一种三轴稳定器及具有其的云台装置

技术领域

本发明涉及稳定器的技术领域，更具体地，涉及一种三轴稳定器及具有其的云台装置。

背景技术

传统的相机/手机稳定器，使用时会面临相机、手机等拍摄装置的重心高于握持位的现象，此情形下，在使用比较重的相机时，用户使用起来相当费力。为了省力，用户常将稳定器倒装使用，然而在倒装使用时，握持架及相机均位于Z轴电机，如图1所示，此时，要求Z轴电机需要有更强的性能。中国专利CN205424318U公开了一种可变化结构的相机稳定器，包括相互垂直并可以360°旋转的X轴电机，Y轴电机和Z轴电机，所述Z轴电机通过第一连接臂与所述Y轴电机相连，所述Y轴电机通过第二连接臂与所述X轴电机相连；所述X轴电机上连接有固定夹具。上述方案虽可通过结构变化实现单手和双手的切换、可在倒装和正装之间切换，在倒装使用时，相机/手机的重心虽低于握持位，具有省力的特点，但Z轴电机直接与握持位相连接，整个相机及X轴电机、Y轴电机均由Z轴电机支撑，无疑增加了Z轴电机的负担、提高了对Z轴电机性能的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种三轴稳定器及具有其的云台装置，Z轴电机不与握持位相连，拍摄装置与Z轴电机一级连接，可避免为了省力倒装使用对Z轴电机造成额外负担。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种三轴稳定器，包括X轴转动装置、Y轴电机、Z轴电机、俯仰臂以及横滚臂，所述俯仰臂的一端与X轴转动装置活动连接、俯仰臂的另一端与Y轴电机固定连接，所述横滚臂的两端分别与Y轴电机、Z轴电机连接；所述X轴转动装置设有连接部，所述Z轴电机上连接有安装板，拍摄装置安装于安装板；正装使用时，所述Y轴电机、Z轴电机均不高于X轴转动装置。

本发明的三轴稳定器，连接部可与操作装置或支撑装置连接，将拍摄装置安装于安装板后，对三轴稳定器进行调平，由Z轴到Y轴到X轴的顺序依次调平：Z轴调节平衡时，调整拍摄装置在Z轴X向和Z轴Y向两个方向的平衡；Y轴调节平衡时，由于Z轴已在Z轴X向平衡，Y轴只需调节Y轴Z向平衡；X轴调节平衡时，由于Z轴整体和Y轴整体已相对X轴在Z方向上平衡，只需通过活动俯仰臂调节X轴Y向平衡。本发明由于拍摄装置直接与Z轴电机一级连接，拍摄装置安装于Z轴电机上方，并不会出现传统三轴稳定器倒装使用时对Z轴电机产生额外负担的情况。

进一步地，所述连接部、俯仰臂均为一组，所述X轴转动装置为X轴电机且为一组，所述连接部设于X轴电机，所述俯仰臂的一端与X轴电机活动连接、俯仰臂另一端与Y轴电机固定连接。

进一步地，所述连接部、俯仰臂均为一组，所述X轴转动装置为X轴电机且为一组，所述连接部设于X轴电机，所述俯仰臂的一端与X轴电机活动连接、俯仰臂另一端与Y轴电机固定连接。

进一步地，所述连接部、俯仰臂均为两组，所述X轴转动装置为一组X轴电机和一组轴承，两组连接部分别设于X轴电机和轴承，两组俯仰臂的一端分别与X轴电机、轴承活动连接，两组俯仰臂的另一端均与Y轴电机固定连接。进一步地，调平后三轴稳定器与拍摄装置构成的整机重心高度不高于握持受力点高度。

进一步地，调平后三轴稳定器与拍摄装置构成的整机重心与握持受力点重合。

进一步地，所述Y轴电机轴线与Z轴电机轴线之间的夹角为40°～90°。

进一步地，所述Y轴电机轴线与Z轴电机轴线之间的夹角为40°～65°。

进一步地，所述安装板包括第一调节板及第二调节板，所述第一调节板与第二调节板垂直活动连接，所述第一调节板与Z轴电机活动连接，所述拍摄装置安装于第二调节板。

进一步地，所述第一调节板设有滑槽，所述第二调节板的两端设有与滑槽滑动连接的滑动部。

进一步地，所述Z轴电机设有与第一调节板活动连接的第三安装块，所述第三安装块安装有用于限制第一调节板活动位移的第三锁紧件。

进一步地，所述横滚臂包括连接设置的第一连接部和第二连接部，所述第一连接部和第二连接部之间设有钝角夹角，所述第一连接部与Y轴电机连接，所述第二连接部与Z轴电机连接。

