一种榫卯式三轴自稳云台及摄影小车

1.本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种榫卯式三轴自稳云台及摄影小车。


背景技术：

2.随着社会的发展，机器人技术越来越成熟，应用范围越来越广。在摄影领域，通常会使用摄影小车携带摄影设备行走。摄影小车通常包括行走组件和云台组件，行走组件用于带动云台组件移动，云台组件用于放置摄影设备，云台组件能够带动摄影设备多角度转动进行摄影。由于摄影过程中，路面崎岖不平，会导致摄影设备的角度等发生变化，例如，申请号为2019219057086，发明名称为一种云台式摄影机器人移动底座的专利中，当摄影设备的角度发生变化时，会导致摄影画面晃动，影响画质。


技术实现要素：

3.鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种榫卯式三轴自稳云台及摄影小车，能够实现三轴转动，三轴相互配合能够在一定范围内对摄影设备的视角进行调节，满足不同角度的拍摄，并且，在崎岖路面上行走时，陀螺仪和控制主机能够自动监测并调整摄影设备的角度等，从而使摄影设备的角度固定，不容易受到颠簸的影响，画面更加稳定、清晰。
4.本实用新型的实施例是这样实现的：
5.本实用新型实施例提供了一种榫卯式三轴自稳云台，用于安装于底盘上，包括底座、支撑台、旋转臂、载物台、陀螺仪和控制主机；所述底座转动设置于底盘上，所述支撑台设置于所述底座上，所述旋转臂转动设置于支撑台的上方，所述载物台转动设置于所述旋转臂上，所述底座、所述旋转臂和所述载物台的转动轴线异面；所述陀螺仪设置于所述载物台上且用于检测所述载物台的转动角度及加速度信息，所述控制主机用于接收所述陀螺仪的采集信息并控制所述底座、所述旋转臂和所述载物台的转动。
6.作为上述实施例的可选方案，所述支撑台包括连接板和支撑臂，所述连接板与所述底座连接，所述支撑臂设置于所述连接板上，所述支撑臂采用榫卯连接方式制成且内部设置有走线通道，所述连接板和所述支撑臂上均设置有若干个走线孔。
7.榫卯方式连接，使得支撑臂的组装非常方便，并且，走线通道和走线孔配合，便于线路的走线和维修，使线路不再裸露。
8.作为上述实施例的可选方案，所述支撑臂包括两个侧板、封板、第一盖板、第二盖板和底板，两个所述侧板相对设置于所述连接板且包括呈夹角设置的第一部和第二部，所述封板将所述第一部的一端封闭，所述第一盖板榫卯连接于所述第一部的顶端，所述第二盖板榫卯连接于所述第二部的顶端，所述底板设置于所述第二部的底部；所述第一部、所述第一盖板和所述封板围成第一走线通道，所述第二部、所述第二盖板和所述底板围成第二走线通道，所述第一走线通道和所述第二走线通道连通。
9.第一盖板和第二盖板能够从侧板上拆卸，便于对走线通道内的线路进行走线和维
修。
10.作为上述实施例的可选方案，所述侧板的顶端设置有榫卯缺口，所述第一盖板和所述第二盖板的两侧均设置有榫卯耳，所述榫卯耳可拆卸地嵌设于所述榫卯缺口内。
11.榫卯耳与榫卯缺口之间过盈配合，需要将第一盖板或第二盖板取下时，只需要对其施加向上的作用力即可，操作简单方便。
12.作为上述实施例的可选方案，所述支撑台还包括固定件，所述固定件设置有多个卡接部，所述底板上设置有卡接耳，所述卡接耳和所述榫卯耳均从所述侧板外侧伸出且嵌设于所述卡接部内。
13.第一盖板水平设置，不容易脱落，因此无需其他方式固定，第二盖板倾斜设置，若遇到颠簸时，有脱落的可能性，因此，使用固定件将第二盖板和底板固定，可以增加第二盖板的牢固性，避免其脱落。
14.作为上述实施例的可选方案，所述载物台包括台座和围栏，所述围栏设置于所述台座的中后部上方，所述围栏的前端开口且与所述台座共同围成用于放置设备的摄影区，所述台座上设置有若干个走线孔。
15.载物台可以承载小型摄影设备，也可以承载较大的摄影设备，如摄像机、摄影机等，围栏可以将较大的摄影设备包围，防止摄影设备从载物台上脱落，增加摄影设备的牢固性。
16.作为上述实施例的可选方案，所述底座和所述支撑台之间通过若干个连接件连接且二者之间形成容纳腔，若干个所述连接件呈环形间隔分布，所述控制主机设置于所述容纳腔内。
17.控制主机位于底座与支撑台之间，可以隐藏在底盘内，不容易被磕碰，并且，将底座与支撑台采用模块化分层式设置，制作简单。
