CN113323981B - 竖向定位设备、竖向减震装置及具有其的稳定器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于减震来自壳体的竖向震动的竖向减震装置，其包括：壳体；以能绕一枢转轴线枢转的方式安置在壳体内的变速平衡机构；竖向支撑所述载荷的支承机构；力产生机构；其中在所述载荷经受竖向震动而处于不同竖向高度时，所述变速平衡机构被构造成允许力产生机构以基本不变的力平衡所述载荷的重力。由此，提供一种反应灵敏、结构简单、补偿效果好的竖向减震装置。进一步，还提供了载荷的竖向定位设备、成像装置用稳定器。

Description

竖向定位设备、竖向减震装置及具有其的稳定器

技术领域

本发明涉及摄影拍摄装置的机械防抖动或者位置控制技术领域，具体涉及一种竖向定位设备、竖向减震装置及具有这样的竖向减震装置的稳定器和拍摄设备。

背景技术

对于例如在测量机械、制造机械、光学仪器或者拍摄设备等高精度机电系统来说，尽可能地避免或者最小化来自外部环境的震动或者抖动对于保持系统中的功能部件的期望位置而言是非常重要的。作为一种机械防抖式解决方案，稳定器目前已经随着直播和旅行自拍的火爆而成为了普通消费者争相追捧的新型消费电子产品。

对于稳定器而言，其在消费者静止拍摄时的自拍稳定性绝对没得说。不过如果普通消费者以第一人称走路拍摄，画面会有明显的上下步伐的抖动，从而影响摄影效果，容易降低画面的清晰度，还不便对美好的场景进行抓拍。同样地，对于无人机或者无人车搭载的成像装置来说，由于路面的颠簸或者气流的影响，也会产生不期望的竖向上的震动，从而不利于拍摄效果的提升。

已知的是，诸如斯坦尼康等厂商在内尝试利用诸如平行四边形结构搭配弹性件或阻尼件对载荷进行竖向机械减振，然而在实践中发现，弹性件或阻尼件往往只能起到缓冲和储蓄冲击力，延迟释放的作用，但并不能如上所述的将功能部件(例如镜头)保持在竖向上的期望位置，因此这种机械减振的方式是不令人满意的。更为严重的是，平行四边形结构本身的体积和重量均很巨大，这显然不符合目前稳定器小型化和便携化的流行趋势，作为减震方案并不为普通消费者所接受。

在此基础上，有人提出利用电机等致动器装置来竖向上补偿功能部件在震动时偏离期望位置的移位，但由于功能部件往往都非常的沉重，因此要求电机具有很大的转矩，这意味着电机的体积巨大、能耗巨大且需要很好的热耗散，这对于稳定器或者无人机或者无人车这类注重小型化和轻量化的自带电源产品而言，出于竖向减震的目的来增加这种类型的电机是根本不现实的。

因此，行业内仍存在提供一种令人满意的、商业上可行的竖向减震装置和竖向定位设备的需求。

发明内容

本发明旨在提供一种能至少部分地解决上述现有技术的种种不足的竖向减震装置。

根据本发明的一方面，提供了一种竖向减震装置，该竖向减震装置用于支撑载荷，其中，所述竖向减震装置包括：壳体；以能绕一枢转轴线枢转的方式安置在壳体内的变速平衡机构；竖向支撑所述载荷的支承机构，其被构造成在该变速平衡机构的一侧在距该枢转轴线第一距离处与该变速平衡机构作用连接，以传递来自所述载荷的重力对所述变速平衡机构沿第一旋转方向施加第一转矩；力产生机构，其被构造成在该变速平衡机构的同一侧在距该枢转轴线第二距离处与该变速平衡机构作用连接，以向所述变速平衡机构施力从而对所述变速平衡机构沿相反于第一旋转方向的第二旋转方向施加第二转矩，该力产生机构以其一端固定连接至该壳体；其中在所述载荷经受竖向震动而处于不同竖向高度时，所述变速平衡机构被构造成允许力产生机构以基本不变的力平衡所述载荷的重力。

