操縱杆的偏置控制裝置的製作方法

2023-06-23 00:30:41

專利名稱：操縱杆的偏置控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及操作者界面(接口， interface)，更具體地涉及操縱杆。
背景技術：
隨著新技術的發展，越來越多的功能被引入機械(機器)中以提高其 生產力。例如，建築機械可以包括自動平地功能、全球定位系統以及完全 鉸接的工作機具。這種增加的功能性常常需要分布在整個操作者環境中的附加的控制輸入裝置。為了操作和控制這種附加的功能性，這種遍布操作 者環境的分布導致低效率和操作者過多的運動。即使在視頻遊戲中，控制輸入裝置也是不方便地分布在操縱杆及操縱 杆的底座上，這使得操作者需要將手從操縱杆離開以便致動配置在底座上 的控制裝置。這導致反應時間慢，而這在遊戲中意味著輸與贏的差別。發明內容本發明旨在克服上述一個或多個問題。在本發明的一個例子中，設置有操縱杆。該操縱杆包括底座部分和從 該底座部分延伸並可樞轉地附接於該底座部分的抓握部分。該操縱杆還包 括偏置控制部分，該偏置控制部分與所述抓握部分連接且由此與所述抓握 部分一起相對於所述底座部分運動。所述偏置控制部分與所述抓握部分連 接成使得所述偏置控制部分從所述抓握部分偏置而在所述偏置控制部分和 所述抓握部分之間產生間隙。所述偏置控制部分包括輸入裝置。在某些構型中，所述偏置控制部分可包括第一輸入裝置和第二輸入裝置，該第二輸入裝置配置成繞所述偏置控制部分在徑向方面距所述第一輸 入裝置大於七十五度。另外，所述偏置控制部分可配置成距所述抓握部分 的正面大約六十度到大約一百二十度。


圖l是機械的操作者環境中的右手操縱杆和左手操縱杆的透視圖； 圖2是圖1中的右手操縱杆的正視圖； 圖3是圖1中的右手操縱杆的俯^L圖； 圖4是另 一種右手操縱杆的正視圖；圖5A和5B是圖4中的右手操縱杆沿線5-5截取的剖視圖，示出可調 定位器的可伸展臂的鎖定機構。
具體實施方式
參照圖1,該透視圖示出機械106 (以虛線示出)的操作者環境104 中的右手操縱杆100和左手操縱杆102。機械106可以是才幾動平地機、履 帶式拖拉機、輪式裝載機、反妒式裝載機、挖掘機、剎車轉向裝置、多地 形裝載機或可用操縱杆控制的其它任意機械。或者，操縱杆100、 102可用 於向虛擬環境如^L頻遊戲或虛擬訓練環境提供輸入。如圖所示，右手操縱杆100是左手操縱杆102的鏡像對稱物。或者， 右手操縱杆100可包括與左手操縱杆102不同的輸入裝置108的組合。參照圖2，圖1中的右手操縱杆IOO包括底座部分IIO、抓握部分112 和偏置控制部分114。抓握部分112從底座部分110延伸並樞轉地附接在 底座部分110上。與普通的操縱杆一樣，抓握部分112可相對於底座部分 IIO樞轉以便向機械、計算機或其它裝置提供控制信號。抓握部分112可包括手指部115並且能可選地包括多種配置在抓握部 分112上的輸入裝置116，包括按鈕、傳感器、操作杆、控制杆、開關和 其它輸入機構。如圖所示，輸入裝置116可遠離底座部分110地配置在抓 握部分112的控制部118上。在某些構型中，在手指部115上可配置有輸入裝置(未示出)。由於輸入裝置116可配置在抓握部分112上，所以輸 入裝置116與抓握部分112 —起相對於底座部分110移動，使得操作者的 手(未示出)在握住抓握部分112的同時可致動輸入裝置116。但是，用於抓握部分112上的輸入裝置116——操作者的手在握住抓 握部分112的同時可方便地致動該輸入裝置一一的空間比較有限。