一种可折叠三轴稳定云台的制作方法

本发明涉及一种可折叠三轴稳定云台，属于摄影和摄像技术领域。

背景技术：

随着生活水平的提高，外出旅游的人数增加，特别是参加各种极限运动的人数不断增加，为了将所见所闻与人分享，人们都会利用手机拍摄大量的照片和视频。但是在拍摄过程中需要保证手机的稳定才能获得优良的画质，然而对于大多数非专业人士来说，这个技能非常困难。为了提高普通人士的拍摄效果，市场上出现了许多稳定云台，将手机夹在稳定云台上，即使是在运动中，也能保持手机的稳定，从而得到专业级的拍摄效果。

目前市场上现有的稳定云台主要有框架结构和悬臂结构两种形式，前者主要用于照相机，后者主要用于运动相机和手机拍摄。然而这两种结构都比较复杂，体积重量较大，不便于旅行时携带。于是有公司开发出了可折叠的稳定云台，然而该折叠云台仅有两个轴，如果要取得全方位的稳定效果必须要三个轴，两轴可折叠云台虽然携带方便，但是牺牲了拍摄质量，当云台向某个倾斜方向摆动时就无法进行稳定，因此使所拍摄画面晃动剧烈，无法满足正常拍摄需求。

此外现有稳定云台很难对不同质量的手机重心进行调整，使得云台进行工作时需要耗费大量电力，大大缩短续航时间。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的缺陷，提出了一种可折叠三轴稳定云台。该可折叠三轴稳定云台有三个可以控制的转轴，因此可以对任何方向的晃动进行补偿，使得拍摄画面稳定流畅。此外本发明采用一个可以折叠的悬臂，在停止拍摄时可以收纳起来，使得体积非常小。

此外本发明的结构保证了不同质量的手机在方位和横滚两个轴上的重心自动配平，另外设计了专门机构可以很方便地对俯仰轴上的重心进行配平。

本发明采取的技术方案为：

一种可折叠三轴稳定云台，包括手柄、曲臂、端部组件，所述手柄包括外壳，俯仰电机，俯仰轴,曲臂转轴；所述俯仰电机安装在手柄顶端，所述曲臂转轴将俯仰轴与曲臂连接在一起；曲臂另外一端固定在端部组件上。

所述曲臂所连接的端部组件在折叠时位于手柄的底端。

所述曲臂为Z字型结构，曲臂包括曲臂中段、曲臂前端和曲臂后端，曲臂后端与端部组件相连，曲臂中段的长度根据端部组件的重心来设定，使安装手机时，端部组件与手机的整体重心落在俯仰轴的轴线上。

端部组件包括横滚电机、航向电机、摆杆、手机夹持器、姿态传感器，所述横滚电机定子外壳与曲臂相连接，其转子与航向电机相连接，横滚电机与航向电机转动轴夹角为直角，航向电机的转子与摆杆连接，使摆杆所连接的手机夹持器可以沿航向摆动。

所述曲臂为Z型，为手机的航向偏转提供空间，折叠时曲臂位于手柄的凹陷处，其顶端与手柄末端平齐。

所述端部组件的手机夹持器与摆杆的距离可以调节，用于调节不同手机的重心位置，使得端部组件与手机的整体重心落在俯仰轴的轴线上。

手机夹持器包括插榫和锯齿，插榫的两边有锯齿，用于调节手机夹持器与摆杆的距离。

摆杆上的插槽上装有两个按钮，按钮通过弹簧和转轴安装在摆杆侧壁，用于调节手机夹持器与摆杆的距离，姿态传感器安装在插槽与轴孔之间。

曲臂为Z型，为手机的航向偏转提供空间，折叠时曲臂位于手柄的凹陷处，其顶端与手柄末端平齐。

传动链的顺序为从手机到航向电机，再到横滚电机，再到曲臂，再到俯仰电机，最终到手柄。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

本发明的一个效果在于，曲臂作为支撑臂可以折叠，使得云台不用时的体积非常小便于携带；

本发明的一个效果在于，可以进行三轴稳定控制，使拍摄画面更加流畅；

本发明的一个效果在于，Z型的曲臂为方位轴控制提供了空间，不仅如此，由于曲臂向内凹，为俯仰轴的配平提供了帮助；

本发明的一个效果在于，俯仰轴的重心非常方便调整，使系统控制性能提高；

本发明的一个效果在于，横滚轴和方位轴上的重心自动平衡，使系统续航时间增加。

附图说明

图1是本发明中折叠状态的三轴稳定云台；

图2是本发明中稳定云台手柄示意图；

图3是本发明中稳定云台端部组件与曲臂连接示意图；

图4是本发明中手机夹持器顶视图；

图5是本发明中摆杆的垂直剖视图；

图6是本发明中手机夹持器与摆杆连接示意图；

图7是本发明中水平展开状态三轴稳定云台示意图；

图8是本发明中垂直展开状态三轴稳定云台示意图；

图9是本发明中方位控制示意图；

图10是本发明中横滚控制示意图；

图11是本发明中俯仰控制时的侧视图。

附图中，各标号所代表的部件：1-手柄、2-曲臂、201-曲臂中段、202-折叠销、203-曲臂前段、3-端部组件、4-手机、101-外壳、102-俯仰电机、103-俯仰轴、104-曲臂转轴、105-锂电池、106-控制板、301-横滚电机、302-航向电机、303-摆杆、304-手机夹持器、3031-按钮、3032-弹簧、3033-转轴、3034-姿态传感器、3035-插槽、3036-轴孔、3041-插榫、3042-锯齿

