CN107869635A - 一种基于双平行四边形连杆机构的云台结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能使拍摄设备俯仰拍摄视野最大化的云台结构。一种云台结构，包括航向轴电机、航向轴连接件、横滚轴电机、双平行四边形连杆机构、俯仰轴连接件及俯仰轴电机。所述航向轴电机转动连接于航向轴连接件，所述横滚轴电机的定子部分与航向轴连接件固定连接，转子部分与双平行四边形连杆机构的一条连杆转动连接，横滚轴电机转动带动整个双平行四边形连杆机构平行移动，所述双平行四边形连杆机构的一条连杆与航向轴连接件转动连接，所述俯仰轴连接件与双平行四边形连杆机构转动连接，所述俯仰轴电机的转子部分转动连接于俯仰轴连接件，定子部分与搭载拍摄设备的承载件固定连接。

Description

一种基于双平行四边形连杆机构的云台结构
技术领域
本发明涉及拍摄设备领域，尤其涉及一种基于双平行四边形连杆机构的云台结构。
背景技术
云台是一种主要用于搭载拍摄设备，降低高频震动和低频抖动，获得稳定的光学影像的载体。但是由于现有云台结构技术的限制，横滚轴电机均不得不设置于拍摄设备的后方，使得横滚轴轴线方向被横滚轴电机遮挡，拍摄设备俯仰旋转时，镜头视野的无遮挡范围小于180度，不适合需要更大俯仰角度的拍摄场合。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能使拍摄设备俯仰拍摄视野最大化的云台结构。
一种云台结构，包括航向轴电机、航向轴连接件、横滚轴电机、双平行四边形连杆机构、俯仰轴连接件及俯仰轴电机。
所述航向轴电机转动连接于航向轴连接件，所述横滚轴电机的定子部分与航向轴连接件固定连接，转子部分与双平行四边形连杆机构的一条连杆转动连接，横滚轴电机转动带动整个双平行四边形连杆机构平行移动，所述双平行四边形连杆机构的一条连杆与航向轴连接件转动连接，所述俯仰轴连接件与双平行四边形连杆机构转动连接，所述俯仰轴电机的转子部分转动连接于俯仰轴连接件，定子部分与搭载拍摄设备的承载件固定连接。
具体地，在一个实施方式中，所述双平行四边形连杆机构包括两个有一个公共顶点的单平行四边形连杆机构，由一对长度相同的长连杆、一对长度相同的短连杆及各个顶点轴承构成；第一长连杆与第二长连杆通过第一轴承转动连接，第一轴承形式上看作两个单平行四边形的公共顶点；第一短连杆的右端与第二长连杆的上端通过第二轴承转动连接，第二轴承形式上看作单平行四边形的一个顶点；第一长连杆的右端与第二短连杆的上端通过第三轴承转动连接，第三轴承形式上看作单平行四边形的一个顶点；第一轴承到第二轴承的距离与第一轴承到第三轴承的距离长短相同。
在另一个实施方式中，所述双平行四边形连杆机构包括两个有一个公共顶点的单平行四边形连杆机构；第一连杆与第二连杆通过第一轴承转动连接，第一轴承形式上看作两个单平行四边形的一个公共顶点；第三连杆的右端与第一连杆的上端通过第二轴承转动连接，第二轴承形式上看作单平行四边形的一个顶点；第二连杆的左端与第四连杆的上端通过第三轴承转动连接，第三轴承形式上看作单平行四边形的一个顶点；第四连杆的下端与第五连杆的左端通过第四轴承转动连接，第四轴承形式上看作单平行四边形的一个顶点；第一连杆的下端与俯仰轴连接件通过第五轴承转动连接，第五轴承形式上看作单平行四边形的一个顶点；第一轴承到第三轴承的距离与第五轴承到第四轴承的距离长短相同；第三轴承到第四轴承的距离与第一轴承到第五轴承的距离长短相同。
