從來都沒在意過脖子，它只是我們身體中微不足道的一小部分。自從學習了機器人的相關知識，了解了雲臺的概念及應用，才更加深刻地體會到科技創新的精妙都已經在生活中顯現，我們需要的是發現的眼睛和思考的智慧。
在開始本文講解前，請思考如下問題：
1、 你觀察過銀行裡的監控器嗎？如果它能移動，那麼該如何實現呢？2、 你了解雲臺嗎？給無人機安裝雲臺的作用是什麼？3、 在生活中，雲臺有哪些應用場景？
2019年機器人比賽現場中，東北大學TDT戰隊的無人機為他們奪冠發揮了關鍵作用。操作手操控無人機用彈丸擊打敵方基地，打出來該賽季的最高傷害。
要讓無人機一直保持穩定的位置，同時還精準地發射彈丸是一件非常困難的事情。TDT戰隊無人機能有超高的命中率離不開雲臺精密的機械結構，視覺輔助計算和操作手的精準控制。
本文就來分享一些有關雲臺的故事。
關鍵詞：雲臺、機器人的雲臺、立體坐標系原理
01雲臺
1、什麼是雲臺
在日常生活中，雲臺主要用來固定攝像頭。準確地說，雲臺是一種可以多角度調節的支撐設備。類似於人的脖子可以支撐著腦袋，並通過轉動來調節視野。
2、雲臺的分類及應用場景
隨著影視拍攝對圖像穩定性的要求日益嚴苛，雲臺也在不斷演變。目前在生活中，雲臺主要有固定雲臺、電動雲臺和增穩雲臺這三種。
固定雲臺：一般用於拍攝靜止物體。當我們將攝像機安裝在固定雲臺後，可以根據實際需求手動調節角度，完成對固定位置的拍攝。如：攝像機的三腳架。
電動雲臺：當使用固定雲臺時，攝像頭只能查看視野內固定的區域，會有很大的監控盲區。如果我們在固定雲臺的基礎上增加電動，用戶就可以通過控制電機旋轉來擴大雲臺的移動範圍。這種電動雲臺一般應用在監控攝像上，用來增大攝像頭的觀測區。
增穩雲臺：增穩雲臺屬於電動雲臺，它的特點是在電動雲臺基礎上增加了姿態控制，這樣雲臺上搭載物體後還能保持相對穩定。在無人機上，我們通過給攝像頭加裝增穩雲臺，搭配感受姿態的傳感器「陀螺儀」。使用姿態控制的方式，可以實現高速飛行時依然保持相機視野中的畫面穩定。
02機器人的雲臺
1、機器人云臺的特點
以S1機器人為例，它的雲臺屬於增穩雲臺，在底部和旁側各有一個電機。
S1機器人採用的是兩軸電機，這裡的「軸」指的是雲臺上能自由轉動的電機數量。雲臺底部的電機為航向軸（Yaw軸）電機，負責控制雲臺左右旋轉。雲臺右側的電機為俯仰軸（Pitch軸）電機，負責控制雲臺上下旋轉。
【關鍵點：俯仰軸電機/上下旋轉、航向軸電機/左右旋轉】
2、立體坐標系原理
坐標系的重要作用就是為使用者提供參考，就像人們在沙漠中前行，需要指南針來幫助辨別方向一樣。
機器人控制同樣需要參照不同的坐標系來進行運動描述。像「向南走」與「向前走」其實就是參考了不同參照物後發出的指令，「南」對應著地球南極的方向，而「前」對應著當前我們自身的朝向。
這裡有幾種類型的坐標系。大地坐標系：也被稱為北東地坐標系（North-East-Down），指的是固定不動的坐標系，不會隨著雲臺的運動而運動。X軸指向正北方向，Y軸指向正東方向，Z軸指向地心。
底盤坐標系：也被稱為基座坐標系。顧名思義，底盤坐標系會跟著底盤運動而變換。底盤坐標系原點為底盤中心，X軸指向底盤前側裝甲板方向，Y軸指向底盤右側裝甲板方向，Z軸為垂直於XY平面方向。
雲臺坐標系：也被稱為機體坐標系。當雲臺旋轉的時候雲臺坐標系會跟著旋轉。雲臺坐標系原點定義是俯仰軸電機和航向軸電機的交點，X軸指向發射器方向，Y軸指向右方，Z軸垂直與XY平面指向地面。該坐標系固定在雲臺上。
對S1機器人的雲臺進行控制，實際上控制的是雲臺水平方向的航向角和垂直方向的俯仰角。那麼通過這三個坐標系，我們便可以準確地定義航向角和俯仰角。如果用人類的脖子類比雲臺坐標系，當我們低頭、抬頭時，便是脖子繞著「俯仰軸」運動；當我們左看右看時，脖子繞著「航向軸」運動；當我們歪頭時，就是脖子繞著「翻滾軸」運動。
好了，有關雲臺的知識就分享到這裡，你都掌握嗎？歡迎留言分享。