雲臺及其操作方法、控制方法，及使用其的可行動裝置與流程

2023-07-20 18:18:31

本發明涉及一種雲臺及其操作方法、控制方法，及使用該雲臺的可行動裝置。

背景技術：

通常情況下，多軸電動雲臺，如兩軸雲臺或三軸雲臺等，其各軸的轉動分別由不同的驅動件驅動，以實現雲臺在多個方向上的協同運動。然而，上述的雲臺由於包括了分別用於驅動各軸轉動的驅動件，其體積相對較大，不利於所述雲臺的小型化設計。

技術實現要素：

鑑於以上內容，有必要提供一種結構相對更為緊湊的雲臺，還有必要提供該雲臺的操作方法、控制方法，以及使用該雲臺的可行動裝置。

一種雲臺，包括驅動機構，所述驅動機構包括：轉子組件，包括：安裝件，用於承載外部負載；以及驅動件，設置於所述安裝件上；定子，可轉動地抵接於所述驅動件，所述定子包括球形表面，所述球形表面與所述驅動件相接觸；其中，所述驅動件能夠驅動所述安裝件相對於所述定子轉動；以及第一傳感器，設置於所述轉子組件上，並用於檢測所述轉子組件的運動狀態，所述第一傳感器的檢測結果能夠用於調整所述轉動組件的運動。

進一步地，所述第一傳感器為以下幾種中的至少一種：陀螺儀、加速度計。

進一步地，所述轉子組件的運動狀態包括以下幾種中的至少一種：轉動角度、轉動速度、角速度、角加速度。

進一步地，所述雲臺還包括處理器，所述處理器與所述第一傳感器電連接，所述處理器能夠根據所述第一傳感器獲取的所述運動狀態調整所述轉子組件的運動。

進一步地，所述雲臺還包括連接座，所述定子連接於所述連接座上，所述連接座用於連接一應用平臺。

進一步地，所述處理器能夠利用所述安裝件相對於一參照物的位置數據來校準所述第一傳感器。

進一步地，所述處理器能夠利用所述安裝件相對於所述連接座的位置數據來校準所述第一傳感器。

進一步地，所述雲臺還包括第二傳感器，所述第二傳感器設置於所述連接座上，並與所述處理器連接，所述第二傳感器用於感測所述雲臺整體的運動狀態，所述處理器還能夠利用所述第二傳感器所感測的數據來校準所述第一傳感器。

進一步地，所述處理器能夠利用所述第一傳感器感測所述安裝件關於第一軸線或/及關於第二軸線的姿態角，所述第一軸線為所述雲臺的俯仰軸，所述第二軸線為所述雲臺的橫滾軸。

進一步地，所述處理器能夠利用所述第二傳感器感測所述安裝件關於第三軸線的姿態角，所述第三軸線為所述雲臺的偏航軸。

進一步地，所述處理器能夠利用所述第二傳感器感測所述連接座關於第三軸線的姿態角，所述第三軸線為所述雲臺的偏航軸。

進一步地，所述處理器能夠利用所述安裝件的姿態角以及所述連接座的姿態角來調整所述安裝件相對於所述連接座的方位。

進一步地，所述處理器能夠根據所述連接座的姿態角來調整所述安裝件的姿態角，以使所述安裝件對齊所述連接座。

進一步地，所述應用平臺為以下幾種中的任一種：遙控移動裝置、車輛、船舶、固定基站、手持設備。

進一步地，所述外部負載為以下幾種中的任一種：圖像獲取裝置、通訊裝置、傳感器。

進一步地，所述雲臺還包括致動件，所述致動件連接於所述定子與所述連接座之間，並能夠驅動所述定子相對所述連接座運動。

進一步地，所述致動件為旋轉驅動件，所述致動件能夠驅動所述定子相對所述連接座繞一第一軸線轉動，所述第一軸線為所述雲臺的偏航軸。

進一步地，所述致動件為旋轉電機。

進一步地，所述雲臺還包括第二傳感器，所述第二傳感器與所述致動件電連接，並用於感測所述致動件的運動狀態。

進一步地，所述安裝件包括安裝部及設置於所述安裝部上的支撐部，所述驅動件設置於所述支撐部上。

進一步地，所述支撐部為多個，所述定子設置於多個所述支撐部之間，所述安裝部用於承載所述外部負載，使所述外部負載及所述雲臺的整體重心相對所述球形表面的球心偏移。

進一步地，所述安裝部為環形，環形的所述安裝部環繞設置在所述定子的所述球形表面外周。

進一步地，所述外部負載設於所述安裝部上時，所述外部負載及所述雲臺的整體重心沿一第一方向相對所述球形表面的球心偏移，所述第一方向與所述雲臺的偏航軸平行或重合。

進一步地，所述安裝件上還設置有平衡件，所述平衡件相對所述安裝件的位置能夠調整，以平衡所述外部負載及所述雲臺的整體重心。

進一步地，所述平衡件為多個，多個所述平衡件均布於所述安裝件上；

或/及，所述平衡件相對所述安裝件的位置能夠調整，使所述外部負載及所述雲臺的整體重心沿一第一軸線相對所述球形表面的球心偏移，所述第一軸線為所述雲臺的偏航軸；

或/及，所述平衡件相對所述安裝件的位置能夠調整，使所述外部負載及所述雲臺的整體重心沿一第二軸線相對所述球形表面的球心偏移，所述第二軸線為所述雲臺的俯仰軸；

或/及，所述平衡件相對所述安裝件的位置能夠調整，使所述外部負載及所述雲臺的整體重心沿一第三軸線相對所述球形表面的球心偏移，所述第三軸線為所述雲臺的橫滾軸；

或/及，所述平衡件相對所述安裝件的位置能夠調整，使所述外部負載及所述雲臺的整體重心與所述球形表面的球心重合。

進一步地，所述驅動件為壓電驅動器，所述壓電驅動器用於驅動所述安裝件相對於所述定子轉動，以使所述安裝件的姿態角滿足目標姿態角。

進一步地，所述雲臺還包括處理器，所述處理器與所述驅動件連接，並用於計算所述驅動件將所述安裝件驅動至所述目標姿態角時所需要的輸入轉矩，且能夠控制所述驅動件驅動所述安裝件轉動。

進一步地，所述雲臺還包括與所述處理器連接的比例-積分-微分控制器(pid控制器)，所述處理器能夠利用所述pid控制器通過反饋控制迴路來獲取所述輸入轉矩。

進一步地，所述pid控制器設置於所述安裝件上。

進一步地，所述pid控制器能夠根據所述目標姿態角及所述第一傳感器檢測的安裝件的實際姿態角之間的差值來獲取所述驅動件所需的輸入角速度。

進一步地，所述pid控制器能夠根據所述輸入角速度及所述第一傳感器檢測的安裝件的實際角速度之間的差值來獲取所述驅動件所需的所述輸入轉矩。

進一步地，所述驅動件為壓電驅動器，所述壓電驅動器能夠驅動所述安裝件相對於所述定子繞至少一軸線轉動。

進一步地，所述安裝件相對所述定子轉動的軸線至少包括以下的任一軸：所述雲臺的偏航軸、所述雲臺的橫滾軸、所述雲臺的俯仰軸。

進一步地，所述驅動件為壓電驅動器。

進一步地，所述壓電驅動器為多個，多個所述壓電驅動器彼此間隔設置在所述安裝件上，所述定子設置於多個所述壓電驅動器之間。

進一步地，多個所述壓電驅動器沿所述定子的所述球形表面的一個外圓的周向排列設置。

進一步地，多個所述壓電驅動器均勻分布在所述外圓的圓周上。

進一步地，所述定子可轉動地連接於一連接座，所述定子能夠繞一第一軸線相對所述連接座轉動；多個所述壓電驅動器沿一第一圓周排列設置，並能夠驅動所述安裝件繞一第二軸線及一第三軸線相對所述定子轉動。

