CN104684696B - 使用操纵杆的位置控制装置 - Google Patents

Abstract

公开了使用操纵杆的位置控制装置，当作用在物体上的压力被感测到，并且所述压力施加于所述物体时，所述位置控制装置能够限制所述物体的运动。所述使用操纵杆的位置控制装置包括操纵杆单元、感测单元、电动机，和压力单元。所述操纵杆单元包括棒条，当负荷施加于所述棒条的一端时，所述棒条能够绕着所述棒条的一端和另一端之间的点运动。当通过压力传感器测量压力时，所述电动机被驱动。压力单元通过与所述压力传感器测量的压力成比例地驱动所述电动机来向所述棒条施加压力，以便防止所述棒条朝压力增大的方向旋转。

Description

使用操纵杆的位置控制装置

技术领域

本发明涉及一种位置控制装置，该装置能够使用操纵杆来控制物体的位置，更具体地，涉及一种使用操纵杆的位置控制装置，当作用于该物体上的压力被感测到，并且该压力施加于该物体上时，其能够限制物体的运动。

背景技术

操纵杆被用来控制机械手臂或者物体的位置。也就是说，通过移动操纵杆来控制物体或者机械手臂的位置。当操作者旋转操纵杆时，操纵杆的旋转位置被检测到，从而通过与操纵杆移动的距离成比例地移动机械手臂从而对机械手臂进行控制。

韩国提前公开专利申请NO.10-1994-0000955公开了一种操纵杆以及使用该操纵杆的位置检测方法，韩国提前公开专利申请NO.10-1999-0061783公开了一种通过操作操纵杆来驱动物体的方法。

在相关技术中，在通过移动操纵杆来控制物体或机械手臂的情况下，操作者可能从视觉上识别物体与另一物体接触，从而对另一物体施加压力，但是操作者可能不会感觉到压力。因此，当操作者在没有从视觉上识别出压力的状态下，继续对操纵杆进行操作时，压力可能被过度的施加于机械手臂。在这种情况下，存在这样一个问题：由于过度负荷施加于机械手臂上，机械手臂可能被损坏。

发明内容

技术问题

本发明的一个目的是提供一种使用操纵杆的位置控制装置，在该位置控制装置中，当压力被施加于物体上，并且被传递给操作者时，操作者对操纵杆进行操作，并且可能感应到压力。本发明的另一个目的是提供一种使用操纵杆的位置控制装置，当压力施加于物体上，并且被传送给操作者时，该位置控制装置能够以物理方式限制物体的运动。

技术方案

根据本发明的一方面，使用操纵杆的位置控制装置包括操纵杆单元(astick unit)、感测单元、电动机，以及压力单元。操纵杆单元包括棒条，当有负荷施加于该棒条的一端时，该棒条能够绕着在该棒条的一端和另一端之间的点旋转。感测单元感测操纵杆单元的旋转位置。当通过压力传感器测量到压力时，电动机被驱动。压力单元通过与压力传感器测量的压力成比例地驱动电动机从而施加压力于棒条，以便防止棒条朝压力增大的方向旋转。

在该位置控制装置中，压力单元可以与压力传感器测量的压力成比例地来限制棒条的旋转角。

在该位置控制装置中，操纵杆单元的棒条可能在其点上形成有球。在这种情况下，操纵杆单元可能进一步包括与球耦接的壳体，使得该棒条的一端被插入到壳体，同时，该棒条的另一端被暴露，并且该棒条能够绕着该球旋转。

在该位置控制装置中，壳体可能在其上面部分形成有包围棒条的突起，使得棒条能够绕着球旋转。在这种情况下，压力单元可以包括：第一齿轮，该第一齿轮包围突起并被拧到突起；第二齿轮，该第二齿轮通过电动机旋转，并且与第一齿轮啮合，以通过沿着突起移动第一齿轮来调整第一齿轮和棒条一端之间的距离；以及弹簧，该弹簧在其一端通过棒条支撑，并且通过第一齿轮收缩，以便当第一齿轮朝着棒条的一端移动时，向棒条施加推力。

