CN218178472U - 可自动调节的四轴稳定器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种可自动调节的四轴稳定器，包括Z轴稳定机构和三轴稳定机构；Z轴稳定机构包括上下设置的支撑块、导杆和握柄，及第一弹簧和减震联动组件；导杆上端与支撑块固连、下端活动穿设于握柄上端；第一弹簧套在导杆上并位于支撑块与握柄之间；减震联动组件包括第一联杆、第二联杆、驱动装置和第二弹簧；第一联杆顶端与支撑块枢接、底端与第二联杆上段枢接且位置可调；握柄与第二联杆下段枢接且位置可调；驱动装置固定在第一联杆；第二弹簧两端分别作用于驱动装置的输出端和第二联杆的顶端；三轴稳定机构安装在支撑块的上表面。本实用新型可以实现Z轴方向的补偿调节，降低手持拍摄时的画面晃动，减震缓冲效果更好。

Description

可自动调节的四轴稳定器

技术领域

本实用新型涉及摄影设备技术领域，特别是指一种可自动调节的四轴稳定器。

背景技术

四轴稳定器是手持稳定装置的一种，是为减轻手持录像震动而设计的一种兼具三轴稳定与Z轴稳定功能的稳定器械。通过调查研究发现，目前市场在售的手机稳定器大多只具有三轴稳定功能，对Z轴的稳定与减震考虑较少，导致用户体验不佳。传统稳定器稳定效果较为普通，但随着用户对拍摄质量不断提高，在剧烈运动录像方面手持稳定系统已逐渐被小型运动相机取代。市场上也存在Z轴消步器作为三轴稳定器的额外配件使用，但仍存在如握持重心偏移导致用户手腕酸胀或无法单手握持等问题。

通过研究分析相关文献，结合目前市场上稳定器产品进行深入的对比分析和研究可知，多数产品主要存在以下问题：（1）功能单一，结构复杂；（2）操作方式困难；（3）无法稳定剧烈运动；（4）对人机工效考虑较少，用户体验不佳；（5）价格昂贵，操作困难，使用成本高；（6）体积较大，不易携带。例如：①授权公告号为CN211145818U的实用新型专利中公开了一种斯坦尼康电子三轴稳定器减震臂，通过旋转机构来调节所需要拍摄的方向与角度，但该减震臂的体积较大、重量较重，并且安装和调试比较耗时；②授权公告号为CN101782714B的发明专利中公开了一种多轴向智能调整平衡的摄像机稳定器，通过数据处理器来控制电机运动，从而实现稳定器快速自动调整静态平衡和动态平衡，但该结构主体为较长的支撑杆，容易导致操作不便、重心不稳。此外，目前将传感器技术应用于稳定器的调控领域还比较少，例如：③申请公布号为CN109668014A的发明专利中公开了一种具备竖向减振功能的四轴稳定器，主要通过传动部件的运动实现减震、稳定调节；④授权公告号为CN103133833B的发明专利中公开了一种可用于辅助拍摄的摇臂机构，但未详细说明该摇臂机构如何精准保障拍摄过程中的稳定性；⑤授权公告号为CN110785600B的发明专利中公开了一种增稳装置及云台装置，通过动力装置补偿待增稳部件沿竖直方向的位移偏差，进而加强待增稳部件沿竖直方向的稳定性；⑥授权公告号为CN210771365U的实用新型专利中公开了一种拍摄设备及增稳装置，依托阻尼件和摆臂构成摆臂组件，通过上下摆动来抵消拍摄装置的上下起伏运动，从而对拍摄装置进行竖向增稳。但以上所述专利均未采用传感器进行实时在线位移测控，因此难以实现高精度补偿调节。

