(57)【要約】  本明細書において開示されるのは、装置の基部の実際の向きを決定するステップと、装置の搭載物支持体の目標の向きを得るステップと、基部の実際の向きおよび搭載物支持体の目標の向きに基づいて、装置の複数の枢動支持体のジンバル軸の周りの搭載物支持体の目標角変位を決定するステップと、を含み、搭載物支持体が、複数の枢動支持体を通じて基部に装着されている、方法である。同様にここで開示されるのは、非一時的コンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、非一時的コンピュータ可読媒体は、その上に記録された命令を有し、命令は、コンピュータシステムによって実行されると、本方法を実施する、コンピュータプログラム製品である。本方法を実施するように構成されたプロセッサを有するシステムまたは装置（例えば、乗り物）。【選択図】図７
2020518056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置の基部の実際の向きを決定するステップと、
前記装置の搭載物支持体の目標の向きを得るステップと、
前記基部の前記実際の向きおよび前記搭載物支持体の前記目標の向きに基づいて、前記装置の複数の枢動支持体のジンバル軸の周りの前記搭載物支持体の目標角変位を決定するステップと、
を含み、
前記搭載物支持体が、前記複数の枢動支持体を通じて前記基部に装着されている、
方法。
【請求項２】
前記基部の前記実際の向きが前記基部の基準の向きに対するものである、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記搭載物支持体の前記目標角変位を決定するステップが、前記基部の基準の向きにさらに基づき、前記基部の前記基準の向きが、前記基部の前記実際の向きを決定するよりも早い時点で得られている、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記搭載物支持体の実際の向きを決定するステップをさらに含み、
前記目標角変位を決定するステップが、前記搭載物支持体の前記実際の向きにさらに基づく、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記搭載物支持体の前記実際の向きを決定するステップが、慣性センサの信号に基づく、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記慣性センサが加速度計またはジャイロスコープを含む、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ジンバル軸の周りの前記搭載物支持体の実際の角変位を決定するステップをさらに含み、
前記目標角変位を決定するステップが、前記実際の角変位にさらに基づく、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記目標角変位を決定するステップが、前記実際の角変位および前記基部の前記実際の向きに基づいて、前記搭載物支持体の実際の向きを決定するステップを含む、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記基部の前記実際の向きを決定するステップが、慣性センサの信号に基づく、
請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記慣性センサが加速度計またはジャイロスコープを含む、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記基部の前記実際の向きを決定するステップが、前記搭載物支持体の実際の向き、および前記ジンバル軸の周りの前記搭載物支持体の実際の角変位に基づく、
請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数の枢動支持体が３つの枢動支持体からなり、
前記枢動支持体の前記ジンバル軸が相互に直交する、
請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記基部が、人の手によって保持されるように構成されたハンドルを含むハンドル組立体に装着されるように構成されている、
請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記装置を起動した時に、前記搭載物支持体の前記目標の向きが決定される、
請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記基部が、乗り物上に装着されるように構成されている、
請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記搭載物支持体が、カメラを支持するように構成されている、
請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記基部の前記基準の向きおよび前記基部の前記実際の向きが、軸の周りに、４５度超、９０度超、または１３５度超異なる、
請求項３に記載の方法。
【請求項１８】
前記搭載物支持体の前記目標の向きを変更するステップをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記枢動支持体を前記搭載物支持体の前記目標角変位へ回転させるステップをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記搭載物支持体の前記目標角変位を決定するステップが、非恒等関数を用いて前記搭載物支持体の前記目標の向きを変換するステップ、非恒等関数を用いて前記基部の前記実際の向きを変換するステップ、非恒等関数を用いて前記搭載物支持体の前記目標角変位を変換するステップ、またはこれらの組み合わせを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記非恒等関数が線形関数である、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記搭載物支持体の前記目標角変位を決定するステップが、非恒等関数を用いて前記搭載物支持体の前記実際の向きを変換するステップを含む、
請求項４に記載の方法。
【請求項２３】
前記非恒等関数が線形関数である、
請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記搭載物支持体の前記目標角変位を決定するステップが、非恒等関数を用いて前記搭載物支持体の前記実際の角変位を変換するステップを含む、
請求項７に記載の方法。
【請求項２５】
前記非恒等関数が線形関数である、
請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
非一時的コンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、
前記非一時的コンピュータ可読媒体は、その上に記録された命令を有し、前記命令は、コンピュータシステムによって実行されると、
装置の基部の実際の向きを決定するステップと、
前記装置の搭載物支持体の目標の向きを得るステップと、
前記基部の前記実際の向きおよび前記搭載物支持体の前記目標の向きに基づいて、前記装置の複数の枢動支持体のジンバル軸の周りの前記搭載物支持体の目標角変位を決定するステップと、
を含み、
前記搭載物支持体が、前記複数の枢動支持体を通じて前記基部に装着されている、
方法を実施する、コンピュータプログラム製品。
【請求項２７】
前記基部の前記実際の向きが前記基部の基準の向きに対するものである、
請求項２６に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項２８】
前記搭載物支持体の前記目標角変位を決定するステップが、前記基部の基準の向きにさらに基づき、前記基部の前記基準の向きが、前記基部の前記実際の向きを決定するよりも早い時点で得られている、
請求項２６に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項２９】
前記方法が、前記搭載物支持体の実際の向きを決定するステップをさらに含み、
前記目標角変位を決定するステップが、前記搭載物支持体の前記実際の向きにさらに基づく、
請求項２６に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項３０】
前記基部の前記実際の向きを決定するステップが、前記搭載物支持体の実際の向き、および前記ジンバル軸の周りの前記搭載物支持体の実際の角変位に基づく、
請求項２６に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項３１】
前記装置を起動した時に、前記搭載物支持体の前記目標の向きが決定される、
請求項２６に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項３２】
前記基部の前記基準の向きおよび前記基部の前記実際の向きが、軸の周りに、４５度超、９０度超、または１３５度超異なる、
請求項２８に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項３３】
前記搭載物支持体の前記目標角変位を決定するステップが、非恒等関数を用いて前記搭載物支持体の前記目標の向きを変換するステップ、非恒等関数を用いて前記基部の前記実際の向きを変換するステップ、非恒等関数を用いて前記搭載物支持体の前記目標角変位を変換するステップ、またはこれらの組み合わせを含む、
請求項２６に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項３４】
前記非恒等関数が線形関数である、
請求項３３に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項３５】
前記搭載物支持体の前記目標角変位を決定するステップが、非恒等関数を用いて前記搭載物支持体の前記実際の向きを変換するステップを含む、
請求項２９に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項３６】
前記非恒等関数が線形関数である、
請求項３５に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項３７】
前記搭載物支持体の前記目標角変位を決定するステップが、非恒等関数を用いて前記搭載物支持体の前記実際の角変位を変換するステップを含む、
請求項３０に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項３８】
前記非恒等関数が線形関数である、
請求項３７に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項３９】
基部と、
搭載物支持体と、
複数の枢動支持体であって、前記搭載物支持体が、前記複数の枢動支持体を通じて前記基部に装着されている、複数の枢動支持体と、
前記枢動支持体をそれらのジンバル軸の周りに回転させるように構成された複数のモータと、
前記基部の実際の向きを決定し、前記搭載物支持体の目標の向きを得、前記基部の前記実際の向きおよび前記搭載物支持体の前記目標の向きに基づいて、前記ジンバル軸の周りの前記搭載物支持体の目標角変位を決定し、前記モータを用いて前記枢動支持体を前記目標角変位へ回転させるように構成されたプロセッサと、
を備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、搭載物の向きを安定化するための装置およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラまたは他のセンサなどの搭載物は、人または乗り物などの運動する台に装着される場合がある。台の運動は搭載物の機能に影響を及ぼし得る。搭載物は、台の運動を補償することによって安定化され得る。この補償は、台の運動が（例えば、比較的狭い範囲内で）比較的単純であるときには、比較的簡単であり、例えば、補償は、固定した規則セットを用いた搭載物の目標の向きに基づき得る。しかし、台の運動があまり制限されていないときには、この補償はより複雑になり得、例えば、補償は、台の異なる状態のために異なる規則セットを用いなければならなくなり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