18.作为上述实施例的可选方案，所述连接件与所述底座之间、所述连接件与所述支撑台之间均采用螺栓可拆卸连接。
19.如此设置，使得控制主机便于取放。
20.本实用新型实施例还提供了一种摄影小车，包括底盘和上述的榫卯式三轴自稳云台，所述底盘设置有行走组件，所述榫卯式三轴自稳云台的底座可转动地设置于所述底盘上。
21.作为上述实施例的可选方案，所述底盘的前端和/或后端设置有补光灯。
22.补光灯可以用于拍摄时提供辅助光线，即补光，以得到合理的画面素材。
23.本实用新型的有益效果是：
24.本实用新型提供的摄影小车，包括底盘和榫卯式三轴自稳云台，榫卯式三轴自稳云台能够实现三轴转动，即底座相对于底盘转动、旋转臂相对于支撑台转动、载物台相对于旋转臂转动，三轴相互配合能够在一定范围内对摄影设备的视角进行调节，满足不同角度的拍摄。此外，在崎岖路面上行走时，陀螺仪和控制主机能够自动监测并调整摄影设备的角度等，从而使摄影设备的角度固定，不容易受到颠簸的影响，画面更加稳定、清晰。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例
中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。
26.图1为本实用新型实施例提供的摄影小车的结构示意图一；
27.图2为本实用新型实施例提供的摄影小车的结构示意图二；
28.图3为本实用新型实施例提供的榫卯式三轴自稳云台的结构示意图一；
29.图4为本实用新型实施例提供的榫卯式三轴自稳云台的结构示意图二；
30.图5为本实用新型实施例提供的榫卯式三轴自稳云台的结构示意图三；
31.图6为图3的a部局部放大示意图；
32.图7为图4的b部局部放大示意图。
33.图标：
34.10-摄影小车；
35.11-底盘；12-榫卯式三轴自稳云台；
36.110-补光灯；
37.120-底座；121-第一电机；122-连接件；
38.130-支撑台；131-连接板；132-支撑臂；133-走线通道；134-走线孔；135-第二电机；140-侧板；141-封板；142-第一盖板；143-第二盖板；144-底板；145-榫卯耳；146-固定件；147-卡接耳；
39.150-旋转臂；151-第三电机；
40.160-载物台；161-台座；162-围栏；
41.170-控制主机；171-陀螺仪；
具体实施方式
42.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。
43.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，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，都属于本实用新型保护的范围。
44.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。
45.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
46.请参照图1、图2所示，本实用新型的实施例提供了一种摄影小车10，该摄影小车10用于摄影、摄像。
47.其中，摄影小车10主要由底盘11和榫卯式三轴自稳云台12组成，底盘11用于带动榫卯式三轴自稳云台12行进，榫卯式三轴自稳云台12用于承载摄影设备或摄像设备，例如手机、摄像机、摄影机等。
48.底盘11的结构可以参照现有技术，底盘11主要有底盘架和行走组件，行走机构设置于底盘架的下方，在本实施例中，可以采用但不限于下列方案：
49.底盘架包括座体和防护框，座体设置于防护框上，座体与防护框连接且防护框位于座体的外围，即在水平面上的投影，座体投影位于防护框投影内部。
50.座体的结构及形状等不限，在本实施例中，座体可以为框架结构，座体包括两个拱形架，两个拱形架并排设置，二者之间存在一定的间隙，两个拱形架之间通过连接组件连接，拱形架上可以安装车壳等。由于底盘11的结构用于举例解释说明，因此，对底盘11的结构并未在说明书附图中标记，或者图1、图2中未展现的部分，不影响榫卯式三轴自稳云台12的结构。
51.两个拱形架之间形成安装区域，安装区域内用于安放榫卯式三轴自稳云台12。
52.在其他实施例中，座体还可以采用箱体结构、实体结构等。