上述专利在实际操作中均有一定局限性，主要体现在装置成本高、操作复杂、体积较大等方面。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可自动调节的四轴稳定器，可以实现Z轴方向的补偿调节，降低手持拍摄时的画面晃动，减震缓冲效果更好。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种可自动调节的四轴稳定器，包括Z轴稳定机构和三轴稳定机构；所述Z轴稳定机构包括上下方向依次设置的支撑块、导杆和握柄，以及第一弹簧和减震联动组件；所述导杆的上端与所述支撑块固定连接，其下端活动穿设于所述握柄的上端；所述第一弹簧套设在所述导杆上，并位于所述支撑块与所述握柄之间；所述减震联动组件包括第一联杆、第二联杆、驱动装置和第二弹簧；所述第一联杆的顶端与所述支撑块的侧面枢接配合，其底端与所述第二联杆的上段枢接配合且位置可调；所述握柄的侧面与所述第二联杆的下段枢接配合且位置可调；所述驱动装置固定在所述第一联杆上；所述第二弹簧的两端分别作用于所述驱动装置的输出端和第二联杆的顶端；所述驱动装置驱动所述第二弹簧进行伸缩，以调节所述第一联杆与所述第二联杆的相对角度；所述三轴稳定机构安装在所述支撑块的上表面。

所述Z轴稳定机构还包括摆臂；所述摆臂的两端分别连接所述驱动装置的输出端和所述第二弹簧的端部。

所述Z轴稳定机构还包括设置在所述握柄上端的限位块；所述导杆活动穿设于所述限位块；所述第一弹簧的两端紧配合在所述支撑块的下表面与所述限位块的上表面之间。

所述第二联杆的上段、下段均设置有若干沿其轴向等间距排布的安装孔，所述第一联杆、握柄分别可拆卸地枢接配合在所述第二联杆上段、下段的其一安装孔上。

所述第一联杆、第二联杆设置有两对，分别设置在所述驱动装置的两端。

所述减震联动组件的两根第二联杆的顶端之间连接有第一连接轴，所述第二弹簧的端部套设在所述第一连接轴上；两根第二联杆的上段之间连接有第二连接轴，两根第一联杆底端分别转动连接在所述第二连接轴的两端。

所述驱动装置为舵机。

所述三轴稳定机构包括安装在所述支撑块上的第一无刷电机、与所述第一无刷电机传动连接的航向轴、安装在所述航向轴上的第二无刷电机、与所述第二无刷电机传动连接的横滚轴、安装在所述横滚轴上的第三无刷电机、与所述第三无刷电机传动连接的俯仰轴，以及安装在所述俯仰轴上的载物台，所述载物台用于装载拍摄设备。

优选地，所述航向轴、横滚轴、俯仰轴均为设置有滑轨的L型杆件；所述第一无刷电机与所述航向轴的滑轨滑接配合并采用螺丝锁固；所述第二无刷电机与所述横滚轴的滑轨滑接配合并采用螺丝锁固；所述第三无刷电机与所述俯仰轴的滑轨滑接配合并采用螺丝锁固。

优选地，所述载物台包括载物板，以及弹性配合在所述载物板两端的、可相向夹持两个夹爪。

所述的可自动调节的四轴稳定器还包括设置在所述三轴稳定机构上的加速度传感器和超声波传感器；所述加速度传感器与所述三轴稳定机构电连接，所述超声波传感器与所述驱动装置电连接。

采用上述技术方案后，本实用新型具有以下技术效果：

①通过在三轴稳定机构的基础上增加Z轴稳定机构，可以由驱动装置通过第二弹簧控制和调节第一联杆、第二联杆的相对角度，从而实现调节支撑块与握柄的间距，实现四轴稳定器在Z轴方向上的补偿调节，以达到Z轴稳定效果，可以降低剧烈运动带来的拍摄画面晃动，提高成像质量；

②握柄、第一联杆在第二联杆上的安装位置均可调节，产品可适用更灵活、广泛的使用场景；

③采用第一弹簧、第二弹簧的双弹簧缓冲结构可进一步减缓四轴稳定器在Z轴方向上的剧烈晃动，减震效果更好；

④Z轴稳定机构采用三角形支撑结构，机械结构稳定、精简、操作方便，适用范围广。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例的立体图；

