CN115789451A - 一种基于全向轮的电控移动辅助三脚架装置和控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种基于全向轮的电控移动辅助三脚架装置和控制方法，所述装置包括三脚架，具有三个脚，所述三个脚上分别安装有一个全向轮，三个舵机，用于分别控制三个全向轮轮轴的对地角度，姿态传感器，分别固定在三个舵机机身上或三脚架的脚上。控制单元根据姿态传感器测得的姿态数据，控制所述舵机的舵臂的偏转角度，使得三个全向轮的轮轴与地面平行，实现电机和全向轮的对地角度自适应，控制单元通过电机驱动三个全向轮，控制三脚架移动，可以实现全向移动，不需要整个装置的转向即可进行包括横向在内的任意方向平移，从而避免了因转向导致的镜头角度偏移，提高了三脚架移动的自由度和流畅性。

Description

一种基于全向轮的电控移动辅助三脚架装置和控制方法

技术领域

本发明涉及摄影设备技术领域，具体涉及一种基于全向轮的电控移动辅助三脚架装置和控制方法。

背景技术

三脚架是一种常用的摄影辅助设备，常用来支持拍摄设备，目前，摄影已走入寻常百姓家，拥有越来越多的用户需求。尤其是目前网红的流行对便捷摄影的需求，使得更加便捷的可移动的三脚架有了需求。

现有的三脚架即使能移动，目前也没有能够全向移动同时能够收缩折叠便携的。现有方案需要整个装置的转向才能进行横向移动，且容易因转向导致镜头角度偏移，降低转向的流畅度。而将全向轮移动机构运用于三脚架又面临全向轮对地面倾角的变化问题，从而影响正常的拍摄。

发明内容

本公开提供一种基于全向轮的电控移动辅助三脚架装置和控制方法，能够解决三脚架无法全向移动，需要整个装置的转向才能进行横向移动，且容易因转向导致的镜头角度偏移的问题。现有的三脚架即使能移动，目前也没有能够全向移动同时能够收缩折叠便携的。现有方案需要整个装置的转向才能进行横向移动，且容易因转向导致镜头角度偏移，降低转向的流畅度。而将全向轮移动机构运用于三脚架又面临全向轮对地面倾角的变化问题，从而影响正常的拍摄。为解决上述技术问题，本公开提供如下技术方案：

作为本公开实施例的一个方面，提供一种基于全向轮的电控移动辅助三脚架装置，包括：

三脚架，具有三个脚，所述三个脚上分别安装有一个全向轮；三个舵机，用于分别控制三个全向轮轮轴的对地角度；姿态传感器，分别固定在三个舵机机身或者三脚架的三个脚上；控制单元根据所述姿态传感器测得的姿态数据，控制所述舵机的偏转角度，使得三个全向轮的轮轴与地面平行。

较佳地，所述控制单元获取姿态传感器测得的对三个舵机机身xyz三个方向的加 速度值为a _x , a _y , a _z ，计算对地倾斜角

，进而得到舵机的偏转角 为

。

较佳地，所述控制单元根据舵机偏转角度，通过调节PWM信号占空比，控制舵机与舵臂的夹角扭动到相应角度。

较佳地，所述装置还包括舵机的舵臂，所述舵机通过舵臂与电机支架连接。

较佳地，所述电机支架上安装有电机，所述电机与全向轮连接。

较佳地，所述控制单元通过电机驱动三个全向轮，控制三脚架移动。

较佳地，所述三脚架的三个脚为可升降的支撑杆。

较佳地，所述控制单元根据舵机的偏转角发送控制单元计算所得到的固定占空比的PWM信号，使得三个全向轮的轮轴与地面平行。

作为本公开实施例的另一个方面，提供一种基于全向轮的电控移动辅助三脚架控制方法，包括如下步骤：

判断是否接收到移动指令；

如果没有接收到移动指令，则不驱动全向轮，并执行以下步骤：获取三个舵机的姿态数据，根据所述姿态数据控制所述舵机的偏转角，使得三个全向轮的轮轴与地面平行。

如果接收到移动指令，则使得舵机保持固定角度，并执行如下步骤：

根据所述移动指令控制所述全向轮的移动。

本公开的有益效果是：

(1)本公开中控制单元通过电机驱动三个全向轮，控制三脚架移动，可以实现全向移动，不需要整个装置的转向即可进行包括横向在内的任意方向平移，从而避免了因转向导致的镜头角度偏移。

