CN107883131B - 一种可伸缩稳定器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及拍照技术领域，公开了一种可伸缩稳定器及其控制方法，包括手柄、伸缩装置、夹持部、第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆，所述伸缩装置的两端分别连接有所述手柄和驱动所述夹持部做航向运动的第一驱动机构，所述第一连接杆的两端分别连接有所述第一驱动机构和驱动所述夹持部做横滚运动的第三驱动机构，所述第三连接杆的两端分别连接有所述第三驱动机构和驱动所述夹持部做俯仰运动的第二驱动机构，所述第二驱动机构与所述夹持部之间通过所述第二连接杆连接。本发明设计合理，结构紧凑，通过设置伸缩装置，使得拍摄稳定器能够伸缩，实现了对稳定器整体长度的可靠调节，提高用户的拍照体验。

Description

一种可伸缩稳定器及其控制方法

技术领域

本发明涉及拍照设备技术领域，具体涉及一种可伸缩稳定器及其控制方法。

背景技术

稳定器是用以实现目标载体的固定、调节目标载体的姿态(例如：方向、横滚和俯仰)和使目标载体稳定保持在确定的姿态上，从而实现目标载体的稳定、流畅且多角度拍摄。目前，目标载体有手机、摄像机和照相机。

目前，市面上现有稳定器的手柄与转动机构直接连接，稳定器的手柄一般比较短，当使用者或其他人需要同时入镜时，则需要请他人协助拍照，或是由使用者伸长自身手臂进行自拍时，若使用者的手臂长度不够长，则造成拍入的画面很局限，因此当需要进行远距离拍摄或者自拍时，现有稳定器在使用上不具方便性。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种可伸缩稳定器及其控制方法，以根据需要调整目标载体与拍摄物之间的距离使稳定器能够进行伸缩，进而实现伸缩后的稳定器能够进行稳定拍摄。

为了实现上述目的，本发明提供一种可伸缩稳定器，包括手柄、伸缩装置、夹持部、第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆，所述伸缩装置的两端分别连接有所述手柄和驱动所述夹持部做航向运动的第一驱动机构，所述第一连接杆的两端分别连接有所述第一驱动机构和用于驱动所述夹持部做横滚运动的第三驱动机构，所述第三连接杆的两端分别连接所述第三驱动机构和用于驱动所述夹持部做俯仰运动的第二驱动机构，所述第二驱动机构与所述夹持部之间通过所述第二连接杆连接。

作为优选方案，所述伸缩装置包括至少两根依次嵌套连接的伸缩杆，位于最外侧的伸缩杆与所述手柄固定连接，位于最内侧的伸缩杆与所述第一驱动机构固定连接。

作为优选方案，所述伸缩装置包括依次嵌套的第一伸缩杆、第二伸缩杆、第三伸缩杆、第四伸缩杆和第五伸缩杆，所述第一伸缩杆的一端与所述第一驱动机构固定连接，所述第五伸缩杆插设于所述手柄的内部。

作为优选方案，相邻两根伸缩杆之间通过限位套连接，在相邻的两根伸缩杆中，其中一根伸缩杆设有卡孔，所述限位套的下部设有与所述卡孔相匹配且能够与所述卡孔卡接的凸起，另一根伸缩杆下部固定套设于所述限位套。

作为优选方案，所述第一驱动机构包括第一电机与第一电机控制电路，所述第一电机与所述第一电机控制电路电连接；

所述第二驱动机构包括第二电机与第二电机控制电路，所述第二电机与所述第二电机控制电路电连接；

所述第三驱动机构包括第三电机与第三电机控制电路，所述第三电机与所述第三电机控制电路电连接。

作为优选方案，所述手柄上设有按键面板，所述按键面板上设有四方位控制按键，所述按键面板内设有四方位控制按键电路和蓝牙模块，所述四方位控制按键与所述四方位控制按键电路电连接，所述四方位控制按键电路与所述蓝牙模块电连接，所述蓝牙模块分别与所述第一电机控制电路和所述第三电机控制电路电连接。