１つ以上のコンピュータのシステムは、動作時にシステムにアクションを遂行させる、システム上にインストールされたソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはそれらの組み合わせを有することにより、特定の動作またはアクションを遂行するように構成され得る。１つ以上のコンピュータプログラムは、データ処理装置によって実行されると、装置にアクションを遂行させる命令を含むことにより、特定の動作またはアクションを遂行するように構成され得る。１つの一般的態様は、装置の基部の実際の向きを決定することと、装置の搭載物支持体の目標の向きを得ることと、基部の実際の向きおよび搭載物支持体の目標の向きに基づいて、装置の複数の枢動支持体のジンバル軸の周りの搭載物支持体の目標角変位を決定することと、を含み、搭載物支持体が、複数の枢動支持体を通じて基部に装着されている、方法を含む。本態様の他の実施形態は、対応するコンピュータシステム、装置、および方法のアクションを遂行するように各々構成された、１つ以上のコンピュータ記憶デバイス上に記録されたコンピュータプログラムを含む。
【０００４】
実装は以下の特徴のうちの１つ以上を含み得る。基部の実際の向きが基部の基準の向きに対するものである、方法。搭載物支持体の目標角変位を決定することが、基部の基準の向きにさらに基づき、基部の基準の向きが、基部の実際の向きを決定するよりも早い時点で得られている、方法。基部の基準の向きおよび基部の実際の向きが、軸の周りに、４５度超、９０度超、または１３５度超異なる、方法。搭載物支持体の実際の向きを決定することをさらに含み、目標角変位を決定することが、搭載物支持体の実際の向きにさらに基づく、方法。搭載物支持体の実際の向きを決定することが、慣性センサの信号に基づく、方法。慣性センサが加速度計またはジャイロスコープを含む、方法。搭載物支持体の目標角変位を決定することが、非恒等関数を用いて搭載物支持体の実際の向きを変換することを含む、方法。非恒等関数が線形関数である、方法。ジンバル軸の周りの搭載物支持体の実際の角変位を決定することをさらに含み、目標角変位を決定することが、実際の角変位にさらに基づく、方法。目標角変位を決定することが、実際の角変位および基部の実際の向きに基づいて、搭載物支持体の実際の向きを決定することを含む、方法。搭載物支持体の目標角変位を決定することが、非恒等関数を用いて搭載物支持体の実際の角変位を変換することを含む、方法。非恒等関数が線形関数である、方法。基部の実際の向きを決定することが、慣性センサの信号に基づく、方法。慣性センサが加速度計またはジャイロスコープを含む、方法。基部の実際の向きを決定することが、搭載物支持体の実際の向き、およびジンバル軸の周りの搭載物支持体の実際の角変位に基づく、方法。複数の枢動支持体が３つの枢動支持体を含み、枢動支持体のジンバル軸が相互に直交する、方法。基部が、人の手によって保持されるように構成されたハンドルを含むハンドル組立体に装着されるように構成されている、方法。装置を起動した時に、搭載物支持体の目標の向きが決定される、方法。基部が、乗り物上に装着されるように構成されている、方法。搭載物支持体が、カメラを支持するように構成されている、方法。搭載物支持体の目標の向きを変更することをさらに含む、方法。枢動支持体を搭載物支持体の目標角変位へ回転させることをさらに含む、方法。搭載物支持体の目標角変位を決定することが、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標の向きを変換すること、非恒等関数を用いて基部の実際の向きを変換すること、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標角変位を変換すること、またはこれらの組み合わせを含む、方法。非恒等関数が線形関数である、方法。基部の実際の向きが基部の基準の向きに対するものである、コンピュータプログラム製品。搭載物支持体の目標角変位を決定することが、基部の基準の向きにさらに基づき、基部の基準の向きが、基部の実際の向きを決定するよりも早い時点で得られている、コンピュータプログラム製品。基部の基準の向きおよび基部の実際の向きが、軸の周りに、４５度超、９０度超、または１３５度超異なる、コンピュータプログラム製品。本方法が、搭載物支持体の実際の向きを決定することをさらに含み、目標角変位を決定することが、搭載物支持体の実際の向きにさらに基づく、コンピュータプログラム製品。搭載物支持体の目標角変位を決定することが、非恒等関数を用いて搭載物支持体の実際の向きを変換することを含む、コンピュータプログラム製品。非恒等関数が線形関数である、コンピュータプログラム製品。基部の実際の向きを決定することが、搭載物支持体の実際の向き、およびジンバル軸の周りの搭載物支持体の実際の角変位に基づく、コンピュータプログラム製品。搭載物支持体の目標角変位を決定することが、非恒等関数を用いて搭載物支持体の実際の角変位を変換することを含む、コンピュータプログラム製品。非恒等関数が線形関数である、コンピュータプログラム製品。装置を起動した時に、搭載物支持体の目標の向きが決定される、コンピュータプログラム製品。搭載物支持体の目標角変位を決定することが、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標の向きを変換すること、非恒等関数を用いて基部の実際の向きを変換すること、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標角変位を変換すること、またはこれらの組み合わせを含む、コンピュータプログラム製品。非恒等関数が線形関数である、コンピュータプログラム製品。枢動支持体が３つの枢動支持体を含み、枢動支持体のジンバル軸が相互に直交する、装置。基部、枢動支持体、搭載物支持体、またはこれらの組み合わせの上の１つ以上の慣性センサをさらに含む、装置。ハンドル組立体をさらに含み、ハンドル組立体が、人の手によって保持されるように構成された第１のハンドルを含む、装置。ハンドル組立体が、バー、第２のハンドル、および第３のハンドルをさらに含み、第１のハンドルが第２のハンドルと第３のハンドルとの間に位置付けられており、第１、第２および第３のハンドルがバーに取り付けられている、装置。装置の重心および第１のハンドルがバーの異なる側にある、装置。基部が、乗り物上に装着されるように構成されている、装置。搭載物支持体が、カメラを支持するように構成されている、装置。基部の実際の向きが基部の基準の向きに対するものである、装置。プロセッサが、基部の基準の向きにさらに基づいて搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されており、基部の基準の向きが、基部の実際の向きを決定するよりも早い時点で得られている、装置。プロセッサが、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標の向きを変換すること、非恒等関数を用いて基部の実際の向きを変換すること、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標角変位を変換すること、またはこれらの組み合わせによって、搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されている、装置。非恒等関数が線形関数である、装置。乗り物が航空機である、乗り物。乗り物が無人航空機である、乗り物。乗り物が陸上車両または船舶である、乗り物。基部の実際の向きが基部の基準の向きに対するものである、乗り物。プロセッサが、基部の基準の向きにさらに基づいて搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されており、基部の基準の向きが、基部の実際の向きを決定するよりも早い時点で得られている、乗り物。プロセッサが、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標の向きを変換すること、非恒等関数を用いて基部の実際の向きを変換すること、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標角変位を変換すること、またはこれらの組み合わせによって、搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されている、乗り物。非恒等関数が線形関数である、乗り物。慣性センサが加速度計またはジャイロスコープを含む、システム。ジンバル軸の周りの搭載物支持体の実際の角変位を決定するように構成されたセンサをさらに含み、プロセッサが、実際の角変位にさらに基づいてジンバル軸の周りの搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されている、システム。プロセッサが、枢動支持体に、搭載物支持体の目標角変位へ回転させるように構成されている、システム。基部の実際の向きが基部の基準の向きに対するものである、システム。プロセッサが、基部の基準の向きにさらに基づいて搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されており、基部の基準の向きが、基部の実際の向きを決定するよりも早い時点で得られている、システム。プロセッサが、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標の向きを変換すること、非恒等関数を用いて基部の実際の向きを変換すること、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標角変位を変換すること、またはこれらの組み合わせによって、搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されている、システム。非恒等関数が線形関数である、システム。上述の技法の実装は、ハードウェア、方法またはプロセス、あるいはコンピュータアクセス可能媒体上のコンピュータソフトウェアを含み得る。
【０００５】
１つの一般的態様は、非一時的コンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、非一時的コンピュータ可読媒体は、その上に記録された命令を有し、命令は、コンピュータシステムによって実行されると、装置の基部の実際の向きを決定することと、装置の搭載物支持体の目標の向きを得ることと、基部の実際の向きおよび搭載物支持体の目標の向きに基づいて、装置の複数の枢動支持体のジンバル軸の周りの搭載物支持体の目標角変位を決定することと、を含み、搭載物支持体が、複数の枢動支持体を通じて基部に装着されている、方法を実施する、コンピュータプログラム製品を含む。本態様の他の実施形態は、方法のアクションを遂行するように各々構成された、対応するコンピュータシステム、装置、および１つ以上のコンピュータ記憶デバイス上に記録されたコンピュータプログラムを含む。
【０００６】