图2为本实用新型具体实施例Z轴稳定机构的立体图；

图3为本实用新型具体实施例Z轴稳定机构初始状态的侧视图；

图4为本实用新型具体实施例Z轴稳定机构拉伸状态的侧视图；

图5为本实用新型具体实施例Z轴稳定机构压缩状态的侧视图；

图6为本实用新型具体实施例三轴稳定机构的立体图；

附图标号说明：

1----支撑块； 2----导杆； 3----握柄；

4----第一弹簧； 5----第一联杆； 6----第二联杆；

61---安装孔； 62---第一连接轴； 63---第二连接轴；

7----驱动装置； 8----第二弹簧； 9----摆臂；

10---限位块； 20---第一无刷电机； 30---航向轴；

301--滑轨； 40---第二无刷电机； 50---横滚轴；

501--滑轨； 60---第三无刷电机； 70---俯仰轴；

701--滑轨； 80---载物台； 801--载物板；

802--夹爪； 803--连接柱； 90---加速度传感器；

100--超声波传感器。

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型实施例的详细描述并非旨在限制本实用新型要保护的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型所要保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型的实施例而简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。

此外，本实用新型提供了各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

参考图1至图6所示，本实用新型公开了一种可自动调节的四轴稳定器，包括Z轴稳定机构和三轴稳定机构；Z轴稳定机构包括上下方向依次设置的支撑块1、导杆2和握柄3，以及第一弹簧4和减震联动组件；

导杆2的上端与支撑块1固定连接，其下端活动穿设于握柄3的上端；

第一弹簧4套设在导杆2上，并位于支撑块1与握柄3之间；

减震联动组件包括第一联杆5、第二联杆6、驱动装置7和第二弹簧8；

第一联杆5的顶端与支撑块1的侧面枢接配合，其底端与第二联杆6的上段枢接配合且位置可调；握柄3的侧面与第二联杆6的下段枢接配合且位置可调；驱动装置7固定在第一联杆5上；第二弹簧8的两端分别作用于驱动装置7的输出端和第二联杆6的顶端；驱动装置7驱动第二弹簧8进行伸缩，以调节第一联杆5与第二联杆6的相对角度；

三轴稳定机构安装在支撑块1的上表面。

参见图2至图5，示出了Z轴稳定机构的具体实施方式：

上述Z轴稳定机构还包括摆臂9；摆臂9的两端分别连接驱动装置7的输出端和第二弹簧8的端部。当驱动装置7工作时，摆臂9绕驱动装置7的输出端做摆动运动，从而拉伸或压缩第二弹簧8，由于第一联杆5-第二联杆6-第二弹簧8之间围成了三角结构，当第二弹簧8的长度变化时，第一联杆5与第二联杆6之间的相对角度发生变化，从而在驱动装置7的控制下，实现对支撑块1与握柄3的相对距离进行调节。

上述Z轴稳定机构还包括设置在握柄3上端的限位块10；导杆2活动穿设于限位块10；第一弹簧4的两端紧配合在支撑块1的下表面与限位块10的上表面之间。

上述第二联杆6的上段、下段均设置有若干沿其轴向等间距排布的安装孔61，第一联杆5、握柄3分别可拆卸地枢接配合在第二联杆6上段、下段的其一安装孔61上，从而可以根据实际使用时Z轴稳定机构调节行程的需求进行调换第一联杆5/握柄3与第二联杆6的安装位置，使得产品使用时更具灵活性。