在该位置控制装置中，压力单元可以进一步包括环形垫圈，该环形垫圈支撑弹簧的另一端，以便在第一齿轮的上面部分滑动并且包围棒条。

在该位置控制装置中，感测单元可以包括与棒条的另一端耦接的磁铁，以及被安装到壳体以便检测磁铁的位置的多个磁传感器。

技术效果

根据本发明，通过棒条的旋转而检测到压力时电动机工作，以使第一齿轮与第二齿轮旋转。此时，弹簧被压缩，以向棒条施加压力。由此，可以向操作棒条的操作者传递压力，使操作者检测压力。另外，此时，为了移动物体而移动棒条则需要更大的负荷，因此可以防止操作者的错误操作。

此外，当检测到压力时，使第一齿轮移动，从而以物理方式限制棒条的旋转角度。也就是说，能够防止棒条的过度旋转。

附图说明

从结合附图的以下详细描述中将更清楚地理解本发明的上述目的和其他目的、特征以及其他优点，其中：

图1是示出根据本发明的实施例的使用操纵杆的位置控制装置的透视图；

图2是示出如图1所示的使用操纵杆的位置控制装置的后视图；

图3是示出如图1所示的使用操纵杆的位置控制装置的局部切割透视图；

图4是示出如图1所示的使用操纵杆的位置控制装置的分解透视图；

图5是示出如图1所示的使用操纵杆的位置控制装置的分解前视图；

图6是示出如图1所示的使用操纵杆的位置控制装置的横截面视图；以及

图7是示出如图1所示的使用操纵杆的位置控制装置的操作状态的横截面视图。

10：操纵杆单元 11：棒条

12：一端 13：另一端

14：球 15：支撑片

17：壳体 18：突起

20：感测单元 21：磁铁

23：磁传感器 25：电动机

30：压力单元 31：第一齿轮

33：第二齿轮 35：弹簧

37：垫圈

具体实施方式

以下将参照图1至图7，对根据本发明的示例性实施例的使用操纵杆的位置控制装置进行更详细的描述。

根据本发明实施例的使用操纵杆的位置控制装置包括操纵杆单元10、感测单元20、电动机25、以及压力单元30。

操纵杆单元10包括棒条11以及壳体17。

棒条11在其一端12和其另一端13之间形成有球14。突起的支撑片15被设置在球14和棒条11的一端12之间。

壳体17形成有通孔，使得棒条11的一端12可以暴露在外面，而其另一端12可以被插入到其中。另外，壳体17形成有向外突出的突起18，以便包围在通孔中的棒条11。球14与所述通孔耦接，使得棒条11可以绕着球14旋转。由于棒条11需要旋转，在突起18以及棒条11之间设置有一定的间距。因此，当操作者紧握棒条11的一端12，并且使其移动时，棒条11绕着球14旋转，从而棒条11的另一端13移动。

当棒条11绕着球14旋转时，感测单元20用来测量棒条11的旋转角度。为此，感测单元20包括磁铁21以及多个磁传感器23。磁铁21与棒条11的另一端13耦接。

磁传感器23被安装到壳体17的底部，以便感测磁铁21的位置。在本实施例中，四个磁传感器23a、23b、23c，以及23d被安装以感测磁铁21的位置。也就是说，由于磁铁21的位置在棒条11旋转的期间改变，磁场发生改变。可以通过使用四个磁传感器23a、23b、23c，以及23d测量磁场来感测磁铁21的位置。因此，计算出棒条11的另一端13的移动距离以及棒条11的旋转角度是可能的。当通过感测单元20计算出棒条11的另一端13的移动距离时，可以与棒条11的移动距离成比例地来移动机械手臂或者物体。在这种情况下，如果机械手臂或者物体移动并接触到另一物体，其压力通过压力传感器(未显示)来测量。当棒条11继续旋转，压力继续增加。

当通过压力传感器测量压力时，电动机25被驱动。也就是说，当压力从压力传感器传送到电动机25时，电动机25被驱动。

压力单元30通过与压力传感器测量的压力成比例地驱动电动机25来向棒条11施加压力，并且与压力传感器测量的压力成比例地限制棒条11的旋转角，以便防止棒条11朝压力增大的方向旋转。

