规划轨迹生成方法及机械臂摄影系统与流程

本发明涉及影视拍摄，具体而言，涉及一种规划轨迹生成方法及机械臂摄影系统。

背景技术：

1、目前短视频拍摄主要通过人工操作摄影系统进行拍摄，且大多为同一模板运镜和特效，然而现有拍摄系统拍摄时重复性较差，无法保证相同模板下拍摄影片的运动轨迹完全一致，从而导致人工拍摄耗时成本较高、拍摄效率较低。

技术实现思路

1、本发明的目的包括提供一种规划轨迹生成方法及机械臂摄影系统，以解决现有拍摄系统拍摄时重复性较差，无法保证相同模板下拍摄影片的运动轨迹完全一致，从而导致人工拍摄耗时成本较高、拍摄效率较低的技术问题。

2、为解决上述问题，本发明提供一种规划轨迹生成方法，包括以下步骤：

3、确定多个有效点位，所述有效点位包括摄影机的位姿信息、调焦信息和对焦距离；

4、设置各所述有效点位的排序和轨迹规划参数；

5、根据多个所述有效点位及其排序、轨迹规划参数计算得到规划轨迹。

6、可选地，所述确定多个有效点位，所述有效点位包括摄影机的位姿信息、调焦信息和对焦距离的步骤中，包括：

7、控制机械臂进入零力拖动模式；

8、拖动并调节摄影机的位姿、对焦环参数、聚焦环参数和对焦距离以在期望位姿点拍得期望画面，将所述摄影机在所述期望位姿点的位姿信息作为有效点位中摄影机的位姿信息、对焦环参数和聚焦环参数作为有效点位中摄影机的调焦信息、对焦距离作为有效点位中摄影机的对焦距离。

9、可选地，计算得到所述规划轨迹后，将计算得到的所述规划轨迹作为当前规划轨迹，进入在线调整模式，所述在线调整模式下，包括：控制机械臂驱动摄影机按照所述当前规划轨迹运动拍摄，调整后续运动拍摄的有效点位及其排序和轨迹规划参数，并根据调整后的有效点位及其排序和轨迹规划参数计算得到后续规划轨迹；

10、将所述后续规划轨迹再次作为当前规划轨迹，并再次进入在线调整模式；如此重复，直至完成运动拍摄，并将所述摄影机的实际运动拍摄轨迹作为最终规划轨迹。

11、可选地，计算得到所述后续规划轨迹后，首先判断机械臂和摄影机按照所述后续规划轨迹运动拍摄是否处于安全运动拍摄范围；

12、若是，则继续将所述后续规划轨迹再次作为当前规划轨迹，并再次进入在线调整模式的步骤；

13、若否，则继续按照原有规划轨迹运动拍摄。

14、可选地，规划轨迹生成方法还包括以下步骤：

15、机械臂带动摄影模块运动的过程，判断所述机械臂的受力是否大于预设载力阈值；

16、若是，则确定所述机械臂或所述摄影模块发生碰撞，并控制闭停所述机械臂；

17、若否，则确定所述机械臂和所述摄影模块未发生碰撞，并控制所述机械臂继续当前运动。

18、可选地，所述规划轨迹的加速度变化为连续变化。

19、本发明还提供了一种机械臂摄影系统，能够执行上述规划轨迹生成方法，所述机械臂摄影系统包括：

20、机械臂；

21、摄影模块，包括用于拍摄的摄影机，且所述摄影机具有手动调焦功能和按照调节指令进行的自动调焦功能；所述摄影模块连接于所述机械臂的末端，能够在所述机械臂的驱动下调节位姿以及按照规划轨迹运动拍摄；

22、用户输入设备，用于有效点位排序的设置、轨迹规划参数的输入和拍摄画面的查看；以及，

23、控制模块，与所述摄影模块、所述机械臂及所述用户输入设备通信连接，用于控制所述摄影模块和机械臂。

24、可选地，所述控制模块包括存储单元、计算单元和控制单元，所述存储单元用于存储所述摄影机的位姿信息、调焦信息、对焦距离以及用户输入设备输入的排序、轨迹规划参数，所述计算单元用于根据所述存储单元的存储信息进行计算得到规划轨迹；所述控制单元用于根据规划轨迹向所述摄影模块和所述机械臂下发调节指令。

25、可选地，所述机械臂设有测力传感器，所述测力传感器通信连接于所述控制模块，用于检测所述机械臂的受力并反馈至所述控制模块；所述控制模块用于根据接收的受力反馈进行判断并控制所述机械臂的启停。

