[发明专利]一种用于四索牵引摄像机器人的专用运动控制器

说明书

技术领域

本发明涉及柔索牵引摄像机器人的控制系统技术领域，特别涉及一种成本 低、系统可靠性高、控制精度高、运动协调性好、硬件组成结构紧凑的用于四索 牵引摄像机器人的专用运动控制器。

背景技术

随着生活水平的提高，人们的业余生活越来越丰富，因此也对各类体育比 赛或演唱会等娱乐活动给予了更多的关注。但是由于场地的限制以及安全方面等 原因，并不是所有人都能亲临现场观看，为了给观众呈现更好的现场视频，需要 一种能够灵活快速的对体育比赛或演唱会现场进行空中拍摄的设备。

柔索牵引摄像机器人出现以前，在进行直播体育比赛或演唱会进行空中拍 摄时，传统的摄像技术往往需借助摇臂摄像机、曲臂升降车和直升飞机等设备实 现，但是这些设备存在一定的缺点：摇臂摄像机和曲臂升降车摄像系统工作区域 和拍摄角度都非常有限，运动速度慢且容易干扰观众视线；而采用直升飞机进行 航拍又存在复杂的目标跟踪及位置定位等问题，并且震颤和噪音干扰大，影响现 场观众观看，且成本高昂。因此传统的摄像技术不能很好的完成空中拍摄的任务。

柔索牵引摄像机器人的出现为空中拍摄提供了非常好的解决方案，柔索牵 引摄像机器人的出现是电视转播技术史上的一次革命。柔索牵引摄像机器人是一 种大跨度冗余驱动高速并联机构，可实现空中全景式拍摄，已在奥运会、世界杯、 春节联欢晚会等场合得到了应用，具有广阔的应用前景。国外已有成熟的商用产 品，比较有名的有美国的Skycam和德国的Spidercam。但是，目前国内对柔索 牵引摄像机器人的理论研究还比较薄弱，缺乏相关理论和产品。

柔索牵引摄像机器人摄像技术的好坏与其运动控制器有着重要的关系。目 前，在国内外公开的可用于并联机器人的运动控制器均存在以下弊端：价格昂贵； 开放性弱、精度差，不能由用户自行修改控制算法，因此不易控制、协调性差。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种用于四索牵引摄像机器人的专 用运动控制器，其针对三自由度冗余并联机器人的高效、专用的多轴运动控制器， 采用四个伺服电机驱动卷盘收放柔索，其成本低、系统可靠性高、控制精度高、 运动协调性好，能够出色地完成大场地的空中拍摄任务。

为解决现有技术中存在的问题，采用的具体技术方案是：

一种用于四索牵引摄像机器人的专用运动控制器，其包括片上可编程系统 (SOPC)和设于所述片上可编程系统(SOPC)周围的外围电路。

所述片上可编程系统(SOPC)是基于VirtexII系列现场可编程逻辑门阵列 (FPGA)的可编程片上系统，其包括硬核微处理器(PowerPC405)、处理器局部 总线(PLB总线)、SDRAM控制器(SDRAMControl)、PLB转OPB桥(PLB2OPB bridge)、以太网媒介访问控制器(EthernetMAC)、片上外设总线(OPB总线)、 系统级高级配置环境(SystemAdvancedConfigurationEnvironment，System ACE)、通用可编程输入输出接口(GPIO)和通用异步收发器(UART)；所述处理 器局部总线(PLB总线)与硬核微处理器(PowerPC405)相连，所述SDRAM控制 器(SDRAMControl)、PLB转OPB桥(PLB2OPBbridge)、以太网媒介访问控制器 (EthernetMAC)均与处理器局部总线(PLB总线)相连，所述片上外设总线(OPB 总线)与PLB转OPB桥(PLB2OPBbridge)相连，所述系统级高级配置环境(System ACE)、通用可编程输入输出接口(GPIO)和通用异步收发器(UART)均与片上外 设总线(OPB总线)相连。