上述第一联杆5、第二联杆6设置有两对，分别设置在驱动装置7的两端，也即驱动装置7的两侧分别与两根第一联杆5固定连接，使得减震联动组件的结构更加稳定。

进一步地，两根第二联杆6的顶端之间连接有第一连接轴62，第二弹簧8的端部套设在第一连接轴62上，使得第二弹簧8的弹力可以同时作用于两根第二联杆6。

同时，两根第二联杆6的上段之间连接有第二连接轴63，两根第一联杆5底端分别转动连接在第二连接轴63的两端，实现同步联动。

上述驱动装置7为舵机，其具有可以精确控制角位移且动力更加稳定的优点。

参见图6，示出了三轴稳定机构的具体实施方式：

上述三轴稳定机构包括安装在支撑块1上的第一无刷电机20、与第一无刷电机20传动连接的航向轴30、安装在航向轴30上的第二无刷电机40、与第二无刷电机40传动连接的横滚轴50、安装在横滚轴50上的第三无刷电机60、与第三无刷电机传动连接的俯仰轴70，以及安装在俯仰轴70上的载物台80，载物台80用于装载拍摄设备。

在上述三轴稳定机构的一些实施方式中，上述航向轴30、横滚轴50、俯仰轴70均为设置有滑轨301、501、701的L型杆件；第一无刷电机20与航向轴30的滑轨301滑接配合并采用螺丝锁固；第二无刷电机40与横滚轴50的滑轨501滑接配合并采用螺丝锁固；第三无刷电机60与俯仰轴70的滑轨701滑接配合并采用螺丝锁固。则航向轴30、横滚轴50、俯仰轴70的实际安装位置都可以根据用户需求进行调节，提高了产品使用时的灵活性。

在上述三轴稳定机构的一些实施方式中，上述载物台80包括载物板801，以及弹性配合在载物板801两端的两个夹爪802，在不受外力时两个夹爪802受到弹力而相向移动。

进一步地，上述载物台80还包括固定连接在载物板801背面的连接柱803，连接柱803通过固定连接或转动连接的方式安装在俯仰轴70上。其中采用转动连接方式组装时可以使得载物台80在夹持拍摄设备后、开始拍摄前能够微调拍摄角度，同时为了保持稳定性可以在连接柱803与俯仰轴70的连接结构上设置阻尼。

上述拍摄设备主要指的是相机、手机等便携的、具有拍摄功能的电子设备。

本实用新型还包括设置在三轴稳定机构上的加速度传感器90和超声波传感器100；加速度传感器90与三轴稳定机构（主要是上述的第一无刷电机20、第二无刷电机40和第三无刷电机60）电连接，超声波传感器100与驱动装置7电连接，进而配合四轴稳定器的控制系统，实现保持四轴稳定器的三轴稳定和Z轴补偿调节。通过加速度传感器90检测航向方向、横滚方向、俯仰方向三个维度的姿态变化，当姿态初始值发生变化时，控制系统接收到变化信号，控制第一无刷电机20/第二无刷电机40/第三无刷电机60的转动循序补偿偏位位置，从而保持三轴稳定；当超声波传感器100测得四轴稳定器在Z轴（第四轴）方向上的空间距离信号发生变化时，将此信号穿入控制系统，控制驱动驱动装置7（即舵机）带动摆臂9摆动以拉伸或压缩第二弹簧8，从而带动第一联杆5、第二联杆6的相对运动，从而实现四轴稳定器在Z轴方向的主动补偿调节，以达到Z轴稳定的效果。

通过上述方案，本实用新型通过在三轴稳定机构的基础上增加Z轴稳定机构，可以由驱动装置7通过第二弹簧8控制和调节第一联杆5、第二联杆6的相对角度，从而实现调节支撑块1与握柄3的间距，实现四轴稳定器在Z轴方向上的补偿调节，以达到Z轴稳定效果，可以降低剧烈运动带来的拍摄画面晃动，提高成像质量；握柄3、第一联杆5在第二联杆6上的安装位置均可调节，产品可适用更灵活、广泛的使用场景；采用第一弹簧4、第二弹簧8的双弹簧缓冲结构可进一步减缓四轴稳定器在Z轴方向上的剧烈晃动，减震效果更好；Z轴稳定机构采用三角形支撑结构，机械结构稳定、精简、操作方便，适用范围广。

