CN106598248A - 对hci部件输出交互动作的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对HCI部件输出交互动作的装置，包括框型支座；旋转轴，其下端设有同轴转动的第一旋转构件，所述第一旋转构件的下端同轴设置第一限位块，所述第一限位块的侧面和任意一个端面均设有第一限位槽；升降台，其在垂直于所述框型支座的方向上滑动，所述旋转轴的上端与升降台通过可压缩的第一弹性构件连接，所述第一弹性构件设有可限制自身压缩的锁定单元；以及复位转盘，其位于所述升降台下方，所述复位转盘同心设有可穿设所述第一旋转构件的第四通孔，所述第四通孔两侧设置可相向运动以对所述第一限位块进行轴向限位或径向限位的夹持构件。本发明精度高、拓展性强、能对多种HCI部件输出交互动作。

Description

对HCI部件输出交互动作的装置

技术领域

本发明涉及机械制造领域。更具体地说，本发明涉及一种能够对多种HCI部件输出交互动作的机构。

背景技术

HCI部件即人机交互部件，现有技术中的按键检测装置、触摸屏检测仪，其缺陷在于：其一，体积重量都过于庞大，无法固定在HCI部件的正前方，更难以便携地为使用者所用；其二，功能单一，仅能对按键或触摸屏实施交互，但大多数设备或装置上，提供操作的人机交互部件的种类繁多，无法满足多种操作模式的需求；现有技术中能输出交互动作的机构还有操作手，其缺陷在于：其一，因人机交互部件的种类繁多，需要识别交互部件三维特征，识别困难大、精度难保证；其二，操作手的安装，需要使用者估算运动可达范围、操作力度、力传感缺乏或单一难以兼顾各种交互需求、反作用力影响安装支点稳定性等众多因素；其三，因价格较高，适用范围大多仅限于科研、精密加工领域。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种精度高、价格相对较低、能够满足多种HCI部件输出交互动作的装置。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种对HCI部件输出交互动作的装置，包括设置在HCI部件上方的框型支座，所述框型支座上设有在垂直于所述框型支座的方向上滑动的升降台，所述装置还包括：

旋转轴，其上端与所述升降台通过可压缩的第一弹性构件垂直连接，所述第一弹性构件设有可限制自身压缩的锁定单元，所述旋转轴的下端设有同轴转动的第一旋转构件，所述第一旋转构件的上端或下端同轴设置第一限位块，所述第一限位块的侧面和任意一个端面均设有第一限位槽；以及

复位转盘，其位于所述升降台下方，所述复位转盘与所述框型支座可分离地连接，所述复位转盘同心设有可穿设所述第一旋转构件的第四通孔，所述第四通孔两侧设置可相向运动以对所述第一限位块进行轴向限位或径向限位的夹持构件。

优选地，还包括设置所述复位转盘上、可与所述第一旋转构件联动的第二旋转构件；

其中，所述第二旋转构件滑动设置在与所述夹持构件的运动方向平行的轴上，所述轴上设有使所述第二旋转构件远离所述第四通孔的复位弹簧。

优选地，还包括旋钮匹配件，所述旋钮匹配件包括：

公端部分：

与所述第二旋转构件同轴连接的传动轴；

接触头，其设置在所述传动轴下端，所述接触头的底面中心设有钥匙孔，所述钥匙孔内设有导电触片；以及

母端部分：

限定在旋钮上的夹持部；以及

设在所述夹持部顶部的漏斗形槽体，所述漏斗形槽体的中心设有与所述接触头匹配的容纳空间，所述容纳空间的中心设有与所述钥匙孔匹配的钥匙。

优选地，所述接触头的底面边缘设有弧形切角，所述漏斗形槽体的曲面弧度大于所述弧形切角的曲面弧度。

优选地，还包括设置在所述复位转盘上的一个或两个可做直线往复运动的往复运动构件；

其中，所述往复运动构件上设有支撑架，所述支撑架上平行于往复运动方向的两侧背对地设置带弹片的第三压力传感器，两个所述弹片的活动端通过柔性带连接，所述支撑架的底部设有弹性顶块，所述弹性顶块在受压时与所述柔性带接触，以将至少一个所述弹片闭合。

优选地，所述框型支座下方滑动设置两个互不干涉且相互垂直的齿形条；

其中，所述装置还包括支承所述升降台的第一平移支架，两个所述齿形条均穿设所述第一平移支架，所述第一平移支架还包括两个与所述齿形条对应啮合的从动齿轮和两个分别与所述从动齿轮联动的第三旋转构件，所述第三旋转构件与所述第一旋转构件啮合传动，在两个所述第三旋转构件之间形成容纳所述第一旋转构件的空间，所述第一平移支架通过所述从动齿轮与第一旋转构件联动在所述齿形条上滑动，任意一个所述从动齿轮和与其联动的第三旋转构件通过止转构件在该第三旋转构件未与所述第一旋转构件啮合时限制转动。

