360度万向节系统的制作方法
【专利摘要】一种360度万向节装置，包括：竖直支架；随该竖直支架上的中空的柄轴转动的偏航电机；安装在所述中空的柄轴内的滑环；具有近端的第一臂，所述第一臂的近端附装至偏航电机使得第一臂绕偏航轴360度自由转动；所述第一臂的远端连接翻滚电机；具有近端的第二臂，所述第二臂的近端附装至所述翻滚电机使得所述第二臂绕翻滚轴实现270度的转动；连接至所述第二臂的远端的俯仰电机；附装至所述俯仰电机的支撑座，所述支撑座绕俯仰轴实现±60度的转动。所述万向节装置与移动装置无线通信连接，所述移动装置包括移动应用程序，该移动应用程序用于基于多个定制轨迹生成多个图像拍摄模式。
【专利说明】360度万向节系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2015年3月31日提交的申请号为62/141，245的美国临时专利申请的优先权，其公开内容通过弓I用全文并入到本文中。
技术领域
[0003]本申请主要涉及一种万向节(gimbal)系统，尤其涉及一种能基于不同定制轨迹实现不同拍摄模式的无线自动万向节装置，该装置可绕偏航轴(pan axis)实现360°自由旋转。
【背景技术】
[0004]1.现有装置
[0005]1.许多相机架可提供双轴(偏航轴与俯仰(tilt)轴)旋转运动(angular mot1n)。在没有以电机或自动控制器为例的电子单元的情况下，这些设备可以手动操作运行。
[0006]2.—些无线网络相机(Wireless IP Camera)可提供包括偏航轴与俯仰轴在内的双轴旋转运动。这种相机通过两个电机在有限的操作角度内工作。这种相机安装在建筑物的墙上，利用室内直流电运行。
[0007]I1.现有装置的控制方式
[0008]1.除自动稳定(8111:0-8七313；[112；[1^)外，一些现有的装置可采用其自身安装的数/模控制器来实现控制调整。
[0009]II 1.现有的拍摄方法
[00?0] 1.安卓移动应用程序“谷歌相机”中的“球景模式”(“Spherical mode”)
[0011]a.现有应用程序示例
[0012]I).用户根据相机应用程序的指示(hints)手动移动相机。这些指示覆盖了生成球景图像的所有视角(angle)。球景图像覆盖垂直视角，而不包含固定的水平全景图。
[0013]b.使用“谷歌相机”应用程序拍摄“球景图像”的步骤
[0014]I).用户启动“谷歌相机”并切换至“球景模式”；
[0015]2).用户处于拍摄环境的中心位置处；
[0016]3).用户手动调整相机的位置使得像圈(circle)与应用程序所示的“线框(dots)”相对应；
[0017]4).用户可在任意时刻点击“停止”键利用现有的所摄图像生成“球景图像”，否则相机将在所有的“线框”完成时停止(并生成球景图像)；
[0018]5).“球景图像”是采用拼接(stitching)与图像变形(image warping)算法将单个的图像拼接而成，并在特殊的“球景显示器(spherical image viewer)”中显示，用户通过对该球景图像的拖拽(drag)或倾转(tilt)可以实现“环视”。
[0019]2.安卓移动应用程序“谷歌相机”中的“全景模式”
[0020]a.现有应用程序示例
[0021]I).用户水平转动相机获取水平偏航拍摄(horizontal pan shot)，进而获得较宽视角的图像。该图像通过将大量的图像拼接形成。
[0022]b.使用“谷歌相机”应用程序拍摄“全景图像”的步骤
[0023]I).用户启动“谷歌相机”并切换至“全景模式”；
[0024]2).用户处于拍摄环境的前方处；
[0025]3).用户缓慢平移(pan)相机直至相机提示“完成”。
[0026]3.“嗨拍”(Hyperlapse)应用程序
[0027]a.什么是“嗨拍”
[0028]I) “嗨拍”是指在规律的间隔内拍摄的图像所构成的视频。例如，在24小时内拍摄240张图像，并在1秒钟内播放。因此这种视频看起来类似“快速播放”的视频。
[0029]2)“嗨拍”的拍摄视角与方向不固定。用户可以在各个镜头一点一点地上下倾转及水平移动相机架，进而获得“全景”录像。
[0030]b.拍摄嗨拍录像的示例
[0031]I).用户在相机内设置定时器以进行规律的时间间隔的拍摄；
