一種電控操縱桿的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種電控操縱桿，包括操縱手柄和安裝基座，還包括有安裝在操縱手柄上的第一加速度傳感器及安裝在安裝基座上的第二加速傳感器和數(shù)據(jù)處理器，第一加速度傳感器與第二加速度傳感器相對(duì)平行設(shè)置，第一加速度傳感器和第二加速度傳感器均為三軸加速度傳感器，數(shù)據(jù)處理器為對(duì)第一加速度傳感器的信號(hào)和第二加速度傳感器的信號(hào)進(jìn)行處理、計(jì)算得出操縱手柄位置信息的電信號(hào)的可編程控制器，第一加速度傳感器和第二加速度傳感器分別與可編程控制器的輸入端電連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，其用于操縱手柄位置信息采樣的各部件均無(wú)機(jī)械結(jié)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使操縱手柄位置信息采樣的數(shù)據(jù)較為精準(zhǔn)，保護(hù)了電控操縱桿的操作精度和可靠度，且使用壽命長(zhǎng)。
【專利說明】一種電控操縱桿
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及用于工程機(jī)械的電控操縱桿。
【背景技術(shù)】
[0002]電控操縱桿相對(duì)于傳統(tǒng)的液壓手柄具有較強(qiáng)的獨(dú)立性和靈活性，逐漸被應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域。該電控操縱桿具有操縱手柄和安裝基座，該安裝基座固定安裝在工程機(jī)械上，該操縱手柄通過復(fù)位裝置與安裝基座鉸接在一起，該復(fù)位裝置可使操縱手柄自動(dòng)復(fù)位回原位?，F(xiàn)有的電控操縱桿雖然結(jié)構(gòu)形式多種多樣，所采樣的電信號(hào)也不盡相同，但基本原理大同小異，都是采用電位器來實(shí)現(xiàn)，即手柄在X軸、y軸方向擺動(dòng)時(shí)，通過機(jī)械傳動(dòng)裝置改變X軸和y軸電位器的阻值大小，將操縱手柄的位置信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0003]由于電位器存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)對(duì)其機(jī)械結(jié)構(gòu)造成較大程度的磨損，影響其電氣特性，從而使電位器采樣到的操縱手柄位置信息較為不準(zhǔn)確，進(jìn)而使電控操縱桿的操作精度差，可靠度低，使用壽命較短。
[0004]有鑒于此，本 申請(qǐng)人:對(duì)現(xiàn)有電控操縱桿所存在的問題進(jìn)行深入研究，遂由本案產(chǎn)生。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種操作精度高，可靠度高和使用壽命長(zhǎng)的電控操縱桿。
[0006]為了達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型的解決方案是:
[0007]一種電控操縱桿，包括操縱手柄和安裝基座，此安裝基座安裝于工程機(jī)械上，該操縱手柄豎立設(shè)置，該操縱手柄的下端通過復(fù)位件活動(dòng)鉸接在該安裝基座上；還包括有位置測(cè)量單元和數(shù)據(jù)處理器，上述位置測(cè)量單元包括第一加速度傳感器和第二加速傳感器，上述第一加速度傳感器安裝在上述操縱手柄上，上述第二加速度傳感器安裝在上述安裝基座上，且上述第一加速度傳感器與上述第二加速度傳感器相對(duì)平行設(shè)置，上述第一加速度傳感器和上述第二加速度傳感器均為三軸加速度傳感器，上述數(shù)據(jù)處理器為對(duì)第一加速度傳感器的信號(hào)和第二加速度傳感器的信號(hào)進(jìn)行處理、計(jì)算得出操縱手柄位置信息的電信號(hào)的可編程控制器，上述數(shù)據(jù)處理器安裝在上述安裝基座上，上述第一加速度傳感器和上述第二加速度傳感器分別與上述可編程控制器的輸入端電連接。
[0008]上述可編程控制器的輸出端具有電信號(hào)輸出接口，上述電信號(hào)輸出接口安裝在上述安裝基座的外表面上。
[0009]上述第一加速度傳感器設(shè)置有二個(gè)，上述第二加速度傳感器對(duì)應(yīng)設(shè)置有二個(gè)。