由此，与现有技术相比，根据本发明的竖向减震装置通过新颖的的机械减震的设计使载荷能以失重的方式悬浮设置，这种新颖的机械设计具有结构简单、布置紧凑、空间利用率高等有益效果，这对于商品的小型化和便携化是非常有益的，有利于提高产品的整体竞争力。

在一个优选实施方式中，其中所述变速平衡机构包括：可枢转地安置在壳体内的枢转轴；同轴布置的具有较大的外径和/或模数的第一齿轮和具有较小的和/或的第二齿轮，其中所述支承机构包括与该第一齿轮相啮合的第一齿条，所述力产生机构还包括与该第二齿轮相啮合的第二齿条，其中所述第一齿条和第二齿条被布置在同一侧。由此，经由这样的设计，以低成本的方式实现了对载荷的可靠的竖向增稳。

在一个优选实施方式中，所述第一齿轮的直径是所述第二齿轮的直径的至少3倍、优选地为4倍。由此，允许载荷发生竖向震动期间，力产生机构并不会相应地发生明显的竖向移位，这便于实现力产生机构保持向外输出基本恒定不变的作用力。

在一个优选实施方式中，还包括设置在所述壳体内的至少一个直线引导机构，所述引导机构包括固定设置在所述壳体上的滑行部和固定连接至所述第一齿条和/或所述第二齿条的直导轨部，从而允许在发生竖向震动时允许所述第一齿条和/或所述第二齿条相对于所述壳体在直线方向上运动。由此，以成本低廉且可靠的方式确保竖向支承机构和力产生机构能长期地在竖向方向上向变速平衡机构施加作用力。

在一个优选实施方式中，所述力产生机构还包括：能够沿直线方向拉伸或者回缩的弹性件，所述弹性件的一端可操作地连接至壳体；转接件，所述转接件的一端操作连接至所述弹性件且相对的另一端操作连接至所述第二齿条，以允许所述弹性件和所述第二齿条大致平行地相邻布置。由此，允许该竖向减震装置以结构紧凑的方式布置，从而不会过分增加竖向减震装置的外部体积。

在一个优选实施方式中，还包括用于调节所述弹性件的预紧力的调节机构，其包括：与该壳体螺纹连接的、并与该弹性件的一端操作连接的调节件，其中经由相对于该壳体旋入或者旋出该调节件来调节所述弹性件的预紧力。由此，以简单的方式允许该竖向减震装置适应不同重量的载荷，从而提高了该竖向减震装置的通用性。

根据本发明的另一方面，还提供了一种载荷的竖向定位设备，包括用于测量所述载荷的竖向位置的位置传感器、位置控制器和电机，其中该位置控制器接受来自该位置传感器的载荷的竖向位置的信号并生成用于控制该电机的动作的输出信号，其中该定位设备还包括用于竖向支撑所述载荷的竖向减震装置，其中该电机操作连接至所述变速平衡机构以经由该电机的动作使载荷沿震动方向的反方向运动，从而将载荷定位在竖向上的确定位置。由此，可以实现确保载荷一直位于竖向上的确定位置。

根据本发明的另一方面，还提供了一种成像装置用稳定器，其包括能够至少在两个轴线上对成像装置增稳的增稳装置、壳体和连接至该壳体的、用于竖向支撑该增稳装置的竖向减震装置，其中该竖向减震装置为所述的竖向减震装置。由此，能够消除竖向震动对成像装置的影响。

在一个优选实施方式中，所述稳定器还包括：用于测量所述成像装置的竖向位置的位置传感器；用于接收来自该位置传感器的成像装置的竖向位置的信号的控制器；以及与该变速平衡机构操作连接的电机，其中所述控制器用于根据所述位置传感器检测的所述成像装置的位置信息控制所述电机动作以驱动所述变速平衡机构旋转。由此，能够快速地对外部竖向震动做出反应并将载荷定位在竖向上的确定位置。

在一个优选实施方式中，所述传感器为惯性测量单元，所述控制器在所述惯性测量单元检测到所述壳体产生震动时，控制所述电机带动所述平衡机构旋转，使所述成像装置相对于所述壳体沿震动方向的反方向运动以使该成像装置在竖向上具有基本不变的绝对位置。