上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。

Claims (10)

1.一种可自动调节的四轴稳定器，其特征在于：

包括Z轴稳定机构和三轴稳定机构；所述Z轴稳定机构包括上下方向依次设置的支撑块、导杆和握柄，以及第一弹簧和减震联动组件；

所述导杆的上端与所述支撑块固定连接，其下端活动穿设于所述握柄的上端；

所述第一弹簧套设在所述导杆上，并位于所述支撑块与所述握柄之间；

所述减震联动组件包括第一联杆、第二联杆、驱动装置和第二弹簧；

所述第一联杆的顶端与所述支撑块的侧面枢接配合，其底端与所述第二联杆的上段枢接配合且位置可调；所述握柄的侧面与所述第二联杆的下段枢接配合且位置可调；所述驱动装置固定在所述第一联杆上；所述第二弹簧的两端分别作用于所述驱动装置的输出端和第二联杆的顶端；所述驱动装置驱动所述第二弹簧进行伸缩，以调节所述第一联杆与所述第二联杆的相对角度；

所述三轴稳定机构安装在所述支撑块的上表面。

2.根据权利要求1所述的可自动调节的四轴稳定器，其特征在于：

所述Z轴稳定机构还包括摆臂；所述摆臂的两端分别连接所述驱动装置的输出端和所述第二弹簧的端部。

3.根据权利要求1所述的可自动调节的四轴稳定器，其特征在于：

所述Z轴稳定机构还包括设置在所述握柄上端的限位块；所述导杆活动穿设于所述限位块；所述第一弹簧的两端紧配合在所述支撑块的下表面与所述限位块的上表面之间。

4.根据权利要求1所述的可自动调节的四轴稳定器，其特征在于：

所述第二联杆的上段、下段均设置有若干沿其轴向等间距排布的安装孔，所述第一联杆、握柄分别可拆卸地枢接配合在所述第二联杆上段、下段的其一安装孔上。

5.根据权利要求1所述的可自动调节的四轴稳定器，其特征在于：

所述第一联杆、第二联杆设置有两对，分别设置在所述驱动装置的两端。

6.根据权利要求1所述的可自动调节的四轴稳定器，其特征在于：

所述减震联动组件的两根第二联杆的顶端之间连接有第一连接轴，所述第二弹簧的端部套设在所述第一连接轴上；两根第二联杆的上段之间连接有第二连接轴，两根第一联杆底端分别转动连接在所述第二连接轴的两端。

7.根据权利要求1所述的可自动调节的四轴稳定器，其特征在于：

所述驱动装置为舵机。

8.根据权利要求1所述的可自动调节的四轴稳定器，其特征在于：

所述三轴稳定机构包括安装在所述支撑块上的第一无刷电机、与所述第一无刷电机传动连接的航向轴、安装在所述航向轴上的第二无刷电机、与所述第二无刷电机传动连接的横滚轴、安装在所述横滚轴上的第三无刷电机、与所述第三无刷电机传动连接的俯仰轴，以及安装在所述俯仰轴上的载物台，所述载物台用于装载拍摄设备。

9.根据权利要求8所述的可自动调节的四轴稳定器，其特征在于：

所述航向轴、横滚轴、俯仰轴均为设置有滑轨的L型杆件；所述第一无刷电机与所述航向轴的滑轨滑接配合并采用螺丝锁固；所述第二无刷电机与所述横滚轴的滑轨滑接配合并采用螺丝锁固；所述第三无刷电机与所述俯仰轴的滑轨滑接配合并采用螺丝锁固。

10.根据权利要求8所述的可自动调节的四轴稳定器，其特征在于：

所述载物台包括载物板，以及弹性配合在所述载物板两端的、可相向夹持两个夹爪。

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