具体地，在一个实施方式中，所述双平行四边形连杆机构的第一短连杆的左端与航向轴连接件通过第四轴承转动连接，第四轴承形式上看作单平行四边形的一个顶点；第一长连杆的左端与横滚轴电机的转子部分通过第五轴承转动连接，第五轴承形式上看作单平行四边形的一个顶点，第一长杆形式上看作横滚轴；第四轴承到第五轴承的距离与第二轴承到第一轴承的距离长短相同；第二轴承到第四轴承的距离与第一轴承到第五轴承的距离长短相同。
在另一个实施方式中，所述双平行四边形连杆机构的第三连杆的左端与航向轴连接件通过第六轴承转动连接，第六轴承形式上看作单平行四边形的一个顶点；第二连杆的中部与横滚轴电机的转子部分通过第七轴承转动连接，第七轴承形式上看作单平行四边形的一个顶点，第二连杆形式上看作横滚轴；第六轴承到第七轴承的距离与第二轴承到第一轴承的距离长短相同；第二轴承到第六轴承的距离与第一轴承到第七轴承的距离长短相同。
具体地，在一个实施方式中，所述双平行四边形连杆机构的第二长连杆的下端与俯仰轴连接件通过第六轴承转动连接，第六轴承形式上看作一个单平行四边形的顶点；第二短连杆的下端与俯仰轴连接件通过第七轴承转动连接，第七轴承形式上看作一个单平行四边形的顶点；第一轴承到第三轴承的距离与第六轴承到第七轴承的距离长短相同；第一轴承到第六轴承的距离与第三轴承到第七轴承的距离长短相同。
在另一个实施方式中，所述双平行四边形连杆机构的第三连杆的左端与航向轴连接件通过第六轴承转动连接，第六轴承形式上看作单平行四边形的一个顶点；第二连杆的中部与横滚轴电机的转子部分通过第七轴承转动连接，第七轴承形式上看作单平行四边形的一个顶点；第五连杆的右端与搭载拍摄设备的承载件转动连接；第五连杆与俯仰轴连接件设置在同一水平面线；第一轴承到第三轴承的距离与第五轴承到第四轴承的距离长短相同。
进一步地，在一个实施例中，第一轴承、第二轴承、第四轴承、第五轴承及它们之间的连杆组成一个单平行四边形连杆机构；第一轴承、第三轴承、第七轴承、第六轴承及它们之间的连杆、俯仰轴连接件组成另一个单平行四边形连杆机构；两个单平行四边形连杆机构有共同的顶点第一轴承，当横滚轴电机连接第五轴承转动时，双平行四边形连杆机构能同时平行移动。
在另一个实施例中，第一轴承、第二轴承、第六轴承、第七轴承及它们之间的连杆组成一个单平行四边形连杆机构；第一轴承、第三轴承、第四轴承、第五轴承及它们之间的连杆、拍摄设备、俯仰轴连接件组成另一个单平行四边形连杆机构；两个单平行四边形连杆机构有共同的顶点第一轴承，当横滚轴电机连接第七轴承转动时，双平行四边形连杆机构能同时平行移动。
本发明的实施方式提供的各顶点可转动的双平行四边形连杆机构能将横滚轴电机的位置改变，移动到能最小化遮挡拍摄视野的位置上，拍摄设备做俯仰180度或更大角度的拍摄运动时，视野不再被横滚轴电机及横滚轴连接件遮挡。双平行四边形连杆机构使得横滚轴轴线、航向轴轴线及俯仰轴轴线能始终相交于同一点。
附图说明
1.图1是本发明提供的一种基于双平行四边形连杆机构的云台结构的一种实施方式中航向轴电机、航向轴连接件、横滚轴电机、第一短连杆、第二短连杆、第一长连杆、第二长连杆、第一轴承、第二轴承、第三轴承、第四轴承、第五轴承、第六轴承、第七轴承、俯仰轴连接件、俯仰轴电机、承载件、拍摄设备、镜头的示意图。
