CN105702512B - 万向组合开关及万向控制器 - Google Patents

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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • G05G5/00—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member
    • G05G5/05—Means for returning or tending to return controlling members to an inoperative or neutral position, e.g. by providing return springs or resilient end-stops

Abstract

本发明提供一种万向组合开关及万向控制器，其包括上述的万向组合开关，所述万向组合开关置于控制器底座内，所述万向组合开关的摇杆的顶部设有操作部，所述操作部内设有控制器，所述摇杆上套设有关节轴承，所述摇杆与关节轴承构成周向旋转配合，所述摇杆与关节轴承构成轴向滑移配合，将摇杆和控制按键集成在一起，控制器通过控制按键实现功能操作，通过摇杆控制万向组合开关，实现功能XYZ运动控制及旋转运动控制。

Description

万向组合开关及万向控制器
技术领域
本发明涉及控制器，具体涉及一种可用于数控设备、机械臂、无人机 、电脑、游戏机、医疗器械以及精密仪器等的万向组合开关及万向控制器。
背景技术
世界经济的快速发展，越来越多人从事无人机和航模相关的产业，已经逐渐成为一种潮流。在当前环境下，对无人机和航模的遥控要求越来越高，因此技术也在不断的更新换代。
现有无人机遥控器或者航模遥控器有四项关键技术需要解决：1、陀螺仪随温度漂移的问题；2、姿态解算稳定性；3、陀螺灵敏度调整；4、加速度传感器比例系数调整。往往由于上述四项技术没有解决好，以至于控制精度达不到飞行控制效果，容易导致各种飞行事故，也非常不利于飞行的实时控制。
而现有的机床的操作大多都是采用摇杆以及控制按键进行控制，需要分开两只手进行操作。
而对于电脑操作时，也具有手柄进行游戏控制，但是也大多数是采用双手控制。
虽然目前的控制器很多，但是并不能直接跨领域多方面使用，都是独立的控制，而且大多数都是采用双手操作，在使用时较为不方便。
同时，现有的摇杆控制器大多数只能控制XY双轴方向的移动，而无法实现XYZ三轴方向的控制，使得在应用XYZ三轴运动的领域时，需要增添Z轴方向的控制键，造成整个控制器过于复杂。
发明内容
为了解决以上的不足，本发明提供了一种万向组合开关及万向控制器。
本发明提供：一种万向组合开关，其包括底座，所述底座中心设有穿孔，沿穿孔周向设置接触片；
开关件，置于底座内，且所述开关件底部设有旋转触头，所述旋转触头与接触片构成周向滑移配合，所述开关件中心设有穿孔，所述穿孔两侧分别设有旋转开关和上下轨迹开关，所述开关件顶部沿穿孔周向设置开关触点；
摇杆，所述摇杆置于穿孔内，且所述摇杆两侧分别设有与上下轨迹开关相适配的轨迹滑槽和与旋转开关相适配的旋转滑槽，所述旋转开关与旋转滑槽构成周向旋转配合，所述上下轨迹开关与轨迹滑槽构成轴向滑移配合，所述旋转滑槽为直线槽，所述轨迹滑槽的顶端为斜槽。
一种采用上述万向组合开关的万向控制器，其包括上述的万向组合开关，所述万向组合开关置于控制器底座内，所述万向组合开关的摇杆的顶部设有操作部，所述操作部内设有控制器，所述摇杆上套设有关节轴承，所述摇杆与关节轴承构成周向旋转配合，所述摇杆与关节轴承构成轴向滑移配合，所述关节轴承与万向组合开关固定连接，所述关节轴承与控制器底座的顶部之间设有第一复位件，所述摇杆底部与控制器底座的底部之间设有第二复位件，所述万向组合开关的底部与摇杆底部之间设有第三复位件，所述操作部的表面设有操作按键，所述控制器包括集成芯片，所述集成芯片与采集系统连接，所述采集系统与旋转开关以及上下轨迹开关连接，所述集成芯片还与控制系统电连接，所述控制系统与操作按键电连接。
所述第一复位件、第二复位件以及第三复位件为弹簧或磁铁中任意一种。
所述控制器还设有用于监控电流、电压、外部环境的监测系统。
所述控制器还设有平衡系统。
所述控制器设有信号系统以及信号收发系统，所述信号系统分别与集成芯片以及信号收发系统连接，所述信号收发系统与集成芯片双向连接，所述控制系统与信号收发系统连接。
所述信号收发系统为有线连接或无线连接。
所述操作部上设有锁止开关。
所述摇杆插设在控制器底座上，且与控制器底座连接处设置复位器。
