本发明公开了一种仿颈椎式云台机构。该设备的机械结构是仿照人类在跟踪观测目标时的一系列特定动作来设计的，包含有垂直升降组件、水平旋转组件和角度调节组件。云台机构采用滚珠丝杠导轨实现垂直升降动作，水平旋转动作由直流伺服电机驱动一对减速齿轮机构来完成，俯仰和左右微调动作均采用直流伺服电机直接驱动。本发明针对电机采用了PID算法的控制方法，该方法的特殊之处是采用复合控制来提高跟踪精度，解决了动态滞后问题并减小了跟踪误差。本发明的结构合理、重量较轻、视野范围很大、成像稳定，适用于机器视觉跟踪及航空拍摄场合。