[0010]采用上述方案后，本實(shí)用新型的一種電控操縱桿，通過第一加速度傳感器可測(cè)得操縱手柄傾斜時(shí)重力加速度在第一加速度傳感器坐標(biāo)系的X軸、y軸和Z軸上的分量，第二加速度傳感器可測(cè)得安裝基座傾斜時(shí)重力加速度在第一加速度傳感器坐標(biāo)系的X軸、y軸和z軸上的分量，兩加速度傳感器測(cè)得的分量數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行處理即可得出操縱手柄相對(duì)于安裝基座的傾斜角度和傾斜方向的操作信息，并將得出的操作信息發(fā)送出去給執(zhí)行部件。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的電控操縱桿，其用于操縱手柄位置信息采樣的各部件均無(wú)機(jī)械結(jié)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使操縱手柄位置信息采樣的數(shù)據(jù)較為精準(zhǔn)，從而使電控操縱桿的操作精度較高，提高了電控操縱桿的可靠性，并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型安裝在電控操縱桿上的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型的電路原理框圖。
[0013]圖中:
[0014]操縱手柄I安裝基座2
[0015]復(fù)位件3位置測(cè)量單元4
[0016]第一加速度傳感器41 第二加速度傳感器 42
[0017]數(shù)據(jù)處理器5電信號(hào)輸出接口51
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了進(jìn)一步解釋本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面通過具體實(shí)施例來對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0019]本實(shí)用新型的一種電控操縱桿，如圖1、2所示，包括操縱手柄I和安裝基座2，此安裝基座2安裝于工程機(jī)械上，該操縱手柄I豎立設(shè)置，該操縱手柄I的下端通過復(fù)位件3活動(dòng)鉸接在該安裝基座2上。本實(shí)用新型中，該操縱手柄1、安裝基座2與復(fù)位件3的組裝方式與傳統(tǒng)電控操縱桿的操縱手柄、安裝基座與復(fù)位件的組裝方式相同，本 申請(qǐng)人:在此不再累述。
[0020]本實(shí)用新型的改進(jìn)之處在于:該電控操縱桿還包括有位置測(cè)量單元4和數(shù)據(jù)處理器5,該位置測(cè)量單兀4包括第一加速度傳感器41和第二加速傳感器42,第一加速度傳感器41固定安裝在操縱手柄I內(nèi)，第二加速度傳感器42固定安裝在安裝基座2內(nèi)，且第一加速度傳感器41與第二加速度傳感器42相對(duì)平行設(shè)置，第一加速度傳感器41和第二加速度傳感器42均為三軸加速度傳感器，數(shù)據(jù)處理器5為對(duì)第一加速度傳感器41的信號(hào)和第二加速度傳感器42的信號(hào)進(jìn)行處理、計(jì)算得出操縱手柄位置信息的電信號(hào)的可編程控制器，該數(shù)據(jù)處理器5安裝在安裝基座2內(nèi)，且第一加速度傳感器41和第二加速度傳感器42分另Ij與數(shù)據(jù)處理器5的輸入端電連接，該數(shù)據(jù)處理器5的輸出端具有電信號(hào)輸出接口 51，此電信號(hào)輸出接口 51安裝在安裝基座2的外表面上，通過此電信號(hào)輸出接口 51可方便外界電控系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理器5的控制電連接，并可方便電控操縱桿的更換、攜帶。
[0021]本實(shí)用新型的電控操縱桿，安裝第一加速度傳感器41和第二加速度傳感器42過程中，在安裝基座2與水平面平行時(shí)第一加速度傳感器41坐標(biāo)軸上的X軸方向和第二加速度傳感器42坐標(biāo)軸上的X軸方向均指向電控操縱桿的正前方，第一加速度傳感器41坐標(biāo)軸上的I軸方向和第二加速度傳感器42坐標(biāo)軸上的y軸方向均指向電控操縱桿的右側(cè)，第一加速度傳感器41坐標(biāo)軸上的z軸方向和第二加速度傳感器42坐標(biāo)軸上的z軸方向根據(jù)右手定則確定。使用時(shí)，當(dāng)操作人員擺動(dòng)操縱手柄1，安裝基座2同時(shí)隨工程機(jī)械發(fā)生傾斜時(shí)，第一加速度傳感器41測(cè)得其X軸、y軸和z軸三個(gè)坐標(biāo)軸上的分量gxl、gyl、gzl，得到第一加速度傳感器的位置向量(gxl、gyl、gzl);第二加速度傳感器42根據(jù)工程機(jī)械的擺動(dòng)相應(yīng)測(cè)得其X軸、I軸和z軸三個(gè)坐標(biāo)軸上的分量gx2、gy2、gz2，得到第二加速度傳感器的位置向量(gx2、gy2、gz2);第一加速度傳感器41測(cè)得的數(shù)據(jù)和第二加速度傳感器42測(cè)得的數(shù)據(jù)分別發(fā)送至數(shù)據(jù)處理器5，數(shù)據(jù)處理器5接收到第一加速度傳感器41和第二加速度傳感器42的發(fā)送的數(shù)據(jù)，并求解出操作手柄I的操作信息，此操作信息包括操作方向和操作力度，該數(shù)據(jù)處理器5的具體求解過程如下所述:首先,將接收到的數(shù)據(jù)使用公式Vgx=gxl-gx2, Vgy=gyl-gy