53.防护框呈矩形形状，防护框与座体的连接方式不限，防护框具有四个角。需要说明的是，本实施例中指出的“防护框呈矩形形状”是指，防护框大致呈矩形形状，并非绝对的矩形，可以有一定的变形、凹陷、突出等。在其他实施例中，防护框还可以包括两个独立的矩形框体，两个框体之间连接。
54.防护框的四角内侧分别设置有组装区，即组装区位于防护框的内部，并且组装区与防护框的四个角临近。
55.座体和防护框均可以采用铝方板材结合式框架结构，可以增加结构强度，并且降低车身重量。
56.行走组件设置于组装区内，行走组件与座体连接，在驱动电机(参见后方描述)等的驱动作用下，行走组件能够转动，从而驱动底盘11前进或后退或转弯等。
57.在每个组装区内均设置有行走组件，四个行走组件大致呈矩形分布。
58.在正常行走过程中，由于防护框位于最外侧，遇到墙壁等障碍物时，防护框受到撞击，此时，行走组件和座体等不会接触墙体等，可以有效保护行走组件等不受损，防护框受到的撞击力会均匀分散到底盘架上，进而减缓撞击带来的伤害。
59.行走组件的结构以及行走组件与座体的连接方式不限，可以参照现有技术。
60.此外，由于防护框的存在，若框体与墙壁等撞击接触后，框体的四角可能会抵接于墙壁，导致底盘11无法继续行进或损伤墙体，因此，在本实施例中，提供了如下改善方案：防护框的四角均设置有防撞轮，防撞轮能够绕竖向转动，即防撞轮的转动中心线沿竖向延伸。
61.防撞轮从防护框的外侧伸出，当防撞轮撞击并接触墙壁后，由于防撞轮能够转动，并且行走组件持续受到前进的动力，因此，防撞轮可以沿墙面滚动，从而引导底盘11改变行进方向，使防护框的侧边与墙壁的夹角逐渐缩小，直至防护框的侧边与墙壁平行。
62.防撞轮的结构类似于四驱车的四个角的用于防撞的轮子，防撞轮与墙面滚动接触，不容易划伤墙体等，并且引导底盘11变向。
63.防撞轮与防护框的连接方式不限，在本实施例中，可以采用但不限于如下方案：防护框的四角设置有倒角部，倒角部与防护框可拆卸连接，二者的连接方式不限，例如，二者
可以采用卡接、螺栓连接等。防撞轮设置于倒角部处，防撞轮从倒角部处外侧露出。
64.倒角部能够拆卸，从而将防撞轮从防护框上拆下，便于防撞轮的组装与维修。并且，由于倒角部较为平滑，可以避免防护框的四角尖锐导致的一系列问题，例如，防撞轮的直径及安装位置要求(防撞轮必须从四角处露出)等。
65.此外，将榫卯式三轴自稳云台12等设备安装在底盘11上后，由于设备较重，导致整个机器人的重心相对较高，当底盘架受到外力作用或者遇到较陡的路段(尤其是在较陡的路段，前轮开始爬坡且后轮位于平面上)时，底盘架的前端或者后端可能会翘起，翘起幅度过高时会导致翻车，因此，在本实施例中，提供了如下技术方案：底盘架的前端和后端均设置有防倾组件，在其他实施例中，也可以只在底盘架的前端或后端设置有防倾组件。在其他实施例中，底盘11不包含防倾组件也是可以的。
66.防倾组件的具体结构可以采用但不限于下列方案：防倾组件包括防倾支架和防倾轮。
67.防倾支架设置于防护框的下方，防倾轮设置于防倾支架的底端。
68.防倾支架的结构不限，可以根据防倾轮的数量设计，例如，当防倾轮的数量为一个时，防倾支架为倾斜的杆状或者防倾支架竖向设置于防护框的端部下方。在本实施例中，每个防倾组件包括两个防倾轮，两个防倾轮沿底盘架的左右方向间隔设置，两个防倾轮的轴线重合且与行走组件的轴线平行。防倾支架的部分或全部呈u形且倾斜设置，两个防倾轮设置于防倾支架的底端。
69.防倾轮位于行走组件的斜上方，位于底盘架前端的防倾轮位于前轮的前端上方，位于底盘架后端的防倾轮位于后轮的后端上方。
70.底盘11具有行走状态和防倾状态：当底盘11处于行走状态时，四个行走组件接触地面，防倾轮与地面脱离，防倾轮不工作；当底盘11处于防倾状态时，底盘架的一端翘起，翘起端的行走组件脱离地面，防倾轮接触地面，底盘11由未翘起端和防倾轮共同支撑。
71.具体的，以位于底盘架前端的防倾组件为例，当底盘架在平面上或坡度较小的底面上行走时，四个行走组件接触地面，两端的防倾轮均不工作；当底盘架的后端翘起时，两个后轮离地并向上翘起，此时，若底盘架的翘起幅度较小，则外力消失时，底盘架的后端会自动落下；若底盘架的翘起幅度超过了预设角度阈值，则防倾轮接触地面，底盘11由前轮和防倾轮共同支撑。若要使底盘11从防倾状态转变为行走状态，只需要施加外力推动底盘架的后端与地面接触，或者使底盘11脱离陡坡且后端自动落地即可。
