CN104535088A - 一种用于搬运器的指环式传感器装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于搬运器的指环式传感器装置，它包括操作指环(1)、压力感应元件(2)、传感器支撑结构(3)、信号调理单元(4)、控制单元等。使用时，集成于传感器各个方向的力敏电阻，将操作者手指对指环的压力转化为电阻值变化，进而通过信号调理单元转化为电压值变化，控制单元根据采集到的电压值，控制移动搬运器的运动，并且可以直观的精确地控制需要操作的器械移动轨迹。本发明的优势在于集成度高，操作直观简单，其环装结构避免由于外部碰撞产生误操作，人机交互友好。

Description

一种用于搬运器的指环式传感器装置

技术领域

本发明涉及人机交互领域，确切的说，涉及一种用于轨迹操控的指环式二维压力传感器装置。

背景技术

目前，国内对移动搬运器或一些医疗仪器移动端的控制一般以遥控器或者手柄操作，操作者通过遥控器面板上的方向按键或者手柄控制移动搬运器提升和进退。使用者需要通过一定的学习和较长期的适应来掌握操作的方法，并且在操作过程中不够直观。这两种方式遥控器和机器的集成度不高，并且不能屏蔽因为遥控器无意触碰、跌落引起的误操作，在用于病人移位器等场合中，误操作会带来安全问题。

发明内容

本发明提供了一种用于搬运器的指环式传感器装置，其中，包括：

操作指环；

压力感应元件，设置在操作指环外壁上，用于感应操作指环在各个方向上受到的力和/或加速度变化；

信号调理单元，连接所述压力感应元件，在所述压力感应元件感应到任意一方向的力和/或加速度变化时，将其转化为电压模拟量或数字信号的变化进行输出；

控制单元，连接所述信号调理单元，根据电压模拟量或数字信号的变化，控制一搬运器进行运动。

上述的装置，其中，还包括一支撑结构，用于将所述压力感应元件固定在所述操作指环外壁。

上述的装置，其中，操作指环和支撑结构之间在不同方向上安装有至少四个压力感应元件，以感应来自至少四个方向上的力和/或加速度。

上述的装置，其中，压力感应元件为力敏电阻元件，将操作指环受到的力和/或加速度转换为电阻值的变化。

上述的装置，其中，信号调理单元将各力敏电阻元件的电阻值的变化转化为电压模拟量或数字信号并进行输出。

上述的装置，其中，操作指环在某一方向受到的力和/或加速度与该方向上的力敏电阻转化得到的电压模拟量或数字信号呈比例关系。

上述的装置，其中，利用所述控制单元对各个方向上的压力感应元件对应的电压模拟量或数字信号先进行滤波后，再做矢量合成，判断出操作指环在各个方向上受到的力和/或加速度，并控制所述搬运器进行相应地运动。

上述的装置，其中，通过所述控制单元预设一阈值，若所述电压模拟量或数字信号的变化小于阈值，则搬运器不做响应。

上述的装置，其中，所述传感器装置集成在所述搬运器上；或

所述传感器装置与所述搬运器独立设置。

上述的装置，其中，所述控制单元通过有线或者无线方式与所述搬运器连接，以控制所述搬运器进行运动。

本发明集成度高，操作直观简单，采用环装结构可以避免由于外部碰撞产生误操作，人机交互友好。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明提供的一种指环式传感器装置的主要结构组成图；

图2为利用本发明提供之装置移动搬运器的示意图；

图3为本发明对搬运器实施移动的示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

本发明提供了一种用于搬运器的指环式传感器装置，通过本发明所提供的装置，可方便的控制移动搬运器的前进后退和提升机构的上下运动，并且可以直观的精确控制需要操作的器械移动轨迹。本发明的优势在于集成度高，操作直观简单，其环装结构避免由于外部碰撞产生误操作，人机交互友好。

参照图1所示，本发明公开的一种用于搬运器的指环式传感器装置，包括：

操作指环1，在此需要说明的是，操作人员需将手指套入操作指环1以实现对搬运器的操作；

压力感应元件2，设置在操作指环外壁上，用于感应操作指环1在各个方向上受到的力和/或加速度变化；

信号调理单元4，连接所述压力感应元件，在所述压力感应元件感应到任意一方向的力和/或加速度变化时，将其转化为电压模拟量或数字信号的变化进行输出；

控制单元，连接信号调理单元4，根据电压模拟量或数字信号的变化，控制一搬运器进行运动。

在本发明一可选但非限制的实施例中，还包括一支撑结构3，用于将压力感应元件2固定在操作指环1外壁上。

在本发明一可选但非限制的实施例中，操作指环1和支撑结构3之间在不同方向上安装有至少四个压力感应元件2，以感应来自至少四个方向上的力和/或加速度。进一步可选的，例如在操作指环1的上下左右四个方向上分别设置有一感应元件2，进而可实现感应操作者对操作指环1在上下左右四个方向上施加的力和/或加速度。在此需要说明的是，在操作指环1外壁设置有4个压力感应元件2并不作为具体限制，在一些实施例中，为了提升装置能够感应更多方向的力和/或加速度，可以设置有若干个(超过4个)压力感应元件2环绕操作指环1的外壁，进而带来更加全方位的操控体验。同时，还可将压力感应元件2做成一环状元件套设在操作指环1的外壁上，该环状元件内密布有精密的压力传感器件，可实现感应360度的压力变化和加速度变化。

在本发明一可选但非限制的实施例中，上述的压力感应元件3为力敏电阻元件，可将操作指环1受到的力和/或加速度转换为电阻值的变化。例如当操作者往指环1左侧方向施加一定的力时，那么位于左方向的压力感应元件3就会感应到压力的变化，并将这种压力的变化转化为电阻的变化进行输出。