2,Vgz=gzl-gz2,計(jì)算出操作手柄的操作向量(Vgx, Vgy, Vgz),再將操作手柄的操作向量映射到以操作手柄與安裝基座的鉸接點(diǎn)為原點(diǎn)，X軸方向指向電控操縱桿的正前方，Y軸方向指向電控操縱桿右側(cè)，Z軸通過右手定則確定的全局坐標(biāo)系的xy平面，得到映射向量(Vgx，Vgy)，
并通過公式IVgxy |=^/Vgv2 +Vg12計(jì)算出映射向量的模，該映射向量的模即為操作者對(duì)操作
手柄的操作力度，該映射向量的模的大小直接反映出操作手柄的操作力度的大?。黄浯?，通過映射向量的模求解操作方向的相關(guān)參數(shù)，此操作方向通守計(jì)算映射向量與全局坐標(biāo)系X軸和y軸的夾角來確定，即映射向量與全局坐標(biāo)系X軸的夾角Θ x=arccos(Vgx/| VgxyI),與y軸的夾角9y=arccos(Vgy/|Vgxy|)，得到操作方向(θχ，0y);最后，計(jì)算得到的由操作力度和操作方向組成的操作信息通過數(shù)據(jù)處理器5的輸出端的電信號(hào)輸出接口 51發(fā)送出去。
[0022]本實(shí)用新型的一種電控操縱桿，其用于操縱手柄I位置信息采樣的第一、二加速度傳感器41、42和數(shù)據(jù)處理器均無(wú)機(jī)械結(jié)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使操縱手柄I位置信息采樣的數(shù)據(jù)較為精準(zhǔn)，從而使電控操縱桿的操作精度較高，提高了電控操縱桿的可靠性，并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，使用壽命長(zhǎng) 的優(yōu)點(diǎn)。。
[0023]本實(shí)用新型中，為了進(jìn)一步保證電控操作桿的可靠性，可將第一加速度傳感器41設(shè)置有二個(gè)，第二加速度傳感器42與第一加速度傳感器41相應(yīng)設(shè)置有二個(gè)。
[0024]上述實(shí)施例和圖式并非限定本實(shí)用新型的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員對(duì)其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本實(shí)用新型的專利范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種電控操縱桿，包括操縱手柄和安裝基座，此安裝基座安裝于工程機(jī)械上，該操縱手柄豎立設(shè)置，該操縱手柄的下端通過復(fù)位件活動(dòng)鉸接在該安裝基座上；其特征在于:還包括有位置測(cè)量單元和數(shù)據(jù)處理器，上述位置測(cè)量單元包括第一加速度傳感器和第二加速傳感器，上述第一加速度傳感器安裝在上述操縱手柄上，上述第二加速度傳感器安裝在上述安裝基座上，且上述第一加速度傳感器與上述第二加速度傳感器相對(duì)平行設(shè)置，上述第一加速度傳感器和上述第二加速度傳感器均為三軸加速度傳感器，上述數(shù)據(jù)處理器為對(duì)第一加速度傳感器的信號(hào)和第二加速度傳感器的信號(hào)進(jìn)行處理、計(jì)算得出操縱手柄位置信息的電信號(hào)的可編程控制器，上述數(shù)據(jù)處理器安裝在上述安裝基座上，上述第一加速度傳感器和上述第二加速度傳感器分別與上述可編程控制器的輸入端電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電控操縱桿，其特征在于:上述可編程控制器的輸出端具有電信號(hào)輸出接口，上述電信號(hào)輸出接口安裝在上述安裝基座的外表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電控操縱桿，其特征在于:上述第一加速度傳感器設(shè)置有二個(gè)，上述第二加速度傳感器對(duì)應(yīng)設(shè)置有二個(gè)。
【文檔編號(hào)】G05G1/04GK203773396SQ201420127686
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月20日
【發(fā)明者】劉強(qiáng), 牛大偉, 馮姝婷 申請(qǐng)人:華僑大學(xué)