実装は以下の特徴のうちの１つ以上を含み得る。基部の実際の向きが基部の基準の向きに対するものである、コンピュータプログラム製品。搭載物支持体の目標角変位を決定することが、基部の基準の向きにさらに基づき、基部の基準の向きが、基部の実際の向きを決定するよりも早い時点で得られている、コンピュータプログラム製品。基部の基準の向きおよび基部の実際の向きが、軸の周りに、４５度超、９０度超、または１３５度超異なる、コンピュータプログラム製品。方法が、搭載物支持体の実際の向きを決定することをさらに含み、目標角変位を決定することが、搭載物支持体の実際の向きにさらに基づく、コンピュータプログラム製品。搭載物支持体の目標角変位を決定することが、非恒等関数を用いて搭載物支持体の実際の向きを変換することを含む、コンピュータプログラム製品。非恒等関数が線形関数である、コンピュータプログラム製品。基部の実際の向きを決定することが、搭載物支持体の実際の向き、およびジンバル軸の周りの搭載物支持体の実際の角変位に基づく、コンピュータプログラム製品。搭載物支持体の目標角変位を決定することが、非恒等関数を用いて搭載物支持体の実際の角変位を変換することを含む、コンピュータプログラム製品。非恒等関数が線形関数である、コンピュータプログラム製品。装置を起動した時に、搭載物支持体の目標の向きが決定される、コンピュータプログラム製品。搭載物支持体の目標角変位を決定することが、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標の向きを変換すること、非恒等関数を用いて基部の実際の向きを変換すること、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標角変位を変換すること、またはこれらの組み合わせを含む、コンピュータプログラム製品。非恒等関数が線形関数である、コンピュータプログラム製品。枢動支持体が３つの枢動支持体を含み、枢動支持体のジンバル軸が相互に直交する、装置。基部、枢動支持体、搭載物支持体、またはこれらの組み合わせの上の１つ以上の慣性センサをさらに含む、装置。ハンドル組立体をさらに含み、ハンドル組立体が、人の手によって保持されるように構成された第１のハンドルを含む、装置。ハンドル組立体が、バー、第２のハンドル、および第３のハンドルをさらに含み、第１のハンドルが第２のハンドルと第３のハンドルとの間に位置付けられており、第１、第２および第３のハンドルがバーに取り付けられている、装置。装置の重心および第１のハンドルがバーの異なる側にある、装置。基部が、乗り物上に装着されるように構成されている、装置。搭載物支持体が、カメラを支持するように構成されている、装置。基部の実際の向きが基部の基準の向きに対するものである、装置。プロセッサが、基部の基準の向きにさらに基づいて搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されており、基部の基準の向きが、基部の実際の向きを決定するよりも早い時点で得られている、装置。プロセッサが、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標の向きを変換すること、非恒等関数を用いて基部の実際の向きを変換すること、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標角変位を変換すること、またはこれらの組み合わせによって、搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されている、装置。非恒等関数が線形関数である、装置。乗り物が航空機である、乗り物。乗り物が無人航空機である、乗り物。乗り物が陸上車両または船舶である、乗り物。基部の実際の向きが基部の基準の向きに対するものである、乗り物。プロセッサが、基部の基準の向きにさらに基づいて搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されており、基部の基準の向きが、基部の実際の向きを決定するよりも早い時点で得られている、乗り物。プロセッサが、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標の向きを変換すること、非恒等関数を用いて基部の実際の向きを変換すること、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標角変位を変換すること、またはこれらの組み合わせによって、搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されている、乗り物。非恒等関数が線形関数である、乗り物。慣性センサが加速度計またはジャイロスコープを含む、システム。ジンバル軸の周りの搭載物支持体の実際の角変位を決定するように構成されたセンサをさらに含み、プロセッサが、実際の角変位にさらに基づいてジンバル軸の周りの搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されている、システム。プロセッサが、枢動支持体に、搭載物支持体の目標角変位へ回転させるように構成されている、システム。基部の実際の向きが基部の基準の向きに対するものである、システム。プロセッサが、基部の基準の向きにさらに基づいて搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されており、基部の基準の向きが、基部の実際の向きを決定するよりも早い時点で得られている、システム。プロセッサが、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標の向きを変換すること、非恒等関数を用いて基部の実際の向きを変換すること、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標角変位を変換すること、またはこれらの組み合わせによって、搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されている、システム。非恒等関数が線形関数である、システム。上述の技法の実装は、ハードウェア、方法またはプロセス、あるいはコンピュータアクセス可能媒体上のコンピュータソフトウェアを含み得る。
【０００７】
１つの一般的態様は、基部と、搭載物支持体と、複数の枢動支持体であって、この搭載物支持体は、複数の枢動支持体を通じて基部に装着されている、複数の枢動支持体と、枢動支持体をそれらのジンバル軸の周りに回転させるように構成された複数のモータと、基部の実際の向きを決定し、搭載物支持体の目標の向きを得、基部の実際の向きおよび搭載物支持体の目標の向きに基づいて、ジンバル軸の周りの搭載物支持体の目標角変位を決定し、モータを用いて枢動支持体を目標角変位へ回転させるように構成されたプロセッサと、を含む装置を含む。本態様の他の実施形態は、方法のアクションを遂行するように各々構成された、対応するコンピュータシステム、装置、および１つ以上のコンピュータ記憶デバイス上に記録されたコンピュータプログラムを含む。
【０００８】
実装は以下の特徴のうちの１つ以上を含み得る。枢動支持体が３つの枢動支持体を含み、枢動支持体のジンバル軸が相互に直交する、装置。基部、枢動支持体、搭載物支持体、またはこれらの組み合わせの上の１つ以上の慣性センサをさらに含む、装置。ハンドル組立体をさらに含み、ハンドル組立体が、人の手によって保持されるように構成された第１のハンドルを含む、装置。ハンドル組立体が、バー、第２のハンドル、および第３のハンドルをさらに含み、第１のハンドルが第２のハンドルと第３のハンドルとの間に位置付けられており、第１、第２および第３のハンドルがバーに取り付けられている、装置。装置の重心および第１のハンドルがバーの異なる側にある、装置。基部が、乗り物上に装着されるように構成されている、装置。搭載物支持体が、カメラを支持するように構成されている、装置。基部の実際の向きが基部の基準の向きに対するものである、装置。プロセッサが、基部の基準の向きにさらに基づいて搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されており、基部の基準の向きが、基部の実際の向きを決定するよりも早い時点で得られている、装置。プロセッサが、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標の向きを変換すること、非恒等関数を用いて基部の実際の向きを変換すること、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標角変位を変換すること、またはこれらの組み合わせによって、搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されている、装置。非恒等関数が線形関数である、装置。乗り物が航空機である、乗り物。乗り物が無人航空機である、乗り物。乗り物が陸上車両または船舶である、乗り物。基部の実際の向きが基部の基準の向きに対するものである、乗り物。プロセッサが、基部の基準の向きにさらに基づいて搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されており、基部の基準の向きが、基部の実際の向きを決定するよりも早い時点で得られている、乗り物。プロセッサが、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標の向きを変換すること、非恒等関数を用いて基部の実際の向きを変換すること、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標角変位を変換すること、またはこれらの組み合わせによって、搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されている、乗り物。非恒等関数が線形関数である、乗り物。慣性センサが加速度計またはジャイロスコープを含む、システム。ジンバル軸の周りの搭載物支持体の実際の角変位を決定するように構成されたセンサをさらに含み、プロセッサが、実際の角変位にさらに基づいてジンバル軸の周りの搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されている、システム。プロセッサが、枢動支持体に、搭載物支持体の目標角変位へ回転させるように構成されている、システム。基部の実際の向きが基部の基準の向きに対するものである、システム。プロセッサが、基部の基準の向きにさらに基づいて搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されており、基部の基準の向きが、基部の実際の向きを決定するよりも早い時点で得られている、システム。プロセッサが、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標の向きを変換すること、非恒等関数を用いて基部の実際の向きを変換すること、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標角変位を変換すること、またはこれらの組み合わせによって、搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されている、システム。非恒等関数が線形関数である、システム。上述の技法の実装は、ハードウェア、方法またはプロセス、あるいはコンピュータアクセス可能媒体上のコンピュータソフトウェアを含み得る。
【０００９】
１つの一般的態様は、乗り物であって、この乗り物に装着された基部と、搭載物支持体と、複数の枢動支持体であって、この搭載物支持体は、複数の枢動支持体を通じて基部に装着されている、複数の枢動支持体と、枢動支持体をそれらのジンバル軸の周りに回転させるように構成された複数のモータと、基部の実際の向きを決定し、搭載物支持体の目標の向きを得、基部の実際の向きおよび搭載物支持体の目標の向きに基づいて、ジンバル軸の周りの搭載物支持体の目標角変位を決定し、モータを用いて枢動支持体を目標角変位へ回転させるように構成されたプロセッサと、を含む乗り物を含む。本態様の他の実施形態は、方法のアクションを遂行するように各々構成された、対応するコンピュータシステム、装置、および１つ以上のコンピュータ記憶デバイス上に記録されたコンピュータプログラムを含む。
【００１０】
