柔索牽引攝像機(jī)器人的云臺(tái)設(shè)計(jì)和控制研究.pdf

1、柔索并聯(lián)機(jī)器人因?yàn)轫憫?yīng)速度快、運(yùn)動(dòng)空間大、控制精度高等特點(diǎn)被廣泛的研究應(yīng)用。其在攝影拍攝方面的應(yīng)用-柔索攝像機(jī)器人更是顛覆了傳統(tǒng)的拍攝方式，給人們帶來了全新的視覺盛宴。國外的柔索牽引攝像機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)很成熟，在各種體育賽場(chǎng)，電影拍攝，演唱會(huì)等隨處可見其身影?？墒菄鴥?nèi)對(duì)其的研究應(yīng)用距離現(xiàn)實(shí)的商業(yè)應(yīng)用還有一定距離。本文旨在已有的技術(shù)研究基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種能夠搭載攝像機(jī)的陀螺儀自穩(wěn)云臺(tái)，并設(shè)計(jì)改進(jìn)攝像機(jī)器人的控制系統(tǒng)和控制方式，為其實(shí)際攝影拍攝

2、提供進(jìn)一步的參考。
　　首先，設(shè)計(jì)一種搭載攝像機(jī)器人的陀螺儀自穩(wěn)云臺(tái)。當(dāng)攝像機(jī)器人進(jìn)行拍攝時(shí)，保持畫面的穩(wěn)定是最重要、最基本的要求，而由于快速啟動(dòng)、停止，索力不均等因素，攝像機(jī)器人在拍攝時(shí)容易產(chǎn)生晃動(dòng)，導(dǎo)致畫面不穩(wěn)，為了有效的解決攝像機(jī)器人的晃動(dòng)問題，利用陀螺儀自穩(wěn)云臺(tái)隔離載體干擾來保持?jǐn)z像機(jī)器人的平穩(wěn)性。
　　其次，分析柔索牽引攝像機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型。根據(jù)攝像機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程推導(dǎo)出攝像機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度控制方程，為

3、控制攝像機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)提供原理。通過研究柔索索力解來求解安全飛行空間，為三維可視化飛行空間提供數(shù)學(xué)模型。
　　最后，分析研究并改進(jìn)攝像機(jī)器人控制系統(tǒng)。通過倍福的TwinCAT軟PLC系統(tǒng)，完成索牽引攝像機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)柔索的伸縮控制。采用C＃語言，結(jié)合WPF、Pro/E、MATLAB、Expression Blend設(shè)計(jì)開發(fā)虛擬呈現(xiàn)系統(tǒng)，完成虛擬攝像機(jī)和飛行空間三維可視化等功能。在Anroid平臺(tái)上，設(shè)計(jì)開發(fā)虛擬控制手柄軟