在本发明一可选但非限制的实施例中，信号调理单元4将各力敏电阻元件(即压力感应元件3)的电阻值的变化转化为电压模拟量或数字信号并进行输出。其中，操作指环在某一方向的力和/或加速度与该方向上的力敏电阻转化得到的电压模拟量或数字信号呈比例关系。可选但非限制，操作指环在某一方向受到的力和/或加速度与该方向上的力敏电阻转化得到的电压模拟量或数字信号呈正比关系，也即施加的力和/或加速度变化越大，信号调理单元4输出的电压模拟量或数字信号的变化也就越大。

在本发明一可选但非限制的实施例中，当信号调理单元4输出的电压模拟量或数字信号后，利用上述的控制单元对各个方向上的压力感应元件对应的电压模拟量或数字信号先进行滤波，将干扰信号予以滤除，可升操控精度并可避免误操作；之后再对滤波后的信号做矢量合成，判断出操作指环1在各个方向上受到的力和/或加速度，并控制搬运器进行相应地运动。例如，控制单元对上下前后4路共两个维度(+x，-x，+y，-y)的信号做矢量合成，判断出操作者对指环的作用力方向和大小，相应地控制移动搬运器的提升、下降以及前进、后退两个自由度的运动。可选但非限制，运动速度与电压值大小成正比。

在本发明一可选但非限制的实施例中，可通过在控制单元预设一阈值，若电压模拟量或数字信号小于阈值则不做响应，即操作者施加的力和/或加速度的变化若达不到一定的阈值限定条件时，则不会控制搬运器进行运动，可极大避免出现误操作的几率。

在本发明一可选但非限制的实施例中，图1所示的装置可以集成在搬运器上，不需要额外的控制面板或者遥控器。对于左右轮速度可以分别控制的移动搬运设备，可以将指环式传感器装置安装到移动搬运设备的左右扶手，操作者通过左右手施力大小不同，控制移动搬运器的左右轮差速运动，实现方向调整。

可选但非限制，传感器装置与搬运器之间还可以相互独立设置，若图1所示的装置不集成在搬运器上，那么控制单元可以通过有线或者无线方式与搬运器连接，以控制所述搬运器进行运动。例如控制单元可以通过蓝牙或者WIFI的方式与搬运器的控制模块实现通讯连接，实现操纵者的位置不受限制，能够更加灵活的操控搬运器。

下面就本发明提供一实施例进行进一步阐述，参照附图3所示，操作者将手指伸入操作指环，并且施加作用力，操作指环和传感器支撑结构之间安装上下前后四个力敏电阻原件，将操作者对指环的作用力，转化为电阻值的变化。

信号调理单元将力敏电阻原件的阻值变化转化为0-5V的电压值变化，并且输出电压值与操作者对指环某一方向的作用力呈线性对应关系。控制单元接收信号调理单元输出的4路电压模拟量信号，滤波后，对上下前后路共两个维度(+x，-x，+y，-y)的信号做矢量合成，判断出操作者对机器的作用力方向和大小，相应地控制移动搬运器的提升、下降以及前进、后退两个自由度的运动，且由于运动速度与电压值大小成正比，操作者不仅可以灵活控制移动搬运器的方向，还能控制其运动的速度。

综上所述，由于本发明采用了如上技术方案，通过将将操作指环、压力感应元件、传感器支撑结构、信号调理单元、控制单元等控制元件集成在一起，使用时，集成于传感器各个方向的力敏电阻，将操作者手指对指环的压力转化为电阻值变化，进而通过信号调理单元转化为电压值变化，控制单元根据采集到的电压值，控制移动搬运器的前进后退和提升机构的上下运动，并且可以直观的精确地控制需要操作的器械移动轨迹。本发明的优势在于集成度高，操作直观简单，其环装结构避免由于外部碰撞产生误操作，人机交互友好。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种用于搬运器的指环式传感器装置，其特征在于，包括：

操作指环；

压力感应元件，设置在操作指环外壁上，用于感应操作指环在各个方向上受到的力和/或加速度变化；

信号调理单元，连接所述压力感应元件，在所述压力感应元件感应到任意一方向的力和/或加速度变化时，将其转化为电压模拟量或数字信号的变化进行输出；

控制单元，连接所述信号调理单元，根据电压模拟量或数字信号的变化，控制一搬运器进行运动。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括一支撑结构，用于将所述压力感应元件固定在所述操作指环外壁。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，操作指环和支撑结构之间在不同方向上安装有至少四个压力感应元件，以感应来自至少四个方向上的力和/或加速度。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，压力感应元件为力敏电阻元件，将操作指环受到的力和/或加速度转换为电阻值的变化。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，信号调理单元将各力敏电阻元件的电阻值的变化转化为电压模拟量或数字信号并进行输出。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，操作指环在某一方向受到的力和/或加速度与该方向上的力敏电阻转化得到的电压模拟量或数字信号呈比例关系。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，利用所述控制单元对各个方向上的压力感应元件对应的电压模拟量或数字信号先进行滤波后，再做矢量合成，判断出操作指环在各个方向上受到的力和/或加速度，并控制所述搬运器进行相应地运动。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，通过所述控制单元预设一阈值，若所述电压模拟量或数字信号的变化小于阈值，则搬运器不做响应。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器装置集成在所述搬运器上；或

所述传感器装置与所述搬运器独立设置。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制单元通过有线或者无线方式与所述搬运器连接，以控制所述搬运器进行运动。