実装は以下の特徴のうちの１つ以上を含み得る。乗り物が航空機である、乗り物。乗り物が無人航空機である、乗り物。乗り物が陸上車両または船舶である、乗り物。基部の実際の向きが基部の基準の向きに対するものである、乗り物。プロセッサが、基部の基準の向きにさらに基づいて搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されており、基部の基準の向きが、基部の実際の向きを決定するよりも早い時点で得られている、乗り物。プロセッサが、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標の向きを変換すること、非恒等関数を用いて基部の実際の向きを変換すること、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標角変位を変換すること、またはこれらの組み合わせによって、搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されている、乗り物。非恒等関数が線形関数である、乗り物。慣性センサが加速度計またはジャイロスコープを含む、システム。ジンバル軸の周りの搭載物支持体の実際の角変位を決定するように構成されたセンサをさらに含み、プロセッサが、実際の角変位にさらに基づいてジンバル軸の周りの搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されている、システム。プロセッサが、枢動支持体に、搭載物支持体の目標角変位へ回転させるように構成されている、システム。基部の実際の向きが基部の基準の向きに対するものである、システム。プロセッサが、基部の基準の向きにさらに基づいて搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されており、基部の基準の向きが、基部の実際の向きを決定するよりも早い時点で得られている、システム。プロセッサが、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標の向きを変換すること、非恒等関数を用いて基部の実際の向きを変換すること、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標角変位を変換すること、またはこれらの組み合わせによって、搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されている、システム。非恒等関数が線形関数である、システム。上述の技法の実装は、ハードウェア、方法またはプロセス、あるいはコンピュータアクセス可能媒体上のコンピュータソフトウェアを含み得る。
【００１１】
１つの一般的態様は、装置の部分に装着された慣性センサであって、部分は、装置の基部、装置の搭載物支持体、または装置の複数の枢動支持体であり、慣性センサは、部分の運動の特性を測定するように構成されており、搭載物支持体は、複数の枢動支持体を通じて基部に装着されている、慣性センサと、慣性センサからのデータを用いて基部の実際の向きを決定するように構成され、搭載物支持体の目標の向きを決定するように構成され、基部の実際の向きおよび搭載物支持体の目標の向きに基づいて、複数の枢動支持体のジンバル軸の周りの搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成された、プロセッサと、を含むシステムを含む。本態様の他の実施形態は、方法のアクションを遂行するように各々構成された、対応するコンピュータシステム、装置、および１つ以上のコンピュータ記憶デバイス上に記録されたコンピュータプログラムを含む。
【００１２】
実装は以下の特徴のうちの１つ以上を含み得る。慣性センサが加速度計またはジャイロスコープを含む、システム。ジンバル軸の周りの搭載物支持体の実際の角変位を決定するように構成されたセンサをさらに含み、プロセッサが、実際の角変位にさらに基づいてジンバル軸の周りの搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されている、システム。プロセッサが、枢動支持体に、搭載物支持体の目標角変位へ回転させるように構成されている、システム。基部の実際の向きが基部の基準の向きに対するものである、システム。プロセッサが、基部の基準の向きにさらに基づいて搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されており、基部の基準の向きが、基部の実際の向きを決定するよりも早い時点で得られている、システム。プロセッサが、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標の向きを変換すること、非恒等関数を用いて基部の実際の向きを変換すること、非恒等関数を用いて搭載物支持体の目標角変位を変換すること、またはこれらの組み合わせによって、搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成されている、システム。非恒等関数が線形関数である、システム。上述の技法の実装は、ハードウェア、方法またはプロセス、あるいはコンピュータアクセス可能媒体上のコンピュータソフトウェアを含み得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】図１Ａは、搭載物を安定化するように構成された装置を概略的に示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、搭載物を安定化するように構成された装置の斜視図を概略的に示す。
【図１Ｃ】図１Ｃは、図１Ｂにおける、第１の枢動支持体、搭載物支持体、および第１の重心調整組立体の斜視図を概略的に示す。
【図１Ｄ】図１Ｄは、図１Ｃにおける、第１の柱および第１の重心調整組立体の斜視図を概略的に示す。
【図１Ｅ】図１Ｅは、図１Ｄにおける、第１の柱および第１の重心調整組立体の分解図を概略的に示す。
【図１Ｆ】図１Ｆは、図１Ｃにおける、第１の枢動支持体、搭載物支持体、および第１の重心調整組立体の分解図を概略的に示す。
【図１Ｇ】図１Ｇは、図１Ｂにおける、第３の枢動支持体および第３の重心調整組立体の斜視図を概略的に示す。
【図１Ｈ】図１Ｈは、図１Ｇにおける、第３の枢動支持体および第３の重心調整組立体の分解図を概略的に示す。
【図１Ｉ】図１Ｉは、図１Ｈにおける、第３の枢動支持体および第３の重心調整組立体の斜視図を概略的に示す。
【図１Ｊ】図１Ｊは、使用時における図１Ｂの装置を概略的に示す。
【図２Ａ】図２Ａは、搭載物支持体の向きを安定化する（およびこれにより、搭載物支持体に装着された搭載物を安定化する）方法のためのフローチャートを概略的に示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、０ｒａｄまたは２πｒａｄの角変位（「ｄａ」軸に沿って示される）の前後における小さな範囲のずれ（「Ｄ」軸に沿って示される）が、大きな範囲の角変位に対応し得ることを概略的に示す。
【図３】図３は、装置が一構成でハンドル組立体に装着され得ることを概略的に示す。
【図４】図４は、装置が別の構成でハンドル組立体に装着され得ることを概略的に示す。
【図５】図５は、装置が乗り物に装着され得ることを概略的に示す。
【図６−８】図６、図７および図８は、装置の基部および搭載物支持体の向きの組み合わせの一例を各々示す。
【図９】図９は、一実施形態に係る、搭載物支持体を安定化する方法のためのフローチャートを概略的に示す。
【図１０Ａ】図１０Ａは、搭載物支持体の実際の向きが、基部の実際の向きおよび搭載物支持体の実際の角変位に基づいて決定され得ることを概略的に示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、基部の実際の向きが、搭載物支持体の実際の向きおよび搭載物支持体の実際の角変位に基づいて決定され得ることを概略的に示す。
【図１１】図１１は、一実施形態に係る、システムを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
搭載物が基部に装着されており、基部が静止していない時、搭載物が安定化されない場合には、基部の運動が搭載物に伝達される。搭載物の運動は搭載物の性能に悪影響を及ぼし得る。例えば、搭載物がカメラである場合には、搭載物の運動は、それが取得する画像をぼやけさせることがある。搭載物の安定化は、基部から搭載物への運動の伝達を低減または解消する。１つの種類の安定化は、搭載物が、流体を充填したシリンダなどの１つ以上のダンパを通じて基部に装着される、減衰である。別の種類の安定化は、搭載物が基部の運動の方向と反対の方向に運動させられ、これにより、基部の運動を相殺し、搭載物の正味の運動を低減または解消する、補償である。
【００１５】
搭載物は、基部の並進運動の補償または回転運動の補償によって安定化され得る。搭載物の機能に依存して、一方または両方の種類の補償が有益になり得る。例えば、搭載物が、カメラからから遠く離れたシーンの画像を取り込むカメラである場合には、回転運動の補償が並進運動の補償よりもはるかにより重要である。
【００１６】
回転運動の補償は、複数の（例えば、２つまたは３つの）枢動支持体上に装着されたジャイロスコープを用いて達成され得る。物体の「向き」という用語は、本開示において使用される時、物体とともに運動しない座標系（「絶対座標系」）に対するものである。最も古い形態のジャイロスコープのうちの１つは、回転軸がそれ自身で任意の向きを自由にとれる回転ホイールまたはディスクである。回転している時に、この軸の向きは、角運動量の保存に従って、ホイールまたはディスクが装着された基部の傾斜または回転によって影響を受けない。家電デバイスに見出される電子的なマイクロチップパッケージ化されたＭＥＭＳジャイロスコープ、固体リングレーザー、光ファイバジャイロスコープ、および量子ジャイロスコープなどの、他の動作原理に基づくジャイロスコープも存在する。枢動支持体（ジンバルとも呼ばれる）は、単一の軸（「ジンバル軸」）の周りの物体（例えば、ジャイロスコープ）の回転を可能にする機構である。１つの枢動支持体が異なる（例えば、相互に直交する）ジンバル軸を有して他の枢動支持体の上に装着された、３つの枢動支持体のセットを用いると、最も内側の枢動支持体上に装着された物体が、その支持体の回転と独立した状態を維持することが可能になり得る。
【００１７】
搭載物の向きが変更を必要とする場合には、搭載物は、（例えば、モータによって）能動的に回転させることができる複数の枢動支持体を通じてその基部に装着され得る。搭載物の向きは、枢動支持体を回転させることによって、目標の向きに変更されるか、またはそこで安定化され得る。搭載物の目標の向きを達成するために必要とされる枢動支持体の角変位は、搭載物の目標の向きおよび基部の実際の向きに依存し得る。基部の異なる実際の向きに対して、枢動支持体の異なる角変位が、搭載物の同じ目標の向きを達成するために必要とされ得る。一例では、基部の向きは多数のモードに分類することができ、モードごとに、搭載物の目標の向きを達成するために必要とされる枢動支持体の角変位を導出するために、関数の異なるセットが用いられる。
【００１８】
図１Ａは、搭載物１９９を安定化するように構成された装置１００を概略的に示す。装置１００は、基部１１０と、搭載物支持体１４０と、少なくとも３つの枢動支持体１２０Ｙ、１２０Ｒおよび１２０Ｐ（ひとまとめにして、枢動支持体１２０）と、枢動支持体１２０Ｙ、１２０Ｒおよび１２０Ｐをそれぞれ回転させるように構成されたモータ１３０Ｙ、１３０Ｒおよび１３０Ｐ（ひとまとめにして、モータ１３０）とを含む。搭載物支持体１４０は、搭載物１９９を受け入れるように構成されている。例えば、搭載物支持体１４０は、搭載物１９９を受けることができるスロット、クリップおよびねじなどの様々な機械的構造を含み得る。搭載物支持体１４０は、搭載物支持体１４０の実際の向きを測定するように構成された慣性センサ（例えば、加速度計およびジャイロスコープ）を含み得る。搭載物１９９はカメラなどのセンサであってもよい。カメラは静止画像またはビデオを取り込むことができる。搭載物１９９は、分光計、レーダーのマイクロ波アンテナ、およびＬＩＤＡＲのレーザーなどの他の種類のセンサであってもよい。搭載物支持体１４０は、枢動支持体１２０Ｙ、１２０Ｒおよび１２０Ｐを通じて基部１１０に装着されている。枢動支持体１２０Ｙ、１２０Ｒおよび１２０Ｐはそれらのそれぞれのジンバル軸Ｙ、ＲおよびＰに沿って回転し得る。枢動支持体１２０Ｙ、１２０Ｒおよび１２０Ｐのジンバル軸は相互に直交し得る。本例では、搭載物支持体１４０は枢動支持体１２０Ｐに直接装着されており、枢動支持体１２０Ｐは枢動支持体１２０Ｒに直接装着されており、枢動支持体１２０Ｒは枢動支持体１２０Ｙに直接装着されており、枢動支持体１２０Ｙは基部１１０に直接装着されている。枢動支持体１２０の他の配置順序も可能である。基部１１０は、ハンドル組立体、あるいは航空機（有人型もしくは無人型）、陸上車両または船舶などの乗り物に装着され得る。装置１００は、基部１１０を通じて電力を受電し、電気信号を伝送し得る。装置１００は電気信号を無線で伝送してもよい。
【００１９】
枢動支持体１２０は、金属、プラスチック、および複合材などの任意の好適な材料を有し得る。枢動支持体１２０は実質的に硬質であり得る。枢動支持体１２０は任意の形状を有し得る。枢動支持体１２０は、互いに接合された直線状または曲線状の区分を有し得る。枢動支持体１２０は、それを貫くケーブルの通路を可能にするために、中空であってもよい。一実施形態では、枢動支持体１２０は実質的にＹ字形状またはＵ字形状を有し得る。