进一步地，所述第一连接部与Y轴电机固定连接，所述Z轴电机设有与第二连接部Z轴电机活动连接的活动板。

进一步地，所述第一连接部与Y轴电机活动连接，所述Z轴电机设有与第二连接部活动连接的活动板。

进一步地，所述Y轴电机设有与第一连接部活动连接的第二安装块，所述第二安装块安装有用于限制第一连接部活动位移的第二锁紧件。

进一步地，所述俯仰臂为多段折线型结构，包括顺次连接的第一臂、第二臂和第三臂，所述第一臂与X轴转动装置活动连接，所述第二臂和第三臂之间设有钝角夹角，所述第三臂与Y轴电机固定连接。

进一步地，所述X轴转动装置设有与第一臂活动连接的第一安装块，所述第一安装块安装有用于限制第一臂活动位移的第一锁紧件。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的三轴稳定器及具有其的云台装置，由于拍摄装置接与Z轴电机一级连接，拍摄装置安装于Z轴电机上方，并不会出现传统云台装置倒装使用时对Z轴电机产生额外负担的情况；由于本发明的云台装置在正装使用时整机重心不高于握持受力点，无需倒装使用即具有省力的特点；Y轴电机倾斜设置为拍摄装置的安装预留了充足的空间，使用时不遮挡拍摄装置屏幕，使用方便，且适用范围广泛。

附图说明

图1为现有技术中云台装置倒装使用时的结构示意图；

图2为实施例一中三轴稳定器的立体图；

图3为实施例一中三轴稳定器的调平示意图；

图4为本发明三轴稳定器整机重心分析示意图；

图5为本发明三轴稳定器使用时拍摄装置的安装示意图；

图6为现有技术中云台装置倒装使用时拍摄装置的安装示意图；

图7为实施例二中单手握持式云台装置的结构示意图；

图8为实施例二中双手握持式云台装置的结构示意图；

图9为实施例三中设置单组俯仰臂的云台装置的结构示意图；

图10为实施例三中设置两组俯仰臂的云台装置的结构示意图；

图11为实施例四中设置单组俯仰臂的云台装置的结构示意图；

图12为实施例四中设置两组俯仰臂的云台装置的结构示意图；

附图中：1、X轴转动装置；11、第一安装块；12、第一锁紧件；2、Y轴电机；21、第二安装块；22、第二锁紧件；3、Z轴电机；31、第三安装块；32、第三锁紧件；33-活动板；4、连接部；41、握把；42、提手；44、支撑杆；5、俯仰臂；51、第一臂；52、第二臂；53、第三臂；6、横滚臂；61、凹槽；62、第一连接部；63、第二连接部；7、第一调节板；71、滑槽；8、第二调节板；81、防滑结构；82、滑动部；9、拍摄装置。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例一

如图2至图5所示为本发明的三轴稳定器的实施例，包括X轴转动装置1、Y轴电机2、Z轴电机3、俯仰臂5以及横滚臂6，俯仰臂5的一端与X轴转动装置1活动连接、俯仰臂5的另一端与Y轴电机2固定连接，横滚臂6的两端分别与Y轴电机2、Z轴电机3连接；X轴转动装置1设有连接部4，X轴转动装置1轴线与Z轴电机3轴线垂直，Z轴电机3上连接有安装板，拍摄装置安装于安装板；正装使用时，Y轴电机2、Z轴电机3不高于X轴转动装置1。