進一步地，所述定子通過致動件連接於一連接座上，所述定子能夠在所述致動件的驅動下繞所述第一軸線轉動，所述第一軸線為所述雲臺的偏航軸。

進一步地，所述第二軸線及所述第三軸線分別為所述雲臺的橫滾軸及俯仰軸。

進一步地，所述定子固定地連接於一連接座，多個所述壓電驅動器沿一第二圓周排列設置，並能夠驅動所述安裝件繞一第一軸線、一第二軸線及一第三軸線相對所述定子轉動。

進一步地，所述第一軸線、所述第二軸線及所述第三軸線分別為所述雲臺的偏航軸、橫滾軸及俯仰軸。

進一步地，所述雲臺為電動雲臺，其由外部電源供電。

進一步地，所述雲臺為三軸電動雲臺。一種可行動裝置，包括機身以及設置於所述機身上的雲臺.所述雲臺包括驅動機構，所述驅動機構包括：定子，連接於所述機身，所述定子包括球形表面；轉子組件，包括：安裝件，用於承載外部負載；以及驅動件，設置於所述安裝件上，且與所述定子的所述球形表面相抵持；其中，所述驅動件能夠驅動所述安裝件相對於所述定子轉動，以及第一傳感器，設置於所述轉子組件上，並用於檢測所述轉子組件的運動狀態，所述第一傳感器的檢測結果能夠用於調整所述轉動組件的運動。

進一步地，所述第一傳感器為以下幾種中的至少一種：陀螺儀、加速度計。

進一步地，所述轉子組件的運動狀態包括以下幾種中的至少一種：轉動角度、轉動速度、角速度、角加速度。

進一步地，所述雲臺還包括處理器，所述處理器與所述第一傳感器電連接，所述處理器能夠根據所述第一傳感器獲取的所述運動狀態調整所述轉子組件的運動。

進一步地，所述雲臺還包括連接座，所述定子連接於所述連接座上，所述連接座用於連接一應用平臺。

進一步地，所述處理器能夠利用所述安裝件相對於一參照物的位置數據來校準所述第一傳感器。

進一步地，所述處理器能夠利用所述安裝件相對於所述連接座的位置數據來校準所述第一傳感器。

進一步地，所述雲臺還包括第二傳感器，所述第二傳感器設置於所述連接座上，並與所述處理器連接，所述第二傳感器用於感測所述雲臺整體的運動狀態，所述處理器還能夠利用所述第二傳感器所感測的數據來校準所述第一傳感器。

進一步地，所述處理器能夠利用所述第一傳感器感測所述安裝件關於第一軸線或/及關於第二軸線的姿態角，所述第一軸線為所述雲臺的俯仰軸，所述第二軸線為所述雲臺的橫滾軸。

進一步地，所述處理器能夠利用所述第二傳感器感測所述安裝件關於第三軸線的姿態角，所述第三軸線為所述雲臺的偏航軸。

進一步地，所述處理器能夠利用所述第二傳感器感測所述連接座關於第三軸線的姿態角，所述第三軸線為所述雲臺的偏航軸。

進一步地，所述處理器能夠利用所述安裝件的姿態角以及所述連接座的姿態角來調整所述安裝件相對於所述連接座的方位。

進一步地，所述處理器能夠根據所述連接座的姿態角來調整所述安裝件的姿態角，以使所述安裝件對齊所述連接座。

進一步地，所述應用平臺為以下幾種中的任一種：遙控移動裝置、車輛、船舶、固定基站、手持設備。

進一步地，所述外部負載為以下幾種中的任一種：圖像獲取裝置、通訊裝置、傳感器。

進一步地，所述雲臺還包括致動件，所述致動件連接於所述定子與所述連接座之間，並能夠驅動所述定子相對所述連接座運動。

進一步地，所述致動件為旋轉驅動件，所述致動件能夠驅動所述定子相對所述連接座繞一第一軸線轉動，所述第一軸線為所述雲臺的偏航軸。

進一步地，所述致動件為旋轉電機。

進一步地，所述雲臺還包括第二傳感器，所述第二傳感器與所述致動件電連接，並用於感測所述致動件的運動狀態。

進一步地，所述安裝件包括安裝部及設置於所述安裝部上的支撐部，所述驅動件設置於所述支撐部上。

進一步地，所述支撐部為多個，所述定子設置於多個所述支撐部之間，所述安裝部用於承載所述外部負載，使所述外部負載及所述雲臺的整體重心相對所述球形表面的球心偏移。

進一步地，所述安裝部為環形，環形的所述安裝部環繞設置在所述定子的所述球形表面外周。

進一步地，所述外部負載設於所述安裝部上時，所述外部負載及所述雲臺的整體重心沿一第一方向相對所述球形表面的球心偏移，所述第一方向與所述雲臺的偏航軸平行或重合。

進一步地，所述安裝件上還設置有平衡件，所述平衡件相對所述安裝件的位置能夠調整，以平衡所述外部負載及所述雲臺的整體重心。

進一步地，所述平衡件為多個，多個所述平衡件均布於所述安裝件上；

或/及，所述平衡件相對所述安裝件的位置能夠調整，使所述外部負載及所述雲臺的整體重心沿一第一軸線相對所述球形表面的球心偏移，所述第一軸線為所述雲臺的偏航軸；

或/及，所述平衡件相對所述安裝件的位置能夠調整，使所述外部負載及所述雲臺的整體重心沿一第二軸線相對所述球形表面的球心偏移，所述第二軸線為所述雲臺的俯仰軸；

或/及，所述平衡件相對所述安裝件的位置能夠調整，使所述外部負載及所述雲臺的整體重心沿一第三軸線相對所述球形表面的球心偏移，所述第三軸線為所述雲臺的橫滾軸；

或/及，所述平衡件相對所述安裝件的位置能夠調整，使所述外部負載及所述雲臺的整體重心與所述球形表面的球心重合。

進一步地，所述驅動件為壓電驅動器，所述壓電驅動器用於驅動所述安裝件相對於所述定子轉動，以使所述安裝件的姿態角滿足目標姿態角。

進一步地，所述雲臺還包括處理器，所述處理器與所述驅動件連接，並用於計算所述驅動件將所述安裝件驅動至所述目標姿態角時所需要的輸入轉矩，且能夠控制所述驅動件驅動所述安裝件轉動。

進一步地，所述雲臺還包括與所述處理器連接的比例-積分-微分控制器(pid控制器)，所述處理器能夠利用所述pid控制器通過反饋控制迴路來獲取所述輸入轉矩。

進一步地，所述pid控制器設置於所述安裝件上。

進一步地，所述pid控制器能夠根據所述目標姿態角及所述第一傳感器檢測的安裝件的實際姿態角之間的差值來獲取所述驅動件所需的輸入角速度。

進一步地，所述pid控制器能夠根據所述輸入角速度及所述第一傳感器檢測的安裝件的實際角速度之間的差值來獲取所述驅動件所需的所述輸入轉矩。

進一步地，所述驅動件為壓電驅動器，所述壓電驅動器能夠驅動所述安裝件相對於所述定子繞至少一軸線轉動。

進一步地，所述安裝件相對所述定子轉動的軸線至少包括以下的任一軸：所述雲臺的偏航軸、所述雲臺的橫滾軸、所述雲臺的俯仰軸。

進一步地，所述驅動件為壓電驅動器。

進一步地，所述壓電驅動器為多個，多個所述壓電驅動器彼此間隔設置在所述安裝件上，所述定子設置於多個所述壓電驅動器之間。

進一步地，多個所述壓電驅動器沿所述定子的所述球形表面的一個外圓的周向排列設置。

進一步地，多個所述壓電驅動器均勻分布在所述外圓的圓周上。

進一步地，所述定子可轉動地連接於一連接座，所述定子能夠繞一第一軸線相對所述連接座轉動；多個所述壓電驅動器沿一第一圓周排列設置，並能夠驅動所述安裝件繞一第二軸線及一第三軸線相對所述定子轉動。

進一步地，所述定子通過致動件連接於一連接座上，所述定子能夠在所述致動件的驅動下繞所述第一軸線轉動，所述第一軸線為所述雲臺的偏航軸。

進一步地，所述第二軸線及所述第三軸線分別為所述雲臺的橫滾軸及俯仰軸。

進一步地，所述定子固定地連接於一連接座，多個所述壓電驅動器沿一第二圓周排列設置，並能夠驅動所述安裝件繞一第一軸線、一第二軸線及一第三軸線相對所述定子轉動。

進一步地，所述第一軸線、所述第二軸線及所述第三軸線分別為所述雲臺的偏航軸、橫滾軸及俯仰軸。

進一步地，所述雲臺為電動雲臺，其由外部電源供電。

進一步地，所述雲臺為三軸電動雲臺。一種雲臺控制方法，用於控制雲臺，所述雲臺包括驅動機構，所述驅動機構包括：轉子組件，包括：安裝件，用於承載外部負載；以及驅動件，設置於所述安裝件上；以及定子，可轉動地抵接於所述驅動件，所述定子包括球形表面，所述球形表面與所述驅動件相接觸；以及第一傳感器，設置於所述轉子組件上，並用於檢測所述轉子組件的運動狀態。所述雲臺的控制方法包括：利用第一傳感器獲取所述安裝件的運動狀態；以及根據所述運動狀態，控制所述驅動件驅動所述安裝件相對所述定子轉動。