本发明将摇杆和控制按键集成在一起，同时能够实现XYZ运动控制以及周向旋转控制，实现单手操作，将第二只手空出来，可以进行其他操作，而且操作按键设置在操作部上，在使用时，在手持操作，仅仅动动手指就可以进行控制方面的操作，适用于各种操作领域，如无人机控制、机床加工、电脑操作等领域，适用范围广，适用方便。
附图说明
图1为万向组合开关的底座的结构示意图。
图2为万向组合开关的开关件的结构示意图。
图3为万向组合开关的摇杆的结构示意图。
图4为万向控制器的结构示意图。
图5为本发明的控制器的原理示意图。
图6为万向控制器的外形示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：
如图1和图3、图4所示，本发明公开了一种万向组合开关，其包括底座2，所述底座2中心设有穿孔，沿穿孔周向设置接触片48；
开关件，置于底座内，且所述开关件底部设有旋转触头43，所述旋转触头43与接触片48构成周向滑移配合，所述开关件中心设有穿孔，所述穿孔两侧分别设有旋转开关45和上下轨迹开关46，所述开关件顶部沿穿孔周向设置开关触点44；
摇杆，所述摇杆置于穿孔内，且所述摇杆两侧分别设有与上下轨迹开关相适配的轨迹滑槽42和与旋转开关相适配的旋转滑槽41，所述旋转开关与旋转滑槽件构成周向旋转配合，所述上下轨迹开关与轨迹滑槽构成轴向滑移配合。
所述旋转滑槽为直线槽，所述轨迹滑槽的顶端为斜槽。
在使用时由于摇杆两侧的旋转滑槽和轨迹滑槽与开关件上的配合，可以实现，在摇杆上下移动时，其会带动上下轨迹开关位移，而上下轨迹开关可以是行程开关，利用轨迹滑槽带动行程开关上下移动实现行程值的变化，也可以采用阻值变化，来进行位移量的检测；
而旋转开关则是摇杆构成了周向旋转配合，即在摇杆旋转时其会带动开关件旋转，此时设置在开关件底部的旋转触头与底座上的接触片构成滑动摩擦，而接触片可以设置多个档位，使得摇杆旋转时会带动旋转触头进入不同的档位而实现旋转角度的检测，同时该接触片与旋转触头之间的配合采用滑动电阻的方式，利用阻值变化来实现对摇杆旋转角度的检测；
而设置在开关件顶部的开关触点，则与摇杆前后左右倾斜时进行点触配合，即在与摇杆联动的开关件的内部周向设置多个弹性触点47，当摇杆任意方向倾斜时，该弹性触点会与开关触点闭合，实现多个前后左右的判别，同时该开关触点和弹性触点相对应，开关触点数量可以为4个或8个，周向等分分布在穿孔周围。
利用上述方式实现摇杆XYZ三轴的运动判定，极大的简化了摇杆的结构，同时具有摇杆旋转检测， 能够在原本前后左右上下的基础上增加周向旋转检测。
如图4、图5和图6所示，本发明还公开了一种采用上述万向组合开关4的其包括上述的万向组合开关，所述万向组合开关置于控制器底座内，所述万向组合开关的摇杆的顶部设有操作部，所述操作部内设有控制器，所述摇杆上套设有关节轴承3，所述摇杆与关节轴承构成周向旋转配合，所述摇杆与关节轴承构成轴向滑移配合，所述关节轴承与万向组合开关固定连接，所述关节轴承与控制器底座的顶部之间设有第一复位件，所述摇杆底部与控制器底座的底部之间设有第二复位件，所述万向组合开关的底部与摇杆底部之间设有第三复位件5，所述操作部的表面设有操作按键，所述控制器包括集成芯片，所述集成芯片与采集系统连接，所述采集系统与旋转开关以及上下轨迹开关连接，所述集成芯片还与控制系统电连接，所述控制系统与操作按键电连接，所述万向组合开关的底座上设有固定孔49，通过固定孔49固定在控制器底座上。
在所述控制器底座内固定连接有集成线路板6，所述集成线路板通过数据线与控制器连接，所述数据线7穿过摇杆布置。
当摇杆动作时，会带动关节轴承动作，而关节轴承与万向开关固定连接，摇杆会穿过关节轴承，其可在关节轴承内旋转或轴向移动，且其可以带动关节轴承前后左右移动。而对于现在的摇杆采用触点开关的方式，该结构的设计不会造成长时间的操作对触点开关的磨损，影响其使用寿命，而且旋转开关的设计，其可以周向检测，精确性更高。
本发明在使用时,可以根据需求检测前后左右上下以及摇杆旋转时的信号，同时也可以在操作部上直接进行控制操作。
所述第一复位件、第二复位件以及第三复位件为弹簧或磁铁中任意一种。所述第一复位件用于摇杆上下移动的复位，而第二复位件则用于摇杆旋转复位，所述第三复位件则用于摇杆前后左右摆动复位。
所述操作部的表面设有操作按键13，操作按键13比如暂停键、确认键、选择键之类的，所述控制器包括集成芯片，所述集成芯片与采集系统连接，所述采集系统与旋转开关以及上下轨迹开关连接，所述集成芯片还与控制系统电连接，所述控制系统与操作按键电连接，所述操作按键可以根据不同的设备终端进行功能匹配，以满足不同的终端设备的使用需求。