【００２０】
図１Ｂ〜図１Ｊは、一実施形態に係る装置１００を詳細に概略的に示す。
【００２１】
図１Ｂおよび図１Ｃは、一実施形態における、搭載物１９９を載せるための装置１００を概略的に示す。搭載物１９９は、カメラ、カメラ、レンズ、または同様のものであり得る。
【００２２】
一実施形態では、装置１００は、枢動支持体１２０Ｐと、第１の枢動支持体１２０Ｐ上に運動可能に配置された搭載物支持体１４０と、枢動支持体１２０Ｐに枢動可能に接続された枢動支持体１２０Ｒと、枢動支持体１２０Ｐに枢動可能に接続された枢動支持体１２０Ｙと、枢動支持体１２０Ｐ、枢動支持体１２０Ｒおよび枢動支持体１２０Ｙをそれぞれ回転させるように構成されたモータ１３０Ｐ、１３０Ｒおよび１３０Ｙと、ハンドル組立体３００と、３つの重心調整組立体７１、７２および７３とを含む。
【００２３】
一実施形態では、枢動支持体１２０Ｐは、２つの第１のストラット１１、２つの案内柱１２、および２つの第１の着座デバイス１３を含む。２つの案内柱１２は第１のストラット１１と垂直に配置されている。案内柱１２は第１のストラット１１の長手方向に沿って運動可能であり、第１の着座デバイス１３によって第１のストラット１１に沿った任意の位置に固定される。
【００２４】
一実施形態では、第１のストラット１１は円筒形状を有することができ、第１のストラット１１の各々は接続端部１１９を含む。接続端部１１９には貫通孔１１１が設けられている。貫通孔１１１の軸方向は第１のストラット１１の長手方向と実質的に垂直である。貫通孔１１１のうちの１つには回転シャフト１１２が設けられている。
【００２５】
一実施形態では、２つの案内柱１２は円筒形である。
【００２６】
一実施形態では、第１の着座デバイス１３は、環状構造１３ａ、および係止アタッチメント１３４を含む。環状構造１３ａには、係止孔１３９、係止孔１３９の両側の２つの収容部分１３２、および第１のねじ孔１３６が設けられている。係止孔１３９の軸方向は収容部分１３２の軸方向と実質的に垂直である。係止孔１３９の形状およびサイズは第１のストラット１１の形状およびサイズに対応する。第１のストラット１１は係止孔１３９内に収容され得る。収容部分１３２の各々は、案内柱１２が実質的に平行に配置されるよう、案内柱１２の一方の端部を受け入れるためのものである。第１のねじ孔１３６の軸方向は収容部分１３２の軸方向と実質的に垂直である。
【００２７】
一実施形態では、係止アタッチメント１３４は、第１の着座デバイス１３を第１のストラット１１の任意の位置に係止させるために用いられる。具体的には、係止アタッチメント１３４は、金属から作製され得る、クリップである。係止アタッチメント１３４は、第１のストラット１１を締め付けるために環状構造１３ａの係止孔１３９の直径が低減されるよう、環状構造１３ａに圧力を加える能力を有する。係止アタッチメント１３４を解放するか、または締めることによって、第１のストラット１１上の２つの案内柱１２の搭載位置を調整することが可能である。
【００２８】
一実施形態では、搭載物支持体１４０は、案内柱１２上に摺動可能に配置された２つの第１のアダプタ２３、装着プレート２４、装着プレート２４上に摺動可能に配置された支持プレート２５、および押下デバイス２６を含む。装着プレート２４は第１のアダプタ２３に固定されている。装着プレート２４はボルトによって第１のアダプタ２３に固定されている。支持プレート２５は装着プレート２４上に摺動可能に設けられている。押下デバイス２６は、支持プレート２５を装着プレート２４の任意の位置に固定するために装着プレート２４の一方の側に設けられている。
【００２９】
一実施形態では、第１のアダプタ２３の各々は、第１のアダプタ２３の摺動の調整を可能にする、第１の押さえ棒２３１および第２の押さえ棒２３２を含む。２つの円形スロット２３０が第１の押さえ棒２３１と第２の押さえ棒２３２との間に形成される。円形スロット２３０はその内部に案内柱１２を受け入れることができる。第１のねじ２３３が第１の押さえ棒２３１および第２の押さえ棒２３２を緊密に固着させる。第１のねじ２３３を固着させることは、第１のアダプタ２３を案内柱１２に固定し、第１のねじ２３３を解放することは、案内柱１２の長手方向に沿った第１のアダプタ２３の摺動を可能にする。
【００３０】
一実施形態では、第１のねじ２３３のナットが、第１のねじ２３３の長手方向と垂直な方向に延びる第１のレンチ２３４に固定されている。第１のレンチ２３４を一方向に回すと、第１のねじ２３３を締めることができ、第１のレンチ２３４を反対方向に回すと、第１のねじ２３３を緩めることができ、これにより、第１のアダプタ２３の固定および摺動を可能にする。
【００３１】
一実施形態では、装着プレート２４は第２の押さえ棒２３２に固定されている。装着プレート２４には第１のシュート２４３０が設けられている。
【００３２】
一実施形態では、支持プレート２５には、搭載物１９９をねじ留めするための、支持プレート２５の長さに沿った複数の均等に離間されたねじ孔２５ａが設けられている。搭載物１９９は、複数のねじ孔２５ａを用いて搭載物１９９の複数の異なるサイズに適合させることができる。ねじ孔２５ａは、支持プレート２５上の搭載物１９９の位置を調整するために用いることができる。支持プレート２５の外側壁２５ｂには、第１のシュート２４３０に対応する位置において、第１のシュート２４３０に対応する第２のシュート２５０が設けられている。第２のシュート２５０は蟻継ぎシュートであり得る。
【００３３】
一実施形態では、押下デバイス２６は、支持プレート２５と装着プレート２４との間の固着および解放を生じさせ、これにより、装着プレート２４上の支持プレート２５の摺動および固定を調整するために用いることができる。
【００３４】
一実施形態では、枢動支持体１２０Ｒは、２つの第２のストラット４１、モータ１３０Ｐ、および２つの第２のストラット４１を接続する接続柱４１ａを含む。２つの第２のストラット４１および接続柱４１ａは、合わせて、Ｕ字状構造を形成する。第２のストラット４１は互いに実質的に平行に配置されており、第２のストラット４１の一方は第１のストラット１１の一方の回転シャフト１１２に直接接続されており、第２のストラット４１の他方は、モータ１３０Ｐを通じて、他方の第１のストラット１１の貫通孔１１１に枢動可能に接続されている。具体的には、モータ１３０Ｐは第１のストラット１１の近くの第２のストラット４１の一方の端部に固定されており、モータ１３０Ｐの駆動シャフトが、第１の枢動支持体１２０Ｐを回転させるために、第１のストラット１１の貫通孔１１１に接続されている。モータ１３０Ｐの駆動シャフトの軸方向は第２のストラット４１の長手方向と実質的に垂直である。モータ１３０Ｐは、第１の枢動支持体１２０Ｐを、搭載物１９９の向きを調整するために回転するよう、駆動する。モータ１３０Ｐはブラシレスモータであり得る。
【００３５】
一実施形態では、第３の枢動支持体１２０Ｙは、第３のストラット４３、モータ１３０Ｒ、および接続プレート４５を含む。第３のストラット４３は中空の円柱形状を有する。モータ１３０Ｒは、枢動支持体１２０Ｒを回転させるために接続柱４１ａに回転可能に接続されている。具体的には、モータ１３０Ｒは第３のストラット４３の一方の端部に固定されており、モータ１３０Ｒの駆動シャフト（図示せず）が、枢動支持体１２０Ｒの第２のストラット４１を回転させるために、第２のストラット４１に固定されている。第３のストラット４３の他方の端部は接続プレート４５に接続されている。接続プレート４５は第３のストラット４３と実質的に垂直であり、モータ１３０Ｒの回転軸と実質的に平行である。
【００３６】
一実施形態では、モータ１３０Ｙは、ロータが接続プレート４５に接続されており、ステータがハンドル組立体３００に固定されているブラシレスモータであり得る。モータ１３０Ｙは、第３の枢動支持体１２０Ｙを回転させるためのものである。
【００３７】
一実施形態では、ハンドル組立体３００は棒状に折り畳むことができる。具体的には、ハンドル組立体３００は、第１の接続部分６０１、バー３５０、および第３のハンドル３３０を含む。バー３５０は棒部材であり、第１の接続部分６０１はバー３５０の幾何学中心に固定して接続されている。第１の接続部分６０１はモータ１３０Ｙに接続されている。
【００３８】
一実施形態では、第３のハンドル３３０は円筒形ハンドルであり、バー３５０に固定されている。
【００３９】
一実施形態では、ハンドル組立体３００は第１のハンドル３１０を有し、第１のハンドル３１０は第１の接続部分６０１の側でバー３５０に固定されている。ハンドル組立体３００は、装置１００の自動運動を果たすべくはしごに装着するための係止機構を有し得る。
【００４０】
一実施形態では、３つの重心調整組立体は、それぞれ、第１の重心調整組立体７１、第２の重心調整組立体７２、および第３の重心調整組立体７３である。
【００４１】
図１Ｄ、図１Ｅおよび図１Ｆに示される実施形態では、第１の重心調整組立体７１は、第１のストラット１１上の案内柱１２の位置を調整するために、第１のストラット１１上に設けられている。第２の重心調整組立体７２は、案内柱１２上の第１のアダプタ２３の位置を調整するために、第１の着座デバイス１３の間に配置されている。第３の重心調整組立体７３は、接続プレート４５上の第３のストラット４３の位置を調整するために、接続プレート４５内に設けられている。
【００４２】
一実施形態では、第１の重心調整組立体７１は、２つの第１のクランプ７１１、２つの第１の軸受７１２、および第１のねじ７１３を含む。第１のクランプ７１１は前記第１のストラット１１のうちの１つの両端部にそれぞれ設けられており、第１の着座デバイス１３は第１のクランプ７１１の間に配置されている。第１のクランプ７１１には、それぞれ、第１の軸受７１２をそれぞれ受け入れるための第１の軸受孔７１１０が設けられている。第１のねじ７１３の一方の端部は、接続端部１１９から遠位の第１の軸受７１２および環状構造１３ａに収容されて第１のねじ孔１３６を貫通し、接続端部１１９に近位の第１の軸受７１２に収まっている。第１のねじ７１３は、接続端部１１９から遠位の一方の端部において第１の回転レバー７１３０を有し得る。
【００４３】
一実施形態では、第１のねじ７１３は、第１の軸受７１２を用いず、第１のクランプ７１１と直接係合してもよい。
【００４４】
一実施形態では、第２の重心調整組立体７２は、第２のねじ棒７２１、および第２のねじ棒７２１上に回転可能に設けられた第１の回転部材７２２を含む。
【００４５】
第２のねじ棒７２１の２つの端部は２つの第１の着座デバイス１３にそれぞれ固定されている。第２のねじ棒７２１の両端部は２つの第１の着座デバイス１３の中間位置にそれぞれ固定されている。具体的には、２つの環状構造１３ａの２つの中間位置には、それぞれ、（図１Ｊに示されるとおりの）固定孔１３０ａが設けられており、第２のねじ棒７２１の両端部は固定孔１３０ａ内にそれぞれ固定されている。
【００４６】
第１の回転部材７２２は２つの第１のアダプタ２３の間に設けられており、第２のねじ棒７２１に嵌め込まれている。具体的には、第１の回転部材７２２は第１のアダプタ２３の内側壁に当接しており、ねじ孔（図示せず）が第１の回転部材７２２の中心部分に設けられている。第１の回転部材７２２のねじ孔が第２のねじ棒７２１に螺合され、その後、第１の回転部材７２２が２つの第１のアダプタ２３の内側壁に当接される。したがって、第２のねじ棒７２１上における第１の回転部材７２２の回転は、第２のねじ棒７２１上における第１のアダプタ２３の並進に変換され得る。
【００４７】
図１Ｇ、図１Ｈおよび図１Ｉに概略的に示される、一実施形態では、第３の重心調整組立体７３は、２つの第２の軸受７３１および第３のねじ７３２、ならびに第３のねじ７３２上に回転可能に設けられた可動部材７３３を含む。
【００４８】
一実施形態では、第３の枢動支持体１２０Ｙの接続プレート４５は、第３のストラット４３と接触した第１の下面４５１を含む。第１の下面４５１には受け溝４５１０が設けられている。受け溝４５１０は第１の外側壁４５１１を含む。第２の軸受７３１のうちの一方は受け溝４５１０内で固定されており、第２の軸受７３１のうちの他方は第１の外側壁４５１１に固定されている。第２の軸受７３１の軸は実質的に平行であり、第３のストラット４３の長手方向と概ね垂直である。第３のねじ７３２の一方の端部は、第１の外側壁４５１１から遠位の第２の軸受７３１を貫通し、受け入れ溝４５１０内に収容された別の第２の軸受７３１に収まっている。第３のねじ７３２は、第１の外側壁４５１１の一方の端部において第２の回転レバー７３２０を有し得る。
