CN106314743A - 一种水上载人板方向操控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水上载人板方向操控系统，涉及水上载人板技术领域，包括感应人体倾斜角度的陀螺仪、信号处理模块、伺服系统、转向舵、手动角度输入模块，所述信号处理模块的一端分别连接陀螺仪和手动角度输入模块，另一端通过伺服系统连接转向舵。通过设置带角度感应的陀螺仪采集载人板角度变化的信号传递给信号处理模块，信号处理模块把陀螺仪信号转成伺服系统机械操控指令，从而调整转向舵的转向舵量，进而控制载人板的方向。当载人板在人的作用下相对水平面左倾时，转向舵控制载人板转向左，当载人板右倾时，转向舵控制载人板转向右，从而实现角度改变实现方向调整的目的。

Description

一种水上载人板方向操控系统

技术领域

本发明涉及水上载人板技术领域，尤其是涉及水上载人板的方向操控领域。

背景技术

传统水上载人板的转向靠人肢体控制，费力的同时需具备熟练的技巧，操作载人板的新手很容易落水，风险系数较大。随着科技的发展，市面上出现了装备手控舵或脚控舵的载人板，但束缚了手脚反而使操作不习惯。市面上尚未出现带有陀螺仪实现转向的水上载人板。

发明内容

本发明为克服上述情况不足，旨在提供一种实现转向的水上载人板方向操控系统。

一种水上载人板方向操控系统，包括陀螺仪、信号处理模块、伺服系统、转向舵、手动角度输入模块，所述信号处理模块的一端分别连接陀螺仪和手动角度输入模块，另一端通过伺服系统连接转向舵。通过设置带角度感应的陀螺仪采集运动中角度变化的信号传递给信号处理模块，信号处理模块把陀螺仪信号转成伺服系统机械操控指令，从而调整转向舵的转向舵量，进而控制载人板的方向。当载人板在人的作用下相对水平面左倾时，转向舵控制载人板转向左，当载人板右倾时，转向舵控制载人板转向右，从而实现角度改变实现方向调整的目的。

进一步的，所述信号处理模块设有角度阀值模块。

进一步的，所述伺服系统内设有防倾覆发动机。当陀螺仪所感应到的倾斜角度超过角度阀值，防倾覆发动机应急启动，提供动力支援，使载人板回复平衡。

进一步的，所述信号处理模块和所述伺服系统构成控制器系统且置入同一壳体中，壳体具有侧壁，侧壁内设置有冷却管路，冷却管路包括冷却主管路和冷却支路，冷却主管路包括固定主管路和活动主管路，活动主管路设置在主管路活动块中，主管路活动块中的活动主管路用于选择性的将位于主管路活动块上方和下方的固定主管路连通，固定主管路连通主管路活动块设置在壳体的侧壁中，侧壁中还滑动的设置有冷却支路活动块，冷却支路活动块中设置有冷却支路，冷却支路活动块包括吸热管和支路连接管，吸热管与支路连接管连通，冷却支路活动块用于在侧壁中的槽中滑动以推动主管路活动块，由支路连接管与固定主管路连接。

通过在侧壁中设置固定主管路和活动主管路，可以灵活的排布主管路活动块，对于最需要冷却的局部进行制冷，在发热量较大的元件附近就将空气进行冷却，无需等到空气都上升到壳体内的顶部后再进行冷却，及时的将控制器系统壳体内的空气降温，从而降低了控制器系统的整体工作温度，有利于提高其工作能力，改善控制器系统运行的稳定性。

进一步优选的技术方案，其附加特征在于：主管路活动块与压缩弹簧连接，压缩弹簧的另一端还与侧壁连接。

通过设置压缩弹簧，当冷却支路活动块离开后，可以使得主管路活动块能够自动的回位，以保证冷却主管路的顺利连通，从而维持冷却系统的正常运行。

再进一步优选的技术方案，其附加特征在于：侧壁上还设置有活动块限位装置，活动块限位装置用于保证主管路活动块在压缩弹簧的作用下恢复原位时能够使得活动主管路与固定主管路对齐。

通过设置活动块限位装置，可以防止主管路活动块在压缩弹簧的推动下，向远离压缩弹簧的方向运动得过远，从而导致活动主管路不能与固定主管路完全对齐的问题。

再进一步优选的技术方案，其附加特征在于：侧壁上还设置有弹性定位销，冷却支路活动块上设置与弹性定位销对应的定位孔，弹性定位销用于防止压缩弹簧通过主管路活动块传递的作用力使得支路连接管与固定主管路脱离。

