配合连接，轮轴102可在动力轮转轴108的轴孔中转动，轴孔内可安装轴承，动力轮转轴108和动力轮固定座107配合连接，动力轮固定座107可绕动力轮固定座107安装孔有一定旋转角度，进而可以轮轴102和轮子101绕动力轮转轴108有一定角度转动，利用差速可以完成动力系统转向；动力轮固定座107固定在一个机器座1上，用于驱动摄像机器人行走；动力电机支架103固定在动力轮转轴108上，动力电机支架103用于固定轮子电机109，动力电机支架103和轮子电机109可随动力轮转轴108一起转动；轮子电机109的输出轴与动力主动轮104固定，同步带轮105套在动力主动轮104、动力从动轮106上，通过同步带轮105和动力从动轮106带动轮轴转动，进而驱动轮子转动；所述的动力系统分别安装在机器座的四个边角的相应位置，使用中通过四个轮子电机109驱动轮子101转动，带动整个摄像机器人移动，通过程序控制每个电机转动的转速，利用不同轮子的转速控制摄像机器人转向移动。

拖缆系统200主要包括拖缆收集电机201、拖缆主动轮202、拖缆同步带203、拖缆从动轮204、拖缆滚筒转轴205、拖缆座206、排线电机207、排线主动轮208、排线同步带209、排线从动轮210、排线丝杠211、排线小滑轮导向杆212、拖缆滚筒213、排线丝杠螺母214、排线大滑轮215、排线小滑轮216、排线滑轮连接板217，其中整个拖缆系统固定在机器座1上，即拖缆收集电机201、排线电机207和拖缆座206都固定在一个机器座1上，拖缆收集电机201的输出轴固定在拖缆主动轮202上，拖缆从动轮204固定在拖缆滚筒转轴205上，拖缆主动轮202和拖缆从动轮204通过拖缆同步带203连接并传递动力；拖缆滚筒转轴205固定在拖缆座206的轴孔内轴孔内设有轴承，拖缆滚筒转轴205可以在内转动，拖缆滚筒转轴205上固定了拖缆滚筒213，拖缆滚筒213用于收集和释放绕在上面的线缆；拖缆座206上分别有固定排线丝杠211和排线小滑轮导向杆212的安装孔，孔内设有轴承，排线丝杠211上安装有排线丝杠螺母214；排线丝杠螺母214安装有排线大滑轮215，排线小滑轮216安装在排线小滑轮导向杆212，排线大滑轮215和排线小滑轮216通过排线滑轮连接板217连接，两个滑轮中间容纳使用的线缆，包括控制线，电源线等，通过丝杠一定将线整齐排放到拖缆滚筒213上；排线丝杠211一端固定有排线从动轮210，排线电机207固定在机器座1上，排线电机207的输出轴安装有排线主动轮208，排线从动轮210和排线主动轮208通过排线同步带209连接并传递动力；排线丝杠211两端有两个接近开关218固定在拖缆座206上，当排线丝杠螺母214走到边缘位置，接近开关发信，排线丝杠螺母214通过电机控制反向移动；拖缆系统在多用途智能摄像机器人移动收集或者释放使用的电缆线，当拖缆系统收集电缆时拖缆收集电机201通过同步导轮机构驱动排线滚筒213转动，开始收集释放在路面上的电缆，电缆通过大小滑轮中央，排线电机207通过同步带轮驱动排线丝杠螺母214移动，收集的电缆一排整齐绕在拖缆滚筒213上，当接触到接近开关218时，排线电机207反向转动滚筒第二排仍然整齐绕在拖缆滚筒213，以此往复完成电缆线的收集，当多用途智能摄像机器人移动开始释放线缆过程时，拖缆收集电机201转动，排线电机不转动，电缆线会顺着大小滑轮空腔排放到机器外侧，完成电缆线的释放过程。

