技术领域
[0001] 本
发明涉及
机器人技术领域，更具体地说，涉及一种仿生并联摄影机器人及其摄影控制方法。
背景技术
[0002] 传统的摄影器材，通常需要依靠人为操作调整高度
角度、在移动摄影器材时还需要依赖路轨。然而，这种依靠人为操作摄影的方式在调整拍摄高度、角度和方位等方面容易出现人为失误，令拍摄效果差，拍摄有欠精准；如果依赖路轨，则需要耗时调试。
[0003] 这种依靠人为操作摄影的方式在适用场合也有一定的限制，特别是在户外勘测和环境复杂的
跟踪拍摄场合等，由于地形和环境的限制，很多地方存在未知危险，在拍摄资料过程中，该拍摄方式经常受到限制。
[0004] 机器人是一种自动化的机器，在日常生活和工业生产过程中的应用十分广泛，因此，现阶段也出现了一些拍摄机器人。现有的拍摄机器人在使用时无法在不同环境下地形进行移动，无法增加拍摄的平稳性，无法使摄影实现多角度、多方位，其结构死板降低摄影工作效率，无法保证摄像机的运行稳定，增加震动对相机造成的损伤，缩短了其实用寿命。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于克服
现有技术中的缺点与不足，提供一种仿生并联摄影机器人；该仿生并联摄影机器人拍摄的平稳性高，可实现多角度、多方位和多高度的摄影，从而适用于平坦路段或陡峭路段等环境复杂的全方位跟踪拍摄，具有较好的环境适应能
力。本发明还提供一种仿生并联摄影机器人的摄影控制方法，实现多角度和多方位的拍摄。
[0006] 为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种仿生并联摄影机器人，其特征在于：包括摄影机、动平台、三根以上结构相同的UPU支链、驱动装置和移动底座；所述摄影机设置在动平台上；三根以上UPU支链为可伸缩结构，均以并联的形式分别与动平台和移动底座铰接；所述UPU支链之间为面对称结构；所述驱动装置的数量与UPU支链数量相等，并与UPU支链连接。
[0007] 在上述方案中，本发明通过单独控制或共同控制三根以上结构相同的UPU支链的伸缩，实现对设置在动平台上的摄影机进行拍摄角度、高度和方向的调节，使得摄影机可实现多角度、多方位和多高度的摄影。同时，三根以上结构相同的UPU支链以并联的形式分别与动平台和移动底座铰接，而且，UPU支链之间为面对称结构，则使得该摄影机器人具有较好的平衡性和
稳定性，适用于平坦路段或陡峭路段等环境复杂的全方位跟踪拍摄，具有较好的环境适应能力。另外，相对于传统
串联形式的机器人，本发明摄影机器人采用三根以上UPU支链以并联的形式分别与动平台和移动底座铰接的方式，好处为：
[0008] 1、调节的机械结构简单，可以分别独立调节摄影机某一角度或方向，使得摄像机摄影角度或摄影方向调节的灵活性增强，也可以共同调节摄影机的某一角度、方向或高度，从而实现无极调节。
[0009] 2、该并联方式无需通过联动的方式则可实现摄像机的调节，从而简化了传动的机械结构和体积。
[0010] 所述UPU支链之间为面对称结构是指：UPU支链的数量设置为三根，三根结构相同的UPU支链与动平台铰接的三个连接点构成等腰三角形；三根结构相同的UPU支链与移动底座铰接的三个连接点构成等腰三角形。该设计使得三根结构相同的UPU支链在空间中关于面对称，从而提高动平台上摄影机的平稳性。
[0011] 本发明还包括虎克铰；所述UPU支链的两端分别通过虎克铰与动平台和移动底座铰接；
[0012] 或者，还包括转动副；所述转动副由两个相互垂直的
转轴连接组成；所述UPU支链的两端分别通过转动副与动平台和移动底座铰接。
[0013] 所述移动底座为爬式底座；所述爬式底座由底座本体和若干个机械爪对称连接组成；所述机械爪具有三个转动副。
[0014] 所述机械爪包括
连杆一、连杆二、连杆三、连杆四、设置在连杆一上的驱动部件一、与连杆二固定连接的驱动部件二和与底座本体固定连接的驱动部件三；所述连杆一远离底座本体，并通过驱动部件一与连杆二连接，驱动部件一与连杆二之间作为机械爪的
转动关节一；所述连杆二通过驱动部件二与连杆三连接，驱动部件二与连杆三之间作为机械爪的转动关节二；所述连杆四一端与连杆三固定连接，另一端与驱动部件三连接，连杆四与驱动部件三之间作为机械爪的转动关节三。
[0015] 所述转动关节一的转动方向与转动关节二的转动方向平行；所述转动关节三的转动方向与转动关节一或转动关节二的转动方向垂直。本发明可以通过每个机械爪的三个转动关节来实现动平台的移动或转动。
[0016] 所述移动底座为轮式底座；所述轮式底座由底座本体和若干个滚轮连接组成；每个滚轮均通过移动副与底座本体相连。