【００４９】
一実施形態では、可動部材７３３は、第１の運動部分７３３１、および第１の運動部分７３３１に接続された第２の運動部分７３３２を含む。第１の運動部分７３３１は第３のストラット４３に固定して接続されている。第１の運動部分７３３１および第３のストラット４３は、ボルトによって、または溶接によって固定されている。第２の運動部分７３３２には第２のねじ孔７３３３が設けられている。第３のねじ７３２は第２のねじ孔７３３３を貫通し、それと係合している。
【００５０】
一実施形態では、第３のねじ７３２は、第２の軸受７３１を用いず、受け溝４５１０の両方の側壁上に嵌まっている。
【００５１】
図１Ｊに概略的に示される実施形態では、搭載物１９９が使用時に搭載物支持体１４０に固定されている。第１の枢動支持体１２０Ｐ、搭載物支持体１４０、および搭載物１９９の重心はモータ１３０Ｐの駆動シャフトの上にかかる。搭載物支持体１４０、枢動支持体１２０Ｐ、第２の枢動支持体１２０Ｒ、および搭載物１９９の重心はモータ１３０Ｒの駆動シャフトの上にかかる。搭載物支持体１４０、枢動支持体１２０Ｐ、第２の枢動支持体１２０Ｒ、搭載物１９９、および第３の枢動支持体１２０Ｙの重心はモータ１３０Ｙの駆動シャフトの上にかかる。
【００５２】
第１の枢動支持体１２０Ｐ、搭載物支持体１４０、および搭載物１９９の重心がモータ１３０Ｐの駆動シャフトの上にかからない場合には、第１の重心調整組立体７１が、第１の枢動支持体１２０Ｐ、搭載物支持体１４０、および搭載物１９９の重心をモータ１３０Ｐの駆動シャフトへ移動させるために用いられてもよい。具体的には、環状構造１３ａの係止孔１３９が拡大されるよう、係止アタッチメント１３４を引いて、係止アタッチメント１３４を解放することができ、その結果、環状構造１３ａが第１のストラット１１と緩く係合する。第１の枢動支持体１２０Ｐ、搭載物支持体１４０、および搭載物１９９の重心がモータ１３０Ｐの駆動シャフトの上にかかるよう、第１のねじ７１３を第１の軸受７１２および第１のねじ孔１３６内で回転させることができ、環状構造１３ａを第１のねじ７１３の長手方向に回転させることができる。
【００５３】
一実施形態では、第１の回転レバー７１３０は、第１のねじ７１３を回転させる駆動モータと置換されてもよい。
【００５４】
一実施形態では、第１の重心調整組立体７１の構造は、上述されたそれらの構造に限定されない。第１の重心調整組立体７１は、第１の枢動支持体１２０Ｐ、搭載物支持体１４０および搭載物１９９の重心がモータ１３０Ｐの駆動シャフトの上にかかるよう、第１のストラット１１上の案内柱１２の位置を調整するように構成され得る。
【００５５】
搭載物支持体１４０、枢動支持体１２０Ｐ、第２の枢動支持体１２０Ｒ、および搭載物１９９の重心がモータ１３０Ｒの駆動シャフトの上にかからない場合には、第２の重心調整組立体７２が、搭載物支持体１４０、枢動支持体１２０Ｐ、第２の枢動支持体１２０Ｒ、および搭載物１９９の重心をモータ１３０Ｒの駆動シャフトへ移動させるために用いられてもよい。具体的には、円形スロット２３０の開口が拡大されるよう、第１のねじ２３３を解放することができ、その結果、第１のアダプタ２３が案内柱１２と緩く係合し、搭載物支持体１４０、枢動支持体１２０Ｐ、第２の枢動支持体１２０Ｒ、および搭載物１９９の重心がモータ１３０Ｒの駆動シャフトの上にかかるよう、第１のアダプタ２３を案内柱１２の長さに沿って案内柱１２上で移動させることができる。
【００５６】
一実施形態では、第２の重心調整組立体７２の構造は、上述されたそれらの構造に限定されない。第２の重心調整組立体７２は、搭載物支持体１４０、枢動支持体１２０Ｐ、第２の枢動支持体１２０Ｒ、および搭載物１９９の重心がモータ１３０Ｒの駆動シャフトの上にかかるように調整されるよう、案内柱１２上の第１のアダプタ２３の位置を調整するように構成され得る。
【００５７】
搭載物支持体１４０、枢動支持体１２０Ｐ、第２の枢動支持体１２０Ｒ、搭載物１９９、および第３の枢動支持体１２０Ｙの重心がモータ１３０Ｙの駆動シャフトの上にかからない場合には、第３の重心調整組立体７３が、搭載物支持体１４０、枢動支持体１２０Ｐ、第２の枢動支持体１２０Ｒ、搭載物１９９、および第３の枢動支持体１２０Ｙの重心をモータ１３０Ｙの駆動シャフトへ移動させるために用いられてもよい。具体的には、搭載物支持体１４０、枢動支持体１２０Ｐ、第２の枢動支持体１２０Ｒ、搭載物１９９、および第３の枢動支持体１２０Ｙの重心がモータ１３０Ｙの駆動シャフトの上にかかるよう、第２の回転レバー７３２０を回転させることができ、第３のねじ７３２を第２の軸受７３１および可動部材７３３の第２のねじ孔７３３３内で回転させることができ、第３のストラット４３を長手方向に運動させることができる。
【００５８】
一実施形態では、第２の回転レバー７３２０は、第３のねじ７３２を回転させる駆動モータと置換されてもよい。
【００５９】
一実施形態では、第３の重心調整組立体７３の構造は、上述されたそれらの構造に限定されない。第３の重心調整組立体７３は、搭載物支持体１４０、枢動支持体１２０Ｐ、第２の枢動支持体１２０Ｒ、搭載物１９９、および第３の枢動支持体１２０Ｙの重心がモータ１３０Ｙの駆動シャフトの上にかかるよう、接続プレート４５上の第３のストラット４３の位置を調整するように構成され得る。
【００６０】
３つの重心調整組立体のうちの１つ、２つ、又は３つ全ては装置１００内に含まれてもよい。
【００６１】
図２Ａは、搭載物支持体１４０の目標の向きと実際の向きとの間のずれを常時測定し、これを低減することによって、搭載物支持体１４０の向きを安定化する（およびこれにより、搭載物支持体１４０に装着された搭載物１９９を安定化する）方法のためのフローチャートを概略的に示す。本開示では、搭載物１９９が搭載物支持体１４０に固定されており、それゆえ、それに対する相対運動を有しないため、搭載物１９９を安定化すること、および搭載物支持体１４０を安定化することは互換的に用いられる。このフローチャートでは、搭載物支持体１４０の安定化は、搭載物支持体１４０の目標の向き２０３０は搭載物支持体１４０の実際の向き２０９０に近いこと、すなわち、目標の向き２０３０は本方法の実行に対してゆっくりと変化することを前提としている。搭載物１９９の目標の向き２０３０は任意の好適な仕方で得ることができる。一例では、目標の向き２０３０は遠隔制御装置２０２０からの信号によって得ることができる。遠隔制御装置２０２０は、人が目標の向き２０３０を調整するために用い得るジョイスティックを有するデバイスであり得る。遠隔制御装置２０２０は、自分自身の向きを測定し、この向きまたはその関数を搭載物支持体１４０の目標の向き２０３０として伝送することができるデバイス（例えば、電話）であり得る。別の例では、目標の向き２０３０は、搭載物１９９によって取得された１つ以上の画像から目標の向き２０３０を決定するコンピュータシステム２０１０から得ることができる。コンピュータシステム２０１０は、画像を分析し、画像内の物体を識別し、搭載物１９９が物体を注視する目標の向き２０３０としての向きを見出すことができる。手順２０４０において、搭載物支持体１４０の目標の向き２０３０と実際の向き２０９０との間のずれ２０５０を決定する。目標の向き２０３０が本方法の実行に対してゆっくりと変化するため、ずれ２０５０は小さい。手順２０６０において、ずれ２０５０に基づいて、枢動支持体１２０のジンバル軸の周りの搭載物支持体１４０の角変位への増分２０７０を決定する。手順２０８０において、枢動支持体１２０を増分２０７０だけ回転させ、これにより、搭載物支持体１４０を目標の向き２０３０にさせる。手順２０８５において、例えば、枢動支持体１２０におけるセンサを用いて、搭載物支持体１４０の実際の向き２０９０を決定する。
【００６２】
図２Ａの方法は、増分２０７０がずれ２０５０の連続関数でない状況に対処することができない場合がある。例えば、図２Ｂに概略的に示されるように、装置１００が、１回転以上異なるジンバル軸の周りの角変位を区別しない場合、例えば、ジンバル軸の周りの角変位が［０ｒａｄ，２πｒａｄ）の数値間隔内にのみあることができる場合には、０ｒａｄまたは２πｒａｄの角変位（図２Ｂにおいて「ｄａ」軸に沿って示される）の前後におけるずれ２０５０（図２Ｂにおいて「Ｄ」軸に沿って示される）の小さな範囲が、角変位の大きな（例えば、ほとんど２πｒａｄの大きさの）範囲に対応し得る。
【００６３】
増分２０７０がずれ２０５０の連続関数でないこの状況は、装置１００が複数の別個の向きを切り替えるか、またはそれらの向きにおいてオンにされる時に生じ得る。
【００６４】
図３は、装置１００をハンドル組立体３００に装着することができ、基部１１０が絶対座標系において搭載物支持体１４０の上方に位置付けられていることを概略的に示す。本例では、ハンドル組立体３００は、人の手によって保持されるように構成された第１のハンドル３１０を有する。ハンドル組立体３００は、バー３５０、第２のハンドル３２０、および第３のハンドル３３０を有し得る。第１のハンドル３１０、第２のハンドル３２０および第３のハンドル３３０はバー３５０に取り付けられていてもよい。第１のハンドル３１０は、バー３５０の方向に沿って第２のハンドル３２０と第３のハンドル３３０との間に位置付けられていてもよい。装置１００の重心および第１のハンドル３１０はバー３５０の異なる側にあってもよい。
【００６５】
人は、ハンドル３１０、３２０および３３０のうちの任意のもの、あるいはバー３５０を保持することができる。人はハンドル組立体３００の向きへ変更することができる。装置１００は、人がハンドル組立体３００の向きを変更している間に、搭載物支持体１４０を安定化することができる。枢動支持体１２０は、搭載物支持体１４０を安定化された状態に維持するために、（例えば、モータ１３０のアクションによって）互いに対して、基部１１０に対して、またはハンドル組立体３００に対して回転することができる。
【００６６】
装置１００の枢動支持体１２０およびハンドル組立体３００は種々の構成で位置付けることができる。ただし、これらの構成は定性的に異ならない。図３に示される構成は「吊り下げモード」と呼ばれ得る。吊り下げモードでは、搭載物支持体１４０はハンドル３２０および３３０の間に配置され、搭載物支持体１４０は絶対座標系においてバー３５０の下方にある。吊り下げモードでは、人は、２本の手でハンドル３２０および３３０を持ってハンドル組立体３００を保持するか、あるいは１本の手で第１のハンドル３１０を持ってハンドル組立体３００を保持することができる。吊り下げモードでは、バー３５０は絶対座標系において概ね水平である。吊り下げモードでは、装置１００および搭載物１９９の重心は、バー３５０あるいはハンドル３１０、３２０および３３０の下方にあり得る。
【００６７】
図４は、装置１００をハンドル組立体３００に装着することができ、基部１１０が絶対座標系において搭載物支持体１４０の下方に位置付けられていることを概略的に示す。図４に示されるこの構成は「直立モード」と呼ばれ得る。直立モードでは、枢動支持体１２０Ｙ（およびそのジンバル軸Ｙ）ならびに基部１１０が、図３の構成に対して、ジンバル軸Ｒの周りに約半回転（約πｒａｄ）だけ回転されている。直立モードでは、搭載物支持体１４０は、ハンドル３１０、３２０、３３０の上方、またはバー３５０の上方にある。直立モードでは、人は、２本の手でハンドル３２０および３３０を持ってハンドル組立体３００を保持することができる。直立モードでは、バー３５０は絶対座標系において概ね水平である。直立モードでは、装置１００および搭載物１９９の重心は、バー３５０あるいはハンドル３１０、３２０および３３０の上方にあり得る。図５は、装置１００が乗り物４００に装着され得ることを概略的に示す。図５には陸上車両（例えば、自動車）が示されているが、装置１００は航空機（有人型もしくは無人型）または船舶などの他の乗り物にも装着され得る。装置１００は、乗り物４００の屋根に装着されるように示されているが、装置１００は側面などの他の部位にも装着され得る。
【００６８】