[0032]2).用户在相机内的定时器设定的规律的时间间隔内手动一点一点地移动相机架；
[0033]3).用户手动将所有的图像输入到软件内并在软件内生成视频。
[0034]IV.陀螺漂移(Gyro-sh i ft)问题
[0035]1.—些智能手机并不具备数字罗盘(digital compass)或者在球景拍摄模式中并不使用数字罗盘数据。由此，地球自转引起的磁场变化对陀螺仪将造成影响。这一偏差将实时累积并将造成偏航轴陀螺仪数据不准，进而造成明显的拼接伪影(stitchingartifacts)。
[0036]a.现有的相机应用程序要求用户能在2-3分钟内获取图像，以最小化陀螺漂移问题。
[0037]以上所述【背景技术】旨在解释360度万向节装置，并不用于描述或构造360度万向节装置的相关现有技术，也不应将所列文件用于评价本申请的权利要求的创造性。
【发明内容】
[0038]本申请针对以上【背景技术】中的现有装置进行改进，具体方案如下:提供一种360度万向节装置，包括:
[0039]竖直支架；
[0040]随中空的柄轴转动的偏航电机，所述柄轴安装在所述竖直支架的上开口处；
[0041]安装在所述中空的柄轴内的滑环；
[0042]具有近端的第一臂，所述第一臂的近端附装至所述偏航电机的侧部使得所述第一臂相对竖直支架绕偏航轴360度自由转动；
[0043]与所述第一臂20的远端相连的翻滚电机；
[0044]具有近端的第二臂，所述第二臂的近端附装至所述翻滚电机的转动部使得所述第二臂可相对所述第一臂绕垂直于偏航轴的翻滚轴实现270度的转动；
[0045]连接至所述第二臂的远端的俯仰电机；
[0046]附装至所述俯仰电机的转动部的支撑座，所述支撑座相对垂直于所述竖直支架的偏航面绕俯仰轴实现± 60度的转动，俯仰轴z与偏航轴及翻滚轴正交；
[0047]无线通信单元，用于在所述万向节装置与移动装置之间无线接收与发射信号，所述移动装置包括移动应用程序，该移动应用程序用于基于多个定制轨迹生成多个图像拍摄模式；
[0048]中央处理单元，用于将所述无线通信单元的指令信号转换为PffM脉冲调制信号，和对包括陀螺仪信号及加速信号在内的运动信号进行处理并转换为角度信号；
[0049]与所述偏航电机、翻滚电机及俯仰电机电连接的电机控制器，用于从所述中央处理单元接收所述PWM脉冲调制信号并提供相应的电压以驱动所述偏航电机、翻滚电机及俯仰电机，由此分别在偏航轴、翻滚轴及俯仰轴上生成旋转运动；以及
[0050]惯性测量传感器，用于感应万向节装置在每个循环中各轴上的旋转运动。
[0051]进一步地，本申请还提供一种万向节装置，包括:
[0052]竖直支架；
[0053]随中空的柄轴转动的偏航电机，柄轴安装在所述竖直支架的上开口处；
[0054]安装在所述中空的柄轴内的滑环；
[0055]具有近端的第一臂，所述第一臂的近端附装至偏航电机的侧部使得第一臂相对竖直支架绕偏航轴转动；
[0056]与第一臂的远端相连翻滚电机；
[0057]具有近端的第二臂，所述第二臂的近端附装至所述翻滚电机的转动部使得所述第二臂可相对所述第一臂绕垂直于偏航轴的翻滚轴转动；
[0058]连接至所述第二臂的远端的俯仰电机；以及
[0059]附装至所述俯仰电机的转动部的支撑座，所述支撑座绕与偏航轴及翻滚轴正交的俯仰轴转动。
[0060]本申请所述的万向节装置中，多条第一电线从所述滑环的下端伸出，所述第一电线电连接至所述竖直支架内的PCB板;多条第二电线从所述滑环的上端延伸出，所述第二电线与所述偏航电机、翻滚电机及俯仰电机电连接。
[0061]本申请所述的万向节装置中，包括无线通信单元，用于在所述万向节装置与移动装置之间无线接收与发射信号。
[0062]本申请所述的万向节装置中，所述移动装置包括移动应用程序，该移动应用程序用于基于多个定制轨迹生成多个图像拍摄模式。
[0063]本申请所述的万向节装置中，包括中央处理单元，用于将无线通信单元的指令信号转换为PWM脉冲调制信号，和对包括陀螺仪信号及加速信号在内的运动信号进行处理并转换为角度信号。
[0064]本申请所述的万向节装置中，包括与所述偏航电机、翻滚电机及俯仰电机电连接的电机控制器，用于从所述中央处理单元接收所述PWM脉冲调制信号并提供相应的电压以驱动所述偏航电机、翻滚电机及俯仰电机，由此分别在偏航轴、翻滚轴及俯仰轴上生成旋转运动。