進一步地，獲取所述安裝件的運動狀態之前，對所述第一傳感器進行校準。

進一步地，對所述第一傳感器進行校準時，利用所述安裝件相對於一參照物的位置數據來校準所述第一傳感器。

進一步地，所述雲臺還包括連接座，所述定子連接於所述連接座上，所述連接座用於連接一應用平臺，對所述第一傳感器進行校準時，利用所述安裝件相對於所述連接座的位置數據來校準所述第一傳感器。

進一步地，控制所述驅動件驅動所述安裝件相對所述定子轉動時，利用所述安裝件的姿態角以及所述連接座的姿態角來調整所述安裝件相對於所述連接座的方位。

進一步地，根據所述連接座的姿態角來調整所述安裝件的姿態角，以使所述安裝件對齊所述連接座。

進一步地，所述雲臺還包括第二傳感器，所述第二傳感器用於感測所述雲臺整體的運動狀態；對所述第一傳感器進行校準時，利用所述第二傳感器所感測的數據來校準所述第一傳感器。

進一步地，控制所述驅動件驅動所述安裝件相對所述定子轉動時，所述安裝件的姿態角滿足目標姿態角。

進一步地，控制所述驅動件驅動所述安裝件相對所述定子轉動之前，計算所述驅動件將所述安裝件驅動至所述目標姿態角時所需要的輸入轉矩。

進一步地，利用pid控制器通過反饋控制迴路來獲取所述輸入轉矩。

進一步地，利用所述pid控制器根據所述目標姿態角及所述第一傳感器檢測的安裝件的實際姿態角之間的差值來獲取所述驅動件所需的輸入角速度。

進一步地，利用pid控制器根據所述輸入角速度及所述第一傳感器檢測的安裝件的實際角速度之間的差值來獲取所述驅動件所需的輸入轉矩。

進一步地，所述雲臺還包括連接座，所述定子連接於所述連接座上，所述連接座用於連接一應用平臺；獲取所述安裝件的運動狀態之前，調整所述安裝件相對於所述連接座的方位。

進一步地，利用所述第一傳感器獲取所述安裝件關於一第一軸線及一第二軸線的姿態角，並根據所述姿態角調整所述安裝件相對於所述連接座的方位。

進一步地，根據所述姿態角調整所述安裝件相對於所述連接座的方位的步驟包括：控制所述安裝件運動，使所述安裝件關於一第一軸線及一第二軸線的姿態角分別滿足預設姿態角。

進一步地，根據所述姿態角調整所述安裝件相對於所述連接座的方位的步驟還包括：所述雲臺還包括設置於所述連接座上的第二傳感器，利用第二傳感器獲取所述連接座關於一第三軸線的姿態角，並利用所述第一傳感器獲取所述安裝件關於所述第三軸線的姿態角。

進一步地，根據所述姿態角調整所述安裝件相對於所述連接座的方位的步驟還包括：根據所述連接座關於所述第三軸線的姿態角及所述安裝件關於所述第三軸線的姿態角之間的差值，調整所述安裝件的姿態角，使所述安裝件對齊所述連接座。

一種雲臺，包括驅動機構，所述驅動機構包括：轉子組件，包括：安裝件，用於承載外部負載；以及驅動件，設置於所述安裝件上；以及定子，可轉動地抵接於所述驅動件，所述定子包括球形表面，所述球形表面與所述驅動件相接觸。其中，所述驅動件能夠驅動所述安裝件相對於所述定子轉動，所述安裝件及所述安裝件上的外部負載相對於所述定子的重心能夠處於平衡狀態。

進一步地，所述安裝件包括安裝部及設置於所述安裝部上的支撐部，所述驅動件設置於所述支撐部上。

進一步地，所述支撐部為多個，所述定子設置於多個所述支撐部之間，所述安裝部用於承載所述外部負載，使所述外部負載及所述雲臺的整體重心相對所述球形表面的球心偏移。

進一步地，所述安裝部為環形，環形的所述安裝部環繞設置在所述定子的所述球形表面外周。

進一步地，所述外部負載設於所述安裝部上時，所述外部負載及所述雲臺的整體重心沿一第一方向相對所述球形表面的球心偏移，所述第一方向與所述雲臺的偏航軸平行或重合。

進一步地，所述安裝件上還設置有平衡件，所述平衡件相對所述安裝件的位置能夠調整，以平衡所述外部負載的重心。

進一步地，所述平衡件為多個，多個所述平衡件均布於所述安裝件上；

或/及，所述平衡件相對所述安裝件的位置能夠調整，使所述外部負載及所述雲臺的整體重心沿一第一軸線相對所述球形表面的球心偏移，所述第一軸線為所述雲臺的偏航軸；

或/及，所述平衡件相對所述安裝件的位置能夠調整，使所述外部負載及所述雲臺的整體重心沿一第二軸線相對所述球形表面的球心偏移，所述第二軸線為所述雲臺的俯仰軸；

或/及，所述平衡件相對所述安裝件的位置能夠調整，使所述外部負載及所述雲臺的整體重心沿一第三軸線相對所述球形表面的球心偏移，所述第三軸線為所述雲臺的橫滾軸；

或/及，所述平衡件相對所述安裝件的位置能夠調整，使所述外部負載及所述雲臺的整體重心與所述球形表面的球心重合。

進一步地，所述安裝件上設置有第一傳感器，所述第一傳感器用於檢測所述轉子組件的運動狀態。

進一步地，所述第一傳感器為以下幾種中的至少一種：陀螺儀、加速度計。

進一步地，所述轉子組件的運動狀態包括以下幾種中的至少一種：轉動角度、轉動速度、角速度、角加速度。

進一步地，所述雲臺還包括處理器，所述處理器與所述第一傳感器連接，所述處理器能夠根據所述第一傳感器獲取的所述運動狀態調整所述轉子組件的運動。

進一步地，所述雲臺還包括連接座，所述定子連接於所述連接座上，所述連接座用於連接一應用平臺。

進一步地，所述應用平臺為以下幾種中的任一種：遙控移動裝置、車輛、船舶、固定基站、手持設備。

進一步地，所述外部負載為以下幾種中的任一種：圖像獲取裝置、通訊裝置、傳感器。

進一步地，所述雲臺還包括致動件，所述致動件連接於所述定子與所述連接座之間，並能夠驅動所述定子相對所述連接座運動。

進一步地，所述致動件為旋轉驅動件，所述致動件能夠驅動所述定子相對所述連接座繞一第一軸線轉動，所述第一軸線為所述雲臺的偏航軸。

進一步地，所述致動件為旋轉電機。

進一步地，所述雲臺還包括第二傳感器，所述第二傳感器與所述致動件電連接，並用於感測所述致動件的運動狀態。

進一步地，所述驅動件為壓電驅動器，所述壓電驅動器能夠驅動所述安裝件相對於所述定子繞至少一軸線轉動。

進一步地，所述安裝件相對所述定子轉動的軸線至少包括以下的任一軸：所述雲臺的偏航軸、所述雲臺的橫滾軸、所述雲臺的俯仰軸。

進一步地，所述驅動件為壓電驅動器。

進一步地，所述壓電驅動器為多個，多個所述壓電驅動器彼此間隔設置在所述安裝件上，所述定子設置於多個所述壓電驅動器之間。

進一步地，多個所述壓電驅動器沿所述定子的所述球形表面的一個外圓的周向排列設置。

進一步地，多個所述壓電驅動器均勻分布在所述外圓的圓周上。

進一步地，所述定子可轉動地連接於一連接座，所述定子能夠繞一第一軸線相對所述連接座轉動；多個所述壓電驅動器沿一第一圓周排列設置，並能夠驅動所述安裝件繞一第二軸線及一第三軸線相對所述定子轉動。