為了增 大用於便利地致動輸入裝置的空間，操縱杆100包括偏置控制部分114， 其與抓握部分112連接由此與抓握部分112 —起相對於底座部分110移動。偏置控制部分114從抓握部分112偏移，使得在偏置控制部分114和 抓握部分112之間產生間隙120。如圖所示，偏置控制部分114可在抓握 部分112的手指部115上方和下方的附接位置122附接至抓握部分112。 在該構型中，偏置控制部分114和抓握部分112之間的多重附接點提供了 偏置控制部分114和抓握部分112之間的可靠連接。如圖所示，偏置控制部分114可包括多個輸入裝置130，例如按鈕、 傳感器、操作杆、開關和本領域已知的其它輸入機構。輸入裝置130可設 置在偏置控制部分114的多個表面上。例如，輸入裝置130可包括位於偏 置控制部分114的前表面136上的按鈕132和開關134。參照圖3，該俯視圖進一步示出圖1中的右手操縱杆IOO。如圖所示， 偏置控制部分114可設置在距操縱杆100的正面140大約九十度的位置。 在某些構型中，偏置控制部分114可設置在距操縱杆100的正面140大約 四十五度到大約一百三十五度之間的位置。在其它構型中，偏置控制部分 114可設置在距操縱杆100的正面140大約六十度到大約一百二十度之間 的位置。通過這種定位，操作者可同時看到抓握部分112和偏置控制部分 114。此外，操作者的右手142 (虛線示出)可在握住抓握部分112的同時 致動輸入裝置130。在一些構型中，偏置控制部分114可包括第一輸入裝置152和第二輸 入裝置154,該第二輸入裝置配置成繞偏置控制部分114在徑向方面距第 一輸入裝置152大於七十五度。例如，輸入裝置130可包括位於除前表面 136以外的其它表面如後表面144上的槓桿臂150。槓桿臂150可以延伸到間隙120中並且可由操作者的右手142的手指 146致動。輸入裝置130的這種布置便於右手142的手指146進jf於致動。 另外，可將按鈕132和開關134設置成便於用拇指148進行致動。換句話 說，輸入裝置130可選擇性地設置成用於拇指致動或(除大拇指以外的) 手指致動(finger-actuated )。參照圖4，該正視圖示出圖1中的右手操縱杆100的可選操縱杆200 的構型。如圖所示，操縱杆200包括底座部分202和可樞轉地附接於該底 座部分202並從該底座部分延伸的抓握部分204。偏置控制部分206可通 過可調定位器208與抓握部分204連接，且由此可調節偏置控制部分206 相對於抓握部分204的位置。 一旦被定位和固定，偏置控制部分206與抓 握部分204 —起相對於底座部分202移動。可調定位器208可調節偏置控制部分206和抓握部分204之間的間隙 120以利於在不同條件下由不同的操作者致動偏置控制部分206的輸入裝 置210。例如，在夏天，操作者可以戴著薄手套或者不戴手套操作操縱杆， 而在冬天，操作者可戴著厚手套操作操縱杆。另外，操作者的手掌大小不 同。因此，操作者可定位操縱杆200的偏置控制部分206以便有助於單手 操作操縱杆200。偏置控制部分206還可包括模塊化面板212。模塊化面板212通過機 械緊固件214如螺釘安裝在偏置控制部分206上。模塊化面板212使得輸 入裝置210可具有模塊化構型。換句話說，可以按照需求將一個或多個輸 入裝置210安裝在面板212上或從其上拆下。或者，可更換面板212以使 得輸入裝置210可安裝在面板212上的不同位置。在某些構型中，當輸入 裝置已被拆下時可^f吏用插塞(plug) 216。可調定位器208可包括多種機構，例如伸縮框架、球窩接頭、銷接頭、 可調支杆(strut)和本領域已知的其它裝置(未示出)，以4吏得可相對於 抓握部分204調節偏置控制部分206。