一种医用摄像万向云台装置技术领域
本发明涉及一种摄像云台装置，具体涉及用于辅助医疗影像观察和录像的
医用摄像万向云台装置。
背景技术
现有传统医院手术室中，医生在给病人做手术时由于辅助影像设施的限制，
医生需要不断调整自己的观察角度以便能看清手术区域的情况，导致医生手术
时消耗太多的精力，影响手术的质量。为此，某些医院为了进行给医生提供手
术位置的清晰画面和影像录像，采用专门的人员来手持和肩托传统的摄像设备
进行手术画面视频直播和录制，但是这种方式浪费人力且占用较大的手术室空
间。
医生希望有一些可以固定在高处的摄像设备，可以多个角度进行手术区域
的画面直播和录制。中国发明专利申请201310456781.0公开了一种万向摄像装
置，其摄像头安装在一万向支座上，摄像头可以实现万向的转向，但是摄像头
的转向要依靠人手把持摄像头来实现，因此如果是用在手术室挂在高处辅助摄
像就不太适用。而中国实用新型专利201420395082.X公开了一种安防网络摄像
机，其摄像机安装在一万向接头，万向接头与一驱动装置连接，驱动装置为由
电机驱动的凸轮机构，万向接头的摆动通过凸轮机构的凸轮轮廓来实现万向接
头的转动，但是由于这种结构的局限性，万向接头只能在一定范围内实现转动，
其受限性非常大，转动角度和范围较窄，并是不是一种真正意义上的万向转动，
而且通过凸轮机构控制转动难以实现精确的角度控制，因此对医用摄像也并不
适合。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题不足之处，提供一种医用摄像万向云台装
置，实现三维多角度自由旋转摄像，且旋转角度精确可控，为医生进行手术时
提供三维多角度可调的清晰摄像，提高医生对手术部位画面的判断准确率和效
率，方便医生手术操作。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种医用摄像万向云台装置，其特征在于包括：
安装支撑部；
竖向旋转部，其内部设有竖向电机及由竖向电机驱动的竖向旋转齿轮，所
述竖向旋转部通过竖向旋转齿轮与安装支撑部连接；
横向旋转部，其固定安装在竖向旋转部上，所述横向旋转部具有横向圆形
外壳，该横向圆形外壳内设有横向电机及由横向电机驱动的横向旋转齿轮；
纵向旋转部，其通过一直角支撑板安装在横向旋转齿轮上，所述纵向旋转
部内设有纵向电机及由纵向电机驱动的纵向旋转齿轮；
摄像机组件，其安装在所述纵向旋转齿轮上，所述摄像机组件内设有摄像
机；
控制电路，其分别与竖向电机、横向电机、纵向电机及摄像机电连接。
进一步，所述竖向旋转部设有一与横向圆形外壳相匹配的纵向旋转圆形基
座，该纵向旋转圆形基座后部设有竖向旋转避让孔；所述安装支撑部穿过竖向
旋转避让孔后与竖向旋转齿轮的端面连接。所述纵向旋转圆形基座内设有用于
安装竖向电机和竖向旋转齿轮的纵向旋转部件安装支架；所述竖向电机通过竖
向旋转齿带与竖向旋转齿轮连接。
进一步，所述横向旋转部设有固定在横向圆形外壳内部、用于安装横向电
机和横向旋转齿轮的横向旋转部件安装支架；所述横向电机通过横向旋转齿带
与横向旋转齿轮连接。
进一步，所述纵向旋转部设有半圆筒外壳，该半圆筒外壳内部与直角支撑
板固定连接。所述直角支撑板包括相互垂直的横向旋转安装边及纵向旋转部件
安装边；所述横向旋转安装边与横向旋转齿轮的端面固定连接；所述纵向旋转