進一步地，所述定子通過致動件連接於一連接座上，所述定子能夠在所述致動件的驅動下繞所述第一軸線轉動，所述第一軸線為所述雲臺的偏航軸。

進一步地，所述第二軸線及所述第三軸線分別為所述雲臺的橫滾軸及俯仰軸。

進一步地，所述定子固定地連接於一連接座，多個所述壓電驅動器沿一第二圓周排列設置，並能夠驅動所述安裝件繞一第一軸線、一第二軸線及一第三軸線相對所述定子轉動。

進一步地，所述第一軸線、所述第二軸線及所述第三軸線分別為所述雲臺的偏航軸、橫滾軸及俯仰軸。

進一步地，所述雲臺為電動雲臺，其由外部電源供電。

進一步地，所述雲臺為三軸電動雲臺。

一種可行動裝置，其包括機身以及設置於所述機身上的雲臺。所述雲臺包括驅動機構，所述驅動機構包括：定子，連接於所述機身，所述定子包括球形表面；轉子組件，包括：安裝件，用於承載外部負載；以及驅動件，設置於所述安裝件上，且與所述定子的所述球形表面相抵持。其中，所述驅動件能夠驅動所述安裝件相對於所述定子轉動，所述安裝件及所述安裝件上的外部負載相對於所述定子的重心能夠處於平衡狀態。

進一步地，所述安裝件包括安裝部及設置於所述安裝部上的支撐部，所述驅動件設置於所述支撐部上。

進一步地，所述支撐部為多個，所述定子設置於多個所述支撐部之間，所述安裝部用於承載所述外部負載，使所述外部負載及所述雲臺的整體重心相對所述球形表面的球心偏移。

進一步地，所述安裝部為環形，環形的所述安裝部環繞設置在所述定子的所述球形表面外周。

進一步地，所述外部負載設於所述安裝部上時，所述外部負載及所述雲臺的整體重心沿一第一方向相對所述球形表面的球心偏移，所述第一方向與所述雲臺的偏航軸平行或重合。

進一步地，所述安裝件上還設置有平衡件，所述平衡件相對所述安裝件的位置能夠調整，以平衡所述外部負載的重心。

進一步地，所述平衡件為多個，多個所述平衡件均布於所述安裝件上；

或/及，所述平衡件相對所述安裝件的位置能夠調整，使所述外部負載及所述雲臺的整體重心沿一第一軸線相對所述球形表面的球心偏移，所述第一軸線為所述雲臺的偏航軸；

或/及，所述平衡件相對所述安裝件的位置能夠調整，使所述外部負載及所述雲臺的整體重心沿一第二軸線相對所述球形表面的球心偏移，所述第二軸線為所述雲臺的俯仰軸；

或/及，所述平衡件相對所述安裝件的位置能夠調整，使所述外部負載及所述雲臺的整體重心沿一第三軸線相對所述球形表面的球心偏移，所述第三軸線為所述雲臺的橫滾軸；

或/及，所述平衡件相對所述安裝件的位置能夠調整，使所述外部負載及所述雲臺的整體重心與所述球形表面的球心重合。

進一步地，所述安裝件上設置有第一傳感器，所述第一傳感器用於檢測所述轉子組件的運動狀態。

進一步地，所述第一傳感器為以下幾種中的至少一種：陀螺儀、加速度計。

進一步地，所述轉子組件的運動狀態包括以下幾種中的至少一種：轉動角度、轉動速度、角速度、角加速度。

進一步地，所述雲臺還包括處理器，所述處理器與所述第一傳感器連接，所述處理器能夠根據所述第一傳感器獲取的所述運動狀態調整所述轉子組件的運動。

進一步地，所述雲臺還包括連接座，所述定子連接於所述連接座上，所述連接座用於連接一應用平臺。

進一步地，所述應用平臺為以下幾種中的任一種：遙控移動裝置、車輛、船舶、固定基站、手持設備。

進一步地，所述外部負載為以下幾種中的任一種：圖像獲取裝置、通訊裝置、傳感器。

進一步地，所述雲臺還包括致動件，所述致動件連接於所述定子與所述連接座之間，並能夠驅動所述定子相對所述連接座運動。

進一步地，所述致動件為旋轉驅動件，所述致動件能夠驅動所述定子相對所述連接座繞一第一軸線轉動，所述第一軸線為所述雲臺的偏航軸。

進一步地，所述致動件為旋轉電機。

進一步地，所述雲臺還包括第二傳感器，所述第二傳感器與所述致動件電連接，並用於感測所述致動件的運動狀態。

進一步地，所述驅動件為壓電驅動器，所述壓電驅動器能夠驅動所述安裝件相對於所述定子繞至少一軸線轉動。

進一步地，所述安裝件相對所述定子轉動的軸線至少包括以下的任一軸：所述雲臺的偏航軸、所述雲臺的橫滾軸、所述雲臺的俯仰軸。

進一步地，所述驅動件為壓電驅動器。

進一步地，所述壓電驅動器為多個，多個所述壓電驅動器彼此間隔設置在所述安裝件上，所述定子設置於多個所述壓電驅動器之間。

進一步地，多個所述壓電驅動器沿所述定子的所述球形表面的一個外圓的周向排列設置。

進一步地，多個所述壓電驅動器均勻分布在所述外圓的圓周上。

進一步地，所述定子可轉動地連接於一連接座，所述定子能夠繞一第一軸線相對所述連接座轉動；多個所述壓電驅動器沿一第一圓周排列設置，並能夠驅動所述安裝件繞一第二軸線及一第三軸線相對所述定子轉動。

進一步地，所述定子通過致動件連接於一連接座上，所述定子能夠在所述致動件的驅動下繞所述第一軸線轉動，所述第一軸線為所述雲臺的偏航軸。

進一步地，所述第二軸線及所述第三軸線分別為所述雲臺的橫滾軸及俯仰軸。

進一步地，所述定子固定地連接於一連接座，多個所述壓電驅動器沿一第二圓周排列設置，並能夠驅動所述安裝件繞一第一軸線、一第二軸線及一第三軸線相對所述定子轉動。

進一步地，所述第一軸線、所述第二軸線及所述第三軸線分別為所述雲臺的偏航軸、橫滾軸及俯仰軸。

進一步地，所述雲臺為電動雲臺，其由外部電源供電。

進一步地，所述雲臺為三軸電動雲臺。一種雲臺的操作方法，所述雲臺包括驅動機構。，所述驅動機構包括：轉子組件，包括：安裝件，用於承載外部負載；以及驅動件，設置於所述安裝件上；以及定子，可轉動地抵接於所述驅動件，所述定子包括球形表面，所述球形表面與所述驅動件相接觸。所述操作方法包括：將外部負載設置於所述安裝件上，使所述外部負載相對於所述定子的重心處於平衡狀態；以及控制所述驅動件驅動所述安裝件相對所述定子轉動，以帶動所述外部負載運動。

進一步地，所述操作方法還包括：將所述定子連接於一應用平臺上。

進一步地，將所述定子通過一連接座連接於所述應用平臺上。

進一步地，將所述定子連接於所述連接座上時，使所述定子相對所述連接座固定設置。

進一步地，控制所述驅動件驅動所述安裝件相對所述定子轉動時，所述安裝件能夠繞一第一軸線、一第二軸線及一第三軸線相對所述定子轉動。

進一步地，所述第一軸線、所述第二軸線及所述第三軸線分別為所述雲臺的偏航軸、橫滾軸及俯仰軸。

進一步地，將所述定子連接於所述連接座上時，使所述定子能夠繞一第一軸線相對所述連接座轉動，所述第一軸線為所述雲臺的偏航軸。

進一步地，所述應用平臺為以下幾種中的任一種：遙控移動裝置、車輛、船舶、固定基站、手持設備。

進一步地，所述操作方法還包括：利用第一傳感器檢測所述轉子組件的運動狀態，以根據所述運動狀態來控制所述安裝件轉動。

進一步地，所述第一傳感器為以下幾種中的至少一種：陀螺儀、加速度計。

進一步地，所述轉子組件的運動狀態包括以下幾種中的至少一種：轉動角度、轉動速度、角速度、角加速度。

進一步地，所述操作方法還包括：利用處理器控制所述安裝件轉動，所述處理器與所述第一傳感器電連接，所述處理器能夠根據所述第一傳感器獲取的所述運動狀態調整所述轉子組件的運動。

