竖向增稳机构、云台装置和拍摄设备的制作方法

本实用新型涉及拍摄技术领域，尤其涉及一种竖向增稳机构、云台装置和拍摄设备。

背景技术：

拍摄设备在进行视频或图像拍摄时，用户的身体或手臂容易抖动，所拍摄的画面会相应出现抖动或模糊。因而，在用户使用拍摄设备进行作业拍摄时，通常会采用云台对拍摄设备进行固定，以实现稳定拍摄。云台一般都具有旋转方向上增稳功能，例如，三轴云台可以在俯仰轴(pitch轴)、航向轴(yaw轴)和横滚轴(roll轴)旋转方向补偿云台的抖动。但是，所述云台对于平动抖动即重力方向上的抖动并没有理想的补偿效果。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种竖向增稳机构、云台装置和拍摄设备，旨在减小或消除平动抖动对负载的影响，保证拍摄设备的拍摄效果。

根据本实用新型的第一方面，本实用新型提供了一种竖向增稳机构，用于支撑负载，所述竖向增稳机构包括：

安装架；

驱动组件，安装于所述安装架上；

第一力矩平衡机构，与所述驱动组件传动连接，并连接于所述安装架；

第二力矩平衡机构，与所述第一力矩平衡机构传动连接，并连接于所述安装架；

承载件，所述承载件与所述第一力矩平衡机构传动连接，用于承载所述负载；

其中，所述安装架产生竖向位移或旋转时，所述驱动组件带动所述第一力矩平衡机构运动，以使所述第一力矩平衡机构和所述第二力矩平衡机构带动所述承载件沿所述竖向位移或旋转方向的反方向运动。

根据本实用新型的第二方面，本实用新型提供了一种云台装置，包括：

如上所述的竖向增稳机构；

以及轴臂，所述竖向增稳机构的承载件用于通过所述轴臂承载所述负载。

根据本实用新型的第三方面，本实用新型提供了一种拍摄设备，包括：

如上所述的云台装置；

成像装置，装设于所述云台装置上。

本实用新型实施例提供的竖向增稳机构、云台装置和拍摄设备，当发生平动抖动时，由于惯性的作用，负载与竖向增稳机构的相互作用力产生变化，承载件会由于第一力矩平衡机构和第二力矩平衡机构的作用而沿竖向位移或旋转方向的反方向回中，以减小或消除平动抖动对负载的影响，保证拍摄设备的拍摄效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例提供的拍摄设备一角度的结构示意图；

图2是图1中拍摄设备另一角度的结构示意图；

图3是本实用新型一实施例提供的云台装置的部分结构示意图，其中示出了轴向增稳机构和承载件；

图4是本实用新型一实施例提供的云台装置一角度的结构示意图；

图5是本实用新型一实施例提供的云台装置另一角度的结构示意图；

图6是本实用新型一实施例提供的云台装置又一角度的结构示意图；

图7是本实用新型一实施例提供的云台装置再一角度的结构示意图；

图8是本实用新型一实施例提供的云台装置复一角度的结构示意图；

图9是本实用新型一实施例提供的云台装置的剖视图；

图10是本实用新型一实施例提供的云台装置的分解示意图；

图11是本实用新型一实施例提供的云台装置的部分结构示意图；

图12是图11中云台装置的另一角度的结构示意图；

图13是本实用新型一实施例提供的竖向增稳机构的部分结构示意图，其中示出了第一力矩平衡机构；

图14是本实用新型一实施例提供的竖向增稳机构的部分结构示意图，其中示出了第二力矩平衡机构；

图15是本实用新型一实施例提供的拍摄设备的原理示意图；

图16是本实用新型一实施例提供的拍摄设备的输出力矩-转动角度示意图。

附图标记说明：

1000、拍摄设备；

10、云台装置；

100、轴向增稳机构；

110、第一轴驱动结构；120、第一支架；130、第二轴驱动结构；140、第二支架；150、第三轴驱动结构；

200、竖向增稳机构；

210、安装架；211、安装部；212、固定部；213、手持连接部；

220、驱动组件；221、电机；

230、第一力矩平衡机构；231、卡合部；232、第一传动件；2321、第一配合部；2322、第一杆状部；2323、滑动部；233、第一弹性件；

240、第二力矩平衡机构；241、卡扣部；2411、凸台；242、第二传动件；2421、第二配合部；2422、第二杆状部；243、第二弹性件；

250、承载件；251、承载部；252、滑槽部；260、锁紧件；270、手持件；

20、负载；30、成像装置；a1、第一轴；a2、第二轴；a3、第三轴。

具体实施方式

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一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本实用新型保护的范围。

