[实用新型]一种基于力传感器的三维运动控制手柄

说明书

技术领域

本实用新型涉及机电自动化设备技术领域，特别涉及一种基于力传感器的三维运动控制手柄。

背景技术

运动控制手柄是一种常用的人机接口工具，它广泛应用于工程机械、交通运输工具、医疗设备、测量机、游戏机等设备的运动控制操作。按照使用场合，控制手柄分为工业用手柄、精确控制手柄和游戏手柄。工业用手柄适用于环境比较恶劣，使用频繁的场合，例如叉车、起重机、农业机械、军用机械等应用场合；精确控制手柄适用于转向、定位和速度控制等对控制精度要求比较高的场合，例如显微镜控制、坐标测量设备、相机调节、轮椅、医疗设备等场合；游戏手柄主要是用来进行游戏操作。常用的控制手柄有电位器式、电感式、光电效应式、压阻式、霍尔效应式以及微动开关式等。比如PALFIN公司生产的JC6000型多轴操作控制手柄使用霍尔效应传感器或电位器，可产生与上端移动距离成比例的模拟信号，它还可通过配置而具备一系列的其它输出信号，方向或中位开关功能，控制手柄操作力，以及手柄上端形式。具有紧凑的外形，高强度的控制杆及极佳的比例控制，是多种非公路车辆，包括起重机，装载机，挖掘机，升降平台，拖拉机及收割机等的理想控制装置。

目前运动控制手柄大多采用位移或角度传感器检测手柄的位移或角度信息实现设备的步进运动，这些方式在多维控制场合中实现起来比较困难，结构复杂，稳定性下降。

实用新型内容

本实用新型要解决的是现有运动控制手柄多维控制场合中实现起来比较困难，结构复杂，稳定性下降的技术问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种基于力传感器的三维运动控制手柄，包括：手柄杆、塔弹簧、支架、虎克铰十字轴、虎克铰下连接体、移动副底座、三维力传感器和拉伸弹簧；

所述控制手柄底部为三维力传感器，支架下端固定在三维力传感器的上平台上，支架上端与塔弹簧的大直径端连接，塔弹簧的小径端与手柄杆连接，移动副底座下端面与三维力传感器的上平台连接，且位于上平台的中心，移动副底座中心具有一定深度的沉孔，所述沉孔与虎克铰下连接体的柱体连接并构成移动副，拉伸弹簧的一端与移动副底座沉孔底部连接，另一端与虎克铰下连接体的柱体连接，手柄杆与虎克铰下连接体通过虎克铰十字轴连接。

更优地，所述移动副底座中心具有一定深度的沉孔为方形。

更优地，所述虎克铰下连接体一端为方形柱体。

更优地，所述移动副底座为四棱柱体。

更优地，手柄杆上端为圆球头。

更优地，手柄杆端与虎克铰十字轴的一根轴通过转动副连接，虎克铰十字轴的另一根轴与虎克铰下连接体上端通过转动副连接。

更优地，拉伸弹簧为圆柱状。

通过以上技术方案可知，本实用新型提供一种基于力传感器的三维运动控制手柄，该手柄通过多维力传感器检测运动信号，具有结构和原理简便，性能稳定可靠，可同时实现对设备三维方向位移、速度、加速度等参数进行控制，操作直观等优点。

附图说明

图1 一种基于力传感器的三维运动控制手柄结构示意图；

图2 一种基于力传感器的三维运动控制手柄关节连接结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型的技术方案进行更详细的说明。

需要说明的是，如果不冲突，本实用新型实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本实用新型的保护范围之内。

实施例一，一种基于力传感器的三维运动控制手柄，如图1、图2所示，包括：手柄杆1、塔弹簧2、支架3、虎克铰十字轴4、虎克铰下连接体5、移动副底座6、三维力传感器7、拉伸弹簧8。

所述基于力传感器的三维运动控制手柄底部为三维力传感器，支架3下端固定在三维力传感器7的上平台上，支架3上端与塔弹簧2的大直径端连接，塔弹簧2的小径端与手柄杆1连接，移动副底座6下端面与三维力传感器7的上平台连接，且位于上平台的中心，移动副底座6中心具有一定深度的沉孔，所述沉孔与虎克铰下连接体5的柱体连接并构成移动副，拉伸弹簧8的一端与移动副底座6沉孔底部连接，另一端与虎克铰下连接体5的柱体连接，手柄杆1与虎克铰下连接体5通过虎克铰十字轴4连接。

实施例二，一种基于力传感器的三维运动控制手柄，如图1、图2所示，在实施例一的基础上，进一步包括：

进一步地，所述移动副底座6中心具有一定深度的沉孔为方形。也可以为圆形，只要能够跟所述虎克铰下连接体5配合连接即可。