本发明的其它特征和优点的一部分将会是本领域技术人员在阅读本公开后显见的，另一部分将在下文的具体实施方式中结合附图描述。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：

图1示出了根据本发明的竖向减震装置的爆炸图，其中部分部件被移除以更好地示出该装置的内部结构；

图2示出了根据图1中的竖向减震装置的主视图。

附图标记说明

10.竖向减震装置 20.增稳装置 30.变速平衡机构 40.支承机构

50.力产生机构 11.壳体 12.端盖 31枢转轴 A1.枢转轴线

32.第一齿轮 33.第二齿轮 34.轴承座 35.轴承

41.第一齿条 51.第二齿条 52.弹性件 53.转接件

60.直线引导机构 61、61A.直导轨部 62、62A.滑行部

70.调节机构 71.调节件 72.调节盖 81A.传感器安装座

81B.减震球 81C.传感器支承件 82.电机

具体实施方式

现参考附图，详细说明本发明所公开的竖向减震装置的示意性方案。尽管提供附图是为了呈现本发明的一些实施方式，但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制，并且某些特征可被放大、移除或局剖以更好地示出和解释本发明的公开内容。附图中的部分构件可在不影响技术效果的前提下根据实际需求进行位置调整。在说明书中出现的短语“在附图中”或类似用语不必参考所有附图或示例。

需要说明的是，当组件被称为“固定”至另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“支撑”或“支承”或“安置”于另一个组件，它可以是直接支承或支撑或安置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。在下文中被用于描述附图的某些方向性术语，例如“横”、“竖”、“前”、“后”、“内”、“外”、“上方”、“下方”和其它方向性术语，将被理解为具有其正常含义并且指正常看附图时所涉及的那些方向。除另有指明，本说明书所述方向性术语基本按照本领域技术人员所理解的常规方向。本发明中所使用的术语“第一”、“第二”及其类似术语，在本发明中并不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个部件与其它部件进行区分。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在图1中，示意性地示出了本发明的一个实施方式的用于减震来自壳体的竖向震动的竖向减震装置10，其中该竖向减震装置10用于支撑载荷。在此，作为一种示例，该载荷可以是用于拍摄图像/视频的成像装置，例如数码相机、摄像机，也可以为具有摄像功能的手机、平板电脑等便携式通讯装置，同样该载荷也可以是搭载有该成像装置的稳定器。其中，该竖向减震装置20包括一以绕枢转轴线A1枢转的方式支承在壳体11的变速平衡机构，在图1所示出的实施例中，该变速平衡机构30包括：例如经由安装在轴承座34上的轴承35枢转地安置在壳体11内的枢转轴31，其中该枢转轴31自身的轴线被标示为枢转轴线A1。进一步，在该枢转轴31上围绕该枢转轴线A1隔开地同轴布置有第一齿轮32和第二齿轮33，其中在此示出的第一齿轮32可选地在直径和模数上均大于第二齿轮33。优选地，该第一齿轮的直径是所述第二齿轮的直径的至少3倍、具体可为大4倍。具体来说，作为一种非限定性的示例，其中第一齿轮32的直径可以选定为约60毫米，而第二齿轮33的直径可以选定为约15毫米。

相应地，在该变速平衡机构30的一侧设置有与其作用连接的支承机构40，其中该支承机构40在此用于竖向支撑以上描述的载荷，在此该载荷例如为图2中示出的增稳装置20(在此作为示例为三轴增稳装置)，当然可以理解得到的是也可以为两轴的增稳装置。在此，该支承机构40包括与该第一齿轮32相啮合的第一齿条41，其中该第一齿条41的顶端上设有可与载荷的底部的例如1/4螺纹孔相连接的螺纹件。优选地，将第一齿条41布置成在其1/2行程位置处与该第一齿轮32的外周相啮合，由此实现在该变速平衡机构30的一侧在距该枢转轴线A1第一距离(第一齿轮32的半径)处与该变速平衡机构30作用连接，以传递来自所述载荷20的重力对变速平衡机构30沿第一旋转方向(在图2中为逆时针方向)施加第一转矩。