还应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

请参阅图1和图2，本申请的实施例提供了一种拍摄设备1000，拍摄设备1000包括云台装置10和负载20，负载20装设于云台装置10上。云台装置10用于改变负载20的拍摄角度以及消除抖动对负载20的影响。

负载20包括成像装置30，用于拍摄图像和/或视频。成像装置30可以为摄像机、相机、超声波成像装置、红外成像装置、成像镜头、具有摄像功能的手机或平板电脑等等图像获取装置。当然，负载20也可以包括其他感测设备，例如激光雷达、测深传感器、超声波探测仪等。

请参阅图1和图2，在一些实施例中，云台装置10包括轴臂、轴向增稳机构100和竖向增稳机构200。轴向增稳机构100连接于负载20与竖向增稳机构200，用于调整成像装置30的拍摄方向和拍摄角度。可以理解的，在其他实施例中，云台装置10也可以只包括竖向增稳机构200。

请参阅图1在一些实施方式中，轴向增稳机构100为三轴支撑装置，更为具体地，轴向增稳机构100为三轴云台，其可以绕第一轴a1、第二轴a2和第三轴a3调整成像装置30的角度。示例性的，第一轴a1可以为横滚(roll)轴、第二轴a2可以为俯仰(pitch)轴和第三轴a3可以为航向(yaw)轴。第一轴a1、第二轴a2和第三轴a3也可以设置为其他任意合适的排布设置。

请参阅图3，轴向增稳机构100包括第一轴驱动结构110、第一支架120、第二轴驱动结构130、第二支架140和第三轴驱动结构150。第一支架120与第一轴驱动结构110连接并能够在第一轴驱动结构110的带动下绕第一轴a1旋转。第二轴驱动结构130固设于第一支架120背离第一轴驱动结构110的一端。第二支架140与第二轴驱动结构130连接并能够在第二轴驱动结构130的带动下绕第二轴a2旋转。第三轴驱动结构150固设于第二支架140背离第二轴驱动结构130的一端。成像装置30固定设置于第二支架140与第三轴驱动结构150连接并能够在第三轴驱动结构150的带动下绕第三轴a3旋转。在一些实施方式中，第一轴驱动结构110、第二轴驱动结构130和第三轴驱动结构150均为电机。

若拍摄设备1000在第一轴a1、第二轴a2和第三轴a3中某一轴的旋转方向发生抖动，则第一轴驱动结构110、第二轴驱动结构130和第三轴驱动结构150中的对应轴沿拍摄设备1000的轴向抖动方向相反的方向转动，以补偿拍摄设备1000和/或云台装置10的轴向抖动对成像装置30的影响。

需要说明的是，轴向抖动泛指具有第一轴a1、第二轴a2和第三轴a3中任一轴向分量的抖动，即只要拍摄设备1000的抖动在第一轴a1、第二轴a2和第三轴a3中任一轴向具有分量，即可称为轴向抖动。也就是说，轴向抖动的拍摄设备1000的宏观运动方向并不一定是第一轴a1、第二轴a2和第三轴a3中任一轴向，也可以与第一轴a1、第二轴a2和第三轴a3中任一轴向具有一定的夹角。

可以理解的，在其他实施方式中，轴向增稳机构100也可以为单轴云台、双轴云台或其他类型的云台。相应的，轴向增稳机构100可以至少包括第一轴a1、第二轴a2和第三轴a3中的一种。

竖向增稳机构200用于支撑负载20，以减小或消除拍摄设备1000的平动抖动对负载20的影响，保证拍摄效果。需要说明的是，平动抖动泛指具有重力方向分量的抖动，即只要拍摄设备1000的抖动在重力方向具有分量，即可称为平动抖动。换言之，平动抖动的拍摄设备1000的宏观运动方向并不一定是重力方向，也可以与重力方向具有一定的夹角。

请参阅图4-图8，在一些实施例中，竖向增稳机构200包括安装架210、驱动组件220、第一力矩平衡机构230、第二力矩平衡机构240、承载件250、锁紧件260和手持件270。