72.在其他实施例中，底盘架还可以采用现有技术中的车架结构。
73.行走组件的结构不限，例如，行走组件可以采用万向轮、履带等结构，具体请参照现有技术，在此不再赘述。
74.此外，为了对榫卯式三轴自稳云台12上的摄影、摄像设备进行补光，底盘11还包括补光板，补光板倾斜设置于底盘架的前端或后端。
75.补光板，主要用于反射光线，进行补光，材料类似于拍照时圆形的补光幕布，可以有效改善画质。
76.此外，在底盘架的前端和/或后端还可以设置补光灯110等，补光灯110也叫摄像灯、机头灯、新闻灯等。其主要作用是在缺乏光线条件情况下拍摄时提供辅助光线，以得到合理的画面素材，本机器人使用的是led补光灯110。led补光灯110靠小电流驱动半导体器
件发光，由于其光效率高、低电压、体积小、寿命长、响应速度快、抗震能力强，节能、环保，可用于多种场合。
77.榫卯式三轴自稳云台12可以独立于底盘11制造、使用等，榫卯式三轴自稳云台12可以安装于底盘11上，底盘11对榫卯式三轴自稳云台12形成支撑并可以带动榫卯式三轴自稳云台12行走。
78.具体的，请参照图3-图5所示，榫卯式三轴自稳云台12包括底座120、支撑台130、旋转臂150、载物台160、陀螺仪171和控制主机170。
79.底座120和支撑台130连接，二者的结构和连接方式不限，在底座120上设置有第一电机121。
80.底座120与底盘架之间转动连接，第一电机121能够带动底座120转动，底座120相对于底盘架转动时，能够带动整个榫卯式三轴自稳云台12转动。在本实施例中，底座120相对于底盘架的转动轴线沿竖向延伸(假定摄影小车10位于水平地面上)。
81.支撑台130位于底座120的上方，二者之间的连接方式不限，例如，二者可以一体成型、焊接、可拆卸连接等。
82.在本实施例中，底座120和支撑台130之间通过若干个连接件122连接，连接件122大致呈z形，连接件122的底部与底座120之间通过螺栓可拆卸连接，连接部的顶部与支撑台130之间通过螺栓可拆卸连接。即底座120与支撑台130之间能够拆卸，底座120与支撑台130分层，并且，二者呈模块化设置，便于制造、维修等。
83.在其他实施例中，连接件122还可以采用其他形状，并且，连接件122与底座120之间、以及连接件122与支撑台130之间还可以焊接等。
84.若干个连接件122在环形方向上间隔分布，底座120、支撑台130和连接件122共同围成容纳腔，控制主机170设置于容纳腔内。
85.控制主机170位于底座120与支撑台130之间，可以隐藏在底盘11内，不容易被磕碰，并且，将底座120与支撑台130采用模块化分层式设置，制作简单。
86.在底座120上，可以设置走线孔134，走线孔134的数量及形状不限，以便于控制主机170与第一电机121之间的线路走线。
87.支撑台130的结构可以采用但不限于下列方案：支撑台130包括连接板131和支撑臂132。
88.连接板131可以采用圆形板状，在连接板131上设置有若干个走线孔134，连接板131与底座120连接，底座120的顶部也可以设置圆形板。
89.支撑臂132设置于连接板131上，支撑臂132上均设置有若干个走线孔134。
90.其中，支撑臂132采用榫卯连接方式制成，具体的，请参照图6、图7所示，支撑臂132包括两个侧板140、封板141、第一盖板142、第二盖板143和底板144，两个侧板140相对设置于连接板131且包括呈夹角设置的第一部和第二部，封板141将第一部的一端封闭，第一盖板142榫卯连接于第一部的顶端，第二盖板143榫卯连接于第二部的顶端，底板144设置于第二部的底部。
91.在其他实施例中，支撑臂132的榫卯结构还可以采用其他方式，主要是为了便于支撑臂132的拆卸以及走线。
92.其中，第一部、第一盖板142和封板141围成第一走线通道133，第二部、第二盖板
143和底板144围成第二走线通道133，第一走线通道133和第二走线通道133连通。
93.连接板131上的走线孔134与第一走线通道133连通，在第一盖板142和第二盖板143上可以设置若干个通孔，既可以减轻质量，又可以对内部的线路等进行观察。