[0065]本申请所述的万向节装置中，包括惯性测量传感器，用于感应万向节装置在每个循环中的各轴上的旋转运动。
[0066]本申请所述的万向节装置中，所述第一臂360度自由转动。
[0067]本申请所述的万向节装置中，所述第二臂的转动角度范围为270度。
[0068]本申请所述的万向节装置中，所述支撑座相对垂直于所述竖直支架的偏航面的转动范围为±60度。
[0069]本申请所述的万向节装置中，所述支撑座用于固定所述支撑座内的图像拍摄装置。
[0070]本申请所述的万向节装置中，包括基座，所述竖直支架安装在所述基座上。
[0071]本申请所述的万向节装置还包括设置在所述竖直支架上的操纵杆，用于手动控制所述偏航电机、翻滚电机及俯仰电机。
[0072]本申请所述的万向节装置还包括安装在所述竖直支架内的多节电池，用于给所述偏航电机、翻滚电机及俯仰电机供电。
[0073]本申请所述的万向节装置还所述万向节装置的无线通信单元与所述移动装置之间通过蓝牙或WiFi通信连接。
[0074]本申请所述的万向节装置中，所述第一臂通过螺丝套件附装至所述偏航电机。
[0075]尽管本申请的360度万向节装置在特定的实施例中进行了描述，本领域的技术人员在阅读与理解了本说明书的内容后对本申请的等同替换与改变是显而易见的。本申请所述的360度万向节装置应当包含了这些等同替换与改变，本申请的保护范围应只受限于权利要求书的范围。
【附图说明】
[0076]本申请的360度万向节装置的具体实施例将参照以下附图进行描述，其中:
[0077]图1为根据本申请的一实施例的360度万向节装置的立体示意图；
[0078]图2为图1所示360度万向节装置的侧视图；
[0079]图3为图1所示360度万向节装置的俯视图；
[0080]图4为图1所示360度万向节装置的正视图；
[0081 ]图5为图1所示360度万向节装置的部分分解示意图；
[0082]图6为现有技术的滑环(slipring)的剖视示意图；
[0083]图7为常见的滑环的原理图；
[0084]图8为根据本申请的实施例的360度万向节装置的蓝牙装置与PCB主板的框图；
[0085]图9为根据本申请的实施例的360度万向节装置的应用流程示意图；
[0086]图10为根据本申请的实施例的360度万向节装置的运动流程示意图；
[0087]图11为根据本申请的实施例的360度万向节装置的装置/应用程序通信顺序图；
[0088]图12为根据本申请的实施例的360度万向节装置的装置/应用控制示意图。
【具体实施方式】
[0089]以下参考优选的实施例对本申请的360度万向节装置做详细描述，本申请的360度万向节装置的特定的具体实例也将在下文中给出。出于简洁清晰的目的，一些对于理解本申请的360度万向节装置不特别重要的特征未在下文中描述，但这些特征对于本领域技术人员而g是显而易见的。
[0090]此外，本申请的360度万向节装置不限于以下描述的确切的实施例，本领域的技术人员在不脱离本申请的保护范围的情况下可以做出相应的改进。例如，在本文及权利要求的范围内，不同描述的实施例的元件或特征可相互结合或相互替换。
[0091]进一步地，本领域的常规技术人员在阅读了本说明书之后，对本申请作出的改进与变化是显而易见的，本申请的附图及权利要求书也应视为本申请的保护范围。
[0092]为了便于说明，下文中描述的“竖直”、“上”、“下”、“垂直”、“水平”、“顶部”、“底部”以参照附图示出的本申请来确定方位。相反地，应当理解，除了详细描述的方位外，本申请可以设定不同的位置关系。此外，附图及以下说明书中给出的具体装置仅仅是本申请的示意性实施例。因此，以下描述的实施例相关的规格及物理特征并不视为对本申请的限制。
[0093]应当指出，本申请的说明书及权利要求中描述的:一个元件“親合”或“连接”到另一元件，并不表示一个元件紧扣、固定或依附到另一元件上。相反地，“耦合”或“固定”这样的描述表示一个元件与另一元件之间要么直接连接，要么间接连接，或者两元件之间机械或电连接。