作为优选方案，所述夹持部上设惯性测量单元，所述惯性测量单元与所述第二电机控制电路电连接。

作为优选方案，所述手柄内部分为第一腔体和第二腔体，所述第一腔体和所述第二腔体之间设有隔板。

作为优选方案，位于最外侧的伸缩杆嵌套在所述第一腔体内，所述第二腔体内设有电池仓和电池，所述电池放置在所述电池仓内。

作为优选方案，所述隔板位于所述第一腔体的一端设有固定所述位于最外侧的伸缩杆的端部的固定装置。

本发明还提供了一种可伸缩稳定器的控制方法，其技术方案如下：

S1、四方位控制按键电路实时采集四方位控制按键的方位控制信号，并将方位控制信号转换为可供四方位控制按键电路处理的方位控制输入信号；

S2、四方位控制按键电路将方位控制输入信号传送至蓝牙模块，蓝牙模块根据采集到的方位控制输入信号，计算出改变连接第一电机和第三电机的运动角度和运动趋势的信号指令，并将改变连接第一电机和第三电机的运动角度和运动趋势的信号指令发送至第一电机控制电路和第三电机控制电路中；

S3、第一电机控制电路对蓝牙模块发送的控制信号进行处理，输出第一电机的控制信号去控制第一电机的航向运动，第三电机控制电路对蓝牙模块发送的控制信号进行处理，输出第三电机的控制信号去控制第三电机的横滚运动；

S4、由于第一电机和第三电机运动状态的改变，惯性测量单元检测目标载体的角速度信息和加速度信息，并且对检测到的角速度信息和加速度信息进行解算，得出目标载体的姿态信息；

S5、惯性测量单元将目标载体的姿态信息传送至第二电机控制电路，第二电机控制电路将接收到的姿态信息进行处理，得出目标载体角速度和加速度的控制增量；

S6、第二电机控制电路将目标载体角速度和加速度的控制增量反馈去控制第二电机的俯仰运动。

本发明实施例所提供的一种可伸缩稳定器及其控制方法，具有以下技术效果：

本实施例通过在第一驱动机构和手柄之间设置伸缩装置，通过设置伸缩装置，能够解决目前稳定器手柄较短，能应用于自拍和拍摄较远距离的拍摄物等情况。

进一步的是，设置四方位控制按键电路接收四方位控制按键的信号，蓝牙模块接收四方位控制按键电路的信号，第一电机控制电路和第三电机控制电路对来自蓝牙模块的信号进行处理，将信号输出至第一电机和第三电机，进而控制第一电机和第三电机的运动状态。由于第一电机和第三电机的运动状态的改变，夹持部上的目标载体的运动状态也发生改变，夹持部上设有惯性测量单元，惯性测量单元采集目标载体的信号，第二电机控制电路对惯性测量单元的信号进行处理，将信号输出至第二电机，进而控制第二电机的的运动状态。通过上述技术特征，能控制稳定器的方向和稳定度,以达到伸缩后的稳定器拍摄稳定的效果。

附图说明

图1是本发明一种可伸缩稳定器的整体结构示意图；

图2是本发明一种可伸缩稳定器的局部结构示意图；

图3是本发明一种可伸缩稳定器的伸缩装置的爆炸示意图；

图4是本发明一种可伸缩稳定器的伸缩装置的结构示意图；

图5是本发明一种可伸缩稳定器的控制系统图一；

图6是本发明一种可伸缩稳定器的控制系统图二。

其中，1、手柄；11、第一腔体；12、第二腔体；13、隔板；14、固定装置；2、伸缩装置；21、第一伸缩杆；22、第二伸缩杆；23、第三伸缩杆；24、第四伸缩杆；25、第五伸缩杆；26、限位套；27、凸起；28、卡孔；29、弧形顶压块；210、滑动凹槽；3、夹持部；31、夹块；32、夹板；33、惯性测量单元；4、第一驱动机构；41、第一电机；42、第一电机控制电路；5、第二驱动机构；51、第二电机；52、第二电机控制电路；6、第三驱动机构；61、第三电机；62、第三电机控制电路；7、第一连接杆；8、第二连接杆；9、第三连接杆；100、按键面板；101、四方位控制按键；102、功能按键；103、拍摄按键；104、四方位控制按键电路；105、蓝牙模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明优选实施例的一种可伸缩稳定器，其包括手柄1、伸缩装置2、夹持部3、第一连接杆7、第二连接杆8和第三连接杆9，伸缩装置2的两端分别连接手柄1和用于驱动夹持部3做航向运动的第一驱动机构4，第一连接杆7的两端分别连接第一驱动机构4和用于驱动夹持部3做横滚运动的第三驱动机构6，第三连接杆9的两端分别连接第三驱动机构6和用于驱动夹持部3做俯仰运动的第二驱动机构5，第二驱动机构5与夹持部3之间通过第二连接杆8连接。