上述的雲臺，其轉子組件及定子所構成的驅動機構大致為球形驅動器，所述雲臺通過球形驅動器來驅動所述雲臺各軸的運動，使所述雲臺的結構相對傳統雲臺更為緊湊、體積相對較小，有利於所述雲臺的小型化設計。

附圖說明

圖1為本發明實施方式中的可行動裝置的示意圖。

圖2為本發明實施方式中的無人飛行器的示意圖。

圖3為圖1所示可行動裝置的雲臺的立體示意圖。

圖4為圖3所示雲臺的驅動機構的示意圖。

圖5為圖3所示雲臺的反饋控制迴路示意圖。

圖6為圖3所示雲臺的初始化校準的控制流程示意圖。

圖7為本發明實施方式中的雲臺的操作方法的流程示意圖。

圖8為本發明實施方式中的雲臺的控制方法的流程示意圖。

主要元件符號說明

如下具體實施方式將結合上述附圖進一步說明本發明。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

需要說明的是，當組件被稱為「固定於」另一個組件，它可以直接在另一個組件上或者也可以存在居中的組件。當一個組件被認為是「連接」另一個組件，它可以是直接連接到另一個組件或者可能同時存在居中組件。當一個組件被認為是「設置於」另一個組件，它可以是直接設置在另一個組件上或者可能同時存在居中組件。本文所使用的術語「垂直的」、「水平的」、「左」、「右」以及類似的表述只是為了說明的目的。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本發明。本文所使用的術語「或/及」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

本發明實施方式提供一種雲臺，包括驅動機構，所述驅動機構包括：轉子組件，包括：安裝件，用於承載外部負載；以及驅動件，設置於所述安裝件上；定子，可轉動地抵接於所述驅動件，所述定子包括球形表面，所述球形表面與所述驅動件相接觸；其中，所述驅動件能夠驅動所述安裝件相對於所述定子轉動；以及第一傳感器，設置於所述轉子組件上，並用於檢測所述轉子組件的運動狀態。

本發明實施方式還提供一種可行動裝置，包括機身以及設置於所述機身上的雲臺.所述雲臺包括驅動機構，所述驅動機構包括：定子，連接於所述機身，所述定子包括球形表面；轉子組件，包括：安裝件，用於承載外部負載；以及驅動件，設置於所述安裝件上，且與所述定子的所述球形表面相抵持；其中，所述驅動件能夠驅動所述安裝件相對於所述定子轉動，以及第一傳感器，設置於所述轉子組件上，並用於檢測所述轉子組件的運動狀態。

本發明實施方式還提供一種雲臺控制方法，用於控制雲臺，所述雲臺包括驅動機構，所述驅動機構包括：轉子組件，包括：安裝件，用於承載外部負載；以及驅動件，設置於所述安裝件上；以及定子，可轉動地抵接於所述驅動件，所述定子包括球形表面，所述球形表面與所述驅動件相接觸；以及第一傳感器，設置於所述轉子組件上，並用於檢測所述轉子組件的運動狀態。所述雲臺的控制方法包括：利用第一傳感器獲取所述安裝件的運動狀態；以及根據所述運動狀態，控制所述驅動件驅動所述安裝件相對所述定子轉動。

本發明實施方式還提供一種雲臺，包括驅動機構，所述驅動機構包括：轉子組件，包括：安裝件，用於承載外部負載；以及驅動件，設置於所述安裝件上；以及定子，可轉動地抵接於所述驅動件，所述定子包括球形表面，所述球形表面與所述驅動件相接觸。其中，所述驅動件能夠驅動所述安裝件相對於所述定子轉動，所述安裝件及所述安裝件上的外部負載相對於所述定子的重心能夠處於平衡狀態。。

本發明實施方式還提供一種一種可行動裝置，其包括機身以及設置於所述機身上的雲臺。所述雲臺包括驅動機構，所述驅動機構包括：定子，連接於所述機身，所述定子包括球形表面；轉子組件，包括：安裝件，用於承載外部負載；以及驅動件，設置於所述安裝件上，且與所述定子的所述球形表面相抵持。其中，所述驅動件能夠驅動所述安裝件相對於所述定子轉動，所述安裝件及所述安裝件上的外部負載相對於所述定子的重心能夠處於平衡狀態。

本發明實施方式還提供一種雲臺的操作方法，所述雲臺包括驅動機構。，所述驅動機構包括：轉子組件，包括：安裝件，用於承載外部負載；以及驅動件，設置於所述安裝件上；以及定子，可轉動地抵接於所述驅動件，所述定子包括球形表面，所述球形表面與所述驅動件相接觸。所述操作方法包括：將外部負載設置於所述安裝件上，使所述外部負載相對於所述定子的重心處於平衡狀態；以及控制所述驅動件驅動所述安裝件相對所述定子轉動，以帶動所述外部負載運動。

下面結合附圖，對本發明的一些實施方式作詳細說明。在不衝突的情況下，下述的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

請參閱圖1及圖2，本發明實施例所提供一種可行動裝置300，所述可行動裝置300包括機身310以及連接於所述機身310上的雲臺100。所述雲臺100用於搭載外部負載，如圖像獲取裝置等，以允許所述可行動裝置300進行攝像作業。

可以理解，所述外部負載可以為但不限於為下幾種中的任一種：圖像獲取裝置、通訊裝置、傳感器。所述可行動裝置300可以為但並不限於為無人飛行器、無人車或無人船等。在本實施例中，所述可行動裝置300以無人飛行器500(請參閱圖2)為例進行說明。所述無人飛行器500包括機架510以及設置於所述機架510上的動力系統。

在本發明實施方式中，所述無人飛行器500為旋翼飛行器，所述動力系統為旋翼組件530。具體在圖示的實施方式中，所述無人飛行器500為四旋翼飛行器，即具有四個旋翼組件530的飛行器。所述旋翼組件530包括電機531以及與所述電機531相連的螺旋槳533。所述電機531能夠驅動所述螺旋槳533轉動，以為所述無人飛行器500提供飛行的動力。可以理解，所述無人飛行器500也可以為六旋翼飛行器、八旋翼飛行器、十二旋翼飛行器等，甚至，所述無人飛行器500可以為單旋翼飛行器；另外，在其他實施方式中，所述無人飛行器500可以為固定翼飛行器，或者固定翼-旋翼混合的飛行器。

所述無人飛行器500還包括主控制器、慣性測量單元(imu，inertialmeasurementunit)以及電子調速器。本實施方式中，所述主控制器和所述慣性測量單元集成在一起。

所述主控制器可以為飛行控制器，其用於控制所述無人飛行器500整體的飛行作業，包括飛行速度、飛行姿態等，還用於控制所述拍攝裝置200執行拍攝作業。所述慣性測量單元與所述主控制器電性連接，其用於檢測所述無人飛行器500的姿態。所述電子調速器設置在所述機架510上，並與所述主控制器以及所述慣性測量單元均電性連接。所述電子調速器在所述主控制器的控制下，能夠調節所述電機531的轉動速度。具體而言，所述電子調速器可以為多個，多個所述電子調速器分別與所述旋翼組件530的電機531相連接，並用於調節所述電機531的轉動速度，以調節所述無人飛行器500的飛行速度、飛行姿態。

請同時參閱圖3，在本實施方式中，所述雲臺100為電動雲臺，具體而言，所述雲臺100為三軸電動雲臺。所述雲臺100包括連接組件20以及驅動機構40，所述雲臺100通過所述連接組件20連接於所述可行動裝置300的機身310，所述驅動機構40設置於所述連接組件20上，並用於裝設外部負載。

所述連接組件20可拆卸地裝設於所述機身310上，其用於裝設所述驅動機構40，並用於驅動所述驅動機構40相對所述機身310繞第一軸線y轉動。所述第一軸線y為所述可行動裝置300的航向軸，同時為所述雲臺100的偏航軸。具體在圖示的實施例中，所述連接組件20包括連接座21、致動件23以及連接杆25。