(2)本公开中控制单元根据测得的姿态数据，控制舵机的偏转角度，使得全向轮的轮轴与地面保持平行，实现电机和全向轮的对地角度自适应，确保装置能够进行正常的移动与拍摄。

(3)本公开中三脚架的三个脚为可升降的支撑杆，可升降的支撑杆的底端分别与舵机、舵臂、电机支架、电机和全向轮连接，同时电机和全向轮的对地倾角可以被调整，因此，三脚架可以进行折叠，提高了其自由度和便携性。

附图说明

图1为基于全向轮的电控移动辅助三脚架装置示意图；

图2为全向轮的电控移动辅助相关部件的局部放大图；

图3为本公开实施例2中的控制逻辑流程图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种基于全向轮的电控移动辅助三脚架装置，请参阅附图1-2，包括：三脚架，具有三个脚7，三个脚7上分别安装有一个全向轮1；三个舵机，用于分别控制三个全向轮轮轴8的对地角度；姿态传感器6，分别固定在三个舵机2机身上。

其中，三脚架的三个脚7张开角度的大小可以调节，张开角度大小不同会导致对地角度不同，而全向轮1必须保持与地面垂直才能正常工作，通过控制单元获取的姿态数据，控制舵机2的偏转角度，实现了电机4和全向轮1的对地角度自适应。

控制单元，根据姿态传感器6测得的姿态数据，计算出舵机2的对地倾斜角，得到舵机2的偏转角度，进而控制舵机2带动舵臂3扭动到相应角度，使得三个全向轮的轮轴8与地面平行。

在一些实施例中，姿态传感器6固定在舵机2机身下方时，姿态传感器6相隔一段很 短时间测量与其固定连接的舵机2机身xyz三个方向的加速度值为a _x , a _y , a _z ，则该舵机2受 到的总加速度为

，z方向加速度为a _z ，控制单元根据获取的加速度数 值计算对地倾斜角

，进而得到舵机2的偏转角为

，例如，舵机2的舵臂3与三脚架的脚 垂直且方向向装置内部时为0度角，舵机2的舵臂3与三脚架的脚共线时为90度角。

在一些实施例中，姿态传感器6可以为加速度传感器或者其他任何可测量倾角或角度的传感器，姿态传感器6可以固定在舵机2机身的下方、上方、内部或者舵机2机身的其他部位，或者三脚架的三个脚7上的任何部位。

在一些实施例中，控制单元根据计算得到舵机2偏转角度，通过调节PWM信号占空比，控制舵机2扭动到相应角度。

在一些实施例中，所述装置还包括舵臂3，舵臂3与舵机2组成自由度云台结构，电机支架5固定在舵臂3上，舵机2通过舵臂3与电机支架5连接，三个舵机2分别固定在三脚架的三个脚7上，使得舵机2机身和整个三脚架的角度可被控制。

在一些实施例中，电机支架5上安装有电机4，电机4与全向轮1连接，舵机2角度的变化可以带动电机4和全向轮1的对地倾角的变化。

在一些实施例中，控制单元计算传输PWM占空比信号到三个电机4，通过电机驱动模块控制电机4和三个全向轮1，控制三脚架进行移动，使得装置可以在原地旋转，以及可以不旋转整个装置就能向沿着任意方向直线前进。

在一些实施例中，所述控制单元根据舵机2的偏转角发送固定占空比的PWM信号，使得三个舵机2与舵臂3保持原来的角度一直不变，例如，使得全向轮的轮轴8与地面保持平行的状态。从而保持装置在整体移动过程中的稳定性，避免装置整体的加速度影响姿态传感器6，使得其读出并经过解算的数据不再是对地倾角导致的不稳定情况。

在一些实施例中，三脚架的三个脚7为可升降的支撑杆，三个升降支撑杆的上端等间隔的铰接在摄影云台的周边，可升降的支撑杆的底端分别与一个全向轮1连接，同时电机4和全向轮1的对地倾角可以被调整，在不使用时，可以将三脚架进行折叠，使得三脚架具有便携可调的特性。

在一些实施例中，所述装置还包括可以为控制单元、通信装置、电机驱动模块和舵机驱动模块提供电压与电流的电源设备，该电源设备为可充电锂电池以及一套完整的供电线路。

实施例2

本实施例提供一种基于全向轮的电控移动辅助三脚架控制方法，如图3所示，实施例1中的基于全向轮的电控移动辅助三脚架控制装置在使用时，使用者根据拍摄需要发送指令到控制单元，控制单元统筹各方数据信息，进而实现对装置的控制。姿态传感器6可以为加速度传感器或者其他任何可测量倾角或角度的传感器，姿态传感器6可以固定在舵机2机身的下方、上方、内部或者舵机2机身的其他部位，或者三脚架的三个脚7上的任何部位。