通过弹性定位销，可以克服压缩弹簧通过主管路活动块对冷却支路活动块所施加的弹力，从保证冷却支路活动块也能够在侧壁内准确定位，以保证固定主管路与支路连接管的对齐。

进一步的，所述防倾覆发动机为两个，且安装在载人板宽度方向上的两侧。

进一步的，所述载人板面向水面的一侧沿船体宽度方向的横截面呈中间和两端位置渐低的结构对称的M型结构。优选的，所述载人板面向水面的一侧沿宽度方向的中心位置低于两端的位置。该结构加强了船体对水的附着力，可以更平稳的在水面行驶，在快速行驶时，M型船体会对水流起导流作用，使水流向两边沿M型船体散开，减小阻力。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是本发明的结构框架示意图；

图2是本发明的某一优选实施例中的控制器系统侧壁的局部结构示意图；

图3是本发明的某一优选实施例中的控制器系统侧壁的一个使用状态图；

图4是本发明的某一优选实施例中的控制器系统侧壁的剖视的立体图；

图5是本发明的某一优选实施例中的控制器系统侧壁的一个结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

请参照图1，一种水上载人板方向操控系统，包括感应人体倾斜角度的陀螺仪1、信号处理模块3、伺服系统5、转向舵7、手动角度输入模块9，所述信号处理模块3的一端分别连接陀螺仪1和手动角度输入模块9，另一端通过伺服系统5连接转向舵7。当人站在水上载人板的上方时，在重力方向上存在相互平衡的两个力，即人的重力、水给载人板的浮力和水的冲击力(如载人板为冲浪板时有冲击力)导致载人板给人的支持力。水平方向上存在向前的动力(该动力可由置于载人板内部的防倾覆发动机提供或者连接于载人板的绳索等提供)和水的阻力。载人板需要转向时，载人板上的人调整重心，载人板相对水平面偏离，当陀螺仪1感应到载人板体方向的倾斜角度时，将信号传递给信号处理模块3，伺服系统5根据信号处理模块3的信号调整转向舵7的转向舵量，进而控制载人板的方向，从而实现方向调整的目的。具体的，当载人板在人的作用下相对水平面左倾时，转向舵控制载人板转向左，当载人板右倾时，转向舵控制载人板转向右。

进一步的，所述信号处理模块3设有角度阀值模块。当陀螺仪1所感应到的倾斜角度超过角度阀值，迅速调整转向舵7的转向舵量，载人板回复平衡，防止倾覆。

进一步的，所述伺服系统5内设有防倾覆发动机，当陀螺仪1所感应到的倾斜角度超过角度阀值，防倾覆发动机应急启动，提供动力支援，使载人板回复平衡。

进一步的，所述防倾覆发动机为两个，且安装在载人板宽度方向上的两侧。宽度方向上的两侧即载人板左右两侧。当载人板左倾超过角度阀值，左边的防倾覆发动机启动，迅速提供辅助动力，回复平衡更迅速。当载人板右倾超过角度阀值，右边的防倾覆发动机启动，迅速提供辅助动力，回复平衡更迅速。

进一步的，所述载人板面向水面的一侧沿船体宽度方向的横截面呈中间和两端位置渐低的结构对称的M型结构。该结构加强了船体对水的附着力，可以更平稳的在水面行驶，在快速行驶时，M型船体会对水流起导流作用，使水流向两边沿M型船体散开，减小阻力。进一步的，所述载人板面向水面的一侧沿宽度方向的中心位置低于两端的位置，更有效的减小阻力。

上述系统的频繁调整等动作的实现，一方面依托于高性能的陀螺仪1、信号处理模块3和伺服系统5，另一方面与他们的可靠运行密切相关，最容易发生的故障是过热故障，一旦某个元件损毁，将导致性能降低甚至无法运行。

本发明特针对上述情况做出进一步的设计，将信号处理模块和伺服系统置入置与同一壳体中，为方便起见，信号处理模块和伺服系统统称为控制器系统，所述壳体具有侧壁。请一并参照图2至图5。图中，各个附图标记表示的含义如下：100、侧壁；101、主管路活动块；102、固定主管路；103、活动主管路；104、冷却支路活动块；105、吸热管；106、支路连接管；107、压缩弹簧；108、纵向移动导轨；109、横向驱动装置；110、横向移动导轨；111、气缸；112、活动块夹手；113、活动块限位装置。