需要指出的是，尽管在此将该支承机构40设计为与变速平衡机构的第一齿轮32相啮合的刚性的第一齿条41，但这并非是限定性的。实际上，本领域技术人员能够想到其它用于竖向支撑载荷并将该载荷的重力在距枢转轴线第一距离处作用连接的方式，诸如可以借助于滑轮传动或者带传动等柔性件的方式。

与此同时，如图2所示，在该变速平衡机构的同一侧(在图2中的图面靠左侧)与该支承机构40并排间隔开地设置有力产生机构50，其中该力产生机构包括与第二齿轮33相啮合的第二齿条51，其中在该第二齿条51的上端优选地固定连接有转接件53。如图2所示，该转接件53大致呈薄板状，其中薄板状的转接件53的一端(图2中靠左端)操作连接至下文中详述的弹性件52且相对的另一端(图2中靠右端)操作连接至该第二齿条51。在此，这里的弹性件52被构造成能够沿壳体的延伸方向受压回缩的压簧，其中该压簧的一端能直接或者借助于下文详述的调节盖72操作地连接至壳体11。该压簧自身所积蓄的弹性力借助于该转接件53的传递作用会向第二齿条51施加向上的作用力。由于该第二齿条51啮合至该第二齿轮33，从而允许该力产生机构50以布置在变速平衡机构30的同一侧的方式在距该枢转轴线A1第二距离(第二齿轮33的半径)处与该变速平衡机构30作用连接，以向变速平衡机构30施加向上的作用力从而对变速平衡机构30沿相反于第一旋转方向的第二旋转方向(在此为顺时针方向)施加第二转矩。优选地，将第二齿条51布置成在其1/2行程位置处与该第二齿轮33的外周相啮合，通过调节压簧所提供的弹性力的大小，可以借助于变速平衡机构使压簧的弹性力完全实现对载荷重力补偿。当然，需要指出的是，除了在此示例性描述的压簧外，也可以实现在直线方向上拉伸的拉簧，例如将弹性件的作用方向从向上改变成向下即可。

如图2所示，在该竖向减震装置未经受竖向震动时，由于压簧52对于载荷的重力补偿或者重力平衡作用，使得载荷可以形成“悬浮”效果，这对于摄影师来说是很有吸引力的。而当竖向减震装置经受竖向震动时(例如摄影师为了实现以第一人称的运动拍摄，例如步行自拍)，来自身体的起伏运动会例如借助于摄影师的手使得载荷相对于壳体11在竖向上发生不期望的相对移动，这种相对移动在齿轮/齿条运动副的作用下会造成枢转轴31发生一定角度的转动。应该注意，本文中竖向震动泛指具有竖向分量的震动，即只要震动在竖直方向具有分量，即可称作竖向震动，换言之，竖向震动的宏观运动方向并不一定是竖直方向的，也可以与竖直方向具有一定的夹角。

根据以上详述的竖向减震装置，由于第一齿轮32的直径远大于第二齿轮33的直径，这就意味着当第一齿条41在竖向上移动一定距离时，其造成第二齿条51移位的距离在变速平衡机构的传动比作用下会大大的减小，例如在第一齿轮32的直径是所述第二齿轮33的直径4倍时，第一齿条41每移动1毫米，第二齿条51相应地只会移动0.25毫米。在变速平衡机构的传动缩小机制的作用下，由于第二齿条51的行程范围很小，这使得其移动所造成的压簧的压缩量相应地也很小，所以压簧52在整个竖向震动运动过程中提供的支撑力变化很小，从而允许力产生机构50以基本不变的力平衡所述载荷的重力，这使得载荷很快恢复至“悬浮”状态，从而不会对拍摄的画质带来实质性的影响。其结果是，在载荷经受轻微的竖向震动时，归因于上述竖向减震装置的作用，允许摄影师在以第一人称步行自拍时也能够拍出令人满意的画质而无需进行后期处理。这样允许在更宽的起伏运动范围内更加可靠地消除载荷不期望的竖向抖动。