为此，压力单元30包括第一齿轮31、第二齿轮33、弹簧35，以及环形垫圈37。

第一齿轮31被拧到突起18上，同时包围突起18。因此，当第一齿轮31旋转时，第一齿轮31可以沿着突起18在由箭头1或者箭头3指示的方向移动。

第二齿轮33可旋转地与电动机25耦接，并且与第一齿轮31啮合。因此，当第二齿轮33旋转时，第一齿轮31在第二齿轮33旋转期间，沿着突起18移动。

弹簧35被安装在支撑件15以及第一齿轮31之间，使得弹簧35的一端由棒条11的支撑片15支撑。

环形垫圈37位于第一齿轮31的上面部分，并且支撑弹簧35的另一端，以便在第一齿轮31的上面部分滑动。因此，当第一齿轮31上升时，环状垫圈37也上升，使得弹簧35收缩。当第一齿轮31下降时，环形垫圈37下降，使得弹簧35回到原来的形状。

在下文中，将参照图6和图7对根据实施例的使用操纵杆的位置控制装置的操作进行描述。当第一齿轮31未上升时，棒条11可以以如图6所示的角度旋转。当在棒条11旋转期间，通过压力传感器感测到压力，并且电动机25运行时，第二齿轮33旋转，使得第一齿轮31沿着箭头1的方向上升。然后，如图7所示，弹簧35收缩。当弹簧35收缩时，弹簧35向支撑片15施加压力。因此，压力被传送到棒条11，并且被操作者感觉到。仅当操作者为了旋转棒条向棒条施加更大的推力时，才可能旋转棒条11，从而使物体移动。因此，旋转棒条11变得更加困难。同时，由于第一齿轮31在这种状态下上升，棒条11可能以角度b旋转。因此，棒条旋转的角度减小。因此，当第一齿轮31上升时，棒条11的旋转角度被限制，弹簧35收缩，以便向棒条11施加压力。因此，旋转棒条11是有难度的。

当棒条11要返回而移动时，通过压力传感器测得的压力减少。因此电动机25反向旋转，并且第一齿轮31沿着箭头3的方向移动。因此，当弹簧35返回到原来的长度时，作用在棒条11上的压力减少，能够旋转棒条11的角度增加到如图6所示的大小。

因此，根据本实施例，当压力被施加到压力传感器时，可以限制棒条11的旋转角度，并且通过向棒条施加压力阻碍棒条11的旋转。

Claims (3)

1.一种使用操纵杆的位置控制装置，包括：

操纵杆单元，所述操纵杆单元包括棒条和壳体，当负荷施加于所述棒条的一端时，所述棒条能够绕着在所述棒条的一端和另一端之间的点旋转，在该点上形成有球，所述壳体与所述球耦接，所述棒条的一端被插入到所述壳体中，同时所述棒条的另一端被暴露，所述壳体在上部形成有包围所述棒条的突起，使得所述棒条能够绕着所述球旋转；

感测单元，所述感测单元感测所述操纵杆单元的旋转位置；

电动机，当通过压力传感器测量到压力时，所述电动机被驱动；

压力单元，所述压力单元通过与所述压力传感器测量的压力成比例地驱动所述电动机来向所述棒条施加压力，并且与所述压力传感器测量的压力成比例地限制所述棒条的旋转角度，以便防止所述棒条朝压力增大的方向旋转，

所述压力单元包括：第一齿轮，所述第一齿轮包围所述突起，并且通过螺丝被拧到所述突起上；第二齿轮，所述第二齿轮被所述电动机旋转，并且与所述第一齿轮啮合，以便通过沿着所述突起移动所述第一齿轮来调整所述第一齿轮与所述棒条的一端之间的距离；以及弹簧，所述弹簧在其一端由所述棒条支撑，并且通过所述第一齿轮收缩，以便当所述第一齿轮朝着所述棒条的一端移动时，向所述棒条施加力。

2.根据权利要求1所述的使用操纵杆的位置控制装置，其中，所述压力单元进一步包括环状垫圈，所述环状垫圈支撑所述弹簧的另一端，以便在所述第一齿轮的上部滑动并包围所述棒条。

3.根据权利要求1或2所述的使用操纵杆的位置控制装置，其中，所述感测单元包括：

磁铁，所述磁铁与所述棒条的另一端耦接；以及

多个磁传感器，所述多个磁传感器被安装到壳体，以便感测所述磁铁的位置。