本实施例实施时，连接部可与操作装置或支撑装置连接，将拍摄装置安装于安装板后，对三轴稳定器进行调平，由Z轴到Y轴到X轴的顺序依次调平：Z轴调节平衡时，调整拍摄装置在Z轴X向和Z轴Y向两个方向的平衡；Y轴调节平衡时，由于Z轴已在Z轴X向平衡，Y轴只需调节Y轴Z向平衡；X轴调节平衡时，由于Z轴整体和Y轴整体已相对X轴在Z方向上平衡，只需通过活动俯仰臂5调节X轴Y向平衡，如图3所示。本实施例仅Z轴需在两个方向上调平，X轴和Y轴均只需在一个方向调平，调平操作简单。另外，本实施例由于拍摄装置直接与Z轴电机3一级连接，拍摄装置安装于Z轴电机3上方，并不会出现传统云台装置倒装使用时对Z轴电机3产生额外负担的情况。其中，X轴电机1中心轴线与Z轴电机3中心轴线可垂直设置，也可斜交设置。

本实施例的X轴转动装置1和连接部4的设置包括但不限于下述三种情形：

连接部4、俯仰臂5均为一组，X轴转动装置1为X轴电机且为一组，连接部4设于X轴电机，俯仰臂5的一端与X轴电机活动连接、俯仰臂5另一端与Y轴电机2固定连接。上述情形适用于单手握持的情形。

连接部4、俯仰臂5均为两组，X轴转动装置1为X轴电机且为两组，两组连接部4分别设于两组X轴电机，两组俯仰臂5的一端分别与两组X轴电机活动连接，两组俯仰臂5的另一端均与Y轴电机2固定连接。上述情形适用于双手握持的情形，但工作时，需保证两组X轴电机工作的同步性。

连接部4、俯仰臂5均为两组，X轴转动装置1为一组X轴电机和一组轴承，两组连接部4分别设于X轴电机和轴承，两组俯仰臂5的一端分别与X轴电机、轴承活动连接，两组俯仰臂5的另一端均与Y轴电机2固定连接。其中，轴承的外形和尺寸可设置为与X轴电机相似。上述情形适用于双手握持的情形，工作时，X轴电机作为主动，轴承一侧从动，此时，无需确保两组X轴电机工作同步，能够节约制造成本和设计成本。为了使得本实施例的三轴稳定器在正装使用时即具有省力的特点，本实施例中三轴稳定器在正装使用时，调平后三轴稳定器与拍摄装置9构成的整机重心高度不高于握持受力点高度。当三轴稳定器与拍摄装置9构成的整机重心与握持受力点重合时，三轴稳定器使用最为轻松省力，如图4所示。当整机重心不高于握持受力点时，使用者正装使用三轴稳定器无需手腕使劲，操作省力。其中，握持受力点为通过操作装置或支撑装置为三轴稳定器施加外力时外力对拍摄装置和三轴稳定器构成整机的作用点。

为了给拍摄装置的安装预留足够的空间、避免使用时Y轴电机遮挡拍摄装置屏幕及防止角度过大时提高对Z轴电机的性能要求，本实施例的Y轴电机2轴线与Z轴电机3轴线之间的夹角为40°～90°(上述角度范围是在初始握持位上静止时的Y轴电机2轴线与Z轴电机3轴线之间的夹角)，使用者可根据实际应用需求对该夹角的大小进行调整和设定。当Y轴电机2轴线与Z轴电机3轴线之间的夹角为40°～65°时，Y轴电机2不会遮挡拍摄装置屏幕，为拍摄装置预留有足够的安装空间，且无需提高对Z轴电机3的性能要求；此时，Y轴电机2轴线并不垂直于X轴转动装置1轴线或Z轴电机3轴线，而是倾斜设置，在Y轴电机2上方留有足够的容纳拍摄装置的空间，如图5所示；而在现有技术中，云台装置在倒装使用时，Y轴电机2位于拍摄装置显示屏侧中上方，会遮挡拍摄装置屏幕，在Y轴电机遮挡屏幕后，使用者为了看到屏幕往往需要将稳定器举高，如此便偏离了倒装使用省力的初衷，给使用者带来不好的使用体验，如图6所示。另外，现有技术中的三轴稳定器在运镜过程中由于Y轴电机动作会导致遮挡镜头的情况出现，而本实施例的三轴稳定器，由于握持点在X轴转动装置1、拍摄装置9与Z轴电机3一级连接，在从低角度向高角度运镜时，只需X轴转动装置1转动即可实现，而无需动作Y轴电机，可有效避免遮挡拍摄装置9镜头的现象发生。