[0094]图1-5示出了根据本申请的一优选实施例的360度万向节装置在不同视角下的示意图。本申请的360度万向节装置10可包括三个电机，S卩，安装在万向节装置10的竖直支架12上的偏航电机(pan motor) 14、翻滚电机(roll motor)24、以及俯仰电机(tilt motor)34。这三个电机14、24、34可以是无刷电机，用于控制偏航电机14、翻滚电机24及俯仰电机34分别绕X、Y、Z轴的旋转运动。偏航电机14可随中空的柄轴(shaft) 16转动，柄轴16安装在竖直支架12的上开口处。
[0095]滑环18安装在中空的柄轴16内。从滑环18的下端伸出多条第一电线40，第一电线40电连接至竖直支架12内的PCB板44;从滑环18度上端延伸出多条第二电线42，第二电线42与偏航电机14、翻滚电机24及俯仰电机34电连接。
[0096]图6-7示出了常见的滑环不同视角的示意图，这种滑环可以应用到本申请的万向节装置10中。滑环是能将功率与电信号从固定结构发射至转动结构的电动机械装置。滑环可用于任意在发射功率和/或数据时要求无限制转动、间断转动或持续转动的电动机械系统中。滑环可提高机械性能、简化系统操作并消除活动接头处电线晃动时可能的损害。
[0097]万向节装置10可包括具有近端与远端的第一臂20。第一臂20的近端附装至偏航电机14的侧部，由此第一臂20可相对竖直支架12绕偏航轴X实现360度自由转动。第一臂20可通过一组螺丝22或其他任意合适的紧固件附装至偏航电机14。
[0098]翻滚电机24可与第一臂20的远端相连。万向节装置10可包括具有近端与远端的第二臂26。第二臂26的近端可附装至翻滚电机24的转动部，由此第二臂26可相对第一臂20绕垂直于偏航轴X的翻滚轴y实现270度的转动。
[0099]俯仰电机34可连接至第二臂26的远端。支撑座36可附装至俯仰电机34的转动部，由此支撑座36可相对垂直于竖直支架12的水平面绕俯仰轴z实现±60度的转动，支撑座36用于例如固定图像获取装置38，俯仰轴z与偏航轴X及翻滚轴y正交。
[0100]PCB板44可包括无线通信单元62，用于在万向节装置10与移动装置64之间无线接收与发射信号。万向节装置10的无线通信单元62可经由蓝牙(Bluetooth)或无线上网(WiFi)或其他无线通信装置实现与移动装置64之间的通信。移动装置64可包括移动应用程序，该移动应用程序用于基于多个定制轨迹生成多个图像拍摄模式。[Ο?Ο? ] PCB板44进一步包括中央处理单元66，中央处理单元66用于将无线通信单元62的指令信号转换为PWM(pulse width modulat1n，脉冲调制)信号，和对包括陀螺仪信号及加速信号在内的运动信号进行处理并将这些信号转换为角度信号。
[0102]PCB板44还包括与偏航电机14、翻滚电机24及俯仰电机34电连接的电机控制器68。电机控制器68可用于从中央处理单元66接收Pmi信号并提供相应的电压以驱动偏航电机
14、翻滚电机24及俯仰电机34，由此分别在偏航轴X、翻滚轴y及俯仰轴z上生成旋转运动。
[0103]PCB板44可进一步包括惯性测量(IMU, inertial measurement unit)传感器70，惯性测量传感器70用于感应万向节装置在每个循环(looping)中的旋转运动。
[0104]手柄或竖直支架12中装有多节电池52，用于给偏航电机14、翻滚电机24、俯仰电机34以及PCB板44上的电子元件供电。
[0105]万向节装置10可包括设置在竖直支架12上的操纵杆(joyStick)50，用于手动控制偏航电机14、翻滚电机24及俯仰电机34。
[0106]本申请的360度万向节装置10可通过3轴万向节装置实现不同拍摄模式的自动化。相比提供额外的稳定功能以消除振动的手持惯用法外，用户可将本申请的360度万向节装置10放置在基座配件(如，三脚架)上。通过操纵本申请的360度万向节装置10可实现对移动装置(例如智能手机或智能手表)的移动。
[0107]此外，其他的成像装置，例如相机模组或甚至运动相机(如摄像机GoPro)也同样适用。用户可以节省在规律的时间间隔内手动移动相机、或移动相机架以获取上述不同拍摄模式的精力。通过减小或消除人为误差，本申请的万向节装置10也有助于显著提高拍摄过程中的精度。
[0108]3轴万向节装置10可采用三个控制偏航轴X、翻滚轴y及俯仰轴z的无刷电机来运行。偏航角度、翻滚角度及俯仰角度(操作角度)可以分别是连续的360度、270度及±60度。