所述連接座21連接於所述機身310。可以理解，在其他的一些實施方式中，當所述雲臺100應用於其他的設備/應用平臺上時，如，當所述雲臺100應用在手持設備或無人車上時，所述連接座21可以用於連接對應的所述手持設備或無人車等設備/應用平臺。所述應用平臺可以為但不限於為以下幾種中的任一種：遙控移動裝置、車輛、船舶、固定基站、手持設備。

所述致動件23設置於所述連接座21上，並連接於所述連接座21與所述驅動機構40機構之間。在本實施方式中，所述致動件23為旋轉驅動件，所述致動件23能夠驅動所述驅動機構40相對所述連接座21繞所述第一軸線y轉動。具體而言，所述致動件23為旋轉電機。

所述連接杆25設置在所述致動件23上，並用於連接所述驅動機構40。可以理解，在其他的實施方式中，所述連接杆25可以省略，而將所述驅動機構40直接設置於所述致動件23的驅動端。甚至，在一些實施方式中，所述連接座21也可以省略，而直接將所述驅動機構40通過所述致動件23連接於所述機身310或所述應用平臺，並使所述驅動機構40能夠在所述致動件23的驅動下，相對所述機身310或所述應用平臺轉動。同樣可以理解的是，在一些實施方式中，所述致動件23可以省略，而直接將所述驅動機構40連接於所述機身310或所述應用平臺。

具體在本實施方式中，所述驅動機構40設置在所述連接杆25遠離所述致動件23的一端。所述驅動機構40包括定子41以及轉子組件43，所述定子41連接於所述連接杆25，所述轉子組件43可轉動地連接於所述定子41上。

在本實施方式中，所述驅動機構40為球形驅動器，所述定子41為球形定子，其包括球形表面411，所述球形表面411連接於所述連接杆25。可以理解，所述定子41可以為半球形，可以為整球形，也可以為部分球形，並不局限於本發明實施例所描述。

所述轉子組件43鄰近所述定子41設置，並大致環繞於所述定子41周圍。所述轉子組件43包括安裝件431以及設置於所述安裝件431上的驅動件433。

請同時參閱圖4，所述安裝件431包括安裝部4311以及支撐部4313。所述安裝部4311用於裝設所述外部負載，所述支撐部4313設置於所述安裝部4311上，並用於支撐所述驅動件433。

在本實施方式中，所述安裝部4311大致為環形，環形的所述安裝部4311環繞設置在所述定子41的所述球形表面411外周。可以理解，在其他的實施方式中，所述安裝部4311的形狀不局限於環形，其可以為其他合適的結構，例如板狀、塊狀、長條狀等等。

在本實施方式中，所述支撐部4313為多個，多個所述支撐部4313彼此間隔設置於所述安裝部4311上，所述定子41設置於多個所述支撐部4313之間。具體在圖示的實施方式中，所述支撐部4313設置於所述安裝部4311朝向所述連接杆25的一側，多個所述支撐部4313均勻間隔分布在環形的所述安裝部4311上，且環繞在所述定子41的所述球形表面411之外。

在本實施方式中，所述驅動件433為多個，每個所述驅動件433設置於一個所述支撐部431上。具體而言，所述驅動件433及所述支撐件431均為三個。每個所述驅動件433設置於對應的所述支撐部431朝向所述定子41的一側，並與所述球形表面411相抵持。所述驅動件433能夠驅動所述安裝件431相對於所述定子41轉動，。

在本實施方式中，所述驅動件433為壓電驅動器，所述壓電驅動器能夠驅動所述安裝件431相對於所述定子41繞至少一軸線轉動。所述安裝件431相對所述定子41轉動的軸線至少包括以下的任一軸：所述雲臺100的偏航軸、所述雲臺100的橫滾軸、所述雲臺100的俯仰軸。可以理解，在一些實施方式中，所述支撐部4313可以省略，而直接將多個所述驅動件433設置在所述安裝部4311上，並使多個所述驅動件433環繞設置在所述定子41的所述球形表面411之外，且所述驅動件433與所述球形表面411相接觸。

具體在本實施方式中，多個所述驅動件433環繞設置在所述定子41的所述球形表面411之外時，多個所述驅動件433沿所述球形表面411的一個外圓的周向排列設置。具體在圖示的實施方式中，多個所述驅動件433均勻分布在所述外圓的圓周上，所述外圓偏離於所述球形表面411的大圓，即，所述外圓所在的平面不通過所述球形表面411的球心o。可以理解，在一些實施方式中，所述外圓可以為所述球形表面411的大圓，即，所述外圓所在的平面可以通過所述球形表面411的球心o。

在一些實施方式中，當所述定子41可轉動地連接於所述連接座21上時，所述定子41能夠相對所述連接座21繞所述第一軸線y轉動，此時，多個所述驅動件433沿一第一圓周排列設置，並能夠驅動所述安裝件431繞一第二軸線p及一第三軸線r相對所述定子41轉動，所述第二軸線p及所述第三軸線r分別為所述雲臺100的俯仰軸及橫滾軸。

可以理解，在另一實施方式中，當所述定子41固定地連接於所述連接座21上時，多個所述驅動件433沿一第二圓周排列設置，並能夠驅動所述安裝件431繞所述第一軸線y、所述第二軸線p及所述第三軸線r相對所述定子41轉動。所述第二圓周與所述第一圓周不相同。

進一步地，所述轉子組件43還包括平衡件435，所述平衡件435可調整地設置在所述安裝件431上，以平衡所述外部負載的重心，即，使所述外部負載及所述雲臺100的整體重心g相對所述球形表面411的球心o達到平衡狀態，以使所述雲臺100的各軸運動更為靈活。所述平衡狀態，應當理解為，所述外部負載及所述雲臺100的整體重心g能夠落在所述雲臺100的至少一軸上，如，所述外部負載及所述雲臺100的整體重心g落在所述雲臺100的偏航軸/俯仰軸/橫滾軸上，使驅動所述安裝件431繞所述雲臺100的偏航軸/俯仰軸/橫滾軸轉動時所需的轉矩相對較小，且所述安裝件431的轉動運動更易於控制，有利於所述雲臺100整體的平衡，並有利於精確控制所述雲臺100的運動。

在本實施方式中，所述平衡件435為多個，多個所述平衡件435彼此間隔設置在所述安裝部4311上。優選地，多個所述平衡件435均勻間隔分布於所述安裝部4311上。當所述平衡件435設置在所述安裝部4311上，且所述安裝部4311上設置有所述外部負載時，所述平衡件435使所述外部負載及所述雲臺100的整體重心g相對所述球形表面411的球心o達到平衡。在本實施方式中，所述外部負載設於所述安裝部4311上時，通過調整所述平衡件435的裝設位置，能夠使所述外部負載及所述雲臺100的整體重心g落在所述第一軸線y上。優選地，所述外部負載設於所述安裝部4311上時，所述外部負載及所述雲臺100的整體重心g沿所述第一軸線y相對所述球形表面411的球心o偏移。

可以理解，在一些實施方式中，可以通過調整所述平衡件435的裝設位置，使所述外部負載及所述雲臺100的整體重心g落在所述第二軸線p或/及所述第三軸線r上；進一步地，所述外部負載及所述雲臺100的整體重心g可以沿所述第二軸線p或所述第三軸線r相對所述球形表面411的球心o偏移。同樣可以理解的是，所述外部負載設於所述安裝部4311上時，通過調整所述平衡件435的裝設位置，還能夠使所述外部負載及所述雲臺100的整體重心g與所述球形表面411的球心o重合，以使所述外部負載及所述雲臺100的整體重心g相對所述定子41達到平衡狀態，使所述雲臺100在各軸上的轉動運動更易於控制且更為靈活。

可以理解，在一些實施方式中，為了平衡所述外部負載及所述雲臺100的重心，所述外部負載設於所述安裝部4311上時，可以通過調整所述平衡件435的裝設位置，使所述外部負載及所述雲臺100的整體重心沿一第一方向相對所述球形表面411的球心o偏移，所述第一方向與所述第一軸線y大致平行或重合，即，所述第一方向與所述雲臺100的偏航軸大致平行或重合。