[0017] 一种仿生并联摄影机器人的摄影控制方法，其特征在于：设置有固定摄影机的动平台和移动底座；采用三根伸缩式的UPU支链以并联的形式分别与动平台和移动底座铰接，并单独控制或同步控制UPU支链伸缩，实现调节动平台上的摄影机呈各角度或各高度进行摄影；所述三根伸缩式的UPU支链之间为面对称结构；
[0018] 通过控制移动底座移动或转动，实现动平台上的摄影机移动式或转向式摄影。
[0019] 本发明仿生并联摄影机器人通过上述摄影控制方法，可实现多角度和多方位的拍摄。
[0020] 所述单独控制或同步控制UPU支链伸缩，实现调节动平台上的摄影机呈各角度或各高度进行摄影是指：所述摄像机位于UPU支链三与动平台铰接处的上方；
[0021] 当控制UPU支链一与UPU支链二伸长或缩短，控制UPU支链三缩短或伸长时，调节动平台上的摄影机实现仰俯方向的转动
自由度；
[0022] 当控制UPU支链一伸长或缩短，控制UPU支链二缩短或伸长，UPU支链三长度保持不变时，调节动平台上的摄影机实现左右方向的转动自由度；
[0023] 当同步控制UPU支链一、UPU支链二与UPU支链三伸长或缩短时，调节动平台上的摄影机实现升降的自由度。
[0024] 所述通过控制移动底座移动或转动，实现动平台上的摄影机移动式或转向式摄影是指：所述移动底座为爬式底座；所述爬式底座由底座本体和6个机械爪对称连接组成；所述机械爪具有转动关节一、转动关节二和转动关节三；所述转动关节一的转动方向与转动关节二的转动方向平行；所述转动关节三的转动方向与转动关节一或转动关节二的转动方向垂直；
[0025] 当控制同步机械爪一、机械爪二与机械爪三的转动关节一或转动关节二逆
时针或顺时针转动，同步控制机械爪四、机械爪五与机械爪六的转动关节三顺时针或逆时针转动时，驱动动平台上的摄影机实现一移动自由度；
[0026] 当同步控制机械爪一、机械爪二、机械爪三、机械爪四、机械爪五与机械爪六的转动关节一或转动关节二顺时针或逆时针转动时，驱动动平台上的摄影机实现另一移动自由度；
[0027] 当同步控制机械爪一、机械爪二、机械爪三、机械爪四、机械爪五与机械爪六的转动关节三顺时针或逆时针转动时，驱动动平台上的摄影机实现一转动自由度。
[0028] 与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：
[0029] 1、本发明仿生并联摄影机器人拍摄的平稳性高，可实现多角度、多方位和多高度的摄影，从而适用于平坦路段或陡峭路段等环境复杂的全方位跟踪拍摄，具有较好的环境适应能力。
[0030] 2、本发明的仿生并联摄影机器人的摄影控制方法可实现多角度和多方位的拍摄。
附图说明
[0031] 图1是
实施例一中仿生并联摄影机器人的示意图；
[0032] 图2是实施例一中仿生并联摄影机器人的机械爪示意图；
[0033] 图3(a)-3(d)是实施例一仿生并联摄影机器人自旋过程图；
[0034] 图4是实施例二中仿生并联摄影机器人的示意图；
[0035] 其中，1为摄影机、2为虎克铰、3为UPU支链一、4为
电机、5为爬式底座、6为机械爪、6.1为连杆一、6.2为连杆二、6.3为连杆三、6.4为连杆四、6.5为电机一、6.6为电机二、6.7为转动关节一、6.8为转动关节二、6.9为电机三、6.10为转动关节三、6.11为固定连杆一、6.12为固定连杆二、7为动平台、8为UPU支链三、9为UPU支链二、10为机械爪一、11为机械爪二、12为机械爪三、13为机械爪四、14为机械爪五、15为机械爪六、16为底座本体、17为滚轮。
具体实施方式
[0036] 下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
[0037] 实施例一
[0038] 如图1和图2所示，本发明一种仿生并联摄影机器人包括摄影机1，动平台7，结构相同的UPU支链一3、UPU支链二9和UPU支链三8，电机4和爬式底座5；其中，摄影机1设置在动平台7上；UPU支链一3、UPU支链二9和UPU支链三8均为可伸缩结构，均以并联的形式分别与动平台7和爬式底座5铰接，该电机4的数量与UPU支链数量相等，并分别与UPU支链一3、UPU支链二9和UPU支链三8连接。
[0039] 本发明的UPU支链一3、UPU支链二9和UPU支链三8与动平台7铰接的三个连接点构成等腰三角形；UPU支链一3、UPU支链二9和UPU支链三8与爬式底座5铰接的三个连接点构成等腰三角形。该设计使得UPU支链一3、UPU支链二9和UPU支链三8在空间中关于面对称，从而提高动平台7上摄影机1的平稳性。