2.图2是本发明提供的一种基于双平行四边形连杆机构的云台结构的另一种实施方式中航向轴电机、航向轴连接件、横滚轴电机、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第一轴承、第二轴承、第三轴承、第四轴承、第五轴承、第六轴承、第七轴承、俯仰轴连接件、俯仰轴电机、承载件、拍摄设备、镜头示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：如图1所示，本发明提供的一种基于双平行四边形连杆机构的云台结构，包括航向轴电机1、航向轴连接件2、横滚轴电机3、双平行四边形连杆机构、俯仰轴连接件15、俯仰轴电机16及承载件17。承载件17所搭载的拍摄设备可为相机、 摄像机等摄像装置，本实施例中， 拍摄设备以摄像机18为例， 阐述本发明的有益效果。摄像机 18可通过锁紧件固定于承载件 17 上。当然， 可以理解地， 拍摄设备也可以为其它类型的相机或监控摄像头等， 云台可以作为摄影、 照相、 监测的辅助装置， 可运用于载人飞行器、 运载体、汽车、 轮船、 机器人、 电影拍摄等领域。
如图1所示，承载件17转动连接于俯仰轴电机16，俯仰轴电机16固定连接于俯仰轴连接件15。俯仰轴电机16驱动承载件17在俯仰方向转动。从而摄像机18能在俯仰方向做运动拍摄。
如图1所示，俯仰轴连接件15与双平行四边形连杆机构19的第二长连杆7及第二短连杆5转动连接。横滚轴电机3与双平行四边形连杆机构的第一长连杆6转动连接，由于双平行四边形连杆机构通过第一轴承1相关联，形成剪叉式铰链结构，当第一长连杆6被横滚轴电机3驱动时，整个双平行四边形连杆机构能够同时水平上下移动，从而带动与之转动连接的俯仰轴连杆5做横滚方向的转动，实现摄像机18在横滚方向的运动拍摄。
如图1所示，航向轴电机1转动连接于航向轴连接件2，航向轴连接件2转动连接于双平行四边形连杆机构的第一短连杆4，当航向轴电机1驱动航向轴连接件2左右转动时，能通过双平行四边形连杆机构带动俯仰轴连接件15左右转动，从而实现摄像机18在左右方向的360度运动拍摄。
如图1所示，通过双平行四边形连杆机构的设置，将横滚轴电机3设置于摄像机18的上方，将传统的真实横滚轴线转变为虚拟横滚轴线，这样，虽然横滚轴不在横滚轴轴线的位置上，但依然能够控制云台的横滚运动，当摄像机18做俯仰拍摄时，不仅其正后方的拍摄视野将不再被遮挡，其俯仰拍摄被遮挡的范围也将最小化，俯仰拍摄角度能大于180度。
如图1所示，由于双平行四边形连杆机构使得航向轴电机1、航向轴连接件2、横滚轴电机3、俯仰轴连接件15、俯仰轴电机16都处于同一个平面之内，云台的航向轴轴线、横滚轴轴线、俯仰轴轴线可以保持始终相交于同一点。
实施例2：如图2所示，本发明提供的另一种基于双平行四边形连杆机构的云台结构，包括航向轴电机1、航向轴连接件2、横滚轴电机3、双平行四边形连杆机构、俯仰轴连接件16、俯仰轴电机17及承载件18。承载件18所搭载的拍摄设备可为相机、 摄像机等摄像装置，本实施例中， 拍摄设备以摄像机19为例， 阐述本发明的有益效果。摄像机 19可通过锁紧件固定于承载件 18上。当然， 可以理解地， 拍摄设备也可以为其它类型的相机或监控摄像头等， 云台可以作为摄影、 照相、 监测的辅助装置， 可运用于载人飞行器、 运载体、汽车、 轮船、 机器人、 电影拍摄等领域。