[0109]在本申请的360度万向节装置10中，可以采用无线控制方式。除了操纵杆模拟控制夕卜，本申请的万向节装置可以无线控制。用户不再需要手持该装置以控制其拍摄角度。用户可在8至20米的范围内控制该装置。
[0110]一旦移动应用程序与该装置完成配对，用户甚至可以通过互联网控制该装置。用户可以从另一智能装置(如智能手表)经互联网发出控制指令。该控制指令将在已经与该万向节装置无线连接的智能装置中执行，该智能装置例如是智能手机。
[0111]此外，本申请的360度万向节装置可以克服“球景拍摄”模式中的陀螺漂移问题。本申请的360度万向节装置用作额外的陀螺仪，其可以包括磁针罗盘，并可用于克服陀螺漂移问题。用户可以尽可能快地完成拍摄。还可以规划最优的轨迹来最小化伪影。在每次转动过程中，该万向节装置须从顶部向底部倾斜转动(tilt)。
[0112]操作过程
[0113]包括来自操纵杆50的信号及电池52处电池电压在内的电源与信号从手柄或竖直支架12(固定部)经滑环18发射至万向节装置10的上部54(转动部)，滑环18可安装在中空的柄轴16内。来自该固定部的信号首先直接与滑环18的固定部相连，再从滑环18的转动部传出。然后，通过直接与滑环18的转动部的电线相连，所述信号连接到万向节装置10的转动部上的电装置。
[0114]这种结构使得在x、y、z轴各轴上能持续转动，并消除了在发射电源与数据时万向节系统内电线从活动的接合处晃动造成的电线损坏。
[0115]依据特定的编程，万向节装置10的操作角度将大幅提升至无限制的旋转范围。这被称为360度万向节技术。
[0116]图8为具有根据本申请的优选实施例的360度万向节装置的PCB主板与具有蓝牙模块的移动装置的框图。
[0117]1.移动装置64的蓝牙装置:运行在移动设备64上的例如安卓系统或苹果系统的移动应用程序，该应用程序可以通过蓝牙发射信号至无线通信单元62。
[0118]2.无线通信单元62:将指令信号转换为HVM脉冲调制信号并处理包括陀螺仪及加速度信号在内的运动信号。将这些信号转换为角度信号。
[0119]3.中央处理单元66:将指令信号转换为PffM信号，和对包括陀螺仪信号及加速信号在内的运动信号进行处理。将这些信号转换为角度信号。
[0120]4.电机控制器68:从中央处理单元接收PffM信号并提供相应的电压以驱动该3轴万向节装置内的偏航电机14、翻滚电机24及俯仰电机34。
[0121]5.各个轴的电机14、24及34:接收电机控制器68的电压并生成在偏航轴X、翻滚轴y及俯仰轴z上的旋转运动。
[0122]6.MU惯性测量传感器70:感应各个循环中该万向节装置10在xyz各轴上相应的旋转运动。
[0123]无线通信单元62通过移动装置64的蓝牙装置接收移动应用程序的指令。该指令的原始数据随后发射至中央处理单元66并转换为发射至电机控制器68的PWM信号，并在发射至三个电机14、24、34之前转换为电压信号。
[0124]绕偏航轴X、翻滚轴y及俯仰轴z转动的电机14、24、34可由该电压信号供电并生成相应的旋转运动。
[0125]实时的运动而后由頂U惯性测量传感器70测出，包括3轴陀螺仪与3轴加速度。这些信号结合在一起在中央处理单元66内形成稳定的角度信号。这是相比由移动应用程序给出的原始的指令，并由此确定是否持续生成各个轴上的运动的情况。如果目标角度已经达到，中央处理单元66将经由无线通信单元62发出确定信号至移动应用程序。整个指令也随即完成。然后，该万向节系统将遵照相同的顺序执行下一指令。
[0126]应用程序描述
[0127]1.各个步骤的流程图解释:
[0?28] I).图9示出了无线控制应用程序的流程图(ref:appf low_01)
[0129]1.开启应用程序
[0130]1.用户开启该设备，将智能手机附装至该设备上并打开应用程序
[0131]2.是否已登录？
[0132]1.确定用户已登录该应用程序
[0133]3.注册
[0134]1.用户点击“注册”键并跳转到注册页面
[0135]4.等待连接屏幕
[0136]1.屏幕显示允许用户选择到设备的“连接”键
[0137]5.是否已启动蓝牙？
[0138]1.检查是否开启蓝牙
[0139]6.开启蓝牙
[0140]1.自动开启蓝牙或从弹窗开启蓝牙
[0141]7.搜索附近的蓝牙装置并显示