进一步，在此示出的示例实施方式中，该竖向减震装置的载荷范围大致在1千克至3千克的范围内，因此期望该弹性件52所积蓄的弹簧力是可调的以适应于不同重量的载荷。为此，优选地使该竖向减震装置还设置有用于调节该弹性件52的预紧力的调节机构70。如图1所示，该调节机构70包括设置在壳体11的底端的与该壳体11的端盖12螺纹连接的调节件71，在此该调节件71为螺丝，其允许用户用手或者借助于工具被拧紧或者旋松从而相对于壳体11的端盖12向里或向外移位。在此，该弹性件52以其一端抵靠至设置于端盖12内的调节盖72，其中该调节盖72与调节件71的端部相抵靠。借此，经由相对于该壳体11旋入该调节件71能向里压缩弹性件52以提供较高的预紧力。反之，也可以相对于壳体11旋出该调节件71以允许弹性件52向外伸展从而具有较低的预紧力，这适合于较轻的载荷。同样地，图1中的调节机构是非限定性的，例如可以利用扳手件来实现对弹性件52的预紧力的调节。

并且，如图2所示，由于能够将支承机构40和力产生机构50以同侧布置的方式设置在壳体11内，与现有技术相比，这种同轴布置的方式使得壳体11内的空间利用率大大提高，这种紧凑的布置方式对于商品的小型化和便携化是非常有益的。

为了确保支承机构40和力产生机构50对变速平衡机构30总是沿竖向方向上施加作用力以避免施力不均对竖向减震效果的不利影响，优选地，如图1所示，该竖向减震装置还包括设置在壳体11内的至少一个直线引导机构60，其中该直线引导机构包括固定设置在壳体11上的滑行部62、62A和相应地固定连接至第一齿条41和第二齿条51的直导轨部61、61A，从而允许在发生竖向震动时允许在该直线引导机构60的引导作用下使第一齿条41和第二齿条51相对于壳体11始终在直线方向上运动。这对于该竖向减震装置的长时间的稳定工作是非常有益的。当然，在图1中示出的直线引导机构60的结构是示例性而非限定性的，实际上，诸如滑槽和与之配合的滑销等方式也是可行的。

作为本发明的更进一步的，根据以上描述可知，本发明的竖向减震装置自身能够借助于变速平衡机构以紧凑的方式来允许弹性件52在宽的范围内被动地对诸如拍摄装置的载荷在竖向上的抖动进行自然应对并带动载荷作相应的补偿运动。实践中发现，在单独只用弹性件进行竖向减震的情况下，被动式的竖向增稳对微小的上下起伏的修正效果欠佳，这对于某些严苛的画质要求的拍摄场合是不完美的。为此，本发明还提出采用主动的竖向增稳方式的竖向定位设备，以下将结合图1-2进行详细描述。

在图2中示出了该竖向定位设备，其包括用于测量载荷的竖向位置的位置传感器(未图示出)、用于接收来自该位置传感器的载荷的位置的信号的控制器(未图示出)以及与该竖向减震装置的变速平衡机构相连接的电机82。下面将结合图1和2进行详细描述。

如图1所示，在第一齿条41的顶端固定连接有传感器支承件81C，该支承件81C大致呈平板状且以其一端借助于紧固件固定连接至该第一齿条41顶端。在该传感器支承件81C的上方平行地设置有用于安装位置传感器的呈板状的传感器安装座81A，在此，优选为惯性测量单元(IMU)的传感器固定地安放在该传感器安装座81A。优选地，为了使该传感器免受来自外界的机械高频震动的影响(该高频震动可被视为是传感器的“噪声”)而主要识别由于摄影师步伐走动所带来的低频上下起伏，在该传感器支承件81C和传感器安装座81A安装有用于阻尼来自外部的机械高频震动(例如来自于电机动作时产生的机械高频震动)的多个减震球81B，如图1所示，这些减震球81B以分设在板状的传感器支承件81C的四角的方式夹设在支承件81C和安装座81A之间。

进一步，在图1中还示出了操作连接至该变速平衡机构30的电机82，其中优选地该电机82配设有用于处理来自位置传感器的载荷的竖向位置的信号。在此，如图2所示，该电机82的输出端直接连接至变速平衡机构30的枢转轴31，从而允许电机82与载荷的竖向震动相关地直接旋转驱动该枢转轴31按需地转动。当然，电机82的安装位置在此不做限制，只要能使枢转轴31按需转动即可。比如，电机82可安装在轴承座34处，或者该电机82可以借助于减速齿轮间接地连接至该枢转轴31。