具体的，载人板外的水与冷却管路相通，冷却管路包括冷却主管路和冷却支路，冷却主管路包括固定主管路102和活动主管路103，活动主管路103设置在主管路活动块101中，主管路活动块101中的活动主管路103用于选择性的将位于主管路活动块101上方和下方的固定主管路102连通，固定主管路102连通主管路活动块101设置在壳体的侧壁100中，侧壁100中还滑动的设置有冷却支路活动块104，冷却支路活动块104中设置有冷却支路，冷却支路活动块104包括吸热管105和支路连接管106，吸热管105与支路连接管106连通，冷却支路活动块104用于在侧壁100中的槽中滑动以推动主管路活动块101，由支路连接管106与固定主管路102连接。

通过在侧壁100中设置固定主管路102和活动主管路103，可以灵活的排布主管路活动块，对于最需要冷却的局部进行制冷，在发热量较大的元件附近就将空气进行冷却，及时的将控制器系统壳体内的空气降温，从而降低了控制器系统的整体工作温度，有利于提高其工作能力，改善控制器系统运行的稳定性。

进一步具体的，主管路活动块101与压缩弹簧107连接，压缩弹簧107的另一端还与侧壁100连接。

通过设置压缩弹簧107，当冷却支路活动块104离开后，可以使得主管路活动块101能够自动的回位，以保证冷却主管路的顺利连通，从而维持冷却系统的正常运行。

进一步具体的，在冷却支路活动块104滑动的过程中，冷却支路活动块104的上、下表面用于在支路连接管106尚未与固定主管路102对接的时候，将固定主管路102密封；在主管路活动块101滑动的过程中，主管路活动块101的上、下表面用于在活动主管路103尚未与固定主管路102对接的时候，将固定主管路102密封。

通过将冷却支路活动块104和主管路活动块101的上、下表面都设置成可以将固定主管路102密封的状态，可以保证在滑动的过程中，固定主管路102的端口暂时处于密封状态，主管路内的冷却水不会发生泄露。

具体的，侧壁100上还设置有活动块限位装置113，活动块限位装置113用于保证主管路活动块101在压缩弹簧107的作用下恢复原位时能够使得活动主管路103与固定主管路102对齐。图中可以看出，使得冷却支路活动块104滑动的轨道是要比使得主管路活动块101滑动的轨道在侧壁100厚度方向上的尺度要小，在冷却支路活动块104滑动的轨道两侧部分即形成了对主管路活动块101进行限位的活动块限位装置113。

通过设置活动块限位装置113，可以防止主管路活动块101在压缩弹簧107的推动下，向远离压缩弹簧107的方向运动得过远，从而导致活动主管路103不能与固定主管路102完全对齐的问题。

再进一步具体的，侧壁100上还设置有弹性定位销(图中未示出)，冷却支路活动块104上设置与弹性定位销对应的定位孔(图中未示出)，弹性定位销用于防止压缩弹簧107通过主管路活动块101传递的作用力使得支路连接管106与固定主管路102脱离。当然，使得弹性定位销的定位作用丧失的力量大于压缩弹簧107被压紧时的弹力。

通过弹性定位销，可以克服压缩弹簧107通过主管路活动块101对冷却支路活动块104所施加的弹力，从保证冷却支路活动块104也能够在侧壁100内准确定位，以保证固定主管路102与支路连接管106的对齐。

动作原理如下：

当设置位置的时候，可以根据控制器系统中的各个发热元件的发热功率和散热状况，选择侧壁的各个区域的冷却支路活动块104的数量和种类，例如图5中，在控制器系统的中下部散热元件的散热较为集中，在控制器系统的顶部也设置有散热元件，那么可以在侧壁的中下部连续地布置2块冷却支路活动块，在图5中自下而上的第三个槽中不布置冷却支路活动块，在图5中的自下而上的第4个槽中布置冷却支路活动块。