基于上述技术特征，伸缩装置2设置在第一驱动机构4和手柄1之间，通过设置伸缩装置2，使稳定器能在伸缩装置2伸缩方向上进行移动，从而使得目标载体与拍摄物之间处于最佳的拍照距离，能够解决由于目前稳定器手柄较短，在应用于自拍和拍摄较远距离的拍摄物不便利等情况。第一驱动机构4通过第二连接杆8与第三驱动机构6连接，当第一驱动机构4旋转时，第三驱动机构6能随着第一驱动机构4旋转，第二驱动机构5通过第三连接杆9与第三驱动机构6连接，当第三驱动机构6旋转时，第二驱动机构5能随着第三驱动机构6旋转，其中，第二连接杆8与第三连接杆9为L形连接杆，通过将各个驱动机构连接起来，能带动设置在夹持部3上的目标载体在空间内作旋转，从而能进行多角度拍摄。

本实施例中，如图1、2、3和4所示，伸缩装置2包括依次嵌套连接的多根伸缩杆，位于最外侧的伸缩杆与手柄1固定连接，位于最内侧的伸缩杆与第一驱动机构4固定连接。通过设置多根伸缩杆，能根据目标载体与拍摄物之间的距离，灵活调节伸缩杆的距离，从而达到良好的拍照效果。

相邻两根伸缩杆之间通过限位套26连接，在相邻的两根伸缩杆中，其中一根伸缩杆设有卡孔28，限位套26的下部设有与卡孔28相匹配且能够与卡孔28卡接的凸起27，凸起27的类型选为圆柱凸起，另一根伸缩杆下部套设于限位套26。每根伸缩杆的下部设置有弧形顶压块29，弧形顶压块29对称设置于每根伸缩杆的两侧，通过设置弧形顶压块29，使得限位套26对伸缩杆的锁紧力更加均匀，提高限位套26的可靠性与稳定性。与卡孔28相对的凸起27的一端连接有弹性部件，弹性部件的类型可选为弹簧，当需要对伸缩装置2进行伸展时，在外力作用下，对处于内侧的伸缩杆向外伸展，这是处于拉伸状态的弹簧得到压缩，弹簧处于压缩状态，当处于内侧的伸缩杆伸长至最长长度时，凸起27与卡孔28连接并暴露于卡孔28的外侧，此时弹簧处于拉伸状态，伸缩杆处于固定状态；当需要对伸缩装置2进行缩短时，在外力作用下，对处于内侧的伸缩杆向内缩短，这是处于拉伸状态的弹簧得到压缩，弹簧处于压缩状态，当处于内侧的伸缩杆缩短至收缩位置的末端时，此时整个伸缩装置2处于收回状态。

本实施例中，如图1、2、3和4所示，伸缩装置2可根据实际需要设置为两根以上嵌套连接的伸缩杆，本发明的伸缩装置2包括五根伸缩杆，分别为依次嵌套的第一伸缩杆21、第二伸缩杆22、第三伸缩杆23、第四伸缩杆24和第五伸缩杆25，其中，第一伸缩杆21、第二伸缩杆22、第三伸缩杆23、第四伸缩杆24和第五伸缩杆25的直径依次变大，第二伸缩杆22的上端和下端分别与第一伸缩杆21的下端和第三伸缩杆23的上端连接，第三伸缩杆23的下端与第四伸缩杆24的上端连接，第四伸缩杆24的下端与第五伸缩杆25的上端连接，第一伸缩杆21的一端与第一驱动机构4连接，第五伸缩杆25插设于手柄1的内部。用户可根据需要自由伸缩以调节稳定器的整体长度，从而调节目标载体与拍摄物之间的距离。