26、本发明提供的规划轨迹生成方法能够对机械臂摄影系统进行离线设置多个有效点位的位姿信息、调焦信息、对焦距离、排序和轨迹规划参数等，然后通过计算得到的平滑过渡且能够满足各有效点位相关参数的规划轨迹，且规划轨迹中跟焦平稳光滑无软冲击，从而能够根据需要控制机械臂摄影系统按照规划轨迹进行多次重复拍摄以得到期望的连续画面，且能够确保多次重复拍摄的重复度和平稳性，相应提高视频拍摄、剪辑的便捷度，在确保视频拍摄质量的基础上，有效降低其耗时成本、提高其拍摄效率。此外，通过设置不同的轨迹规划参数能够得到椭圆弧衔接、直线衔接、样条曲线衔接等样式丰富的规划轨迹，可以根据实际需求进行选择，从而提高其实用性。

27、本申请提供的机械臂摄影系统不仅能够执行上述规划轨迹生成方法以计算得到运行平稳、可重复度高的规划轨迹，还可以按照该规划轨迹进行运动拍摄，具体地，得到规划轨迹后，可以启动机械臂摄影系统按照规划轨迹进行运动拍摄，控制模块的控制单元根据存储单元存储的规划轨迹的相关参数向机械臂和自动调焦单元发送相应的调节指令，机械臂在调节指令下驱动摄影模块运动并进行位姿调节，自动调焦单元在调节指令下对摄影机的对焦环数据和聚焦环数据及对焦距离等进行调节，从而使机械臂和摄影模块能够稳定地沿规划轨迹依次经过各有效点位，并在有效点位处拍得期望的拍摄画面，相应得到期望的拍摄视频；需要重复拍摄时，仅需控制机械臂摄影系统按照规划轨迹再次进行运动拍摄即可，操作便捷、运行稳定且重复度高，从而提高视频拍摄、剪辑的便捷度，在确保视频拍摄质量的基础上，有效降低其耗时成本、提高其拍摄效率。

技术特征：

1.一种规划轨迹生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的规划轨迹生成方法，其特征在于，所述确定多个有效点位，所述有效点位包括摄影机(100)的位姿信息、调焦信息和对焦距离的步骤中，包括：

3.根据权利要求1所述的规划轨迹生成方法，其特征在于，计算得到所述规划轨迹后，将计算得到的所述规划轨迹作为当前规划轨迹，进入在线调整模式，所述在线调整模式下，包括：控制机械臂(20)驱动摄影机(100)按照所述当前规划轨迹运动拍摄，调整后续运动拍摄的有效点位及其排序和轨迹规划参数，并根据调整后的有效点位及其排序和轨迹规划参数计算得到后续规划轨迹；

4.根据权利要求3所述的规划轨迹生成方法，其特征在于，计算得到所述后续规划轨迹后，首先判断机械臂(20)和摄影机(100)按照所述后续规划轨迹运动拍摄是否处于安全运动拍摄范围；

5.根据权利要求1所述的规划轨迹生成方法，其特征在于，所述规划轨迹生成方法还包括以下步骤：

6.根据权利要求1-5任一项所述的规划轨迹生成方法，其特征在于，所述规划轨迹的加速度变化为连续变化。

7.一种机械臂摄影系统，其特征在于，能够执行权利要求1-6任一项所述的规划轨迹生成方法，所述机械臂摄影系统包括：

8.根据权利要求7所述的机械臂摄影系统，其特征在于，所述控制模块(40)包括存储单元(41)、计算单元(42)和控制单元(43)，所述存储单元(41)用于存储所述摄影机(100)的位姿信息、调焦信息、对焦距离以及用户输入设备(30)输入的排序、轨迹规划参数，所述计算单元(42)用于根据所述存储单元(41)的存储信息进行计算得到规划轨迹；所述控制单元(43)用于根据规划轨迹向所述摄影模块(10)和所述机械臂(20)下发调节指令。

9.根据权利要求7所述的机械臂摄影系统，其特征在于，所述机械臂设有测力传感器，所述测力传感器通信连接于所述控制模块(40)，用于检测所述机械臂(20)的受力并反馈至所述控制模块(40)；所述控制模块(40)用于根据接收的受力反馈进行判断并控制所述机械臂(20)的启停。

技术总结
本发明提供一种规划轨迹生成方法及机械臂摄影系统，涉及影视拍摄技术领域。该规划轨迹生成方法包括以下步骤：确定多个有效点位，有效点位包括摄影机的位姿信息、调焦信息和对焦距离；设置各有效点位的排序和轨迹规划参数；根据多个有效点位及其排序、轨迹规划参数计算得到规划轨迹。该机械臂摄影系统能够执行上述规划轨迹生成方法，包括摄影模块、机械臂、用户输入设备和控制模块，其中，摄影模块包括摄影机和连接于摄影机的手动调焦单元、测距单元和自动调焦单元；机械臂末端连接摄影模块；控制模块与摄影模块、机械臂及用户输入设备通信连接。该规划轨迹生成方法能够得到运行平稳、可重复度高的规划轨迹，从而降低重复拍摄的耗时成本。

技术研发人员：孟庆远,顾海巍,陈兆芃,黎田
受保护的技术使用者：北京思灵机器人科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15