如图2所示，承载件18转动连接于俯仰轴电机17，承载件18同时转动连接于双平行四边形连杆机构的第五连杆8，俯仰轴电机17固定连接于俯仰轴连接件16。俯仰轴电机17驱动承载件18在俯仰方向转动。从而摄像机19能在俯仰方向做运动拍摄。
如图2所示，俯仰轴连接件16与双平行四边形连杆机构的第一连杆4转动连接。第二连杆8转动连接于承载件18并与俯仰轴连接件16设置于同意水平线上。横滚轴电机3与双平行四边形连杆机构的第二连杆5转动连接，由于双平行四边形连杆机构通过第一轴承9相关联，当第二连杆5被横滚轴电机3驱动时，整个双平行四边形连杆机构能够同时水平上下移动，从而带动与之转动连接的俯仰轴连接件16及第五连杆8做横滚方向的转动，实现摄像机19在横滚方向的运动拍摄。
如图2所示，航向轴电机1转动连接于航向轴连接件2，航向轴连接件2转动连接于双平行四边形连杆机构的第三连杆6，当航向轴电机1驱动航向轴连接件2左右转动时，能通过双平行四边形连杆机构带动俯仰轴连接件16及第五连杆8左右转动，从而实现摄像机19在左右方向的360度运动拍摄。
如图2所示，通过双平行四边形连杆机构的设置，将横滚轴电机3设置于摄像机19的上方，将传统的真实横滚轴线转变为虚拟横滚轴线，这样，虽然横滚轴不在横滚轴轴线的位置上，但依然能够控制云台的横滚运动，当摄像机19做俯仰拍摄时，不仅其正后方的拍摄视野将不再被遮挡，其俯仰拍摄被遮挡的范围也将最小化，俯仰拍摄角度能大于180度。
如图2所示，由于双平行四边形连杆机构20使得航向轴电机1、航向轴连接件2、横滚轴电机3、俯仰轴连接件16、俯仰轴电机17都处于同一个平面之内，云台的航向轴轴线、横滚轴轴线、俯仰轴轴线可以保持始终相交于同一点。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种云台结构，包括航向轴电机、航向轴连接件、横滚轴电机、双平行四边形连杆机构、俯仰轴连接件、俯仰轴电机、承载件；
所述航向轴电机转动连接于航向轴连接件，所述横滚轴电机的定子部分与航向轴连接件固定连接，转子部分与双平行四边形连杆机构的一条连杆转动连接，横滚轴电机转动带动整个双平行四边形连杆机构平行移动，所述双平行四边形连杆机构的一条连杆与航向轴连接件转动连接，所述俯仰轴连接件与双平行四边形连杆机构转动连接，所述俯仰轴电机的定子部分与俯仰轴连接件固定连接，转子部分与搭载拍摄设备的承载件转动连接。
2.如权利要求1所述的云台，其特征在于：所述双平行四边形连杆机构包括两个有一个公共顶点的单平行四边形连杆机构，由一对长度相同的长连杆、一对长度相同的短连杆及各个顶点轴承构成；第一长连杆与第二长连杆通过第一轴承转动连接，第一轴承形式上看作两个单平行四边形的公共顶点；第一短连杆的右端与第二长连杆的上端通过第二轴承转动连接，第二轴承形式上看作单平行四边形的一个顶点；第一长连杆的右端与第二短连杆的上端通过第三轴承转动连接，第三轴承形式上看作单平行四边形的一个顶点；第一轴承到第二轴承的距离与第一轴承到第三轴承的距离长短相同。