安装架210用于安装驱动组件220。具体地，请参阅图4-图6，安装架210包括安装部211、固定部212和手持连接部213。驱动组件220安装于安装部211上。第一力矩平衡机构230和第二力矩平衡机构240均部分固定于固定部212上。手持件270连接于手持连接部213。手持件270的周向尺寸大于手持连接部213的周向尺寸，以便于握持，提高用户体验。可以理解的，安装部211、固定部212和手持连接部213可以一体成型，也可以分体设置，在此不作限定。

可以理解的，安装架210不限于图示中的形状，也可以是其他任意合适的形状。安装架210与承载件250也不限于图中的正交位置关系，也可以是非正交等任意合适的位置关系。

驱动组件220安装于安装架210上。请参阅图9，驱动组件220包括电机221。电机221与第一传动件232传动连接。电机221的定子安装于安装架210上，电机221的转子与第一力矩平衡机构230传动连接。电机221工作时，可以通过电机221带动第一力矩平衡机构230运动，从而使得第一力矩平衡机构230和第二力矩平衡机构240带动承载件250沿竖向位移或旋转方向的反方向运动，以减小或消除拍摄设备1000的平动抖动对负载20的影响。当然，驱动组件220也可以是其他任意合适的驱动结构，例如气缸等。

第一力矩平衡机构230与驱动组件220传动连接，且第一力矩平衡机构230连接于安装架210。第二力矩平衡机构240与第一力矩平衡机构230传动连接，且第二力矩平衡机构240连接于安装架210。

具体地，第二力矩平衡机构240与第一力矩平衡机构230传动连接包括：第一力矩平衡机构230在转动第一预设角度后，第二力矩平衡机构240跟随第一力矩平衡机构230转动。在其他实施方式中，第一力矩平衡机构230开始转动时，第二力矩平衡机构240与第一力矩平衡机构230同步运动。

其中，第一预设角度可以根据实际需要设计为任意合适的角度，例如70°、100°、130°以及70°-130°之间的任意其他合适角度。

请参阅图10至图14，在一些实施例中，第一力矩平衡机构230包括卡合部231，第二力矩平衡机构240包括卡扣部241。卡合部231和卡扣部241能够配合，以使第二力矩平衡机构240跟随第一力矩平衡机构230转动。

请参阅图10和图13，第一力矩平衡机构230包括第一传动件232和第一弹性件233。第一传动件232与驱动组件220传动连接，且第一传动件232与承载件250传动连接。第一弹性件233两端分别连接于第一传动件232和安装架210上。电机221与第一传动件232传动连接，以使电机221能够带动第一力矩平衡机构230运动。

请参阅图13，第一传动件232包括第一配合部2321和第一杆状部2322。第一配合部2321与驱动组件220传动连接，且第一配合部2321与承载件250传动连接。第一杆状部2322的一端连接于第一配合部2321的一端，第一杆状部2322的另一端连接于第一弹性件233。卡合部231位于第一配合部2321上。

请参阅图10和图14，第二力矩平衡机构240包括第二传动件242和第二弹性件243。第二传动件242在第一传动件232转动第一预设角度后跟随第一传动件232转动。第二弹性件243的两端分别连接于第二传动件242和安装架210。具体地，第一传动件232转动角度小于或等于第一预设角度时，第二传动件242不动。第一传动件232转动角度大于第一预设角度时，第二传动件242与第一传动件232同步运动。

请参阅图14，第二传动件242包括第二配合部2421和第二杆状部2422。第二配合部2421与第一配合部2321同轴设置。第二杆状部2422的两端分别连接于第二配合部2421和第二弹性件243。

具体地，第一配合部2321、第二配合部2421和承载件250在安装架210上依次设置。卡合部231凸设于第一配合部2321朝向第二配合部2421的一侧。更为具体地，电机221的输出轴与第一配合部2321的中心线大致重合。卡合部231朝向第一配合部2321的径向方向延伸。

第一杆状部2322连接于卡合部231背离第一配合部2321的一端，并凸出于第一配合部2321外周设置。第一杆状部2322背离第一配合部2321的一端连接于第一弹性件233。

第二配合部2421与第一配合部2321同轴设置。第二杆状部2422和卡扣部241分别位于第二配合部2421周向的不同位置。具体地，第二配合部2421呈环形。第二杆状部2422沿第二配合部2421的外侧壁向外延伸设置。

请参阅图14，在一些具体实施方式中，卡扣部241包括凸台2411，该凸台2411凸出于第二配合部2421外周设置。第一配合部2321的最大外周尺寸大于第二配合的外周尺寸。当第一力矩平衡机构230在电机221的带动下沿预设方向转动第一预设角度后，该凸台2411与卡合部231抵接。此时，若第一力矩平衡机构230继续沿相同方向运动，则第二力矩平衡机构240跟随第一力矩平衡机构230转动。