优选地，所述框型支座下方滑动设置两个互不干涉且相互垂直的丝杆副；

其中，所述装置还包括支承所述升降台的第二平移支架，所述第二平移支架内设有两个分别与所述丝杆副同轴心的第四旋转构件，任意一个所述第四旋转构件的前后两端设置限位构件，所述限位构件用于限制所述第四旋转构件沿自身轴向滑动，所述第四旋转构件的外圈与所述第一旋转构件对应啮合，内圈设置与所述丝杆副啮合传动的螺母，两个所述第四旋转构件之间形成容纳所述第一旋转构件的空间，所述第二平移支架通过所述第四旋转构件与第一旋转构件联动以在所述丝杆副上滑动。

优选地，所述止转构件包括：

上夹具，其为折形结构，所述上夹具的上端为可限制所述从动齿轮转动的第一摩擦块，所述上夹具的下端设有第二限位块，所述上夹具的拐点处设有套设所述第三旋转构件所在的轴的第一通孔；

下夹具，其包括套设所述从动齿轮所在的轴的第二通孔、限制所述从动齿轮转动的第二摩擦块以及容纳所述第二限位块的第三通孔；

所述第三通孔具有使所述第二限位块向上滑动的容纳空间；

所述下夹具与所述第一平移支架之间设有使第二摩擦块限制所述从动齿轮转动的复位弹簧；

所述第二通孔满足以下条件：

当所述第三旋转构件未与所述第一旋转构件啮合时，所述第二通孔靠近所述复位弹簧的一侧不与所述从动齿轮所在的轴接触，当所述第三旋转构件与所述第一旋转构件啮合时，所述第二通孔远离所述复位弹簧的一侧不与所述从动齿轮所在的轴接触。

优选地，还包括对摇杆输出交互动作的摇杆配件，所述摇杆由活动杆以及设置在活动杆顶部的球头组成，所述摇杆配件包括：

接触构件，设置在所述支撑架上，所述接触构件包括两根平行的棒体，两根所述棒体对称且倾斜设在旋转轴的两侧，两根所述棒体的间距小于所述球头的直径且间设有轻触感应开关，所述轻触感应开关的触片和球头的球心分别在两根所述棒体所在平面的两侧；以及

位置测量构件，包括夹持球头中部的紧定环、设在所述紧定环上且水平穿设球心的枢轴以及位移传感器；所述位移传感器包括与所述球头同步运动的、触发位移变化的触发端以及与所述触发端连接、用于记录所述位移变化的接收端。

一种装置的输出方法，包括：

S1、对所述接触构件进行找正：以所述摇杆在竖直方向的投影为原点并建立直角坐标系，将所述位移传感器沿X轴放置，将所述棒体竖直向下靠近至与所述摇杆接触，当所述轻触感应开关发送电学跳变，记录所述位移传感器的位移变化量，随后抬起所述棒体，并沿所述位移变化量的反方向移动相同的距离，同理调节所述接触构件的Y轴位置，随后所述接触构件与球头保持接触至所述轻触感应开关处于压紧状态；

S2、控制升降台以及复位转盘运动以对摇杆输出交互动作，基于公式R＝(V+H²/V)/2获得球心轨迹参数方程的半径，式中R为球心轨迹参数方程的半径，H为所述接触构件在水平方向上移动至所述轻触感应开关发生电学跳变且所述接触构件与摇杆依然接触的距离，V为所述接触构件竖直向下移动至所述轻触感应开关发生电学跳变且所述接触构件与摇杆依然接触的距离。

优选地，所述接触构件包括水平设置的光滑圆环和位于所述圆环中部的轻触感应开关，所述轻触感应开关的触片和摇杆球头球心分别在所述光滑圆环的环心所在水平面的两侧，所述旋转轴穿设所述圆环的环心和所述触片。

优选地，所述HCI部件为承载索，所述方法包括：

S1、在所述第一弹性构件的处于最大压缩量时的位置处设置感应开关；

S2、保持第三旋转构件与第一旋转构件啮合且静止；

S3、将第三旋转构件与承载索的荷载连接，转动第一旋转构件，当第三旋转构件对第一旋转构件的轴向的反作用力接近第一弹性构件处于最大压缩量时的弹力时，第一旋转构件向上运动并同时与第三旋转构件啮合，当第一旋转构件继续传动导致反作用力等于最大压缩量时的弹力时，所述感应开关发生跳变，停止第一旋转构件转动。

