CN101916532A

CN101916532A - 可伸缩的机械臂、可变换造型的屏幕阵列及其控制方法

Info

Publication number: CN101916532A
Application number: CN2010102459305A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: ORIENTAL EXPO SERVICES (BEIJING) Ltd
Current assignee: ORIENTAL EXPO SERVICES (BEIJING) Ltd
Priority date: 2010-08-03
Filing date: 2010-08-03
Publication date: 2010-12-15

Abstract

本发明公开了可伸缩的机械臂、可变换造型的屏幕阵列及其控制方法。可变换造型的屏幕阵列包括：多个屏幕；多个可伸缩的机械臂；以及控制系统；其中，屏幕可枢转地安装在机械臂的可伸缩的端部上，使得屏幕可以进行来回运动和俯仰运动；屏幕与机械臂一起形成具有造型的屏幕阵列；以及控制系统可控制屏幕的来回运动和俯仰运动，并且能够协调屏幕的来回运动和俯仰运动，以改变屏幕阵列的造型。可伸缩的机械臂包括：固定的第一臂；平行于该第一臂的第二臂；以及可驱动第二臂沿着第一臂的纵向移动以便伸出和缩回第二臂的驱动机构。通过机械臂的伸缩运动和屏幕的俯仰运动，可实现屏幕阵列的多种造型，并可以在这些造型之间进行任意的转换。

Description

可伸缩的机械臂、可变换造型的屏幕阵列及其控制方法

实用新型和发明同时申请声明

本发明同时还申请了名称为“可伸缩的机械臂和可变换造型的屏幕阵列”的实用新型专利申请。

技术领域

本发明涉及可伸缩的机械臂、可变换造型的屏幕阵列及其控制方法。

背景技术

现在，在很多公共场合都需要将多个屏幕组合在一起来显示需要展示的内容，例如展览会，演唱会等场合。这些屏幕只是简单地组合在一起，不能活动，因而不能变换组合造型。

因此，需要提供一种能变换造型的屏幕阵列，以及实现这种造型变换的机械系统和控制方法。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种可变换造型的屏幕阵列，以便同一屏幕阵列能够产生多种造型，例如圆柱造型，鸟巢造型，更复杂的如天安门造型，国家大剧院造型。

该可变换造型的屏幕阵列采用如下的技术方案：

该屏幕阵列包括多个屏幕；多个可伸缩的机械臂；以及控制系统；其中，屏幕可枢转地安装在机械臂的可伸缩的端部上，使得屏幕可以进行来回运动和俯仰运动；屏幕与机械臂一起形成具有造型的屏幕阵列；以及控制系统可控制屏幕的来回运动和俯仰运动，并且能够协调屏幕的来回运动和俯仰运动，以改变屏幕阵列的造型。

通过控制系统对屏幕的来回运动和俯仰运动的协调，整个屏幕阵列可实现各种预定造型的变换。

作为可变换造型的屏幕阵列的进一步发展，控制系统还使屏幕阵列的造型变换与屏幕上的图像变化相配合。

本发明的目的之二是提供上述可变换造型的屏幕阵列的控制方法，其包括如下的步骤：提供可供选择的造型模式；选择造型模式；以及根据选定的造型模式，协调地控制所述屏幕的移动和/或俯仰运动，以形成所述屏幕阵列的选定造型。

本发明的目的之三是提供一种帮助屏幕阵列变换造型的可伸缩机械臂，其包括固定的第一臂；平行于该第一臂的第二臂；以及可驱动第二臂沿着第一臂的纵向移动以便伸出和缩回第二臂的驱动机构。

作为可伸缩机械臂的一个优选实施例，第一臂和第二臂均由铝型材制成，并且每个臂的纵向边缘上固定有钢条以增加臂的强度。第一臂与第二臂之间构成滑动连接。钢条还充当滑动导轨，以便第二臂相对于第一臂进行滑动。驱动机构则包括齿轮、与该齿轮啮合的齿条和驱动齿轮旋转的电机，所述齿条固定在所述第二臂上，使得齿轮在电机驱动下的旋转促使齿条和第二臂一起移动。机械臂还包括限位开关和防撞块。

机械臂的可伸缩的端部上还安装有角度俯仰机构以控制每个屏幕的俯仰角度。作为一个优选实施例，角度俯仰机构包括伺服电机、拉索和拉索卷轮，伺服电机和拉索卷轮固定在所述第二臂上，拉索的端部固定在所述屏幕的背面上的连接座上，使得在伺服电机的作用下，拉索通过拉索卷轮的转动拉着屏幕向上转或向下转。特别地，当拉索上的拉力消失时，屏幕在重力的作用复位。