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

图1为折叠状态三轴稳定云台，手柄1和曲臂2贴合在一起，端部组件3紧靠在手柄1的底端，整个系统近似一个矩形结构，其组成部分结构紧凑，便于携带和安放。

曲臂2为Z字型结构，曲臂2包括曲臂中段201、曲臂前端202和曲臂后端203，如图3所示。曲臂后端203与端部组件3相连，曲臂中段201的长度根据端部组件3的重心来设定，使安装手机4时，端部组件3与手机4的整体重心落在俯仰轴103的轴线上。曲臂2通过折叠销202与手柄1上俯仰电机102的俯仰轴轴103相连。利用折叠销202曲臂2可以折叠一定角度，如图1所示，曲臂2轴线俯仰电机102的轴线成90度。需要拍摄时，曲臂2可以绕折叠销202转动展开，这时曲臂2轴线俯仰电机102的轴线重合，见图7。当曲臂展开时，会与俯仰电机102的轴锁紧，并随俯仰电机102的轴旋转，进行俯仰稳定控制。折叠销202可以由其它铰链或者机构所代替，起到连接并锁定曲臂2的功能即可。

在手柄1的顶端安装有俯仰电机102，锂电池105安装在手柄1的下端，上端安装控制板106，见图2。

由于俯仰电机102的高度大于锂电池105的厚度，因此俯仰电机102会凸出于锂电池105，见图2，恰好可以将Z型的曲臂2贴合在外壳101上。而Z型的曲臂2又为方位轴控制提供了空间，如图9所示。不仅如此，由于曲臂2向内凹，为俯仰轴的配平提供了帮助，见图7。其中曲臂2内凹的深度与所安装的手机4的质量有关，使曲臂2、端部组件3和手机4所组成的俯仰轴上的全部运动部件的重心能够落在俯仰电机102的轴线附近，再通过手机夹持器304上的插榫3041进行微调,见图6。

端部组件3包括横滚电机301、航向电机302、摆杆303、手机夹持器304，图3所示。曲臂2的末端垂直于横滚电机301的转轴轴线，并且曲臂2与横滚电机301的定子外壳相连接，控制系统的导线从曲臂2内部穿过，与手柄1内部的控制板106相连。横滚电机301的转子连接到航向电机302的定子上，其中横滚电机301的转子轴线与航向电机302的转子轴线垂直，并且两个电机尽可能靠近，或者将航向电机302的定子外壳与横滚电机301的外转子外壳合为一体，使系统更加紧凑。在航向电机302的转子轴垂直方向上，安装有摆杆303，在摆杆303上安装姿态传感器3034和手机夹持器304，手机夹持器304用于安放拍照手机。姿态传感器3034检测手机的姿态，并将信号传递给控制板106，通过坐标变换和解算，计算出各个轴的电机的控制量，对手机姿态变化进行补偿，使手机达到稳定拍摄的目标。安装姿态传感器3034位置如图5所示。

图4是手机夹持器304顶视图，手机夹持器304上的插榫3041两侧分别有两排锯齿3042。手机夹持器304前端有夹持装置，用于安装手机，后端插榫3041可以插入摆杆303的孔中，并调节插入的深度，以便调整整个系统的重心位置，保证重心位置能够在俯仰电机102的轴线上。

图5是摆杆303剖视图，弹簧3032和转轴3033将按钮3031固定，姿态传感器3034安装在插槽3035与轴孔3036之间。图6是摆杆303与手机夹持器304的安装方式俯视图。插榫3041插入摆杆303的插槽3035时，在摆杆303的插槽3035两边分别有两个按钮3031卡住插榫3041两侧的锯齿3042，防止手机夹持器304松脱。按下按钮3031可以调节插榫3041伸缩的长度，从而调节手机4和端部组件3以及曲臂2的重心，使之落在俯仰电机102转子轴线上，这样使得俯仰电机仅花费较小的能量就能够保持手机4的平衡和较好地控制手机4的姿态。摆杆303安装在航向电机302的转子上端，见图3，并与航向电机302的转子固定成一体。

图7为手持稳定云台的手柄位置为水平位置时的控制姿态俯视图。图8为手持稳定云台的手柄位置为垂直位置时的控制姿态后视图。图9为手持稳定云台的手柄位置为水平位置时，方位控制示意图。其中手机4在方位控制时需要通过航向电机302进行控制，曲臂2为手机4的摆动提供了一个足够的空间，同时配合手部的转动可以有效消除航向扰动。

图10和图11分别为横滚控制和俯仰控制的状态，图11为系统的侧视图。由于手机4通过调节按钮3031可以使其中心落在横滚轴和俯仰轴的交点上。因此，仅需比较小的能量既可以达到控制效果，提高了锂电池105的续航时间。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。