本实施例中，如图1、2、3和4所示，各个伸缩杆的外周面上沿其伸缩方向各对应设有一条滑动凹槽210，通过设置滑动凹槽210，从而能使第一伸缩杆21嵌套于第二伸缩杆22，第二伸缩杆22嵌套于第三伸缩杆23，第三伸缩杆23嵌套于第四伸缩杆24，第四伸缩杆24嵌套于第五伸缩杆25，从而便于伸缩装置2的伸展与缩短。

本实施例中，如图1和2所示，第一驱动机构4包括第一电机41和第一电机控制电路42，第一电机与第一电机控制电路电连接，其中，第一电机41连接有第一旋转轴，第一电机控制电路42控制第一电机41的运动状态，第一电机41通过带动第一旋转轴旋转，从而能带动夹持部3在空间内做航向运动；第二驱动机构5包括第二电机51和第二电机控制电路52，第二电机51与第二电机控制电路52电连接，其中，第二电机51连接有第二旋转轴，第二电机控制电路52控制第二电机51的运动状态，第二电机51通过带动第二旋转轴旋转，从而能带动夹持部3在空间内做俯仰运动；第三驱动机构6包括第三电机61和第三电机控制电路62，第三电机61与第三电机控制电路62电连接，其中，第三电机61连接有第三旋转轴，第三电机控制电路62控制第三电机61的运动状态，第三电机61通过带动第三旋转轴旋转，从而能带动夹持部3在空间内做横滚运动。

第一电机41、第二电机51和第三电机61的类型为无刷电机，相对于有刷电机，无刷电机具有可伺服控制、无极变频调速和成本相对较低等优点。第一旋转轴、第二旋转轴和第三旋转轴均为空心轴，空心轴内设置有滑环，从而使传功电机的电线不会随着电机的旋转而旋转，避免出现电线缠绕在一起的现象。

本实施例中，如图1所示，夹持部3包括夹板32和设置于夹板32两侧的夹块31，夹块31的一端与夹板32固定连接，另一端套设有弹性部件并可伸缩地插设于夹板32内，通过设置夹持部3，能形成夹持拍摄设备的空间，从而对拍摄设备进行固定。

本实施例中，如图1和5所示，手柄1上设有按键面板100，按键面板100上设有四方位控制按键101，按键面板100内设有四方位控制按键电路104和蓝牙模块105，通过设置四方位控制按键101和四方位控制按键电路104，从而控制第一电机41和第三电机61的运动状态，进而控制稳定器第一电机41的航向运动与第三电机61的横滚运动。四方位控制按键101与四方位控制按键电路104电连接，从而四方位控制按键电路104能检测出由四方位控制按键101输入的感应信号，并且将该感应信号转换为可供四方位控制按键电路104处理的输入信号。四方位控制按键电路104与蓝牙模块105电连接，蓝牙模块105识别来自四方位控制按键电路104输入的信号从而发出控制第一电机41做航向运动和第三电机61做横滚运动的信号指令，蓝牙模块105分别与第一电机控制电路42和第三电机控制电路62电连接，第一电机控制电路42和第三电机控制电路62接收来自蓝牙模块105发出的信号，对蓝牙模块105发出的信号进行处理，对第一电机41和第三电机61的运动趋势做出判断和预测，最后对第一电机41和第三电机61输出控制指令，从而对第一电机41和第三电机61的运动状态做出调整，进而第一旋转轴和第三旋转轴的运动状态发生改变。

本实施例中，如图1和6所示，夹持部3上设惯性测量单元33，惯性测量单元33与第二电机控制电路52电连接，惯性测量单元33检测设置在夹持部3上的目标载体的运动信息，运动信息包括角速度信息和加速度信息，并且对检测到的角速度信息和加速度信息进行解算，从而得出目标载体的姿态信息，惯性测量单元33将解算出的姿态信息发送至第二电机控制电路52中，第二电机控制电路52对接收到的姿态信息进行处理，得出目标载体角速度和加速度的控制增量，并且将控制增量反馈至第二电机51中，从而实现对第二电机51运动状态的调整。

