赵宇豪，韩 军，欧 屹

(南京理工大学 机械工程学院，南京 210094)

0 引言

虚拟演播室作为近几年兴起的电视节目制作手段，有着传统演播室不可比拟的优势。虚拟演播室能够将虚拟场景或者物件和真实的人或物合成到同一台电视画面上，为节目制作提供了更大的空间[1]。虚拟演播室中不可或缺的就是带位置跟踪功能的摄影机器人[2]。摄影机器人的控制过程与一般工业机器人不同[3]，在媒体行业的使用中，操作人员不会使用坐标参数，而是从拍摄画面获得需要的信息。因此需要结合此种使用习惯完成运动学分析，提出一种镜头随动拍摄算法。

工业机器人运动学分析中，Waldron和Paul、Craig修正的D-H算法已经非常普遍[4]，也有很多用D-H算法分析的工业机器人；PTZ云台姿态测量和配套的虚拟演播室合成在国内也有一些成果[5]。但摄影机器人随动拍摄的运动学分析在国内仍属空白。本文从D-H连杆算法出发，通过分析本摄影机器人结构，提出摄影机器人工作末端的新分析方法，通过MATLAB正反解验证后，编写机器人运动控制程序，通过实验在拍摄时验证该算法。该算法可使云台自动跟踪拍摄，解决了摄影机器人控制的重要问题。

1 摄影机器人结构设计与工作要求

1.1 结构设计

图1所示为摄影机器人三维示意图，由云台部分完成摄像机偏转和俯仰；升降部分完成摄像机抬升和下降；行走部分通过聚氨酯轮在轨道上行走完成机器人整体移动；摄像机镜头上装有镜头编码器，可以测量变焦聚焦齿轮转过的角度。……