94.第一盖板142与侧板140之间、第二盖板143与侧板140之间的榫卯连接方式可以采用但不限于下列方案：侧板140的顶端设置有榫卯缺口，第一盖板142和第二盖板143的两侧均设置有榫卯耳145，榫卯耳145可拆卸地嵌设于榫卯缺口内。
95.需要将第一盖板142或第二盖板143取下时，只需要向上拉动或撬动第一盖板142或第二盖板143即可，无需拆卸其他结构，操作简单方便，第一盖板142和第二盖板143能够从侧板140上拆卸，便于对走线通道133内的线路进行走线和维修。
96.此外，第一盖板142水平设置，不容易脱落，因此无需其他方式固定，第二盖板143倾斜设置，若遇到颠簸时，有脱落的可能性，因此，在本实施例中，可以对第二盖板143进行固定，具体的，支撑台130还包括固定件146，固定件146设置有多个卡接部，底板144上设置有卡接耳147，卡接耳147和榫卯耳145均从侧板140外侧伸出且嵌设于卡接部内。固定件146与卡接耳147或榫卯耳145之间可以采用过盈配合、螺栓连接、销钉连接等方式固定。
97.需要将第二盖板143取下时，可以先将固定件146从卡接耳147和榫卯耳145上卸下。
98.当然，在其他实施例中，不对第二盖板143进行额外固定，而通过第一盖板142与侧板140之间的过盈配合固定也是可以的。
99.第二部倾斜设置，在底板144的斜下方可以设置第二电机135，第二电机135与控制主机170之间通过线路连接。
100.此外，在第二部的顶端，还可以设置信号臂，信号臂上能够安装信号接收器等，信号接收器与控制主机170连接，以实现遥控器遥控功能。
101.旋转臂150转动设置于支撑台130的上方，旋转臂150的结构不限，例如，旋转臂150采用u形结构，旋转臂150与第二电机135传动连接，第二电机135能够带动旋转臂150转动，第二电机135与旋转臂150的转轴之间的连接方式不限，例如二者通过齿轮传动、平行四连杆机构联动等。
102.载物台160转动设置于旋转臂150上，在本实施例中，载物台160位于旋转臂150的两个端部之间，载物台160的两侧均与旋转臂150转动连接，两个部分的转动轴线重合。
103.在旋转臂150上设置有第三电机151，第三电机151与控制主机170之间通过线路连接。第三电机151可以设置于载物台160与旋转臂150的连接部，第三电机151能够带动载物台160转动。
104.底座120、旋转臂150和载物台160的转动轴线异面，以使载物台160能够在一定范围内实现360
°
全方位转动，从而改变摄影设备的摄影角度。
105.载物台160包括台座161和围栏162，围栏162设置于台座161的中后部上方，围栏162的前端开口且与台座161共同围成用于放置设备的摄影区，台座161上设置有若干个走线孔134，并且，在围栏162上也可以设置有若干个走线孔134。
106.载物台160可以承载小型摄影设备，也可以承载较大的摄影设备，如摄像机、摄影机等，围栏162可以将较大的摄影设备包围，防止摄影设备从载物台160上脱落，增加摄影设备的牢固性。
107.当摄影小车10在崎岖路面上行走时，会发生颠簸，使得摄影设备的摄影画面晃动，影响画质，因此，在本实施例中，提供了如下方案：
108.陀螺仪171设置于载物台160上，具体的，陀螺仪171位于位于台座161下方并被封闭，陀螺仪171的结构可以参照现有技术，在此不再赘述。陀螺仪171用于检测载物台160的转动角度及加速度等信息，陀螺仪171与控制主机170之间通过线路连接，控制主机170用于接收陀螺仪171的采集信息，同时，控制主机170可以控制第一电机121、第二电机135和第三电机151，从而控制底座120、旋转臂150和载物台160的转动。
109.陀螺仪171的监测方法以及控制主机170的控制方式属于现有技术，并非属于方法改进。
110.当摄影小车10在崎岖路面上行驶时，摄影设备会因为颠簸而晃动，此时，陀螺仪171可以实时监测载物台160的各项信息并及时反馈至控制主机170，控制主机170根据相应信息，及时控制对应的电机转动，即控制底座120、旋转臂150、载物台160等转动，对载物台160因颠簸导致的非正常活动进行补偿、弥补，从而使摄影设备的摄影角度始终保持不变或晃动较为轻微，可以有效改善摄影画质。
111.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。