路径系统300主要包括辅助照明灯301、颜色相机302、颜色相机支架303，其中辅助照明灯301安装在颜色相机支架303上，用于颜色相机支架303的辅助照明使用，颜色相机302安装在颜色相机支架303上，前后两个颜色相机302用于检测轨迹色标线4, 轨迹色标线4就是摄像机器人所需要走的轨迹，通过检测的信号控制摄像机器人动力系统完成摄像机器人按照轨迹色标线4的路径行驶。

升降系统400主要为摄像机提高到需要使用的合适高度，使用升降电动缸来实现摄像机器人的升降功能，升降电动缸安装在调平升降座704上。升降系统400的下方设有一个罩壳2，二维平台500位于升降系统400的上方。

二维平台500主要包括俯仰电机501、方位电机502、俯仰转轴503、调焦滑槽504、摄像机限位板505、摄像机锁紧螺栓506、摄像机固定座507、俯仰从动齿轮508、俯仰主动齿轮509、方位转动座510、方位从动齿轮511、平台底座512、方位主动齿轮513，其中俯仰电机501安装在方位转动座510上，俯仰电机501用来调整摄像机竖直方向的俯仰角度；方位电机502安装在平台底座512上，方位电机502用来调整摄像机圆周方向的角度即方位方向；方位电机502的输出轴安装有方位主动齿轮513，方位主动齿轮513和方位从动齿轮511啮合并传递动力，方位从动齿轮511和平台底座512配合连接并可以转动；方位转动座510安装在方位从动齿轮511上，可以随着方位从动齿轮511一起转动，完成摄像机方位转动；俯仰电机501安装在方位转动座510上，俯仰电机501的输出轴安装有俯仰主动齿轮509，调焦滑槽504位于摄像机限位板505的侧面，摄像机锁紧螺栓506位于摄像机限位板505的中间，俯仰主动齿轮509和俯仰从动齿轮508啮合，俯仰从动齿轮508和俯仰转轴503固定连接，俯仰转轴503安装在方位转动座510的安装孔内，安装孔内设有轴承；俯仰转轴503上固定有摄像机固定座507，摄像机固定座507可以随着俯仰转轴503一起转动；当方位电机502转动时，通过齿轮啮合带动方位转动座510转动用于调整方位角度，当俯仰电机501转动时，通过齿轮内核带动摄像机固定座507转动用于调整俯仰角度，可以实现多方位摄像功能。

调焦系统600主要包括横向滑轨锁紧螺栓601、横向滑轨602、纵向滑轨锁紧螺栓603、纵向滑轨604、调焦电机支架605、调焦电机606、调焦轮607，其中横向滑轨锁紧螺栓601用于锁住横向滑轨602的移动，横向滑轨锁紧螺栓601连接在横向滑轨602上，锁住时，旋转横向滑轨锁紧螺栓601将其锁在摄像机固定座507上不能横向移动，纵向滑轨锁紧螺栓603用于锁住纵向滑轨604，纵向滑轨锁紧螺栓603连接在纵向滑轨604上，锁住时，旋转纵向滑轨锁紧螺栓603将其锁在横向滑轨602的滑槽内；调焦电机支架605安装在纵向滑轨604上，调焦电机支架605用于固定调焦电机606，调焦电机606的输出轴安装有可以和摄像机调焦环的调焦轮607。调焦系统600主要用来完成摄像机自动调节焦距，由于每个摄像机的大小可能不同，同时摄像机调焦环也可能位置不唯一，通过二维调整机构纵向滑轨604和横向滑轨602将调节轮607调整到和调焦环啮合的位置，锁紧纵向滑轨锁紧螺栓603和横向滑轨锁紧螺栓601完成调焦配合问题，然后通过调焦电机606驱动调焦轮607来自动调节焦距。