本实施例中，如图2所示，手柄1内部为中空结构，分为第一腔体11和第二腔体12，第一腔体11和第二腔体12之间设有隔板13。通过设置手柄1内部为中空结构，既能减轻重量，又能充分利用空间。

本实施例中，如图2所示，在不改变手柄1的功能机构的前提下，位于最外侧的伸缩杆嵌套在第一腔体11内，使得伸缩装置2所占的空间面积缩小，第二腔体12内设有电池仓和电池，电池放置在电池仓内，以便对伸缩杆和电池起到更好的防护作用。

本实施例中，如图2所示，隔板13位于第一腔体11的一端设有固定最外侧伸缩杆端部的固定装置14，固定装置14为固定块，通过设置固定块，以便对最外侧伸缩杆进行固定，防止最外侧伸缩杆脱落手柄1。

本实施例中，如图1所示，按键面板100上还设有功能按键102和拍摄按键103，功能按键102的功能是切换稳定器不同的工作模式，拍摄按键103是在拍照和摄影模式下使用。

本实施例中，如图5和6所示，一种可伸缩稳定器的控制方法，其步骤包括：

S1、当需要改变第一电机41的航向运动状态和第三电机61的横滚运动状态时，可按下四方位控制按键101中的上下左右方位键，四方位控制按键101电路的输出端与四方位控制按键101电路的输入端电连接，四方位控制按键电路104实时采集四方位控制按键101的方位控制信号，并将方位控制信号转换为可供四方位控制按键电路104处理的方位控制输入信号；

S2、四方位控制按键电路104将方位控制输入信号传送至蓝牙模块105，蓝牙模块105根据采集到的方位控制输入信号，计算出改变连接第一电机41和第三电机61的运动状态的信号指令，并将改变连接第一电机41和第三电机61的运动状态的信号指令发送至第一电机41控制电路和第三电机61控制电路中，运动状态信号指令为第一电机41和第三电机61所需的角度偏移量，通过蓝牙模块105对来自四方位控制按键101电路的信息，从而能对四方位控制按键101电路输出的信号进行分析，向第一电机41控制电路和第三电机61控制电路输出需要改变第一电机41和第三电机61的角度的信号指令；

S3、第一电机控制电路42对蓝牙模块105发送的控制信号进行处理，输出第一电机41的控制信号去控制第一电机41的航向运动，第三电机61控制电路对蓝牙模块105发送的控制信号进行处理，输出第三电机61的控制信号去控制第三电机61的横滚运动，第一电机41控制电路和第三电机61控制电路对来自蓝牙模块105发送的控制信号进行处理，分别得到航向角度偏移量和横滚角度偏移量；

S4、由于第一电机41和第三电机61运动状态的改变，惯性测量单元33检测目标载体的运动状态信息，并且对检测到的目标载体的运动状态信息进行解算，得出目标载体的姿态信息，惯性测量单元33包括陀螺和加速度计，陀螺检测目标载体在三维空间中的角速度信号，加速度计检测目标载体在三维空间中的加速度信号，陀螺和加速度计的输出端均与第二电机控制电路52的输入端连接；

S5、惯性测量单元将目标载体的姿态信息传送至第二电机控制电路52，第二电机控制电路52将接收到的姿态信息进行PID运算处理后，得出目标载体角速度和加速度的控制增量；