[0142]1.发现附近的蓝牙装置并在弹出的列表上显示。尝试与该装置连接。
[0143]8.尝试连接装置
[0144]1.该应用程序将尝试与选择的蓝牙装置连接
[0145]9.装置是否曾已配对？
[0146]1.确认该装置是否已配对
[0147]I 0.请求配对
[0148]1.建立第一连接，并在后台提出配对设备的配对请求或自动配对
[0149]11.蓝牙是否连接？
[0150]1.确认装置是否已通过蓝牙连接
[0151]12.显示连接失败信息
[0152]1.弹出“连接失败”信息并返回连接屏幕页面
[0153]13.进入应用程序
[0154]1.进入相机应用程序
[0?55]2).图10示出了根据预先设定的轨迹移动该装置的流程图(ref:appflow_02)
[0156]1.进入应用程序
[0157]1.假设用户已经将相机或图像获取装置放置在固定装置(即万向节装置)上，且该固定装置已经放置在基座配件上。用户已经开启该应用程序并将该应用程序与该装置相连接。
[0158]2.选择拍摄模式，对应加载轨迹数据
[0159]1.用户选择不同的拍摄模式，例如“球景全景模式”、“水平全景模式”或者“嗨拍模
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[0160]i1.拍摄轨迹可由任何人根据个人要求设定。
[0161]3.逐行读取轨迹数据
[0162]1.通过选择不同模式，加载相应的预设轨迹并逐行发出运动指令至该装置。
[0163]4.确定指令
[0164]i.可以是移动指令或等待指令(ref:app_ex_cmd_01)
[0165]5.等待11秒
[0166]1.该应用程序将停止η秒直至另一指令发出
[0167]6.移动(ref: app_device_sequence)
[0168]1.该应用程序将发出移动指令至该装置
[0169]7.是否到达文件末端
[0170]1.文件末端确定该轨迹是否完成
[0171]8.在相机保存图片
[0172]1.基于前述步骤中拍摄的图像，运算获得拼接图像(ref:ref_app_01)
[0173]装置/应用程序通信
[0174]II.图11是装置/应用程序通信的顺序图(ref:app_device_sequence)
[0175]1.无线发送指令
[0176]i.发送指令，具体描述在(ref:appf low_02_6)中
[0177]2.解析指令序列为有效变量(meaningful variables)
[0178]1.装置CPU从蓝牙对指令序列进行校验和(Checksum)以验证指令
[0179]3.计算各个电机应该输出的电压
[0180]1.装置内的固件计算各个电机应该输出的电压
[0181]4.确认电机已到达目标位置
[0182]1.装置内的固件检查电机并将数据与陀螺仪关联并确定电机已到达目标位置
[0183]5.继续下一指令
[0184]1.返回完成信号至应用程序以便该应用程序发送下一指令
[0185]I1.图 12 不出了应用装置与应用控制(ref: app_dev i ce_commun i cat i on_physical)的示例
[0186]1.说明(Legend)
[0187]1.安装了应用程序的移动装置101
[0188]i1.基座或基座配件102
[0189]ii1.装置本身 103
[0190]iv.装置104上的电机
[0191]2.控制流程
[0192]1.装置103安装在基座配件102上
[0193]i1.移动装置101发射无线信号至装置103
[0194]ii1.装置103计算满足移动装置101的信号所需的输出
[0195]iv.装置上的电机104依据装置103移动
[0196]V.移动装置101根据用户的选择可获得不同的拍摄模式
[0197]v1.移动装置101可单独从基座配件102上取下，该装置用作相机稳定器(camerastabilizer)。该装置也可单独具有稳定功能。
[0198]无线控制方式
[0199]1.无线控制方式有多种，例如蓝牙，WiFi等。该万向节装置具有蓝牙功能用作无线控制。但是，其他的无线连接机构也可以应用到本申请的装置中。
[0200]I1.协议
[0201]1.发送到该装置中的指令须遵循只有该装置能识别的定制协议.