3.如权利要求1所述的云台，其特征在于：所述双平行四边形连杆机构包括两个有一个公共顶点的单平行四边形连杆机构；第一连杆与第二连杆通过第一轴承转动连接，第一轴承形式上看作两个单平行四边形的一个公共顶点；第三连杆的右端与第一连杆的上端通过第二轴承转动连接，第二轴承形式上看作单平行四边形的一个顶点；第二连杆的左端与第四连杆的上端通过第三轴承转动连接，第三轴承形式上看作单平行四边形的一个顶点；第四连杆的下端与第五连杆的左端通过第四轴承转动连接，第四轴承形式上看作单平行四边形的一个顶点；第一连杆的下端与俯仰轴连接件通过第五轴承转动连接，第五轴承形式上看作单平行四边形的一个顶点；第一轴承到第三轴承的距离与第五轴承到第四轴承的距离长短相同；第三轴承到第四轴承的距离与第一轴承到第五轴承的距离长短相同。
4.如权利要求2所述的云台，其特征在于：所述双平行四边形连杆机构的第一短连杆的左端与航向轴连接件通过第四轴承转动连接，第四轴承形式上看作单平行四边形的一个顶点；第一长连杆的左端与横滚轴电机的转子部分通过第五轴承转动连接，第五轴承形式上看作单平行四边形的一个顶点，第一长杆形式上看作横滚轴；第四轴承到第五轴承的距离与第二轴承到第一轴承的距离长短相同；第二轴承到第四轴承的距离与第一轴承到第五轴承的距离长短相同。
5.如权利要求3所述的云台，其特征在于：所述双平行四边形连杆机构的第三连杆的左端与航向轴连接件通过第六轴承转动连接，第六轴承形式上看作单平行四边形的一个顶点；第二连杆的中部与横滚轴电机的转子部分通过第七轴承转动连接，第七轴承形式上看作单平行四边形的一个顶点，第二连杆形式上看作横滚轴；第六轴承到第七轴承的距离与第二轴承到第一轴承的距离长短相同；第二轴承到第六轴承的距离与第一轴承到第七轴承的距离长短相同。
6.如权利要求2所述的云台，其特征在于：所述双平行四边形连杆机构的第二长连杆的下端与俯仰轴连接件通过第六轴承转动连接，第六轴承形式上看作一个单平行四边形的顶点；第二短连杆的下端与俯仰轴连接件通过第七轴承转动连接，第七轴承形式上看作一个单平行四边形的顶点；第一轴承到第三轴承的距离与第六轴承到第七轴承的距离长短相同；第一轴承到第六轴承的距离与第三轴承到第七轴承的距离长短相同。
7.如权利要求3所述的云台，其特征在于：所述双平行四边形连杆机构的第三连杆的左端与航向轴连接件通过第六轴承转动连接，第六轴承形式上看作单平行四边形的一个顶点；第二连杆的中部与横滚轴电机的转子部分通过第七轴承转动连接，第七轴承形式上看作单平行四边形的一个顶点；第五连杆的右端与搭载拍摄设备的承载件转动连接；第五连杆与俯仰轴连接件设置在同一水平面线；第一轴承到第三轴承的距离与第五轴承到第四轴承的距离长短相同。
8.如权利要求2所述的云台，其特征在于：第一轴承、第二轴承、第四轴承、第五轴承及它们之间的连杆组成一个单平行四边形连杆机构；第一轴承、第三轴承、第七轴承、第六轴承及它们之间的连杆、俯仰轴连接件组成另一个单平行四边形连杆机构；两个单平行四边形连杆机构有共同的顶点第一轴承，当横滚轴电机连接第五轴承转动时，双平行四边形连杆机构能同时平行移动。
9.如权利要求3所述的云台，其特征在于：第一轴承、第二轴承、第六轴承、第七轴承及它们之间的连杆组成一个单平行四边形连杆机构；第一轴承、第三轴承、第四轴承、第五轴承及它们之间的连杆、拍摄设备、俯仰轴连接件组成另一个单平行四边形连杆机构；两个单平行四边形连杆机构有共同的顶点第一轴承，当横滚轴电机连接第七轴承转动时，双平行四边形连杆机构能同时平行移动。
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