進一步地，為了控制所述雲臺100各軸的運動，並校準所述雲臺100各軸的運動數據，所述雲臺100還包括處理器80(請參閱圖1)，所述處理器80能夠根據所述雲臺100在各軸上的實時運動狀態以及實時位置姿態，進一步地控制並調整所述雲臺100的運動，使所述雲臺100各軸的運動狀態以及位置姿態分別滿足目標運動狀態及目標位置姿態。所述處理器80與所述驅動件433有線連接或無線連接，並通過控制所述驅動件433運動，以達到調整所述雲臺100的運動的目的。所述處理器80通過控制所述驅動件433驅動所述安裝件431相對於所述定子41轉動，以使所述安裝件431的姿態角滿足目標姿態角。

具體而言，所述處理器80通過計算所述驅動件433將所述安裝件431驅動至所述目標姿態角時所需要的輸入轉矩，且能夠根據所述輸入轉矩控制所述驅動件433驅動所述安裝件431轉動，以使所述安裝件431的姿態角滿足所述目標姿態角。

進一步地，所述雲臺100還包括比例-積分-微分控制器(pid控制器，請參閱圖1)85，所述pid控制器85設置於所述安裝件431上，並與所述處理器80電連接，所述處理器80能夠利用所述pid控制器85通過反饋控制迴路來獲取所述輸入轉矩。

進一步地，為了感測所述雲臺100的運動狀態以及位置姿態，以使所述處理器80對所述雲臺100運動的控制更為精確，所述雲臺100還包括第一傳感器62(請參閱圖1)及第二傳感器64(請參閱圖1)，所述第一傳感器62及所述第二傳感器64分別與所述處理器80有線連接或無線連接。

在本實施方式中，所述第一傳感器62設置於所述安裝件431上，並用於檢測所述轉子組件43的運動狀態，同時用於檢測所述轉子組件43的位置姿態。具體在圖示的實施方式中，所述第一傳感器62用於檢測所述安裝件431的運動狀態及位置姿態，所述處理器80能夠根據所述第一傳感器62獲取的所述運動狀態及位置姿態調整所述轉子組件43的運動狀態及位置姿態。其中，所述運動狀態包括但不限於轉動角度及轉動速度。

具體而言，請同時參閱圖5，為了詳細闡明上述的控制過程，圖5示出了所述處理器80通過所述pid控制器85利用所述第一傳感器62對所述驅動件433及所述安裝件431進行控制的反饋控制迴路示意圖。所述第一傳感器62與所述pid控制器85有線連接或無線連接，所述pid控制器85能夠根據所述目標姿態角及所述第一傳感器62檢測的所述安裝件431的實際姿態角之間的差值來獲取所述驅動件433所需的輸入角速度，並進一步地根據所述輸入角速度及所述第一傳感器62檢測的安裝件431的實際角速度之間的差值來獲取所述驅動件433所需的所述輸入轉矩，以允許所述處理器80根據所述輸入轉矩來控制所述驅動件433運動，從而達到調整所述轉子組件43的運動狀態及位置姿態的目的。

所述第一傳感器62可以為以下幾種中的至少一種：陀螺儀、加速度計。所述第一傳感器62不包括光學傳感器或磁場傳感器。所述轉子組件43/所述安裝件431的運動狀態包括以下幾種中的至少一種：轉動角度、轉動速度、角速度、角加速度。可以理解，在其他的實施方式中，為滿足實際需要，所述第一傳感器62可以設置在所述轉子組件43的其他合適的部位，例如，設置在所述平衡件435上，設置在所述驅動件433上等等，以利用所述第一傳感器60感測所述轉子組件43的運動狀態。

為了使所述處理器80能夠更為精確地控制所述雲臺100的運動，有必要在其控制所述雲臺100運動之初，對所述雲臺100進行初始化校準。在本發明實施方式中，所述處理器80能夠利用所述安裝件431的姿態角以及所述連接座21的姿態角來調整所述安裝件431相對於所述連接座21的方位，以達到初始化校準所述雲臺100的目的。具體地，所述處理器80能夠根據所述連接座21關於所述第二軸線p及所述第三軸線r的姿態角來調整所述安裝件431的姿態角，以使所述安裝件431對齊所述連接座21。

請同時參閱圖6，為了詳細闡明上述的初始化校準過程，圖6示出了雲臺100初始化校準的控制流程示意圖。具體在圖示的實施方式中，所述雲臺100初始化校準的控制流程包括如下步驟：

步驟s101：獲取所述安裝件431關於所述第二軸線p、所述第三軸線r的姿態角。具體而言，所述處理器80利用所述第一傳感器62獲取所述安裝件431關於所述第二軸線p及所述第三軸線r的姿態角。

步驟s103：控制所述安裝件431運動，使所述安裝件431關於所述第二軸線p及所述第三軸線r的姿態角分別滿足預設姿態角。具體而言，所述處理器80通過所述pid控制器及所述第一傳感器62對所述驅動件433及所述安裝件431進行閉環控制，使所述驅動件433驅動所述安裝件431運動，從而使所述安裝件431關於所述第二軸線p及所述第三軸線r的姿態角分別滿足預設姿態角。具體在本實施方式中，所述預設姿態角為0度，所述處理器80控制所述安裝件431運動後，所述安裝件431關於所述第二軸線p及所述第三軸線r的姿態角均為0度。

步驟s105：獲取所述安裝件431關於所述第一軸線y的姿態角。具體而言，所述處理器80利用所述第一傳感器62獲取所述安裝件431關於所述第一軸線y的姿態角。

步驟s107：獲取所述連接座21關於所述第一軸線y的姿態角。具體而言，所述處理器80利用所述第二傳感器64獲取所述連接座21關於所述第一軸線y的姿態角。

步驟s109：計算所述連接座21關於所述第一軸線y的姿態角及所述安裝件431關於所述第一軸線y的姿態角之間的差值。具體而言，所述處理器80計算所述差值。

步驟s111：控制所述安裝件431運動，使所述安裝件431關於所述第一軸線y姿態角滿足預設姿態角，從而使所述安裝件431對齊所述連接座21。具體而言，所述處理器80通過所述pid控制器及所述第一傳感器62對所述驅動件433及所述安裝件431進行閉環控制，使所述驅動件433驅動所述安裝件431運動，從而使所述安裝件431關於所述第一軸線y姿態角滿足預設姿態角。具體在本實施方式中，所述預設姿態角大致等於所述連接座21關於所述第一軸線y的姿態角，所述處理器80控制所述安裝件431運動後，所述安裝件431關於所述第一軸線y的姿態角和所述連接座21關於所述第一軸線y的姿態角之間的差值為0，從而使所述安裝件431對齊所述連接座21。為了使所述第一傳感器62能夠更為精確地感測所述雲臺100的運動狀態數據及位置姿態數據，有必要在所述處理器80控制所述雲臺100運動之初，對所述第一傳感器62進行初始化校準。在本發明實施方式中，所述第一傳感器62的初始化校準的控制流程與所述雲臺100的初始化校準的控制流程大致相同。當所述雲臺100完成初始化校準後，所述處理器80能夠利用所述安裝件431相對於一參照物的位置數據來校準所述第一傳感器62，以使所述第一傳感器62感測的數據更為準確。所述參照物可以為固定物件，如地面、建築物等；所述參照物也可以為可動物件，如所述可行動裝置300上的裝置等。在本實施方式中，所述參照物為所述連接座21，所述處理器80能夠利用所述安裝件431相對於所述連接座21的位置數據來校準所述第一傳感器62。具體而言，所述處理器80能夠利用所述第一傳感器62感測所述安裝件431關於所述第二軸線p或/及關於所述第三軸線r的姿態角，並根據所述第一傳感器62所感測的數據來校準所述第一傳感器62。

在本實施方式中，所述第二傳感器64設置在所述連接組件20上，並與所述致動件23電連接。所述第二傳感器64用於感測所述致動件23的運動狀態，以允許所述處理器80能夠根據所述致動件23的運動狀態調整所述致動件23的運動。所述第二傳感器64為以下幾種中至少一種：陀螺儀、加速度計。所述第二傳感器4不包括光學傳感器或磁場傳感器。所述致動件23的運動狀態包括以下幾種中的至少一種：轉動角度、轉動速度、角速度、角加速度。

所述處理器80還能夠利用所述第二傳感器64所感測的數據來校準所述第一傳感器62。具體在圖示的實施方式中，所述第二傳感器64設置於所述連接座21上，並用於感測所述連接座21或/及所述致動件23的運動狀態，以獲取所述雲臺100整體的運動狀態。具體而言，所述處理器80能夠利用所述第二傳感器64感測所述連接座21或/及所述安裝件431關於所述第一軸線y的姿態角，以允許所述處理器80根據所述第二傳感器64感測的數據來校準所述第一傳感器62。