在该竖向定位设备工作时，首先由设置在传感器安装座81A上的传感器来执行载荷的竖向位置的测量以获取载荷的实际竖向位置。进一步，作为优选的方式，可以位置控制器中设定或者存储有载荷的预设竖向位置并且在载荷发生竖向震动时，该位置控制器被设计成根据预设竖向位置和实际竖向位置来控制电机82发生枢转，从而经由该电机82的动作使载荷沿震动方向的反方向运动，从而将载荷定位在竖向上的确定位置，这样使得该载荷能够在竖向上具有基本不变的绝对位置。

具体地，在载荷在竖向上发生震动时(例如由于摄影师的步伐所造成的微小起伏)，该位置传感器获取到载荷的实际竖向位置后将实际竖向位置的信号传输到位置控制器中。在此，本发明实施方式的位置传感器用于实时(或周期性)获取载荷的实际竖向位置并将实际竖向位置传输到位置控制器中，该位置控制器内具有预设的竖向位置信息并且基于所接收的实际竖向位置的信号来判断实际竖向位置与预设竖向位置是否存在偏差(不同)。当实际的竖向位置高于预设的竖向位置时，即意味着载荷出现了快速的向上升高运动，此时位置控制器通过驱动电机82进行逆时针转动从而带动变速平衡机构30内的第一齿条41使载荷向下运动(即沿震动方向的反方向运动)，从而抵消了该载荷在竖直方向出现的抖动并将载荷定位在竖向上的确定位置。同样地，当实际的竖向位置低于预设的竖向位置时，即意味着载荷出现了快速的向下降落运动，此时位置控制器通过驱动电机82进行顺时针转动从而带动变速平衡机构30内的第一齿条41使载荷向上运动(即沿震动方向的反方向运动)，这同样能抵消了该载荷在竖直方向出现的抖动并将载荷定位在竖向上的确定位置。与被动增稳相比，以上利用位置传感器、位置控制器和电机的主动增稳的方式响应时间更短，能够进行精准位移补偿。对于微小的上下起伏改善效果也很明显。

需要指出是，根据本发明中的竖向定位设备，载荷一直是处于其重力被基本平衡的状态或者说处于失重状态，因此在此种情形下电机82在旋转动作时并不需要负担任何载荷的重力，因此在此处的竖向位置调节中，微电机或者小型的伺服电机是可行的。这种电机具有调控快速和精准的优点，同时这种电机所需的能耗和散热量均是小的，这对于稳定器或者无人机或者无人车这类的产品来说并不会造成不可接受的负担。

可以理解的是，上文所描述的用于减震来自支承结构的竖向震动的竖向减震装置可以用于成像装置用的稳定器，例如但不限于手持稳定器、无人机、无人车等。在该成像装置用的稳定器是能至少在两个轴线上对成像装置增稳手持稳定器的情形下，该壳体11例如可以是稳定器的供用户持拿的手柄，此时用户走动时所产生的竖向震动可以经由该竖向减震装置所减震，从而即使在用户走动的情形下仍能够保证拍摄的品质和效果。同样地，在该成像装置用的稳定器是无人机的情形下，该壳体11例如可以是无人机的悬挂吊舱等。

并且可以理解，上述所描述的用于减震来自壳体的竖向震动的竖向减震装置同样可以用于拍摄设备，例如VR视频拍摄机器人或影视小车等。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经组合，形成本领域技术人员可以理解的其它实施方式。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。在不脱离本发明的构思和原则的前提下，本领域的技术人员可作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种竖向减震装置，该竖向减震装置用于支撑载荷，其特征在于，所述竖向减震装置包括：

壳体；

以能绕一枢转轴线枢转的方式安置在壳体内的变速平衡机构；

竖向支撑所述载荷的支承机构，其被构造成在该变速平衡机构的一侧在距该枢转轴线第一距离处与该变速平衡机构作用连接，以传递来自所述载荷的重力对所述变速平衡机构沿第一旋转方向施加第一转矩；