S6、第二电机控制电路52将目标载体角速度和加速度的控制增量反馈去控制第二电机51的俯仰运动，进而最终控制目标载体的运动状态，提供及时的运动状态修正。

通过上述控制方法，能实现能控制稳定器的方向和稳定度,以达到伸缩后的稳定器拍摄稳定的效果。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种可伸缩稳定器，其特征在于，包括手柄、伸缩装置、夹持部、第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆，所述伸缩装置的两端分别连接所述手柄和用于驱动所述夹持部做航向运动的第一驱动机构，所述第一连接杆的两端分别连接所述第一驱动机构和用于驱动所述夹持部做横滚运动的第三驱动机构，所述第三连接杆的两端分别连接所述第三驱动机构和用于驱动所述夹持部做俯仰运动的第二驱动机构，所述第二驱动机构与所述夹持部之间通过所述第二连接杆连接；所述第一驱动机构包括第一电机与第一电机控制电路，所述第一电机与所述第一电机控制电路电连接；所述第二驱动机构包括第二电机与第二电机控制电路，所述第二电机与所述第二电机控制电路电连接；所述第三驱动机构包括第三电机与第三电机控制电路，所述第三电机与所述第三电机控制电路电连接；所述夹持部上设惯性测量单元，所述惯性测量单元与所述第二电机控制电路电连接；所述夹持部包括夹板和设置于所述夹板两侧的夹块，所述夹块的一端与所述夹板固定连接，另一端套设有弹性部件并可伸缩地插设于所述夹板内；所述伸缩装置包括至少两根依次嵌套连接的伸缩杆，位于最外侧的伸缩杆与所述手柄固定连接，位于最内侧的伸缩杆与所述第一驱动机构固定连接；所述手柄内部分为第一腔体和第二腔体，所述第一腔体和所述第二腔体之间设有隔板；位于最外侧的伸缩杆嵌套在所述第一腔体内，所述第二腔体内设有电池仓和电池，所述电池放置在所述电池仓内；所述手柄上设有按键面板，所述按键面板上设有四方位控制按键，所述按键面板内设有四方位控制按键电路和蓝牙模块，所述四方位控制按键与所述四方位控制按键电路电连接，所述四方位控制按键电路与所述蓝牙模块电连接，所述蓝牙模块分别与所述第一电机控制电路和所述第三电机控制电路电连接。

2.如权利要求1所述的可伸缩稳定器，其特征在于，所述伸缩装置包括依次嵌套的第一伸缩杆、第二伸缩杆、第三伸缩杆、第四伸缩杆和第五伸缩杆，所述第一伸缩杆的一端与所述第一驱动机构固定连接，所述第五伸缩杆插设于所述手柄的内部。

3.如权利要求1所述的可伸缩稳定器，其特征在于，相邻两根所述伸缩杆之间通过限位套连接，在相邻的两根所述伸缩杆中，其中一根所述伸缩杆设有卡孔，所述限位套的下部设有与所述卡孔相匹配且能够与所述卡孔卡接的凸起，另一根所述伸缩杆固定下部套设于所述限位套。

4.如权利要求1所述的可伸缩稳定器，其特征在于，所述隔板位于所述第一腔体的一端设有固定所述位于最外侧的伸缩杆的端部的固定装置。

5.一种可伸缩稳定器的控制方法，其特征在于，采用如权利要求1－4任意一项所述的可伸缩稳定器，包括以下步骤：

S1、四方位控制按键电路实时采集四方位控制按键的方位控制信号，并将方位控制信号转换为可供四方位控制按键电路处理的方位控制输入信号；

S2、四方位控制按键电路将方位控制输入信号传送至蓝牙模块，蓝牙模块根据采集到的方位控制输入信号，计算出改变连接第一电机和第三电机的运动角度和运动趋势的信号指令，并将改变连接第一电机和第三电机的运动角度和运动趋势的信号指令发送至第一电机控制电路和第三电机控制电路中；

S3、第一电机控制电路对蓝牙模块发送的控制信号进行处理，输出第一电机的控制信号去控制第一电机的航向运动，第三电机控制电路对蓝牙模块发送的控制信号进行处理，输出第三电机的控制信号去控制第三电机的横滚运动；

S4、由于第一电机和第三电机运动状态的改变，惯性测量单元检测目标载体的角速度信息和加速度信息，并且对检测到的角速度信息和加速度信息进行解算，得出目标载体的姿态信息；

S5、惯性测量单元将目标载体的姿态信息传送至第二电机控制电路，第二电机控制电路将接收到的姿态信息进行处理，得出目标载体角速度和加速度的控制增量；

S6、第二电机控制电路将目标载体角速度和加速度的控制增量反馈去控制第二电机的俯仰运动。