一種電控操縱杆的製作方法
2023-05-20 23:40:36
一種電控操縱杆的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種電控操縱杆，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據處理器，第一加速度傳感器與第二加速度傳感器相對平行設置，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，數據處理器為對第一加速度傳感器的信號和第二加速度傳感器的信號進行處理、計算得出操縱手柄位置信息的電信號的可編程控制器，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。與現有技術相比，其用於操縱手柄位置信息採樣的各部件均無機械結構的相對運動，使操縱手柄位置信息採樣的數據較為精準，保護了電控操縱杆的操作精度和可靠度，且使用壽命長。
【專利說明】一種電控操縱杆
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及用於工程機械的電控操縱杆。
【背景技術】
[0002]電控操縱杆相對於傳統的液壓手柄具有較強的獨立性和靈活性，逐漸被應用於工程機械領域。該電控操縱杆具有操縱手柄和安裝基座，該安裝基座固定安裝在工程機械上，該操縱手柄通過復位裝置與安裝基座鉸接在一起，該復位裝置可使操縱手柄自動復位回原位。現有的電控操縱杆雖然結構形式多種多樣，所採樣的電信號也不盡相同，但基本原理大同小異，都是採用電位器來實現，即手柄在X軸、y軸方向擺動時，通過機械傳動裝置改變X軸和y軸電位器的阻值大小，將操縱手柄的位置信息轉換為電信號。
[0003]由於電位器存在相對運動的機械結構，長時間工作會對其機械結構造成較大程度的磨損，影響其電氣特性，從而使電位器採樣到的操縱手柄位置信息較為不準確，進而使電控操縱杆的操作精度差，可靠度低，使用壽命較短。
[0004]有鑑於此，本 申請人:對現有電控操縱杆所存在的問題進行深入研究，遂由本案產生。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在於提供一種操作精度高，可靠度高和使用壽命長的電控操縱杆。
[0006]為了達成上述目的，本實用新型的解決方案是:
[0007]一種電控操縱杆，包括操縱手柄和安裝基座，此安裝基座安裝於工程機械上，該操縱手柄豎立設置，該操縱手柄的下端通過復位件活動鉸接在該安裝基座上；還包括有位置測量單元和數據處理器，上述位置測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平行設置，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，上述數據處理器為對第一加速度傳感器的信號和第二加速度傳感器的信號進行處理、計算得出操縱手柄位置信息的電信號的可編程控制器，上述數據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輸出接口，上述電信號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置有二個，上述第二加速度傳感器對應設置有二個。
[0010]採用上述方案後，本實用新型的一種電控操縱杆，通過第一加速度傳感器可測得操縱手柄傾斜時重力加速度在第一加速度傳感器坐標系的X軸、y軸和Z軸上的分量，第二加速度傳感器可測得安裝基座傾斜時重力加速度在第一加速度傳感器坐標系的X軸、y軸和z軸上的分量，兩加速度傳感器測得的分量數據發送給數據處理器進行處理即可得出操縱手柄相對於安裝基座的傾斜角度和傾斜方向的操作信息，並將得出的操作信息發送出去給執行部件。與現有技術相比，本實用新型的電控操縱杆，其用於操縱手柄位置信息採樣的各部件均無機械結構的相對運動，使操縱手柄位置信息採樣的數據較為精準，從而使電控操縱杆的操作精度較高，提高了電控操縱杆的可靠性，並具有結構簡易，使用壽命長的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型安裝在電控操縱杆上的結構示意圖；
[0012]圖2為本實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]復位件3位置測量單元4
[0016]第一加速度傳感器41 第二加速度傳感器 42
[0017]數據處理器5電信號輸出接口51
【具體實施方式】
[0018]為了進一步解釋本實用新型的技術方案，下面通過具體實施例來對本實用新型進行詳細闡述。
[0019]本實用新型的一種電控操縱杆，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安裝於工程機械上，該操縱手柄I豎立設置，該操縱手柄I的下端通過復位件3活動鉸接在該安裝基座2上。本實用新型中，該操縱手柄1、安裝基座2與復位件3的組裝方式與傳統電控操縱杆的操縱手柄、安裝基座與復位件的組裝方式相同，本 申請人:在此不再累述。