使用者通过通信装置将信息传递给控制单元，通信装置可为蓝牙通信装置或者wifi通信装置以及其他通信装置。所述控制单元执行如下步骤：如图2所示，

判断是否接收到移动指令：

如果没有接收到移动指令，则为“角度适应模式”，电机4不需要驱动全向轮1进行整体移动，每个姿态传感器6相隔一段很短时间测量舵机2机身xyz三个方向的加速度值为a _x , a _y , a _z ，控制单元根据获取的加速度数值计算舵机2的对地倾斜角：

，

进而得到舵机2的偏转角为：

，

控制单元通过调节PWM信号占空比，通过舵机驱动模块驱动舵机2扭动到对地倾斜角，使得三个全向轮1的轮轴8与地面平行。

如果接收到移动指令，控制单元发送固定占空比的PWM信号，使得三个舵机2与舵臂3保持原来的角度一直不变，即全向轮1的轮轴8与地面保持平行的状态。控制单元发送PWM信号驱动电机4，使得本装置进行整体移动。电机4转动时为“角度固定模式”，整个装置移动到目标位置，电机4停止转动，此时结束“角度固定模式”。“角度固定模式”可以保持装置在整体移动过程中的稳定性，也可以避免装置整体的加速度影响姿态传感器6，使得其读出并经过解算的数据不再是对地倾角导致的不稳定情况。

尽管已经示出和描述了本公开的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本公开的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于全向轮的电控移动辅助三脚架装置，其特征在于，包括：

三脚架，具有三个脚，所述三个脚上分别安装有一个全向轮；

三个舵机，每个舵机上连接一个可由舵机改变角度的舵臂，用于分别控制三个全向轮轮轴的对地角度；

姿态传感器，分别固定在三个舵机机身上或者三脚架的脚上；

控制单元，根据所述姿态传感器测得的姿态数据，控制所述舵机与舵臂的夹角，使得三个全向轮的轮轴与地面平行。

2.如权利要求1所述的基于全向轮的电控移动辅助三脚架装置，其特征在于，所述控制 单元获取姿态传感器测得的对三个舵机机身xyz三个方向的加速度值为a _x , a _y , a _z ，计算对 地倾斜角

，进而得到舵机的偏转角为

。

3.如权利要求2所述的基于全向轮的电控移动辅助三脚架装置，其特征在于，所述控制单元根据舵机偏转角度，通过调节PWM信号占空比，控制舵机与舵臂的夹角扭动到相应角度。

4.如权利要求1所述的基于全向轮的电控移动辅助三脚架装置，其特征在于，所述装置还包括舵臂，所述舵机通过舵臂与电机支架连接。

5.如权利要求4所述的基于全向轮的电控移动辅助三脚架装置，其特征在于，所述电机支架上安装有电机，所述电机与全向轮连接。

6.如权利要求5所述的基于全向轮的电控移动辅助三脚架装置，其特征在于，所述控制单元通过电机驱动三个全向轮，控制三脚架移动。

7.如权利要求6所述的基于全向轮的电控移动辅助三脚架装置，其特征在于，所述三脚架为可升降的支撑杆。

8.如权利要求1或2所述的一种基于全向轮的电控移动辅助三脚架装置，其特征在于，所述控制单元根据计算出的舵机偏转角发送控制单元计算所得到的固定占空比的PWM信号，通过舵机控制三个全向轮的轮轴与地面平行。

9.一种基于全向轮的电控移动辅助三脚架控制方法，其特征在于，用于如权利要求1-8任一项所述的基于全向轮的电控移动辅助三脚架装置，包括如下步骤：

判断是否接收到移动指令；

如果没有接收到移动指令，则不驱动全向轮，并执行以下步骤：获取三个舵机的姿态数据，根据所述姿态数据控制所述舵机的偏转角，使得三个全向轮的轮轴与地面平行。

10.如权利要求9所述的一种基于全向轮的电控移动辅助三脚架控制方法，其特征在于，如果接收到移动指令，则使得舵机保持固定角度，并执行如下步骤：

根据所述移动指令控制所述全向轮的移动。

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