当需要布置冷却支路活动块的时候，将冷却支路活动块104推入到槽中，当冷却支路活动块104与主管路活动块101接触之后，克服压缩弹簧107的压力继续向前移动，直至冷却支路活动块104中的支路连接管106与固定主管路102对齐，主管路中的冷却水即流入吸热管105中，对侧壁100进行冷却，进而实现对储物腔中的冷却。由于有弹性定位销的存在，所以当冷却支路活动块被推动到位的时候，弹性定位销弹出，可以将冷却支路活动块的位置被限定。在图5中，由于自上而下起第二个槽中不设置冷却支路活动块，所以冷却水会从固定主管路和活动主管路中直接通过，不通过冷却支路活动块对控制器系统内进行冷却。而自上而下起第1、3、4个槽内放置冷却支路活动块，所以主管路中的冷却水会流经冷却支路活动块，对侧壁内的空间进行冷却。当需要将冷却支路活动块104取出的时候，弹性定位销可以制作为圆弧状使得该定位销在一定外力下可以从定位孔中抽出，也可以使用电磁铁制作定位销，通电后可以通过电磁力将定位销推出定位孔等等，在机械领域还有很多实施方案，在此不一一列举，同时利用电磁铁吸住冷却支路活动块104，带动冷却支路活动块向回撤，主管路活动块101被压缩弹簧107顶出，由于主管路活动块101和冷却支路活动块104的上下表面都能够将固定主管路102密封，所以在主管路活动块101移动的过程中，该条主管路处于暂时的关闭状态，当移动过程完成后，主管路恢复成通的状态。由于设置活动块限位装置113，可以防止主管路活动块101在压缩弹簧107的推动下，向远离压缩弹簧107的方向运动得过远，从而导致活动主管路103不能与固定主管路102完全对齐的问题。

在控制器系统工作时，发热元件产生热量，由于在发热元件周围存在着冷却管路，冷却管路利用的冷却源就来至于水上载人板外的水，载人板运动得越快，作为冷却源的水也流动越快，使载人板内的控制器系统温度均衡，保障了控制器系统即信号处理模块和伺服系统的可靠高效运行。

本发明的载人板不仅包括设有动力防倾覆发动机的动力载人板，还包括靠绳索或其他动力拉动的无动力载人板，载人板不限于冲浪板等板体，还包括水上滑板船等船体。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种水上载人板方向操控系统，其特征在于，包括感应人体倾斜角度的陀螺仪、信号处理模块、伺服系统、转向舵、手动角度输入模块，所述信号处理模块的一端分别连接陀螺仪和手动角度输入模块，另一端通过伺服系统连接转向舵。

2.根据权利要求1所述的水上载人板方向操控系统，其特征在于，所述信号处理模块设有角度阀值模块。

3.根据权利要求2所述的水上载人板方向操控系统，其特征在于，所述伺服系统内设有防倾覆发动机。

4.根据权利要求1或3所述的水上载人板方向操控系统，其特征在于，所述信号处理模块和所述伺服系统构成控制器系统且置入同一壳体中，所述壳体具有侧壁，所述侧壁内设置有冷却管路，所述冷却管路包括冷却主管路和冷却支路，所述冷却主管路包括固定主管路和活动主管路；其中，

所述固定主管路设置在所述壳体的侧壁中，所述活动主管路设置在主管路活动块中，所述主管路活动块与压缩弹簧连接，所述压缩弹簧的另一端还与所述侧壁连接，所述侧壁上还设置有活动块限位装置，所述活动块限位装置保证所述主管路活动块在所述压缩弹簧的作用下恢复原位时能够使活动主管路与固定主管路对齐；

所述侧壁中还设置有可滑动的冷却支路活动块，所述冷却支路活动块中设置有所述冷却支路，所述冷却支路活动块包括吸热管和支路连接管，所述吸热管与所述支路连接管连通，所述侧壁上还设置有弹性定位销，所述冷却支路活动块上设置有与所述弹性定位销对应的定位孔；

当冷却支路活动块在侧壁中挤压所述主管路活动块并使得支路连接管与固定主管路连通时，弹性定位销与定位孔对齐并锁合；当解除弹性定位销和定位孔的锁合状态时，冷却支路活动块可从侧壁中取出。

5.根据权利要求3所述的水上载人板方向操控系统，其特征在于，所述防倾覆发动机为两个，且安装在载人板宽度方向上的两侧。

6.根据权利要求5所述的水上载人板方向操控系统，其特征在于，所述载人板面向水面的一侧沿船体宽度方向的横截面呈中间和两端位置渐低的结构对称的M型结构。

7.根据权利要求6所述的水上载人板方向操控系统，其特征在于，所述载人板面向水面的一侧沿宽度方向的中心位置低于两端的位置。