[0202]1.示例协议包含以下要素
[0203]I)报头(Header)
[0204]1-1)报头要素向该装置指明指令的开始
[0205]2)校验和(Checksum)
[0206]2-1)校验和验证数据包(packet)
[0207]3)装置 ID
[0208]3-1)定制ID用于识别不同的硬件版本
[0209]4)数据长度(Data length)
[0210]4-1)载荷(play load)的数据长度
[0211]5)指令
[0212]5-1)指令可以是例如移动模式等等
[0213]6)数据
[0214]6-1)数据取决于指令
[0215]IMG:appflow—01
[0216]IMG:appflow—02
[0217]HG app—device—communicat1n—physical
[0218]IMG app—device—sequence
[0219]示例
[0220]app—e x_cmd_01
[0221 ]#0: move_to (x: 60, y: 10)
[0222]#1:wait 3seconds
[0223]#2:move_to(x:60，y:20)
[0224]#3:wait 3seconds
[0225]#4:move_to(x:70.y::20)
[0226]#5wait 3seconds
[0227]etc...
[0228]参考
[0229]ref—app—01
[0230]拼接方法可按照现有的图像拼接流程进行，并结合该装置的陀螺仪与磁针罗盘数据来加快拼接过程。
【主权项】
1.一种360度万向节装置(10)，其特征在于，包括: (a)竖直支架(12); (b)随中空的柄轴(16)转动的偏航电机(14)，所述柄轴(16)安装在所述竖直支架(12)的上开口处； (c)安装在所述中空的柄轴(16)内的滑环(18); (d)具有近端的第一臂(20)，所述第一臂(20)的近端附装至偏航电机(14)的侧部使得所述第一臂(20)相对所述竖直支架(12)绕偏航轴(X) 360度自由转动； (e)与所述第一臂(20)的远端相连的翻滚电机(24); (f)具有近端的第二臂(26)，所述第二臂(26)的近端附装至所述翻滚电机(24)的转动部使得所述第二臂(26)相对所述第一臂(20)绕垂直于偏航轴(X)的翻滚轴(y)实现270度的转动； (g)连接至所述第二臂(26)的远端的俯仰电机(34); (h)附装至所述俯仰电机(34)的转动部的图像获取装置支撑座(36)，所述支撑座(36)相对垂直于所述竖直支架(12)的水平面绕俯仰轴(z)实现±60度的转动，俯仰轴(z)与偏航轴(X)及翻滚轴(y)正交； (i)无线通信单元(62)，用于在所述万向节装置(10)与移动装置(64)之间无线接收与发射信号，所述移动装置(64)包括移动应用程序，该移动应用程序用于基于多个定制轨迹生成多个图像拍摄模式； (j)中央处理单元(66)，用于将无线通信单元(62)的指令信号转换为PWM脉冲调制信号，和对包括陀螺仪信号及加速信号在内的运动信号进行处理并转换为角度信号； (k)与所述偏航电机(14)、翻滚电机(24)及俯仰电机(34)电连接的电机控制器(68)，用于从所述中央处理单元(66)接收所述PffM脉冲调制信号并提供相应的电压以驱动所述偏航电机(14)、翻滚电机(24)及俯仰电机(34)，由此分别在偏航轴(X)、翻滚轴(y)及俯仰轴(z)上生成旋转运动；以及 (I)惯性测量传感器(70)，用于感应万向节装置在每个循环中各轴上的旋转运动。2.