部件安装边固定在半圆筒外壳内，且其上面安装纵向电机和纵向旋转齿轮，所
述纵向电机通过纵向旋转齿带与纵向旋转齿轮连接。
作为优选，所述纵向旋转部与横向旋转部之间设有一与横向圆形外壳相匹
配的圆形防尘盖，该圆形防尘盖与直角支撑板固定连接。
进一步，所述摄像机组件具有一与半圆筒外壳形状相匹配的摄像机半圆筒
外壳，该摄像机半圆筒外壳与纵向旋转齿轮的端面固定连接，且所述像机半圆
筒外壳内设有用于安装摄像机的托板支架。
进一步，所述安装支撑部上设有用于整理电路线缆的横向穿线定位片及纵
向穿线定位片。
作为优选，所述控制电路与一无线通信模块电连接。
本发明采用一种全新设计理念的摄像万向云台装置，实现三维多角度自由
旋转摄像，且旋转角度精确可控，为医生进行手术时提供三维多角度可调的清
晰摄像，提高医生对手术部位画面的判断准确率和效率，方便医生手术操作。
附图说明
图1为本发明所述医用摄像万向云台装置整体结构立体图。
图2为本发明所述医用摄像万向云台装置的主要部件分解图。
图3为本发明所述医用摄像万向云台装置的爆炸图。
图4为本发明所述医用摄像万向云台装置的电路控制原理框图。
以下通过附图和具体实施方式来对本发明作进一步描述：
具体实施方式
如图1至3所示，本发明所述的一种医用摄像万向云台装置用于辅助医生
在操作手术时进行手术画面直播或录制，实现摄像机绕竖轴、横轴和纵轴的三
维自由多角度旋转，方便医生进行手术操作。本发明整体呈圆柱状的紧凑结构，
其结构主要包括：安装支撑部1、竖向旋转部2、横向旋转部3、纵向旋转部4、
摄像机组件5及控制电路6，所述竖向旋转部2是指实现摄像机绕竖轴旋转的部
件组合，所述横向旋转部3是指实现摄像机绕横轴旋转的部件组合，所述纵向
旋转部4是指实现摄像机绕纵轴旋转的部件组合。具体结构如下：
所述安装支撑部1用于把整个医用摄像万向云台装置固定安装在手术室的
某些可移动的支架上(如可移动伸缩的台车支架等)，以便配合对手术区域画面
进行多角度的摄像，所述安装支撑部上设有用于整理电路线缆的横向穿线定位
片11及纵向穿线定位片12，防止线缆错乱和打结。所述安装支撑部1的头部用
于与竖向旋转部2的竖向旋转齿轮的端面连接，连接方式采用螺钉。
所述竖向旋转部2内部设有竖向电机21及由竖向电机21驱动的竖向旋转
齿轮22，所述竖向旋转部2通过竖向旋转齿轮22与安装支撑部1连接；进一步，
所述竖向旋转部2设有一与横向圆形外壳33相匹配的纵向旋转圆形基座23，该
纵向旋转圆形基座23后部设有竖向旋转避让孔231；所述安装支撑部1穿过竖
向旋转避让孔231后与竖向旋转齿轮22的端面连接。所述纵向旋转圆形基座23
内设有用于安装竖向电机21和竖向旋转齿轮22的纵向旋转部件安装支架24；
所述竖向电机21通过竖向旋转齿带25与竖向旋转齿轮22连接。
所述横向旋转部3固定安装在竖向旋转部2上，所述横向旋转部3具有横
向圆形外壳33，该横向圆形外壳33内设有横向电机31及由横向电机31驱动的
横向旋转齿轮32；进一步，所述横向旋转部3设有固定在横向圆形外壳内部、
用于安装横向电机31和横向旋转齿轮32的横向旋转部件安装支架34；所述横
向电机31通过横向旋转齿带35与横向旋转齿轮33连接。
所述纵向旋转部4通过一直角支撑板44安装在横向旋转齿轮32上，所述
纵向旋转部4内设有纵向电机41及由纵向电机41驱动的纵向旋转齿轮42；所
述纵向旋转部4设有半圆筒外壳43，该半圆筒外壳43内部与直角支撑板44固