請參閱圖7，基於上述的雲臺，本發明實施方式還提供一種雲臺的操作方法，所述雲臺的操作方法應用於上文所描述的雲臺。所述雲臺包括驅動機構及第一傳感器，所述驅動機構包括轉子組件及定子，所述轉子組件包括安裝件及驅動件；所述安裝件用於承載外部負載，所述驅動件設置於所述安裝件上，所述定子可轉動地抵接於所述驅動件，所述定子包括球形表面，所述球形表面與所述驅動件相接觸；所述第一傳感器設置於所述轉子組件上，並用於檢測所述轉子組件的運動狀態。所述雲臺的操作方法包括如下步驟：

步驟s201：將所述定子連接於一應用平臺上。具體而言，將所述定子通過一連接座連接於所述應用平臺上，使所述定子相對所述連接座固定設置。所述應用平臺為以下幾種中的任一種：遙控移動裝置、車輛、船舶、固定基站、手持設備。可以理解，在其他的實施方式中，將所述定子連接於所述連接座上時，可以使所述定子能夠繞一第一軸線y相對所述連接座轉動，所述第一軸線y為所述雲臺的偏航軸。

步驟s203：將外部負載設置於所述安裝件上，使所述外部負載相對於所述定子的重心處於平衡狀態。具體而言，所述轉子組件還包括平衡件，所述平衡件可調整地設置在所述安裝件上；通過調整所述平衡件的裝設位置，使所述外部負載及所述雲臺的整體重心沿所述第一軸線y方向相對所述球形表面的球心偏移，從而使所述外部負載相對於所述定子的重心處於平衡狀態。可以理解，在一些實施方式中，可以通過調整所述平衡件的裝設位置，使所述外部負載及所述雲臺的整體重心與所述球形表面的球心重合。

步驟s205：利用第一傳感器檢測所述轉子組件的運動狀態。所述第一傳感器為以下幾種中的至少一種：陀螺儀、加速度計。所述第一傳感器不包括光學傳感器或磁場傳感器。所述轉子組件的運動狀態包括以下幾種中的至少一種：轉動角度、轉動速度、角速度、角加速度。

步驟s207：根據所述運動狀態，控制所述驅動件驅動所述安裝件相對所述定子轉動，以帶動所述外部負載運動。具體而言，所述雲臺還包括處理器，所述處理器與所述第一傳感器電連接；通過處理器根據所述第一傳感器獲取的所述運動狀態控制所述驅動件，使所述驅動件驅動所述安裝件相對所述定子轉動，此時，所述安裝件能夠繞一第一軸線y、一第二軸線p及一第三軸線r相對所述定子轉動。所述第一軸線y、所述第二軸線p及所述第三軸線r分別為所述雲臺的偏航軸、橫滾軸及俯仰軸。

請參閱圖8，基於上述的雲臺，本發明實施方式還提供一種雲臺的控制方法，所述雲臺的控制方法應用於上文所描述的雲臺。所述雲臺包括驅動機構及第一傳感器，所述驅動機構包括轉子組件及定子，所述轉子組件包括安裝件及驅動件；所述安裝件用於承載外部負載，所述驅動件設置於所述安裝件上，所述定子可轉動地抵接於所述驅動件，所述定子包括球形表面，所述球形表面與所述驅動件相接觸；所述第一傳感器設置於所述轉子組件上，並用於檢測所述轉子組件的運動狀態。所述雲臺的操作方法包括如下步驟：

步驟s301：對所述雲臺進行初始化校準。具體而言，所述雲臺還包括連接座，所述定子連接於所述連接座上，所述連接座用於連接一應用平臺；對所述雲臺進行校準時，利用所述安裝件的姿態角以及所述連接座的姿態角來調整所述安裝件相對於所述連接座的方位，從而校準所述雲臺的姿態角。進一步地，根據所述連接座的姿態角來調整所述安裝件的姿態角，以使所述安裝件對齊所述連接座。具體在本實施方式中，所述雲臺還包括處理器，所述處理器與所述第一傳感器及所述第二傳感器分別連接，並能夠控制所述驅動件驅動所述安裝件運動；所述處理器通過利用所述第一傳感器獲取所述安裝件關於所述第一軸線y、所述第二軸線p及所述第三軸線r的姿態角，控制所述安裝件運動，使所述安裝件關於所述第二軸線p及所述第三軸線r的姿態角分別滿足預設姿態角，在本實施方式中，所述預設姿態角為0度；並且，所述處理器通過利用所述第二傳感器獲取所述連接座關於所述第一軸線y的姿態角，並計算所述連接座關於所述第一軸線y的姿態角及所述安裝件關於所述第一軸線y的姿態角之間的差值，且根據所述差值調整所述安裝件的關於所述第一軸線y的姿態角，使所述連接座關於所述第一軸線y的姿態角及所述安裝件關於所述第一軸線y的姿態角之間的差值為0，使所述安裝件對齊所述連接座，從而完成所述雲臺的校準工作。

步驟s303：對所述第一傳感器進行初始化校準。具體而言，所述第一傳感器的校準方法與上述雲臺的校準方法大致相同，對所述第一傳感器進行校準時，利用所述安裝件相對於一參照物的位置數據來校準所述第一傳感器。在本實施方式中，所述連接座作為所述參照物，對所述第一傳感器進行校準時，利用所述安裝件相對於所述連接座的位置數據來校準所述第一傳感器。在一些實施方式中，所述雲臺還包括第二傳感器，所述第二傳感器用於感測所述雲臺整體的運動狀態；對所述第一傳感器進行校準時，還可以利用所述第二傳感器所感測的數據來校準所述第一傳感器。

步驟s305：獲取所述安裝件的運動狀態。具體而言，利用第一傳感器獲取所述安裝件的運動狀態。所述安裝件的運動狀態包括但不限於：轉動角度、轉動速度、角速度、角加速度。

步驟s307：計算所述驅動件將所述安裝件驅動至所述目標姿態角時所需要的輸入轉矩。具體而言，所述雲臺還包括與所述處理器連接的pid控制器，計算所述輸入轉矩時，利用pid控制器通過反饋控制迴路來獲取所述輸入轉矩。具體在本實施方式中，利用所述pid控制器根據所述目標姿態角及所述第一傳感器檢測的安裝件的實際姿態角之間的差值來獲取所述驅動件所需的輸入角速度，並利用pid控制器根據所述輸入角速度及所述第一傳感器檢測的安裝件的實際角速度之間的差值來獲取所述驅動件所需的輸入轉矩。

步驟s309：根據所述輸入轉矩，控制所述驅動件驅動所述安裝件相對所述定子轉動，使所述安裝件的姿態角滿足目標姿態角。

上述的雲臺，其轉子組件及定子所構成的驅動機構大致為球形驅動器，所述雲臺通過球形驅動器來驅動所述雲臺各軸的運動，使所述雲臺的結構相對傳統雲臺更為緊湊、體積相對較小，有利於所述雲臺的小型化設計。同時，所述雲臺包括了直接設置在所述轉子組件上的第一傳感器，所述第一傳感器用於檢測所述轉子組件的運動狀態，避免了在所述驅動機構上設置額外的檢測組件(如霍爾元件或其他光電元件等)，進一步地減小了所述雲臺的體積，且實現了較高精度檢測所述雲臺在空間中運動的轉動角度以及轉動角速度。

另外，所述外部負載設置於所述安裝件上時，所述安裝件及所述安裝件上的外部負載相對於所述定子的重心能夠處於平衡狀態，所述外部負載及所述雲臺的整體重心相對所述球形表面的球心達到平衡狀態，以使所述雲臺的各軸運動更為靈活，有利於所述雲臺整體的平衡，並有利於精確控制所述雲臺的運動。

在本發明的實施方式中，所述可行動裝置為旋翼飛行器，其用於搭載照相機、攝像機等拍攝裝置進行航拍作業。可以理解，所述可行動裝置還可以用於地圖測繪、災情調查和救援、空中監控、輸電線路巡檢等工作。

以上實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照以上實施方式對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換都不應脫離本發明技術方案的精神和範圍。