为了减轻三轴稳定器的重量，本实施例在俯仰臂5、横滚臂6均开设有凹槽61。在俯仰臂5和横滚臂6成型过程中，在俯仰臂5和横滚臂6表面加工凹槽61，不仅可以加强俯仰臂5和横滚臂6的机械强度，赋予三轴稳定器美观的外表，而且可以减轻三轴稳定器的整体重量。

为了便于拍摄装置9的安装及Z轴方向上的调平，本实施例中的安装板包括第一调节板7及第二调节板8，第一调节板7与第二调节板8垂直活动连接，第一调节板7与Z轴电机3活动连接，拍摄装置9安装于第二调节板8。在对Z轴方向进行调平时，分别通过第一调节板7和第二调节板8在Z轴X向和Z轴Y向两个方向的平衡。

为了改善拍摄装置9的安装稳定性，本实施例在第二调节板8靠近拍摄装置的表面设有防滑结构81。其中，第一调节板7为L型结构，在L型结构的侧部可安装卡扣组件用以固定拍摄装置。另外，第一调节板7还可为两组对称活动连接于Z轴电机3的两侧，对拍摄装置的两相对侧进行固定，且因其与Z轴电机3活动连接，其可适应于多种型号尺寸的拍摄装置。

为了增强第一调节板7与第二调节板8之间的连接稳定性，第一调节板7设有滑槽71，第二调节板8的两端设有与滑槽71滑动连接的滑动部82。本实施例中，为保证第二调节板8在滑槽71内滑动的稳定性和顺畅性，滑槽71的横截面尺寸由底部至顶部逐渐均匀减小，滑动部82与滑槽71相匹配，如此便能够保证滑动部82在滑槽71内稳定地进行线性滑动。为了直观地观察到第二调节板8的滑动位移，本实施例可在第二调节板8的两侧设置刻度。

为了简化Z轴方向调平操作及保证Z轴的稳定性，本实施例在Z轴电机3设有与第一调节板7活动连接的第三安装块31，第三安装块31设有容第一调节板7滑动的第三滑槽，第三安装块31安装有用于限制第一调节板7活动位移的第三锁紧件32，第三锁紧件32可选择采用可旋进旋出的螺纹结构或可旋转锁紧的锁紧件。在Z轴X向调平时，将第一调节板7在第三安装块31内滑动至Z轴X向平衡，采用第三锁紧件32锁紧第一调节板7相对第三安装块31的位置。

为了实现倾斜设置的Y轴电机及水平设置的Z轴电机之间连接的便捷性，本实施例的横滚臂6包括连接设置的第一连接部62和第二连接部63，第一连接部62和第二连接部63之间设有钝角夹角，第一连接部62与Y轴电机2连接，第二连接部63与Z轴电机3连接。具体地，第二连接部63与第一连接部62的连接处圆弧过渡，第二连接部63水平设置、与X轴转动装置1轴线平行，便于实现Z轴电机3水平设置、拍摄装置的重心落在Z轴电机3的轴线上，第二连接部63可设于Y轴电机2轴线下方以助于降低云台装置和拍摄装置整机重心；第一连接部62与第二连接部63之间的夹角与Y轴电机2轴线与Z轴电机3轴线之间的夹角互为补角，作为倾斜设置的Y轴电机2与水平设置的Z轴电机3之间连接的桥梁，可便于拍摄装置9的安装及避免对拍摄装置9屏幕的遮挡。

其中，横滚臂6的两端与Y轴电机2、Z轴电机3之间的连接可采用多种连接方式，至少包括以下两种连接方式：

第一连接部62与Y轴电机2固定连接，Z轴电机3设有与第二连接部63活动连接的活动板33。如此，依靠第二连接部63与活动板33之间的活动在Y轴Z向上调平，而不依靠第一连接部62与Y轴电机2之间的活动，三轴稳定器结构紧凑、整体体积较小。

第一连接部62与Y轴电机2活动连接，Z轴电机3设有与第二连接部63活动连接的活动板33。如此，在Y轴Z向上调平时，以第二连接部63与活动板33之间的活动调节为主，以第一连接部62与Y轴电机2之间的活动调节为辅，便于不同的使用者根据自身使用习惯选择不同的调平方式。