装置１００の基部１１０は、使用中、または使用の合間に大きな向きの変化を経験し得る。例えば、基部１１０の基準の向き、および基準の向きよりも後の時点における基部１１０の実際の向きは、使用中、または使用の合間において（例えば、装置１００が異なるモード間を切り替える時）、軸の周りに、４５度超、９０度超、または１３５度超異なり得る。基部１１０の大きな向きの変化は、枢動支持体１２０の角変位への増分２０７０がずれ２０５０の連続関数でない状況を生み出し、それゆえ、搭載物支持体１４０の目標の向きと実際の向きとの間のずれ２０５０を用いた安定化を不十分にする場合がある。例えば、搭載物支持体１４０のヨーを絶対座標系において同じ方向に変更させるために、図３および図４に示される構成において、枢動支持体１２０Ｙの角変位は反対方向のものになるであろう。他の別の構成では、例えば、軸Ｙが水平であり、軸Ｒが鉛直であり、軸Ｐが水平である時には、搭載物支持体１４０のヨーを変更させることは、枢動支持体１２０Ｙの代わりに枢動支持体１２０Ｒの角変位によることになるであろう。
【００６９】
図１Ａ、図６、図７および図８は、基部１１０および搭載物支持体１４０の向きの組み合わせの一例を各々示す。図１Ａの組み合わせは、図６、図７および図８の組み合わせを説明するための基準として用いられることになる。図１Ａに示されるように、枢動支持体１２０Ｙのジンバル軸Ｙは、搭載物１９９からモータ１３０Ｙに向くように定義され、枢動支持体１２０Ｐのジンバル軸Ｐは、搭載物１９９からモータ１３０Ｐに向くように定義され、枢動支持体１２０Ｒのジンバル軸Ｒは、モータ１３０Ｒから搭載物１９９に向くように定義される。回転は回転軸に沿ったベクトルによって表現される。ベクトルの方向は、右の指が回転方向に丸められ、右の親指がベクトルの方向を向く、右手の法則に従って定義される。ベクトルがジンバル軸の方向を向いた回転は、そのジンバル軸の周りの正の回転と定義され、ベクトルがジンバル軸の方向と反対に向いた回転は、そのジンバル軸の周りの負の回転と定義される。したがって、これらの定義の下で、図１Ａの組み合わせでは、ジンバル軸Ｙの周りの正の回転は、（搭載物１９９の一例としての）カメラのヨーを絶対座標系に対して（カメラの後ろから、カメラが指し示すシーンの方を見て）左に変更させ、ジンバル軸Ｒの周りの正の回転は、カメラのロールを絶対座標系に対して（カメラの後ろから、カメラが指し示すシーンの方を見て）右に変更させ、ジンバル軸Ｐの周りの正の回転は、カメラのピッチを絶対座標系に対して下方に変更させる。
【００７０】
図６の向きの組み合わせでは、枢動支持体１２０Ｒ、枢動支持体１２０Ｐ（同様に、そのジンバル軸Ｐ）、搭載物支持体１４０および搭載物１９９が、図１Ａの組み合わせに対して、ジンバル軸Ｒの周りに約πｒａｄだけ回転させられている。したがって、図６の組み合わせでは、ジンバル軸Ｙの周りの正の回転は、（搭載物１９９の一例としての）カメラのヨーを絶対座標系に対して（カメラの後ろから、カメラが指し示すシーンの方を見て）左に変更させ、ジンバル軸Ｒの周りの正の回転は、カメラのロールを絶対座標系に対して（カメラの後ろから、カメラが指し示すシーンの方を見て）右に変更させ、ジンバル軸Ｐの周りの正の回転は、カメラのピッチを絶対座標系に対して上方に変更させる。すなわち、カメラのピッチを絶対座標系に対して下方に変更するために、図１Ａの組み合わせおよび図６の組み合わせにおけるジンバル軸Ｐの周りの回転は反対方向のものになる。
【００７１】
図７の向きの組み合わせでは、基部および枢動支持体１２０Ｙ（同様に、そのジンバル軸Ｙ）が、図１Ａの組み合わせに対して、ジンバル軸Ｒの周りに約πｒａｄだけ回転させられている。したがって、図７の組み合わせでは、ジンバル軸Ｙの周りの正の回転は、（搭載物１９９の一例としての）カメラのヨーを絶対座標系に対して（カメラの後ろから、カメラが指し示すシーンの方を見て）右に変更させ、ジンバル軸Ｒの周りの正の回転は、カメラのロールを絶対座標系に対して（カメラの後ろから、カメラが指し示すシーンの方を見て）右に変更させ、ジンバル軸Ｐの周りの正の回転は、カメラのピッチを絶対座標系に対して下方に変更させる。すなわち、カメラのヨーを絶対座標系に対して左に変更するために、図１Ａの組み合わせおよび図７の組み合わせにおけるジンバル軸Ｙの周りの回転は反対方向のものになる。
【００７２】
図８の向きの組み合わせでは、基部１１０、枢動支持体１２０Ｙ（同様に、そのジンバル軸Ｙ）、枢動支持体１２０Ｒ、枢動支持体１２０Ｐ（同様に、そのジンバル軸Ｐ）、および搭載物支持体１４０が、図１Ａの組み合わせに対して、ジンバル軸Ｒの周りに約πｒａｄだけ回転させられている。したがって、図８の組み合わせでは、ジンバル軸Ｙの周りの正の回転は、（搭載物１９９の一例としての）カメラのヨーを絶対座標系に対して（カメラの後ろから、カメラが指し示すシーンの方を見て）右に変更させ、ジンバル軸Ｒの周りの正の回転は、カメラのロールを絶対座標系に対して（カメラの後ろから、カメラが指し示すシーンの方を見て）右に変更させ、ジンバル軸Ｐの周りの正の回転は、カメラのピッチを絶対座標系に対して上方に変更させる。すなわち、カメラのヨーを絶対座標系に対して左に変更するために、図１Ａの組み合わせおよび図８の組み合わせにおけるジンバル軸Ｙの周りの回転は反対方向のものになり、カメラのピッチを絶対座標系に対して下方に変更するために、図１Ａの組み合わせおよび図８の組み合わせにおけるジンバル軸Ｐの周りの回転は反対方向のものになる。
【００７３】
基部１１０および搭載物支持体１４０の向きの多くの他の可能な組み合わせが存在する。搭載物支持体１４０の目標の向きと実際の向きとの間のずれ２０５０が、安定化のために頼りにされる唯一のパラメータである場合には、基部１１０および搭載物支持体１４０の向きの各組み合わせにおける枢動支持体のずれ２０５０と角変位との間の関係を知らなければ、安定化は、基部１１０および搭載物支持体１４０の初期の（すなわち、装置１００が起動された時の）向きの周りの比較的小さい範囲に限定され得る。
【００７４】
図９は、一実施形態に係る、搭載物支持体１４０を安定化する方法のためのフローチャートを概略的に示す。本方法は、使用中、または装置１００の起動との間における基部１１０の実際の向きおよび搭載物支持体１４０の目標の向きの大きな変化を可能にする。本方法は、基部１１０および搭載物支持体１４０の実際の向きの任意の組み合わせにおいて装置１００を起動することを可能にする。本方法では、基部１１０の実際の向き９１０および搭載物支持体１４０の目標の向き９２０を得る。基部の実際の向き９１０は基部の基準の向き９０９に対するものであり得る。基準の向き９０９は別の時点における基部１１０の実際の向きであってもよい。基準の向き９０９は、基部１１０の実際の向き９１０を決定するよりも早い時点で得られてもよい。例えば、基準の向き９０９は、装置１００を起動した時に決定されてもよい。以上において定義されたように、物体の「向き」という用語は絶対座標系に対するものである。基部１１０の基準の向き９０９または実際の向き９１０は、装置１００に装着された（例えば、基部１１０に装着された）慣性センサの信号９０５を用いて決定することができる。搭載物支持体１４０の目標の向き９２０は任意の好適な仕方で得ることができる。一例では、目標の向き９２０は、遠隔制御装置（例えば、人が目標の向き９２０を調整するために用い得るジョイスティックを有するデバイス、または自分自身の向きを測定し、この向きまたはその関数を搭載物支持体１４０の目標の向き９２０として伝送することができる電話などのデバイス）からの信号によって得ることができる。別の例では、目標の向き９２０は、搭載物１９９によって得られた１つ以上の画像から目標の向き９２０を決定するコンピュータシステムから得ることができる。コンピュータシステムは、画像を分析し、画像内の物体を識別し、搭載物１９９が物体を注視する目標の向き９２０としての向きを見出すことができる。任意選択的に、搭載物支持体１４０の実際の向き９３０、または枢動支持体１２０のジンバル軸の周りの搭載物支持体１４０の実際の角変位９４０を決定する。一例では、搭載物支持体１４０の実際の向き９３０は、装置１００に装着された（例えば、搭載物支持体１４０に装着された）慣性センサの信号９３５を用いて決定される。一例では、枢動支持体１２０のジンバル軸の周りの搭載物支持体１４０の実際の角変位９４０は、枢動支持体１２０の回転を検出するように構成されたセンサ（例えば、ホール効果センサ）（例えば、モータ１３０に装着されたセンサ）を用いて決定される。基部１１０の基準の向き９０９および実際の向き９１０、搭載物支持体１４０の目標の向き９２０、任意選択的に、搭載物支持体１４０の実際の向き９３０、ならびに任意選択的に、搭載物支持体１４０の実際の角変位９４０は、装置１００が起動されている間に常に装置１００が入手可能であることができる。手順９４９において、基部１１０の実際の向き９１０、搭載物支持体１４０の目標の向き９２０、任意選択的に、搭載物支持体１４０の実際の向き９３０、任意選択的に、基部１１０の基準の向き９０９、および任意選択的に、搭載物支持体１４０の実際の角変位９４０に基づいて、枢動支持体１２０のジンバル軸の周りの搭載物支持体１４０の目標角変位９５０を決定する。任意選択的な手順９５９において、枢動支持体１２０を目標角変位９５０へ（例えば、モータ１３０によって）回転させ、これにより、搭載物支持体１４０に目標の向き９２０を有させる。手順９４９において搭載物支持体１４０の目標角変位９５０を決定することは、非恒等関数によって搭載物支持体１４０の目標の向き９２０を変換すること、非恒等関数によって搭載物支持体１４０の実際の向き９３０を変換すること、非恒等関数によって基部１１０の実際の向き９１０を変換すること、非恒等関数によって搭載物支持体１４０の目標角変位９５０を変換すること、非恒等関数によって搭載物支持体１４０の実際の角変位９４０を変換することを含み得る。「非恒等関数」という用語は、恒等関数でない関数である。恒等関数は、常に、その引数として用いられた同じ値を返す関数である。恒等関数は、ｆ（ｘ）＝ｘによって与えられる。非恒等関数は線形関数であってもよい。例えば、これらの向きまたは角変位を変換することは、これらの向きまたは角変位をオフセットするか、またはこれらに係数を乗算することを含み得る。非恒等関数の形式（例えば、オフセットの量または係数の値）は基部１１０の基準の向き９０９に依存し得る。非恒等関数の形式は、基部１１０の大きな向きの変化に対応するように変更することができる。非恒等関数の形式を変更することによって、基部１１０の実際の向き９１０、搭載物支持体１４０の目標の向き９２０、任意選択的に、搭載物支持体１４０の実際の向き９３０、および任意選択的に、搭載物支持体１４０の実際の角変位９４０への搭載物支持体１４０の目標角変位９５０の依存性を変更することができる。例えば、図１Ａおよび図７における基部１１０および搭載物支持体１４０の向きの組み合わせにおいて搭載物支持体１４０の同じ目標の向き９２０を有するために、搭載物支持体１４０の実際の角変位９４０はジンバル軸Ｙの周りにπｒａｄだけ異なり、反対の符号を有しなければならない（すなわち、−１の係数を乗算される）。
【００７５】
図１０Ａは、搭載物支持体１４０の実際の向き９３０が、基部１１０の実際の向き９１０および搭載物支持体１４０の実際の角変位９４０に基づいて決定され得ることを概略的に示す。
【００７６】
図１０Ｂは、基部１１０の実際の向き９１０が、搭載物支持体１４０の実際の向き９３０および搭載物支持体１４０の実際の角変位９４０に基づいて決定され得ることを概略的に示す。
【００７７】
手順９４９は、ジンバル軸の周りのテイト−ブライアン角（すなわち、目標角変位）の値を見出すことを含み得る。この値において、枢動支持体１２０は、搭載物支持体１４０を、枢動支持体１２０を通じて、実際の向き９１０になっている基部１１０に装着されている間に、目標の向き９２０にさせる。数学的形式では、手順９４９は、それぞれ、ジンバル軸Ｙ、ＲおよびＰの周りのテイト−ブライアン角（すなわち、目標角変位）ＡＤＹ、ＡＤＲおよびＡＤＰについて解く。ここでは、それらの対応する回転行列Ｍ（ＡＤＹ，ＡＤＲ，ＡＤＰ）＝ＭＹＭＲＭＰが、その方向ベクトルｎｐによって表現されるとおりの目標の向き９２０、およびその方向ベクトルｎｂによって表現されるとおりの実際の向き９１０を次式のように結び付ける：
ｎｐ＝Ｍｎｂ    （式１）