例如，可調定位器208可包括可在 抓握部分204中滑動的可伸展臂220。或者，臂220可以是伸縮臂、氣支 杆、機械支杆、摩擦鎖定支杆或可用於調節偏置控制部分206相對於抓握部分204的位置的任意其它已知的支杆或伸縮組件。臂220可包括端部止動件222,以防止臂220從抓握部分204中被拉 出。在該構型中，致動抓握部分204上的按鈕244 (圖5A和5B中示出) 允許臂220相對於抓握部分204被可調節地定位。或者，所述臂可以是伸 縮臂、氣支杆、機械支杆、摩擦鎖定支杆或可用於調節偏置控制部分206 相對於抓握部分204的位置的任意其它已知的支杆或伸縮組件。可調定位器208還可包括用於相對於抓握部分204可樞轉地調節偏置 控制部分206的樞轉接頭226。當然，樞轉接頭226可以是允許偏置控制 部分206相對於抓握部分204轉動或樞轉定位的任意類型的機構。如圖所示，樞轉接頭226可包括將偏置控制部分206的延伸部230樞 轉地連接到抓握部分204的臂220的樞轉銷228。此外，定位銷232可延 伸穿過偏置控制部分206的延伸部230和形成在臂220中的彎曲槽234。 多個凹部236可沿彎曲槽234布置以接納定位銷232的頭部238。定位銷 232的頭部238可被彈簧248 (在圖5A和5B中示出)偏壓而靠接所述多 個凹部236之一以便使偏置控制部分206相對於抓握部分204以多個方向 之一固定。例如，可通過將定位銷232的頭部238從所述多個凹部236之一中移 開而使偏置控制部分206相對於抓握部分204定位。然後，可將偏置控制 部分206樞轉至期望的方向和位置，並且定位銷232的頭部238被定位在 所述多個凹部236中最近的一個凹部內以便保持偏置控制部分206相對於 抓握部分204的位置和方向。或者，臂220可相對於抓握部分204移動以便相對於抓握部分204調 節偏置控制部分206的位置。參照圖5A和5B,圖3中的右手操縱杆200 沿線5-5截取的剖視圖示出可調定位器208的臂220的鎖定機構219。如圖 4所示，臂220可包括多個定位槽240。多個定位槽240之一可由與按鈕 244 —體形成的保持結構242接合。按鈕244可設置在後表面246上或設 置在抓握部分204的另一個位置以儘量減少因疏忽所致的致動。彈簧248 可將保持結構242偏壓進入多個定位槽240之一，以將臂220和偏置控制部分206相對於抓握部分204保持和固定在選定的位置。如該構型所示，使偏置控制部分206與抓握部分204電連接的電線250可穿過臂220。或者，可使用無線傳輸裝置(未示出)將指令信號從輸入裝置210傳遞至操縱杆200的底座部分202或抓握部分204中的接收器(未示出)，或者傳遞至機械106上的接收器(未示出)。為了使臂220相對於抓握部分204移動，可如圖5B所示地致動按鈕244以使保持結構242與定位槽240脫離接合併壓縮彈簧248。 一旦保持結構242與定位槽240脫離接合，臂220就可滑動至期望的位置。然後可釋放按鈕244而允許彈簧248將保持結構242偏壓進入最近的定位槽240,從而使臂220相對於抓握部分204保持在選定的位置。或者，臂220可通過夾具(未示出)選擇性地固定就位，該夾具抓緊所述臂以通過摩擦將其固定在期望的位置。另外，可通過螺絲扣或齒輪組件(未示出)將臂選擇性地固定就位。工業適用性操縱杆可包括偏置控制部分114、 206,所述偏置控制部分允許附加的 輸入裝置130、 210被定位成便於單手致動，以提高操作者的舒適性和反應 靈敏度。在包括可調定位器208的構型中，輸入裝置210被定位成便於操 作者單手致動。本領域技術人員顯然清楚，在不脫離本發明的範圍或精神的情況下可 以對本發明進行各種修改和變型。