通过阅读下列的详细描述及参考附图，本发明的其他目的和优点将变得很明显。

附图说明

图1为根据本发明的可变换造型的屏幕阵列的一个优选实施例的部分屏幕阵列的示意图；

图2为图1所示屏幕阵列的处于不同伸长位置的部分屏幕的示意图；

图3为图1所示屏幕阵列的处于不同俯仰角度的部分屏幕的示意图；

图4为根据本发明的可变换造型的屏幕阵列的第二个优选实施例的局部示意图；

图5为沿图4中的线A-A的截面图；

图6为沿图4中的线B-B的截面图；

图7为沿图4中的线C-C的截面图；

图8为沿图4中的线D-D的截面图；

图9为沿图4中的线E-E的截面图；

图10显示屏幕处于不同的俯仰角度。

具体实施方式

作为本发明的可变换造型的屏幕阵列，主要包括三部分：屏幕，支撑屏幕并支持屏幕进行平移和旋转运动的机械系统，以及控制系统。其中，机械系统主要由长度伸缩机构和角度俯仰机构组成。在本发明中，长度伸缩机构为可伸缩的机械臂。本发明的屏幕阵列通过上述的机械系统可以组成各种造型，并且通过控制系统可以随意变换这些造型，同时通过将这些造型与屏幕上显示的画面相结合，营造出更加立体而生动的显示效果。

图1为本发明的可变换造型的屏幕阵列的一个优选实施例的一部分的示意图。如图1所示，每个屏幕4可枢转地安装在每个机械臂2的可伸出的端部上，屏幕4在初始位置与机械臂2大致垂直；角度俯仰机构5也安装在机械臂2上靠近屏幕4，并与屏幕4形成连接，从而角度俯仰机构5可以促使屏幕4相对于机械臂进行俯仰运动；机械臂2则安装在支架1上，形成悬臂式安装方式。

图2显示了图1中的机械臂1处于不同伸长长度，相应地，屏幕4处于不同的平移位置。该机械臂包括固定在支架1上的第一臂21(固定臂)和相对于第一臂21可伸出和缩回的第二臂22(滑动臂)，屏幕4安装在第二臂22的可伸出的端部上(即图2中位于右边的端部)。第一臂21与第二臂22通过两个滑动套筒31和32形成滑动连接，以减少第二臂移动的阻力。滑动套筒内的滑动件可为滚轮，将在下文描述更详细的内容。

图3显示了图1的屏幕4相对于机械臂处于不同的俯仰角度。

作为本发明的可变换造型的屏幕阵列的另一个实施例，除了机械臂安装在基座上(即基座式安装方式)以外，其它方面与上述实施例基本相同。下面将参照图4-10对本发明的各方面作详细的描述。

首先描述可伸缩的机械臂2。

如图4所示，机械臂2的两端分别安装在基座11和12中。具体地，第一臂21的后端部(即位于图中左边的端部)固定地安装在后基座11上。图9为沿图1的穿过后基座11的线E-E的截面图。因此，在图9中可以清楚地看到，后侧护板111、112和后顶护板113将第一臂21的后端部固定地围住，形成后保护框。第一臂21的前端部则固定在前基座12上。图7为沿图1的穿过前基座12的线C-C的截面图。因此，在图7中可以清楚地看到，前侧护板121、122和前顶护板123将第一臂21的前端部固定地围住，从而形成前保护框。

仍如图4所示，第二臂22的前端部(即图中位于右边的端部)从前保护框中穿过。如图7所示，第二臂22通过四个滚针轴承611可滑动地支撑在前保护框中。滚针轴承611则通过螺栓分别安装在前侧护板121、122上，这样也可以防止第二臂22在前保护框中左右偏摆。第二臂的后端部(即图中位于左边的端部)上固定有滑动套筒23，第一臂21从该滑动套筒23中穿过。图5为沿图1中穿过该滑动套筒23的线A-A的截面图。因此，在图5中可以清楚地看到，滑动套筒23包括侧护板231、232和顶护板233，并且每个侧护板上都使用螺栓安装两个滚针轴承611。这样，当滑动套筒23随第二臂22移动时，既允许第二臂相对于第一臂进行滑动，又能够防止第一臂21在该滑动套筒23中左右偏摆。另外，滑动套筒23还能阻止第二臂22的后端部下坠。

第一臂21与第二臂22之间采用滑动连接方式能够保证两个臂之间的摩擦力最小。在现有技术中，这样的滑动连接方式有很多种，例如采用滚轮和相应导向槽的方式，因此在此不再赘述。

驱动第二臂22相对于第一臂移动的驱动机构则显示在图7中。如图7所示，作为本发明的机械臂的驱动机构的优选实施例，该驱动机构主要包括电机633，固定在电机633伸出的轴上的齿轮644，与齿轮644啮合的齿条622。电机633通过轴承655固定在前侧护板121和122上，齿条622则固定在第二臂22的面向齿轮644的一侧上，例如通过螺钉。当电机633驱动齿轮644转动时，齿条622则在齿轮的作用下带动第二臂22一起移动。齿轮齿条传动方式的优点是传动平稳，装配方便，具齿轮、齿条属于标准件，采购容易。另外，这种传动方式使第二臂的移动速度容易控制。当然，在本发明的其它实施例中，也可采用丝杆传动方式。