调平系统700主要包括支撑球701、电控水平仪702、压紧安装座703、调平升降座704、调平电动缸705、调平球头杆706、调平压紧座707、调平压紧球头杆708、调平压紧弹簧709，其中支撑球701安装在调平升降座704和机器座1之间，调平升降座704四个边角安装有调平球头杆706，调平球头杆706和调平电动缸705连接，四个调平电动缸705安装在机器座上，用来调整调平升降座704；调平升降座704四周安装有调平压紧座707，调平压紧座707固定在调平升降座704相应位置，压紧安装座703装在机器座1上，位置分别对应调平升降座704上的调平压紧座707，压紧安装座703安装有调平压紧弹簧709，调平压紧弹簧709处于压缩状态压住安装在压紧安装座703的调平压紧球头杆708上，电控水平仪702位于调平升降座704的侧面，调平压紧球头杆708压住调平压紧座707，将调平升降座704压紧固定。支撑球701为主要支撑调平升降座704，同时支撑球701由机器座支撑在中央，选用球面支撑是为了能够适应摄像机器人能够满足由于路面不平导致摄像机倾斜，影响摄像机的使用和摄像质量，多用途智能摄像机器人的调平通过安装在调平升降座704四个角的调平电动缸705来调整高度，摄像机器人检测路面不平的装置为电控水平仪702，分别安装至两个侧面保证调平升降座704处于水平位置，当检测到某一侧调平升降座704位置偏低，相应位置的电动缸就会相应产生位移调整至水平位置；调平升降座704上台面安装有调平压紧座707，通过调平压紧弹簧709压紧调平压紧球头杆708来压调平压紧座707，分布在调平升降座704四周的压紧装置将调平升降座704牢牢固定住。本发明多用途智能摄像机器人10围绕舞台6根据预设的轨迹色标线4进行摄像取景功能，可以完成指定路径跟踪、摄像机3移动、摄像机3方位转动、摄像机俯仰角度调节、摄像机水平调节等功能。

多用途智能摄像机器人可以适用于演播室、电视台、影视拍摄等场合，尤其是在影视拍摄中由于场地5不同，摄像机难免会使用中地面高低不平的场合，在拍摄中就可能会影响到拍摄的质量，因此需要跟多的智能调节功能实现更多场合，达到更多用途的使用要求。本发明中多用途智能摄像机器人在使用中动力系统用于驱动智能摄像机器人移动、转向，路径系统可以实现摄像机器人能够按照预定的轨迹进行运动达到需要的使用效果，调平系统用于实现智能机器人遇到路面不平的情况先通过自动控制程序实现智能调平，保证摄像机始终处于稳定状态不会有太大的波动，升降系统可以实现摄像机的高度调节适用于不同高度的需求的场合，二维平台主要包括摄像机方位调节和俯仰角度调节，在使用需要将摄像头转到某个方向，或者拍摄的镜头在摄像机斜上方，此时就需要二维平台系统实现调节需要，调焦系统主要是为了能够使得摄像机在使用过程中智能的调节摄像机的焦距，同时也是为了适应不同类型的摄像机都能够应用此机器人平台，主要通过二维滑轨使调节轮能够和不同摄像机调焦环的啮合，再通过电机实现自动化智能调焦，摄像机器人在移动过程需要有一些电缆如电源线控制线，信号线等跟机器人连在一起，此时就需要拖缆系统，将使用的电缆线集成在一起，盘绕在电缆滚筒上，运动过程中会自动实现电缆线延长，摄像机器人行走的更远，当智能机器人要回到运行位置时，之前释放出来的电缆线沿着摄像机器人行走的轨迹留在地面上，因此需要留在路上的线缆收集，因此就需要拖缆系统进行线缆收集，这样多用途智能机器人通过自动化控制程度就实现智能摄像的目的。

以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种多用途智能摄像机器人，其特征在于，其包括主要包括动力系统、调平系统、升降系统、二维平台、路径系统、调焦系统、拖缆系统；

动力系统主要包括轮子、轮轴、动力电机支架、动力主动轮、同步带轮、动力从动轮、动力轮固定座、动力轮转轴、轮子电机，其中轮子固定在轮轴上，轮轴和动力轮转轴配合连接，动力轮转轴和动力轮固定座配合连接；动力轮固定座固定在一个机器座上；动力电机支架固定在动力轮转轴上；轮子电机的输出轴与动力主动轮固定，同步带轮套在动力主动轮、动力从动轮上；所述动力系统分别安装在机器座的四个边角的相应位置，使用中通过四个轮子电机驱动轮子转动，带动整个摄像机器人移动，通过程序控制每个电机转动的转速，利用不同轮子的转速控制摄像机器人转向移动；