—种万向节装置(10)，其特征在于，包括: (a)竖直支架(12); (b)随中空的柄轴(16)转动的偏航电机(14)，所述柄轴(16)安装在所述竖直支架(12)的上开口处； (c)安装在所述中空的柄轴(16)内的滑环(18); (d)具有近端的第一臂(20)，所述第一臂(20)的近端附装至所述偏航电机(14)的侧部使得所述第一臂(20)相对所述竖直支架(12)绕偏航轴(X)转动； (e)与所述第一臂(20)的远端相连的翻滚电机(24); (f)具有近端的第二臂(26)，所述第二臂(26)的近端附装至所述翻滚电机(24)的转动部使得所述第二臂(26)可相对所述第一臂(20)绕垂直于偏航轴(X)的翻滚轴(y)转动； (g)连接至所述第二臂(26)的远端的俯仰电机(34);以及 (h)附装至所述俯仰电机(34)的转动部的支撑座(36)，所述支撑座(36)绕与偏航轴(X)及翻滚轴(I)正交的俯仰轴(z)转动。3.根据权利要求2所述的万向节装置，其特征在于，多条第一电线(40)从所述滑环(18)的下端伸出，所述第一电线(40)电连接至所述竖直支架(12)内的PCB板(44);多条第二电线(42)从所述滑环(18)的上端延伸出，所述第二电线(42)与所述偏航电机(14)、翻滚电机(24)及俯仰电机(34)电连接。4.根据权利要求3所述的万向节装置，其特征在于，包括无线通信单元(62)，用于在所述万向节装置(10)与移动装置(64)之间无线接收与发射信号。5.根据权利要求4所述的万向节装置，其特征在于，所述移动装置(64)包括移动应用程序，该移动应用程序用于基于多个定制轨迹生成多个图像拍摄模式。6.根据权利要求5所述的万向节装置，其特征在于，包括中央处理单元(66)，用于将所述无线通信单元(62)的指令信号转换为PWM脉冲调制信号，和对包括陀螺仪信号及加速信号在内的运动信号进行处理并转换为角度信号。7.根据权利要求6所述的万向节装置，其特征在于，包括与所述偏航电机(14)、翻滚电机(24)及俯仰电机(34)电连接的电机控制器(68)，用于从所述中央处理单元(66)接收所述PffM脉冲调制信号并提供相应的电压以驱动所述偏航电机(14)、翻滚电机(24)及俯仰电机(34)，由此分别在偏航轴(X)、翻滚轴(y)及俯仰轴(z)上生成旋转运动。8.根据权利要求7所述的万向节装置，其特征在于，包括惯性测量传感器(70)，用于感应所述万向节装置在每个循环中的各轴上的旋转运动。9.根据权利要求2所述的万向节装置，其特征在于，所述第一臂(20)360度自由转动。10.根据权利要求2所述的万向节装置，其特征在于，所述第二臂(26)的转动角度范围为270度。11.根据权利要求2所述的万向节装置，其特征在于，所述支撑座(36)相对垂直于所述竖直支架(12)的水平面的转动范围为±60度。12.根据权利要求2所述的万向节装置，其特征在于，所述支撑座(36)用于固定所述支撑座(36)内的图像获取装置(38)。13.根据权利要求2所述的万向节装置，其特征在于，包括基座(102)，所述竖直支架(12)安装在所述基座(102)上。14.根据权利要求2所述的万向节装置，其特征在于，包括设置在所述竖直支架(12)上的操纵杆(50)，用于手动控制所述偏航电机(14)、翻滚电机(24)及俯仰电机(34)。15.根据权利要求2所述的万向节装置，其特征在于，包括安装在所述竖直支架(12)内的多节电池(52)，用于给所述偏航电机(14)、翻滚电机(24)及俯仰电机(34)供电。16.根据权利要求4所述的万向节装置，其特征在于，所述万向节装置(10)的无线通信单元(62)与所述移动装置(64)之间通过蓝牙或WiFi通信连接。17.根据权利要求2所述的万向节装置，其特征在于，所述第一臂(20)通过一组螺丝(22)附装至所述偏航电机(14)。
【文档编号】F16M11/12GK106015864SQ201610202307
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】蔡桦丰, 张宗伟, 张其龙
【申请人】点硕科技集团有限公司