本发明至少包括以下有益效果：本装置采用可上下运动的第一旋转构件与复位转盘联动，在复位转盘上设置可对第一旋转构件进行轴向限位或径向限位的部件，使装置能够实现多个自由度的运动，在复位转盘上进一步设置能够应对不同HCI部件的配件，使装置的拓展性和实用性大大增加。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明中所述基础部的结构示意图；

图2为本发明中所述第一弹性构件的结构示意图；

图3为本发明中所述吊投装置的结构示意图；

图4为本发明中所述面齿轮处的结构示意图；

图5为本发明中所述第一夹具的结构示意图；

图6为本发明中所述第二夹具的结构示意图；

图7为本发明中所述旋钮匹配件的结构示意图；

图8为本发明中所述往复运动构件的结构示意图；

图9为本发明中所示拨钮操作配件的结构示意图；

图10为本发明中第一平移支架的结构示意图；

图11为本发明中第二平移支架的结构示意图；

图12为本发明中止转装置的结构示意图；

图13为本发明中止转装置的工作状态示意图；

图14为本发明中摇杆配件的结构示意图；

图15为本发明中摇杆配件与摇杆接触的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，并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。

在一个实施例中，如图1所示，本发明提供一种对HCI目标部件输出交互动作的装置，包括基础部以及与所述基础部连接的可替换组件，所述基础部包括框型支座1、设置在所述框型支座1上，且垂直于所述框型支座1的方向上滑动的升降台2、竖向设置在所述升降台2下方的旋转轴3以及设置在所述升降台和所述旋转轴之间的第一弹性构件4；所述旋转轴3由第一电机5驱动以沿自身轴向旋转；

其中，所述旋转轴3的下端同轴设置第一旋转构件6，所述第一旋转构件6为圆柱蜗杆和斜齿圆柱齿轮中的一种；

其中，如图2所示，所述第一弹性构件包括通过连接柱连接的上活动片401、下活动片402以及设置在上活动片和下活动片402之间的、与所述升降台固定连接的连接片403，所述连接片403与所述下活动片402之间设有弹簧406，以使得所述连接片403与所述上活动片接触，所述弹簧406具有预压力，所述上活动片与所述升降台之间设有第一压电传感器405和可阻挡所述上活动片向上运动的锁定单元404，所述下活动片402与所述旋转轴3的上端固定连接，所述第一压电传感器与所述第一电机连接。

本实施例的工作流程如下：升降台在框型支座上做上、下运动，进而带动旋转轴上下运动，并且旋转轴自身可轴向旋转，进而旋转轴下端的传动单元也和旋转轴同轴旋转，第一旋转构件在本发明中的意义相当于输出单元，可以带动特定的组件运作，弹性装置的工作方式分为两种：第一种为锁定单元404阻挡上活动片向上运动，即锁定单元404卡在上活动片的活动区域中，在旋转轴向下移动的过程中，旋转轴和升降台相当于刚性连接；第二种为锁定单元404不阻挡上活动片向上运动，即锁定单元404卡在上活动片的活动区域之外，旋转轴向下移动碰到阻碍物，当旋转轴向下的压力超过弹簧的预张力时，弹簧开始压缩导致上活动片向上运动，上活动片触碰到第一压电传感器405，关闭升降台的运动；开启或关闭旋转轴的运动。

本装置还包括吊投装置，如图3所示，所述吊投装置包括：

吊投支座10，其可拆卸地吊设在框型支座上的位于所述升降台下方的位置，所述吊投支座上开设一穿设所述第一旋转构件的、圆形的第五通孔1001，所述吊投支座与所述框型支座通过一电磁铁1002连接，也可以通过锁定电机配合挂钩连接，所述锁定电机固定在框型支座上，同时挂钩固定在吊投支座上，锁定电机能够锁定挂钩，也可以解除与挂钩的锁定，以使得框型支座可以与吊投支座可拆卸，所述吊投支座的一侧设有水平朝向的第六通孔1003，所述第六通孔中滑动设置一杆体1004，所述杆体1004的两端分别位于所述第六通孔的两侧，所述杆体远离所述第六通孔的一端设有挡板1005，所述杆体上套设弹簧1006，所述弹簧1006的两端分别抵触所述挡板1005与所述第六通孔，所述杆体1004靠近所述第六通孔的一端设有表面光滑的凸块1007，所述凸块优选为圆柱体，所述凸块1007与复位转盘11光滑接触；以及