定连接。所述直角支撑板44包括相互垂直的横向旋转安装边441及纵向旋转部
件安装边442；所述横向旋转安装边441与横向旋转齿轮32的端面固定连接；
所述纵向旋转部件安装边442固定在半圆筒外壳43内，且其上面安装纵向电机
41和纵向旋转齿轮42，所述纵向电机41通过纵向旋转齿带45与纵向旋转齿轮
42连接。
进一步，所述纵向旋转部4与横向旋转部3之间设有一与横向圆形外壳相
匹配的圆形防尘盖7，该圆形防尘盖7与直角支撑板44固定连接。具体为，所
述直角支撑板44的横向旋转安装边441先与横向旋转齿轮32的端面固定链接，
然后圆形防尘盖7插入并与横向旋转安装边441固定。即，所述横向旋转齿轮
32可带动直角支撑板44和圆形防尘盖7同时绕横向旋转齿轮的横轴旋转。
所述摄像机组件5安装在所述纵向旋转齿轮42上，所述摄像机组件5内设
有摄像机51；所述摄像机组件5具有一与半圆筒外壳形状相匹配的摄像机半圆
筒外壳52，该摄像机半圆筒外壳52与纵向旋转齿轮42的端面固定连接，且所
述摄像机半圆筒外壳52内设有用于安装摄像机的托板支架53，该托板支架53
通过螺钉固定在摄像机半圆筒外壳52内部。摄像机51通过托板固定板54固定
在托板支架53上。
进一步，上述竖向电机21、横向电机31、纵向电机41为带反馈的伺服电
机。
所述控制电路6分别与竖向电机21、横向电机31、纵向电机41、摄像机
51、无线通信模块8及电源9电连接。控制电路6根据无线通信模块8接受的
控制信号，控制摄像机51的打开或关闭，且控制竖向电机21、横向电机31、
纵向电机41的相互协调旋转，同时竖向电机21、横向电机31、纵向电机41向
控制电路6反馈旋转角度信息，当旋转角度符合要求时，控制电路6控制竖向
电机21、横向电机31、纵向电机41停止旋转，从而实现三维多角度旋转精确
控制。
以下通过具体应用原理来对本发明作进一步描述：
使用时，先通过安装支撑部把整个医用摄像万向云台装置固定安装在手术
室的某些可移动的支架上(如可移动伸缩的台车支架等)，然后控制电路通过无
线通信模块接收遥控信息，对整个医用摄像万向云台装置进行角度旋转和拍摄
控制，控制电路6通过发出控制信息控制竖向电机21、横向电机31、纵向电机
41工作，当竖向电机21工作时，竖向电机21驱动竖向旋转齿轮22旋转，而由
于安装支撑部1是固定的，在反作用力下，竖向旋转齿轮22旋转可带动竖向旋
转部2、横向旋转部3、纵向旋转部4、摄像机组件5共同绕竖向旋转齿轮22的
竖轴旋转；当横向电机31工作时，横向电机31驱动横向旋转齿轮32旋转，带
动直角支撑板44、圆形防尘盖7、纵向旋转部4、摄像机组件5共同绕横向旋转
齿轮32的横轴旋转；当纵向电机41工作时，纵向电机41驱动纵向旋转齿轮42
旋转，带动摄像机组件51绕纵向旋转齿轮42的纵轴旋转。通过控制竖向电机
21、横向电机31、纵向电机41的配合工作，可以实现本发明装置三维多角度旋
转，而且通过竖向电机21、横向电机31、纵向电机41反馈旋转角度信息，控
制电路6通过预设的参数对反馈的旋转角度信息进行计算，可精确控制摄像机
的旋转角度，从而实现三维多角度旋转精确控制。本发明采用一种全新设计理
念的摄像万向云台装置，实现三维多角度自由旋转摄像，且旋转角度精确可控，
为医生进行手术时提供三维多角度可调的清晰摄像，提高医生对手术部位画面
的判断准确率和效率，方便医生手术操作。