ＭＹ、ＭＲ、ＭＰは、それぞれ、ジンバル軸Ｙ、ＲおよびＰの周りのテイト−ブライアン角ＡＤＹ、ＡＤＲおよびＡＤＰに対応する回転行列である。手順９４９を実行する前に、目標の向き９２０および実際の向き９１０はすでに決定されている。したがって、それぞれ、ジンバル軸Ｙ、ＲおよびＰの周りのテイト−ブライアン角（すなわち、目標角変位）ＡＤＹ、ＡＤＲおよびＡＤＰは、式１を解くことによって決定することができる。搭載物支持体１４０の所与の目標の向き９２０および基部１１０の所与の実際の向き９１０についての式１の解は一意的でない場合がある。式１の複数の解のうちから選択するために、搭載物支持体１４０の実際の向き９３０または実際の角変位９４０を用いることができる。例えば、複数の解のうちから、実際の向き９３０または実際の角変位９４０からの最小のずれを有する解を目標角変位９５０として選定することができる。
【００７８】
図９、図１０Ａおよび図１０Ｂに示される方法は、装置１００の連続使用の最中、または装置１００を起動した時に実施することができる。基部１１０および搭載物支持体１４０の向きの組み合わせは、使用中、または使用の合間において、例えば、図１Ａの組み合わせから図７の組み合わせへの大きな変化を有し得る。これらの方法は、向きの任意の組み合わせにおいて装置を起動することを可能にする。
【００７９】
本明細書において開示される方法は、コンピュータシステムによって、１つ以上のプロセッサを用いて、非一時的コンピュータ可読媒体上に記録された命令を実行することによって遂行され得る。このような命令は、実行される前に非一時的コンピュータ可読媒体から一時的メモリ内に読み込まれてもよい。命令の実行は、１つ以上のプロセッサに、本明細書に記載されている方法を遂行させる。
【００８０】
「コンピュータ可読媒体」という用語は、本明細書において使用される時、命令を実行のためにプロセッサに提供することに関与する任意の媒体を指す。このような媒体は、限定するものではないが、不揮発性媒体、揮発性媒体、および伝送媒体を含む、多くの形態を取り得る。不揮発性媒体としては、例えば、光もしくは磁気ディスクおよびソリッドステートメモリが挙げられる。揮発性媒体としては、ダイナミックメモリが挙げられる。一般的な形態のコンピュータ可読媒体としては、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、任意の他の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、任意の他の光媒体、穿孔カード、紙テープ、孔のパターンを有する任意の他の物理媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、およびＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップもしくはカートリッジ、後述されるとおりの搬送波、またはコンピュータが読み出すことができる任意の他の媒体が挙げられる。
【００８１】
図１１は、一実施形態に係るシステム１０００を概略的に示す。システム１０００は慣性センサ１０２０を含む。慣性センサ１０２０は、装置（例えば、装置１００）の部分に装着され得る。慣性センサ１０２０が装置１００に装着される一例では、部分は、基部１１０、搭載物支持体１４０、または枢動支持体１２０であり得る。慣性センサ１０２０は、部分の運動の特性を測定するように構成されている。システム１０００はまた、慣性センサ１０２０からのデータを用いて装置の基部の実際の向きを決定するように構成され、装置の搭載物支持体の目標の向きを決定するように構成され、基部の実際の向きおよび搭載物支持体の目標の向きに基づいて、装置の複数の枢動支持体のジンバル軸の周りの搭載物支持体の目標角変位を決定するように構成された１つ以上のプロセッサ１０１０を含み、搭載物支持体は枢動支持体を通じて基部に装着されている。
【００８２】
様々な態様および実施形態が本明細書において開示されたが、当業者には他の態様および実施形態も明らかであろう。本明細書において開示された様々な態様および実施形態は、例示を目的とするものであり、限定を意図されておらず、真の範囲および趣旨は添付の請求項によって指示される。
【図１Ａ】
2020518056.tif 000003
【図１Ｂ】
2020518056.tif 000004
【図１Ｃ】
2020518056.tif 000005
【図１Ｄ】
2020518056.tif 000006
【図１Ｅ】
2020518056.tif 000007
【図１Ｆ】
2020518056.tif 000008
【図１Ｇ】
2020518056.tif 000009
【図１Ｈ】
2020518056.tif 000010
【図１Ｉ】
2020518056.tif 000011
【図１Ｊ】
2020518056.tif 000012
【図２Ａ】
2020518056.tif 000013
【図２Ｂ】
2020518056.tif 000014
【図３】
2020518056.tif 000015
【図４】
2020518056.tif 000016
【図５】
2020518056.tif 000017
【図６】
2020518056.tif 000018
【図７】
2020518056.tif 000019
【図８】
2020518056.tif 000020
【図９】
2020518056.tif 000021
【図１０Ａ】
2020518056.tif 000022
【図１０Ｂ】
2020518056.tif 000023
【図１１】
2020518056.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月17日(2019.12.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置の基部の実際の向きを決定するステップと、
前記装置の搭載物支持体の目標の向きを得るステップと、
前記基部の前記実際の向きおよび前記搭載物支持体の前記目標の向きに基づいて、前記装置の複数の枢動支持体のジンバル軸の周りの前記搭載物支持体の目標角変位を決定するステップと、
を含み、
前記搭載物支持体が、前記複数の枢動支持体を通じて前記基部に装着されている、
方法。
【請求項２】
前記基部の前記実際の向きが前記基部の基準の向きに対するものである、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記搭載物支持体の前記目標角変位を決定するステップが、前記基部の基準の向きにさらに基づき、前記基部の前記基準の向きが、前記基部の前記実際の向きを決定するよりも早い時点で得られている、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記搭載物支持体の実際の向きを決定するステップをさらに含み、
前記目標角変位を決定するステップが、前記搭載物支持体の前記実際の向きにさらに基づく、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記搭載物支持体の前記実際の向きを決定するステップが、慣性センサの信号に基づく、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記慣性センサが加速度計またはジャイロスコープを含む、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ジンバル軸の周りの前記搭載物支持体の実際の角変位を決定するステップをさらに含み、
前記目標角変位を決定するステップが、前記実際の角変位にさらに基づく、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記目標角変位を決定するステップが、前記実際の角変位および前記基部の前記実際の向きに基づいて、前記搭載物支持体の実際の向きを決定するステップを含む、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記基部の前記実際の向きを決定するステップが、慣性センサの信号に基づく、
請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記慣性センサが加速度計またはジャイロスコープを含む、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記基部の前記実際の向きを決定するステップが、前記搭載物支持体の実際の向き、および前記ジンバル軸の周りの前記搭載物支持体の実際の角変位に基づく、
請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数の枢動支持体が３つの枢動支持体からなり、
前記枢動支持体の前記ジンバル軸が相互に直交する、
請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記基部が、人の手によって保持されるように構成されたハンドルを含むハンドル組立体に装着されるように構成されている、
請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記装置を起動した時に、前記搭載物支持体の前記目標の向きが決定される、
請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記基部が、乗り物上に装着されるように構成されている、
請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記搭載物支持体が、カメラを支持するように構成されている、
請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記基部の前記基準の向きおよび前記基部の前記実際の向きが、軸の周りに、４５度超、９０度超、または１３５度超異なる、
請求項３に記載の方法。
【請求項１８】
前記搭載物支持体の前記目標の向きを変更するステップをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記枢動支持体を前記搭載物支持体の前記目標角変位へ回転させるステップをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記搭載物支持体の前記目標角変位を決定するステップが、非恒等関数を用いて前記搭載物支持体の前記目標の向きを変換するステップ、非恒等関数を用いて前記基部の前記実際の向きを変換するステップ、非恒等関数を用いて前記搭載物支持体の前記目標角変位を変換するステップ、またはこれらの組み合わせを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記非恒等関数が線形関数である、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記搭載物支持体の前記目標角変位を決定するステップが、非恒等関数を用いて前記搭載物支持体の前記実際の向きを変換するステップを含む、
請求項４に記載の方法。
【請求項２３】
前記非恒等関数が線形関数である、
請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記搭載物支持体の前記目標角変位を決定するステップが、非恒等関数を用いて前記搭載物支持体の前記実際の角変位を変換するステップを含む、
請求項７に記載の方法。
【請求項２５】
前記非恒等関数が線形関数である、
請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
非一時的コンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、
前記非一時的コンピュータ可読媒体は、その上に記録された命令を有し、前記命令は、コンピュータシステムによって実行されると、
請求項１〜２５のいずれか１項に記載の方法を実施する、コンピュータプログラム製品。
【請求項２７】
基部と、
搭載物支持体と、
複数の枢動支持体であって、前記搭載物支持体が、前記複数の枢動支持体を通じて前記基部に装着されている、複数の枢動支持体と、
前記枢動支持体をそれらのジンバル軸の周りに回転させるように構成された複数のモータと、
請求項１〜２５のいずれか１項に記載の方法を実行し、前記モータを用いて前記枢動支持体を前記目標角変位へ回転させるように構成されたプロセッサと、
を備える装置。
【国際調査報告】
2020518056.tif 000025
2020518056.tif 000026