另外，鑑於本說明書和本文公開的對本 發明的實踐，其它實施例對於本領域技術人員而言也是顯而易見的。本說 明書和示例應被看作僅僅是示例性的。附圖標記列表 100 右手操縱杆 102 左手操縱杆 104 操作者環境150 槓桿臂 200 右手操縱杆 202 底座部分106機械204抓握部分108輸入裝置206偏置控制部分110底座部分208可調定位器112抓握部分210輸入裝置114偏置控制部分212面板115手指部214機械緊固件116輸入裝置216插塞118控制部220臂120間隙222端部止動部122附接點224按鈕130輸入裝置(偏置控制部分)226樞轉接頭132按鈕228樞轉銷134開關230延伸部136前表面232定位銷140正面(操縱杆)234彎曲槽142右手236多個凹部144後表面238頭部146手指240多個定位槽148拇指242保持結構244按鈕246後表面248彈簧
權利要求
1.一種操縱杆，包括底座部分；從該底座部分延伸並可樞轉地附接於該底座部分的抓握部分；與所述抓握部分連接的偏置控制部分，該偏置控制部分從所述抓握部分偏置而在所述偏置控制部分和所述抓握部分之間產生間隙，所述偏置控制部分包括輸入裝置，其中所述偏置控制部分與所述抓握部分一起相對於所述底座部分運動。
2. 根據權利要求1或2所述的操縱杆，其特徵在於，還包括可調定 位器，其中所述偏置控制部分經所述可調定位器與所述抓握部分連接。
3. 根據權利要求2所述的操縱杆，其特徵在於，所述可調定位器包 括可伸展臂。
4. 根據權利要求2或3所述的操縱杆，其特徵在於，所述可調定位 器包括樞轉接頭，使得所述偏置控制部分可相對於所述抓握部分被樞轉地 調節。
5. 根據權利要求l、 2、 3或4所述的操縱杆，其特徵在於，所述偏 置控制部分包括模塊化面板。
6. 根據權利要求l、 2、 3、 4或5所述的操縱杆，其特徵在於，所 述偏置控制部分位於距所述抓握部分的正面大約六十度到大約一百二十度 之間的位置。
7. 根據權利要求l、 2、 3、 4 、 5或6所述的操縱杆，其特徵在於， 所述輸入裝置是第一輸入裝置，並且所述偏置控制部分包括第二輸入裝置， 該第二輸入裝置配置成繞所述偏置控制部分在徑向方面距所述第一輸入裝置大於或等於約七十五度。
8. 根據權利要求1、 2、 3、 4 、 5 、 6或7所述的操縱杆，其特徵 在於，所述輸入裝置包括延伸到所述間隙中的槓桿臂。
9. 根據權利要求1、 2、 3、 4 、 5 、 6 、 7或8所述的操縱杆，其特徵在於，所述輸入裝置是第一輸入裝置，並且所述偏置控制部分包括第 二輸入裝置，其中所述第一輸入裝置是拇指致動的輸入裝置，所述第二輸 入裝置是手指致動的輸入裝置。
10.根據權利要求l、 2、 3、 4 、 5 、 6 、 7 、 8或9所述的操縱杆， 其特徵在於，所述偏置控制部分位於距所述抓握部分的正面大約七十五度 到大約一百零五度之間的位置，該偏置控制部分具有第一輸入裝置和第二 輸入裝置，該第二輸入裝置繞所述偏置控制部分在徑向方面距所述第一輸 入裝置大於九十度。
全文摘要
本發明涉及一種操縱杆的偏置控制裝置，所述操縱杆包括底座部分、從底座部分延伸並可樞轉地附接於底座部分的抓握部分，以及與抓握部分連接並從抓握部分偏置而與抓握部分一起相對於底座部分運動的偏置控制部分。在偏置控制部分和抓握部分之間設有間隙。偏置控制部分包括輸入裝置。
文檔編號A63F13/02GK101403224SQ200810165979
公開日2009年4月8日 申請日期2008年10月6日 優先權日2007年10月3日
發明者A·R·迪克遜 申請人:卡特彼勒公司