第二杆状部2422与卡扣部241之间的夹角可以为任意合适角度，例如为100°。第一杆状部2322和第二杆状部2422的形状可以设计为任意合适形状，例如沿直线延伸的杆状结构、呈弧状的杆状结构等。

第一弹性件233和第二弹性件243可以连接于第一杆状部2322和第二杆状部2422的任意合适位置。第一杆状部2322与第一弹性件233的连接以及第二杆状部2422与第二弹性件243的连接均可以通过卡扣连接、胶黏剂粘接等连接方式进行固定，在此不作限定。

其中，第一力矩平衡机构230未转动时，第一弹性件233处于自然状态或伸长状态；和/或，第二弹性件243处于自然状态或伸长状态。第一弹性件233的弹性系数与第二弹性件243的弹性系数相同或者不同。当第一弹性件233的弹性系数与第二弹性件243的弹性系数相同，第二传动件242在第一传动件232转动第一预设角度后跟随第一传动件232转动，该第一预设角度可以为70°-130°中的任意角度。

承载件250与第一力矩平衡机构230传动连接，用于承载负载20。该负载20可以仅仅包括成像装置30，也可以包括成像装置30和轴向增稳机构100。其中，安装架210产生竖向位移或旋转时，驱动组件220带动第一力矩平衡机构230运动，以使第一力矩平衡机构230和第二力矩平衡机构240带动承载件250沿竖向位移或旋转方向的反方向运动，以减小或消除拍摄设备1000的平动抖动对负载20的影响。在一些实施例中，承载件250用于通过轴臂承载负载20。

请参阅图10，在一些实施例中，承载件250包括承载部251和连接于承载部251的滑槽部252，承载部251用于承载负载20。第一传动件232还包括滑动部2323。滑动部2323设于第一配合部2321上，滑动部2323与滑槽部252滑动配合。具体地，滑动部2323和卡合部231设于第一配合部2321的相对两侧。此外，滑动部2323与滑槽部252传动连接。当滑动部2323与滑槽部252未相对固定时，滑动部2323能够与滑槽部252滑动配合。当滑动部2323与滑槽部252相对固定后，滑动部2323在电机221的作用下可以带动滑槽部252运动，从而使得第一力矩平衡机构230和第二力矩平衡机构240带动承载件250沿竖向位移或旋转方向的反方向运动，以减小或消除拍摄设备1000的平动抖动对负载20的影响。

可以理解的，第一传动件232与承载件250的连接结构也可以设计为其他任意合适结构，只要二者能够实现滑动配合，且在滑动部2323与滑槽部252固定后二者能够实现传动配合即可。示例性的，承载件250上设滑动部2323、第一传动件232上设滑槽部252。

在一些实施例中，锁紧件260用于锁紧滑动部2323和滑槽部252，以使滑动部2323与滑槽部252传动连接。具体地，锁紧件260穿设滑动部2323和滑槽部252，从而将滑动部2323和滑槽部252锁紧固定。锁紧件260穿设锁紧件260可以为销钉、螺丝、锁紧螺母等锁紧结构。

具体地，当使用成像装置30进行拍摄时，可以松开锁紧件260，使得滑动部2323能够相对滑槽部252自由滑动。操作滑动部2323，使得滑动部2323相对滑槽部252滑动至合适位置，以调整负载20的质心，从而平衡负载20的重力。滑动部2323与滑槽部252的设置，使得竖向增稳机构200能够根据其所需承载的负载20的重力调节负载20的质心，从而平衡负载20的重力。即，竖向增稳机构200能够根据不同型号和种类的负载20灵活调整滑动部2323相对滑槽部252的相对位置，从而平衡负载20的重力。

当滑动部2323相对滑槽部252滑动至合适位置后，操作该锁紧件260，使得滑动部2323和滑槽部252锁紧固定。此时，电机221工作时，第一力矩平衡机构230能够通过滑槽部252与第二力矩平衡机构240运动，从而使得第一力矩平衡机构230和/或第二力矩平衡机构240带动承载件250沿竖向位移或旋转方向的反方向运动，进而减小或消除拍摄设备1000的平动抖动对负载20的影响。