在第一连接部62与Y轴电机2活动连接时，Y轴电机2设有与第一连接部62活动连接的第二安装块21，第二安装块21安装有用于限制第一连接部62活动位移的第二锁紧件22。具体地，第二安装块21设有与第一连接部62滑动连接的第二滑槽，且在第一连接部62滑动至平衡位置时，可通过第二锁紧件22锁紧该平衡位置。其中，第二锁紧件32可选择采用可旋进旋出的螺纹结构或可旋转锁紧的锁紧件。

为了避免俯仰臂5运动时对周边部件产生干扰及为拍摄装置9的安装预留足够的空间，本实施例的俯仰臂5为多段折线型结构，包括顺次连接的第一臂51、第二臂52和第三臂53，第一臂51与X轴转动装置1活动连接，第二臂52和第三臂53之间设有钝角夹角，第三臂53与Y轴电机2固定连接。其中，俯仰臂5为两组时，两组第一臂51与X轴转动装置1活动连接、第三臂53与Y轴电机2固定连接，两组第一臂51平行设置，防止在俯仰臂5转动时对周边部件产生干扰，同时可为拍摄装置的安装提供足够的安装空间，两组第二臂52倾斜设置使得两组第三臂52可连接于同一Y轴电机2，第三臂53端部的外缘可设置为与Y轴电机2外缘相似，以保证云台装置外表的美观性，在X轴转动装置1工作时，可通过俯仰臂5带动Y轴电机2做出俯仰动作。

其中，X轴转动装置1设有与第一臂51活动连接的第一安装块11，第一安装块11安装有用于限制第一臂51活动位移的第一锁紧件12。具体地，第一安装块11设有与第一臂51滑动连接的第一滑槽，且在第一臂51滑动至平衡位置时，可通过第一锁紧件12锁紧该平衡位置。其中，第一锁紧件12可选择采用可旋进旋出的螺纹结构或可旋转锁紧的锁紧件。

本实施例在拍摄过程中，X轴转动装置1控制俯仰臂5以X轴转动装置1轴线为中心旋转做俯仰动作，Y轴电机2可控制横滚臂6以Y轴电机2轴线为中心旋转，Z轴电机3控制安装板以Z轴电机轴线为中心旋转。在拍摄装置9拍摄过程中发生倾斜或偏移时，三轴稳定器做出相应的动作弥补倾斜或偏移，保证拍摄的稳定性，从而保证拍摄质量。

上述实施例或上述实施例任意不矛盾组合得到的组合实施例的三轴稳定器可应用于云台装置中，可得到握持式云台装置、单手提壶式云台装置或框架式云台装置，具体地：

当在连接部下部连接握把41时，可得到握持式云台装置。当设置一组握把41时，得到单手握持式云台装置，如图7所示，使用者使用时可单手操作；当设置两组握把41时，得到双手握持式云台装置，如图8所示，使用者使用时双手握持；其中，握把41可垂直于X轴电机1轴线设置，握把41与X轴电机1轴线之间的夹角也可设置为其他方便握持的角度。

当在连接部4上部连接提手42时，使用时，使用者只需提住提手即可，可实现单手操作；或者将提手固定在移动设备上拍摄。如图9所示，当连接部4设置为一组时，俯仰臂5对应设置为一组，俯仰臂5的一端与X轴转动装置1活动连接，俯仰臂5的另一端与Y轴电机2固定连接；如图10所示，当连接部4设置为两组时，俯仰臂5对应设置为两组，两组俯仰臂5的一端分别与两组X轴转动装置1活动连接，两组俯仰臂5的另一端均与Y轴电机2固定连接，设置两组连接部4更易于整机重心与握持受力点重合。

当在连接部4下部连接握把41，在连接部4上部连接提手42，握把41的底部连接支撑杆44时可得到框架式云台装置，使用时，可提住提手操作、握持握把41操作、或将支撑杆44固定进行拍摄。如图11所示，连接部4和俯仰臂5均为一组，支撑杆44设置为L型结构，与提手42、握把41围绕形成一框架式结构；如图12所示，当连接部4和俯仰臂5均设置为两组，支撑杆44连接于两组握把41之间，支撑杆44与提手42、握把41围绕形成一框架式结构。

在上述具体实施方式的具体内容中，各技术特征可以进行任意不矛盾的组合，为使描述简洁，未对上述各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。