拖缆系统主要包括拖缆收集电机、拖缆主动轮、拖缆同步带、拖缆从动轮、拖缆滚筒转轴、拖缆座、排线电机、排线主动轮、排线同步带、排线从动轮、排线丝杠、排线小滑轮导向杆、拖缆滚筒、排线丝杠螺母、排线大滑轮、排线小滑轮、排线滑轮连接板，拖缆收集电机、排线电机和拖缆座都固定在一个机器座上，拖缆收集电机的输出轴固定在拖缆主动轮上，拖缆从动轮固定在拖缆滚筒转轴上，拖缆主动轮和拖缆从动轮通过拖缆同步带连接并传递动力；拖缆滚筒转轴固定在拖缆座的轴孔内设有轴承，拖缆滚筒转轴上固定了拖缆滚筒；拖缆座上分别有固定排线丝杠和排线小滑轮导向杆的安装孔，排线丝杠上安装有排线丝杠螺母；排线丝杠螺母安装有排线大滑轮，排线小滑轮安装在排线小滑轮导向，排线大滑轮和排线小滑轮通过排线滑轮连接板连接；排线丝杠一端固定有排线从动轮，排线电机固定在机器座上，排线电机的输出轴安装有排线主动轮，排线从动轮和排线主动轮通过排线同步带连接并传递动力；排线丝杠两端有两个接近开关固定在拖缆座上；

路径系统主要包括辅助照明灯、颜色相机、颜色相机支架，其中辅助照明灯安装在颜色相机支架上，颜色相机安装在颜色相机支架上；

升降系统的下方设有一个罩壳，二维平台位于升降系统的上方；

二维平台主要包括俯仰电机、方位电机、俯仰转轴、调焦滑槽、摄像机限位板、摄像机锁紧螺栓、摄像机固定座、俯仰从动齿轮、俯仰主动齿轮、方位转动座、方位从动齿轮、平台底座、方位主动齿轮，其中俯仰电机安装在方位转动座上；方位电机安装在平台底座上；方位电机的输出轴安装有方位主动齿轮，方位主动齿轮和方位从动齿轮啮合，方位从动齿轮和平台底座配合连接；方位转动座安装在方位从动齿轮上；俯仰电机安装在方位转动座上，俯仰电机的输出轴安装有俯仰主动齿轮，调焦滑槽位于摄像机限位板的侧面，摄像机锁紧螺栓位于摄像机限位板的中间，俯仰主动齿轮和俯仰从动齿轮啮合，俯仰从动齿轮和俯仰转轴固定连接，俯仰转轴安装在方位转动座的安装孔内；俯仰转轴上固定有摄像机固定座；

调焦系统主要包括横向滑轨锁紧螺栓、横向滑轨、纵向滑轨锁紧螺栓、纵向滑轨、调焦电机支架、调焦电机、调焦轮，横向滑轨锁紧螺栓连接在横向滑轨上，纵向滑轨锁紧螺栓连接在纵向滑轨上；调焦电机支架安装在纵向滑轨上，调焦电机支架用于固定调焦电机，调焦电机的输出轴安装有和摄像机调焦环的调焦轮；

调平系统主要包括支撑球、电控水平仪、压紧安装座、调平升降座、调平电动缸、调平球头杆、调平压紧座、调平压紧球头杆、调平压紧弹簧，其中支撑球安装在调平升降座和机器座之间，调平升降座四个边角安装有调平球头杆，调平球头杆和调平电动缸连接，四个调平电动缸安装在机器座上，用来调整调平升降座；调平升降座四周安装有调平压紧座，压紧安装座装在机器座上，压紧安装座安装有调平压紧弹簧，电控水平仪位于调平升降座的侧面，调平升降座上台面安装有调平压紧座。