手持件270安装于安装架210上，用户可以握持手持件270进行拍摄。其中，手持件270可以与安装架210一体成型，也可以分体设置。手持件270的数量可以根据实际需求进行设置，例如一个、两个或者更多。在一些具体实施方式中，手持件270的数量为两个，两个手持件270相对设置于安装架210上，以满足用户的使用习惯，提高用户的体验度。

可以理解的，手持件270不限于图示中的布局，可以根据实际需求进行设置，使得用户能够两侧竖握、横卧或斜卧手持件270进行拍摄。

示例性的，当第二杆状部2422与卡扣部241之间的夹角为100°。竖向增稳机构200在初始状态，第一杆状部2322与第一配合部2321的连接部位，以及第二杆状部2422与第二配合部2421的连接部位沿预设排列方向排列设置。该预设排列方向与电机221的输出轴平行。电机221工作时，电机221通过第一配合部2321带动第一杆状部2322转动。当第一杆状部2322转动小于或等于100°时，第一力矩平衡机构230在电机221带动下运动，第二力矩平衡机构240不动。此时，承载件250仅在第一力矩平衡机构230的作用下沿竖向位移或旋转方向的反方向回中，以减小或消除平动抖动对成像装置30的影响。

当第一杆状部2322转动大于100°时，卡合部231与卡扣部241抵接，第一力矩平衡机构230运动会同步带动第二力矩平衡机构240运动，即第二力矩平衡机构240跟随第一力矩平衡机构230运动。此时，承载件250在第一力矩平衡机构230和第一力矩平衡机构230的共同作用下沿竖向位移或旋转方向的反方向回中，以减小或消除平动抖动对成像装置30的影响。

在一些实施例中，驱动组件220驱动第一力矩平衡机构230转动的角度值在预设阈值范围内时，第一力矩平衡机构230产生的第一力矩与第二力矩平衡机构240产生的第二力矩的合力矩大致相同。上述竖向增稳机构200由于第一力矩平衡机构230与第二力矩平衡机构240的合力矩大致相同，因而能够减少电机221所需的最大扭矩和电机221的扭矩波动，从而降低电机221成本。预设阈值范围可以根据实际需求进行设置，例如预设阈值范围为98°-160°。

请参阅图15和图16，图16中a为第一力矩平衡机构230的输出力矩的示意图，即第一弹性件233所输出的第一力矩随着第一传动件232的转动角度变化而变化的示意图。图16中b为第二力矩平衡机构240的输出力矩的示意图，即第二弹性件243所输出的第二力矩随着第二传动件242的转动角度变化而变化的示意图。图16中c为第一力矩平衡机构230和第二力矩平衡机构240的合力矩的示意图，即第一弹性件233的第一力矩和第二弹性件243的第二力矩的合力矩随着第一传动件232或第二传动件242的转动角度变化而变化的示意图。

从图16中可以看出，在所第一力矩平衡机构230转动的角度值在98°、160°以及98°至160°之间的任一角度时，第一力矩平衡机构230产生的第一力矩与第二力矩平衡机构240产生的第二力矩的合力矩大致相同。第一力矩平衡机构230转动的角度值在98°-160°范围内，第一力矩平衡机构230与第二力矩平衡机构240所输出的合力矩在5.6n·m-5.8n·m之间，即，所输出的合力矩的变化仅为0.2n·m。

需要说明的是，上述“大致相同”是指第一力矩平衡机构230产生的第一力矩与第二力矩平衡机构240产生的第二力矩求差后的绝对值小于或等于0.6n·m。

上述实施例的竖向增稳机构200、云台装置和拍摄设备1000，在使用前，先松开锁紧件260，通过调节滑动部2323相对滑槽部252的相对位置，以平衡成像装置30及轴向增稳机构100的重量。当滑动部2323调节至合适位置后，通过锁紧件260将滑动部2323与滑槽部252锁紧固定。使用时，若没有发生平动抖动时，竖向增稳机构200能够支撑成像装置30和轴向增稳机构100。当发生平动抖动时，由于惯性的作用，成像装置30以及轴向增稳机构100与竖向增稳机构200的相互作用力产生变化，承载件250会由于第一力矩平衡机构230和第二力矩平衡机构240的作用而沿竖向位移或旋转方向的反方向回中，以减小或消除平动抖动对成像装置30的影响，保证拍摄效果。

可以理解的，上述轴向增稳机构100在某些情况下也可以省略。上述锁紧件260在某些情况下也可以省略，例如承载件250与第一力矩平衡机构230一体成型或通过卡扣等连接方式连接。上述手持件270在某些情况下也可以省略。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。