周向运动以及上下运动的信号经集成芯片处理之后，通过控制系统直接控制终端设备的动作，只需要对集成芯片的控制指令进行修改即可满足不同领域的操作要求，实现多领域应用，又或者通过选择进行多终端设备的选择性操作，也能满足不同领域设备的操作需求。
所述控制器还设有用于监控电流、电压、外部环境的监测系统，根据需求，监测电流、电压的变化，而且也可以根据需求添加对温度、湿度、气压等外部环境的监测，以满足在不同的环境下，对控制器进行保护，避免气温的变化影响使用。
所述控制器还设有平衡系统，当将该设备用于无人机操作时，需要采用平衡系统对无人机的操作进行稳定操作，保证无人机的飞行平稳。
而在机床加工领域，本发明采用XYZ三轴控制的方式，能够直接实现在一个摇杆上控制机械手或加工装置三轴方向的移动，避免采用组合开关的方式进行控制。
所述控制器设有信号系统以及信号收发系统，所述信号系统分别与集成芯片以及信号收发系统连接，所述信号收发系统与集成芯片双向连接，所述控制系统与信号收发系统连接。所述信号收发系统为有线连接或无线连接。无线连接方式可以是无线网络、蓝牙、网络等方式，当采用无线连接的方式时，则可以通过监控设备进行远程操作，实现不在现场进行控制，以满足远程操作的需求。
所述操作部上设有锁止开关9，可以对操作按键进行锁定，防止误操作，也可以避免在机床加工时，在确定起始点之后，则可以通过锁止开关9将摇杆锁定，直接将操作交于机床自动控制，也可以通过锁止开关9进行手动控制和自动控制切换。
在所述操作部上也可以设有球形开关11，可以直接用球形开关11来进行方向选择，也可以用于对设备的多段操作。例如：在无人机控制领域内，采用摇杆控制无人机的升降飞行方向，而当需要调节航拍角度时，则可以通过球形开关进行角度调节。
所述摇杆插设在控制器底座上，且与控制器底座连接处设置复位器，通过复位器10对摇杆进行复位，在摇杆转动的时候，能够被复位。该复位器为橡胶复位器。
同时在控制器底座上可以设置开关12以及功能按键14，可以直接在控制器底座上进行操作，方便不适应单手操作的人员进行操作，也可以进行设备终端的匹配。
所述操作部为球形形状，也可以采用符合人体工程学的结构，比如刚好与手掌握紧后想吻合，而且在使用时将按键设置在手指方便操作的位置，使得操作更加快捷方便。
实施例不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种万向组合开关，其特征在于：其包括底座，所述底座中心设有穿孔，沿穿孔周向设置接触片；
开关件，置于底座内，且所述开关件底部设有旋转触头，所述旋转触头与接触片构成周向滑移配合，所述开关件中心设有穿孔，所述穿孔两侧分别设有旋转开关和上下轨迹开关，所述开关件顶部沿穿孔周向设置开关触点；
摇杆，所述摇杆置于穿孔内，且所述摇杆两侧分别设有与上下轨迹开关相适配的轨迹滑槽和与旋转开关相适配的旋转滑槽，所述旋转开关与旋转滑槽构成周向旋转配合，所述上下轨迹开关与轨迹滑槽构成轴向滑移配合，所述旋转滑槽为直线槽，所述轨迹滑槽的顶端为斜槽。
2.一种采用上述权利要求1所述的万向组合开关的万向控制器，其特征在于：其包括上述的万向组合开关，所述万向组合开关置于控制器底座内，所述万向组合开关的摇杆的顶部设有操作部，所述操作部内设有控制器，所述摇杆上套设有关节轴承，所述摇杆与关节轴承构成周向旋转配合，所述摇杆与关节轴承构成轴向滑移配合，所述关节轴承与万向组合开关固定连接，所述关节轴承与控制器底座的顶部之间设有第一复位件，所述摇杆底部与控制器底座的底部之间设有第二复位件，所述万向组合开关的底部与摇杆底部之间设有第三复位件，所述操作部的表面设有操作按键，所述控制器包括集成芯片，所述集成芯片与采集系统连接，所述采集系统与旋转开关以及上下轨迹开关连接，所述集成芯片还与控制系统电连接，所述控制系统与操作按键电连接。
3.根据权利要求2所述的万向控制器，其特征在于：所述第一复位件、第二复位件以及第三复位件为弹簧或磁铁中任意一种。
4.根据权利要求2所述的万向控制器，其特征在于：所述控制器还设有用于监控电流、电压、外部环境的监测系统。
5.根据权利要求2所述的万向控制器，其特征在于：所述控制器还设有平衡系统。
6.根据权利要求2所述的万向控制器，其特征在于：所述控制器设有信号系统以及信号收发系统，所述信号系统分别与集成芯片以及信号收发系统连接，所述信号收发系统与集成芯片双向连接，所述控制系统与信号收发系统连接。
7.根据权利要求6所 述的万向控制器，其特征在于：所述信号收发系统为有线连接或无线连接。
8.根据权利要求2所述的万向控制器，其特征在于：所述操作部上设有锁止开关。
9.根据权利要求2所述的万向控制器，其特征在于：所述摇杆插设在控制器底座上，且与控制器底座连接处设置复位器。
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