力产生机构，其被构造成在该变速平衡机构的同一侧在距该枢转轴线第二距离处与该变速平衡机构作用连接，以向所述变速平衡机构施力从而对所述变速平衡机构沿相反于第一旋转方向的第二旋转方向施加第二转矩，该力产生机构以其一端固定连接至该壳体；

其中在所述载荷经受竖向震动而处于不同竖向高度时，所述变速平衡机构被构造成允许力产生机构以基本不变的力平衡所述载荷的重力；

其中所述变速平衡机构包括：

可枢转地安置在壳体内的枢转轴；

同轴布置的具有较大的外径和/或模数的第一齿轮和具有较小的外径和/或模数的第二齿轮；

其中所述支承机构包括与该第一齿轮相啮合的第一齿条，所述力产生机构还包括与该第二齿轮相啮合的第二齿条，其中所述第一齿条和第二齿条被布置在同一侧；

还包括操作连接至变速平衡机构的电机，其中经由该电机的动作使载荷沿震动方向的反方向运动，从而将载荷定位在竖向上的确定位置。

2.如权利要求1所述的竖向减震装置，其特征在于，所述第一齿轮的直径是所述第二齿轮的直径的至少3倍。

3.如权利要求2所述的竖向减震装置,其特征在于所述第一齿轮的直径是所述第二齿轮的直径的4倍。

4.如权利要求1所述的竖向减震装置，其特征在于，还包括设置在所述壳体内的至少一个直线引导机构，所述直线引导机构包括固定设置在所述壳体上的滑行部和相应地固定连接至所述第一齿条和/或所述第二齿条的直导轨部，从而允许在发生竖向震动时允许所述第一齿条和/或所述第二齿条相对于所述壳体在直线方向上运动。

5.如权利要求1所述的竖向减震装置，其特征在于，所述力产生机构还包括：

能够沿直线方向拉伸或者回缩的弹性件，所述弹性件的一端可操作地连接至壳体；

转接件，所述转接件的一端操作连接至所述弹性件且相对的另一端操作连接至所述第二齿条，以允许所述弹性件和所述第二齿条大致平行地相邻布置。

6.如权利要求5所述的竖向减震装置，其特征在于，还包括用于调节所述弹性件的预紧力的调节机构，其包括：与该壳体螺纹连接的、并与该弹性件的一端操作连接的调节件，其中经由相对于该壳体旋入或者旋出该调节件来调节所述弹性件的预紧力。

7.一种载荷的竖向定位设备，其特征在于，包括用于测量所述载荷的竖向位置的位置传感器、位置控制器和电机，其中该位置控制器接受来自该位置传感器的载荷的竖向位置的信号并生成用于控制该电机的动作的输出信号，其中该定位设备还包括用于竖向支撑所述载荷的如权利要求1至6中任一项所述的竖向减震装置，其中该电机操作连接至所述变速平衡机构以经由该电机的动作使载荷沿震动方向的反方向运动，从而将载荷定位在竖向上的确定位置。

8.一种成像装置用稳定器，其包括能够至少在两个轴线上对成像装置增稳的增稳装置、壳体和连接至该壳体的、用于竖向支撑该增稳装置的竖向减震装置，其中该竖向减震装置为如权利要求1至6中任一项所述的竖向减震装置。

9.如权利要求8所述的稳定器，其特征在于，所述稳定器还包括：

用于测量所述成像装置的竖向位置的位置传感器；

用于接收来自该位置传感器的成像装置的竖向位置的信号的控制器；以及

与该变速平衡机构操作连接的电机，其中所述控制器用于根据所述位置传感器检测的所述成像装置的竖向位置控制所述电机动作以驱动所述变速平衡机构旋转。

10.如权利要求9所述的稳定器，其特征在于：所述位置传感器为惯性测量单元，所述控制器在所述惯性测量单元检测到所述壳体产生震动时，控制所述电机带动所述平衡机构旋转，使所述成像装置相对于所述壳体沿震动方向的反方向运动以使该成像装置在竖向上具有基本不变的确定位置。

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