为了减轻机械臂的重量，第一臂和第二臂均由带空腔的铝型材制成，这样所需的电线等可埋在该空腔中，免于暴露。当然，第一臂和第二臂也可以由其它材料制成。在本发明的一个实施例中，第一臂和第二臂的铝型材的截面均为大致矩形。如图6所示，为了增加第一臂和第二臂的强度，第一臂21的四个纵向边缘上均固定一条钢条211、212、213、214；同样地，第二臂22的四个纵向边缘上也各固定一条钢条221、222、223、224。这些钢条分别通过螺钉固定到第一臂和第二臂上。在本发明的一个优选实施例中，这些钢条同时还起到滑动导轨的作用，如图5和图7所示，滚针轴承611可以在这些钢条上滑动。

在本发明的一个实施例中，第二臂22的后端部处设有防撞块(图中未示出)，第二臂22的前面则装有螺钉档位行程开关(图中未示出)，以在第二臂移动的过程中保护其不受损害。

现在描述屏幕4与第二臂22之间的连接结构。

参见图4，作为本发明的一个实施例，屏幕4的背面上设有铰接座42，相对应的，第二臂22的可伸出的前端部上装有枢轴座221。枢轴600分别穿过铰接座42和枢轴座221上的孔而将屏幕4可枢转地安装在第二臂22上。

现在描述角度俯仰机构5。

参见图4和图8，作为本发明的一个实施例，角度俯仰机构5主要包括高精度伺服电机52，安装在电机52的伸出轴上的拉索转轮53，缠绕在拉索转轮53上的拉索51和安装在第二臂22上的被掏空的型材54。型材54被两个夹板541、542夹住，电机52通过两个球轴承666固定在夹板541、542上，电机52的伸出轴穿过该型材54。该掏空的型材54方便各种相关构件从其中穿过以及方便它们安装到第二臂或屏幕上。拉索51在当前实施例中为钢丝绳，其分为上下两条，分别固定到屏幕4背面的连接座41上，每条钢丝绳靠近屏幕4的一端上都装一个钢丝绳锁紧扣511，以在需要时锁紧钢丝绳。在伺服电机52的作用下，钢丝绳通过拉索卷轮的转动拉着所述屏幕4向上转或向下转。图10中a-e分别显示了屏幕相对于第二臂的不同俯仰角度。当撤去钢丝绳上的拉力时，屏幕4在重力的作用下复位到基本竖直的位置。

作为角度俯仰机构的另一个实施例，只设一条上拉索用来拉住屏幕4的上部(未图示)，即省去下拉索。这样，屏幕的向下翻转以及复位都通过重力来实现，从而有助于提高系统的安全性。在本实施例中，拉索仍为钢丝绳，其它方面则同上述的实施例。

现在描述上述屏幕阵列的控制系统及其控制方法

在本发明的一个实施例中，控制系统包括电动屏幕控制模块，VGA电脑信号切换模块，控制接口处理模块，设备电源管理模块，电源模块，音视频切换模块，音色、音量处理模块和红外学习及发射模块。这些模块涉及的电子器件都属于现有技术，因此在此不再赘述。上述所有模块都通过中央控制主机进行一键式控制。换言之，在操作时，先选择可运行的模式，然后只需点击该模式，控制系统就会自动控制所有相关设备的动作，例如，机械臂的移动，屏幕的上下翻转，屏幕上显示的画面内容，灯光等等。该控制系统采用触摸屏作为操作中心，集中控制各个设备的操作，从而实现全面的、模块化、一体化的智能控制。

需要说明的，本发明的控制系统的最大特征在于其能够协调屏幕的来回运动和俯仰运动，从而改变所述屏幕阵列的造型。不仅如此，该控制系统还能够使屏幕阵列的造型变换与屏幕上的图像变化相配合。

在屏幕阵列的造型变换方面，控制系统采用如下的操作步骤：首先要在控制系统的存储装置保存可供选择的造型模式；然后就可以选择造型模式；当造型模式选定时，控制系统就开始协调地控制所述屏幕的移动和/或俯仰运动，以形成所述屏幕阵列的选定造型。如果屏幕阵列的造型变化还需要与屏幕上的画面变化相配合，那么控制系统则采取这样的步骤。

虽然已经描述了本发明的典型实施例，但应该明白本发明不限于这些实施例，对本专业的技术人员来说，本发明的各种变化和改进都能实现，但这些都在本发明权利要求的精神和范围之内。