[0020]本實用新型的改進之處在於:該電控操縱杆還包括有位置測量單元4和數據處理器5,該位置測量單兀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，第二加速度傳感器42固定安裝在安裝基座2內，且第一加速度傳感器41與第二加速度傳感器42相對平行設置，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，數據處理器5為對第一加速度傳感器41的信號和第二加速度傳感器42的信號進行處理、計算得出操縱手柄位置信息的電信號的可編程控制器，該數據處理器5安裝在安裝基座2內，且第一加速度傳感器41和第二加速度傳感器42分另Ij與數據處理器5的輸入端電連接，該數據處理器5的輸出端具有電信號輸出接口 51，此電信號輸出接口 51安裝在安裝基座2的外表面上，通過此電信號輸出接口 51可方便外界電控系統與數據處理器5的控制電連接，並可方便電控操縱杆的更換、攜帶。
[0021]本實用新型的電控操縱杆，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與水平面平行時第一加速度傳感器41坐標軸上的X軸方向和第二加速度傳感器42坐標軸上的X軸方向均指向電控操縱杆的正前方，第一加速度傳感器41坐標軸上的I軸方向和第二加速度傳感器42坐標軸上的y軸方向均指向電控操縱杆的右側，第一加速度傳感器41坐標軸上的z軸方向和第二加速度傳感器42坐標軸上的z軸方向根據右手定則確定。使用時，當操作人員擺動操縱手柄1，安裝基座2同時隨工程機械發生傾斜時，第一加速度傳感器41測得其X軸、y軸和z軸三個坐標軸上的分量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根據工程機械的擺動相應測得其X軸、I軸和z軸三個坐標軸上的分量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測得的數據和第二加速度傳感器42測得的數據分別發送至數據處理器5，數據處理器5接收到第一加速度傳感器41和第二加速度傳感器42的發送的數據，並求解出操作手柄I的操作信息，此操作信息包括操作方向和操作力度，該數據處理器5的具體求解過程如下所述:首先,將接收到的數據使用公式Vgx=gxl-gx2, Vgy=gyl-gy
2,Vgz=gzl-gz2,計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為原點，X軸方向指向電控操縱杆的正前方，Y軸方向指向電控操縱杆右側，Z軸通過右手定則確定的全局坐標系的xy平面，得到映射向量(Vgx，Vgy)，
並通過公式IVgxy |=^/Vgv2 +Vg12計算出映射向量的模，該映射向量的模即為操作者對操作
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小；其次，通過映射向量的模求解操作方向的相關參數，此操作方向通守計算映射向量與全局坐標系X軸和y軸的夾角來確定，即映射向量與全局坐標系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);最後，計算得到的由操作力度和操作方向組成的操作信息通過數據處理器5的輸出端的電信號輸出接口 51發送出去。
[0022]本實用新型的一種電控操縱杆，其用於操縱手柄I位置信息採樣的第一、二加速度傳感器41、42和數據處理器均無機械結構的相對運動，使操縱手柄I位置信息採樣的數據較為精準，從而使電控操縱杆的操作精度較高，提高了電控操縱杆的可靠性，並具有結構簡易，使用壽命長 的優點。。
[0023]本實用新型中，為了進一步保證電控操作杆的可靠性，可將第一加速度傳感器41設置有二個，第二加速度傳感器42與第一加速度傳感器41相應設置有二個。
[0024]上述實施例和圖式並非限定本實用新型的產品形態和式樣，任何所屬【技術領域】的普通技術人員對其所做的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本實用新型的專利範疇。
【權利要求】
1.一種電控操縱杆，包括操縱手柄和安裝基座，此安裝基座安裝於工程機械上，該操縱手柄豎立設置，該操縱手柄的下端通過復位件活動鉸接在該安裝基座上；其特徵在於:還包括有位置測量單元和數據處理器，上述位置測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平行設置，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，上述數據處理器為對第一加速度傳感器的信號和第二加速度傳感器的信號進行處理、計算得出操縱手柄位置信息的電信號的可編程控制器，上述數據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.根據權利要求1所述的一種電控操縱杆，其特徵在於:上述可編程控制器的輸出端具有電信號輸出接口，上述電信號輸出接口安裝在上述安裝基座的外表面上。
3.根據權利要求1所述的一種電控操縱杆，其特徵在於:上述第一加速度傳感器設置有二個，上述第二加速度傳感器對應設置有二個。
【文檔編號】G05G1/04GK203773396SQ201420127686
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年3月20日 優先權日:2014年3月20日
【發明者】劉強, 牛大偉, 馮姝婷 申請人:華僑大學