[0040] 本发明还包括虎克铰2，UPU支链一3、UPU支链二9和UPU支链三8的两端分别通过虎克铰2与动平台7和爬式底座5铰接。本实施例的虎克铰为市面上现有的产品。
[0041] 本发明爬式底座5由底座本体和若干个机械爪6对称连接组成，该机械爪6具有三个转动副。具体为：机械爪6包括连杆一6.1、连杆二6.2、连杆三6.3、连杆四6.4、设置在连杆一6.1上的电机一6.5、与连杆二6.2固定连接的电机二6.6和与底座本体固定连接的电机三6.7，其中，连杆一6.1远离底座本体，并通过电机一6.5与连杆二6.2连接，电机一6.5与连杆二6.2之间作为机械爪6的转动关节一6.7，为了提高连杆一6.1的稳固性，还平行设置有固定连杆一6.11和固定连杆二6.12；连杆二6.2通过电机二6.6与连杆三6.3连接，电机二6.6与连杆三6.3之间作为机械爪6的转动关节二6.8，连杆四6.4一端与连杆三6.3固定连接，另一端与电机三6.9连接，连杆四6.4与电机三6.9之间作为机械爪6的转动关节三6.10。本发明转动关节一6.7的转动方向与转动关节二6.8的转动方向平行，转动关节三6.10的转动方向与转动关节一6.7或转动关节二6.8的转动方向垂直。
[0042] 本实施例的UPU支链一3、UPU支链二9和UPU支链三8可采用市面上的电动伸缩杆。
[0043] 本发明一种仿生并联摄影机器人的摄影控制方法是这样的：设置有固定摄影机1的动平台7和爬式底座5；采用三根伸缩式的UPU支链以并联的形式分别与动平台7和爬式底座5铰接，并单独控制或同步控制UPU支链一3、UPU支链二9和UPU支链三8的伸缩，实现调节动平台7上的摄影机1呈各角度或各高度进行摄影。同时，通过控制爬式底座5移动或转动，实现动平台7上的摄影机1移动式或转向式摄影。
[0044] 其中，单独控制或同步控制UPU支链一3、UPU支链二9和UPU支链三8伸缩，实现调节动平台7上的摄影机1呈各角度或各高度进行摄影是指：摄像机1位于UPU支链三8与动平台7铰接处的上方；
[0045] 当控制UPU支链一3与UPU支链二9伸长或缩短，控制UPU支链三8缩短或伸长时，调节动平台7上的摄影机1实现仰俯方向的转动自由度；
[0046] 当控制UPU支链一3伸长或缩短，控制UPU支链二9缩短或伸长，UPU支链三8长度保持不变时，调节动平台7上的摄影机1实现左右方向的转动自由度；
[0047] 当同步控制UPU支链一3、UPU支链二9与UPU支链三8伸长或缩短时，调节动平台7上的摄影机1实现升降的自由度。
[0048] 上述通过控制爬式底座5移动或转动，实现动平台7上的摄影机1移动式或转向式摄影是指：
[0049] 当控制同步机械爪一10、机械爪二11与机械爪三12的转动关节一6.7或转动关节二6.8逆时针或顺时针转动，同步控制机械爪四13、机械爪五14与机械爪六15的转动关节三6.10顺时针或逆时针转动时，驱动动平台7上的摄影机1实现一移动自由度；
[0050] 当同步控制机械爪一10、机械爪二11与机械爪三12、械爪四13、机械爪五14与机械爪六15的转动关节一6.7或转动关节二6.8顺时针或逆时针转动时，驱动动平台7上的摄影机1实现另一移动自由度；
[0051] 如图3(a)-3(d)所示，当同步控制机械爪一10、机械爪二11与机械爪三12、械爪四13、机械爪五14与机械爪六15的转动关节三6.10顺时针或逆时针转动时，驱动动平台7上的摄影机实现一转动自由度。
[0052] 实施例二
[0053] 本实施例与实施例一不同之处仅在于：如图4所示，本实施例的爬式底座可改变为轮式底座，该轮式底座由底座本体16和4个滚轮17连接组成，每个滚轮17均通过移动副与底座本体16相连。
[0054] 本实施例的其它结构与实施例一一致。
[0055] 实施例二
[0056] 本实施例与实施例一不同之处仅在于：本实施例的虎克铰可改变为转动副；该转动副由两个相互垂直的转轴连接组成，UPU支链一、UPU支链二和UPU支链三的两端分别通过转动副与动平台和移动底座铰接。
[0057] 本实施例的其它结构与实施例一一致。
[0058] 实施例三
[0059] 本实施例与实施例一不同之处仅在于：本实施例的UPU支链一、UPU支链二和UPU支链三采用的电机可替换为液压驱动装置或滚珠
丝杆驱动装置。
[0060] 而爬式底座中的电机一、电机二和电机三可以替换为电磁驱动装置或形状记忆
合金驱动装置。
[0061] 本实施例的其它结构与实施例一一致。
[0062] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