Claims

1.一种可变换造型的屏幕阵列，其包括：

多个屏幕；

多个可伸缩的机械臂；以及

控制系统；其中，

所述屏幕可枢转地安装在所述机械臂的可伸缩的端部上，使得所述屏幕可以进行来回运动和俯仰运动；

所述屏幕与机械臂一起形成具有造型的屏幕阵列；以及

所述控制系统可控制所述屏幕的来回运动和俯仰运动，并且能够协调所述屏幕的来回运动和俯仰运动，以改变所述屏幕阵列的造型。

2.根据权利要求1所述的屏幕阵列，其特征在于：所述控制系统还能够使所述屏幕阵列的造型变换与所述屏幕上的图像变化相配合。

3.根据权利要求1或2所述的屏幕阵列，其特征在于：所述控制系统包括电动屏幕控制模块，VGA电脑信号切换模块，控制接口处理模块，设备电源管理模块，电源模块，音视频切换模块，音色、音量处理模块和红外学习及发射模块，所有模块可通过中央控制主机进行控制。

4.根据权利要求3所述的屏幕阵列，其特征在于：所述中央控制主机可预先设定多种操作模式，每种操作模式都采用一键式操作方式。

5.根据权利要求1或2所述的屏幕阵列，其特征在于：每个机械臂包括固定的第一臂、平行于该第一臂的第二臂、以及可驱动第二臂沿着第一臂的纵向移动以便伸出和缩回第二臂的驱动机构。

6.根据权利要求5所述的屏幕阵列，其特征在于：所述第一臂与第二臂之间形成滑动连接。

7.根据权利要求6所述的屏幕阵列，其特征在于：所述第一臂和第二臂均由铝型材制成，并且每个臂的纵向边缘上固定有钢条以增加臂的强度。

8.根据权利要求7所述的屏幕阵列，其特征在于：所述钢条还充当滑动导轨，以便所述第二臂相对于第一臂进行滑动。

9.根据权利要求5所述的屏幕阵列，其特征在于：所述驱动机构包括齿轮、与该齿轮啮合的齿条和驱动齿轮旋转的电机，所述齿条固定在所述第二臂上，使得所述齿轮在电机驱动下的旋转促使齿条和第二臂一起移动。

10.根据权利要求1或2所述的屏幕阵列，其特征在于：所述机械臂的可伸缩的端部上还安装有角度俯仰机构，所述角度俯仰机构控制每个屏幕的俯仰角度。

11.根据权利要求10所述的屏幕阵列，其特征在于：所述角度俯仰机构包括伺服电机、拉索和拉索卷轮，所述伺服电机和拉索卷轮固定在所述第二臂上，所述拉索的端部固定在所述屏幕的背面上的连接座上，使得在伺服电机的作用下，所述拉索通过拉索卷轮的转动拉着所述屏幕向上转或向下转。

12.根据权利要求11所述的屏幕阵列，其特征在于：当拉索上的拉力撤去时，所述屏幕在重力的作用下复位。

13.根据权利要求5所述的屏幕阵列，其特征在于：所述机械臂还包括限位开关和防撞块。

14.根据权利要求1-13任一项所述的可变换造型的屏幕阵列的控制方法，包括以下步骤：

提供可供选择的造型模式；

选择造型模式；以及

根据选定的造型模式，协调地控制所述屏幕的移动和/或俯仰运动，以形成所述屏幕阵列的选定造型。

15.根据权利要求14所述的控制方法，还包括使屏幕阵列的造型变换与屏幕上显示的图像变化相配合的步骤。

16.一种可伸缩的机械臂，其包括：

固定的第一臂；

平行于该第一臂的第二臂；以及

可驱动第二臂沿着第一臂的纵向移动以便伸出和缩回第二臂的驱动机构。

17.根据权利要求16所述的机械臂，其特征在于：所述第一臂与第二臂之间形成滑动连接。

18.根据权利要求17所述的机械臂，其特征在于：所述第一臂与第二臂之间通过双节滑式套筒机构形成滑动连接。

19.根据权利要求17所述的机械臂，其特征在于：所述第一臂和第二臂均由铝型材制成，并且每个臂的纵向边缘上固定有钢条以增加臂的强度。

20.根据权利要求17所述的机械臂，其特征在于：所述钢条还充当滑动导轨，以便所述第二臂相对于第一臂进行滑动。

21.根据权利要求16所述的机械臂，其特征在于：所述驱动机构包括齿轮、与该齿轮啮合的齿条和驱动齿轮旋转的电机，所述齿轮和电机固定在所述第一臂上，所述齿条固定在所述第二臂上，使得所述齿轮在电机驱动下的旋转促使齿条和第二臂一起移动。

22.根据权利要求16所述的机械臂，其特征在于：所述机械臂还包括限位开关和防撞块。