复位转盘11，其开设一与所述第五通孔匹配的第四通孔1101，并以所述第四通孔1101为转轴可转动地与所述吊投支座连接，所述复位转盘优选为圆形且所述第四通孔的中心不与复位转盘的圆心重合，初始状态下，所述第四通孔的中心在所述凸块与所述复位转盘的圆心的连线上，因此，当所述复位转盘11转动一定角度，由于复位转盘为一个偏心圆，必然导致所述第四通孔的中心不在所述凸块与所述复位转盘的圆心的连线上，也就使弹簧给所述凸块一个作用力，使复位转盘实现复位的能力，所述吊投支座和所述复位转盘上设置对应的磁铁1102，还存在一个拐点磁铁1103，当复位转盘的圆心位于所述第四通孔的中心与所述凸块的连线之间(即几何平衡点)时，拐点磁铁1103在吊投支座的投影位于磁铁1102的任一侧，从而利用斜向磁力，打破拐点的平衡状态，进一步促使复位转盘11转动后自动返回与吊投支座的初始相对位置。

在一个实施例中，如图4所示，所述第四通孔下方水平设置啮合传动的台阶轴12和六角轴13，所述台阶轴12的中部设有与所述第一旋转构件啮合传动的蜗轮14，所述六角轴13上设置一可沿所述六角轴的长度方向滑动的滑块15，所述滑块15上设有套设在所述六角轴上的第一齿轮1501和水平设置的、与所述第一齿轮啮合传动的第二旋转构件1502，所述第二旋转构件优选为面齿轮，所述滑块15还可滑动地套设在与所述六角轴平行的圆柱轴16上，所述圆柱轴16靠近所述蜗轮的一端设有挡块1601，所述滑块15和所述挡块1601之间设有复位弹簧1602，所述复位弹簧具有预张力，使面齿轮远离所述第四通孔以不阻碍所述第一旋转构件上下位移穿过复位转盘。

本实施例的运动流程为：第一旋转构件带动蜗轮14转动，并最终带动面齿轮转动，在初始状态下，弹簧自然伸张，但有外力使面齿轮移动时，面齿轮即可在沿平行六角轴的方向位移，从而实现了一种以第一旋转构件为定心、以从动的面齿轮为动心、且定心与动心之间距离可变的传动方式，称之为：变偏心距传动副。设置六角轴的目的在于，即可以使第一齿轮限位在六角轴上转动，又可以随滑块一起位移，若使用圆轴则不行，同理，六角轴可以使用其他非圆轴替换，例如三角轴、四角轴等等。

在另一个实施例中，所述第一旋转构件的下端同轴设置一第一限位块26，所述第一限位块26优选为圆柱形，第一限位块26顶面环向设置第一限位槽，所述第四通孔下方还设置夹持构件，如图5所示，所述夹持构件包括由第二电机17驱动的、轴向旋转的第一传动轴18，所述第一传动轴18与所述六角轴13平行并且所述滑块滑动设置在所述第一传动轴上，所述第一传动轴18的远离所述第二电机17一侧的端部固定设有第二齿轮19，所述第二齿轮19的上方和靠近所述台阶轴12一侧分别设置啮合传动的第二传动轴20和第三传动轴21，所述第二传动轴20的靠近所述第二电机的一侧啮合传动第四传动轴22，所述第三传动轴21和所述第四传动轴22相对所述第一旋转构件对称，所述第三传动轴上设有螺纹并套设一固定设置的第二螺母24，所述第四传动轴22上设有螺纹并套设一固定设置的第一螺母25，所述第三传动轴21上的螺纹与所述第四传动轴22上的螺纹方向相同，以使得所述第三传动轴和所述第四传动轴同时靠近或远离所述第一旋转构件；

其中，所述第三传动轴和所述第四传动轴的端部分别设有用于夹持所述第一限位槽的第一夹具和第二夹具。

本实施例的运动流程为：第二电机驱动第一传动轴转动，进而带动第二传动轴20和第三传动轴21转动，而第二传动轴又继续带动第四传动轴22，由于第三传动轴21和第四传动轴22分别套设在相应的螺母上且螺母的方向一致，即实现了第三传动轴和第四传动轴同时靠近第一旋转构件或同时远离第一旋转构件的功能，进一步地实现了夹持住第一旋转构件的功能，当夹持住第一旋转构件后，断开所述吊投支座与所述框型支座之间的电磁铁连接，即实现了吊投装置与第一旋转构件同步上下移动，即夹持部件对所述第一限位块进行轴向限位。

进一步地，如图6所示，所述第一限位块26的上部设置非0电阻片2601以及设置在所述非0电阻片两侧的、电阻近似0的导电引脚2602，所述非0电阻片和两个所述导电引脚围成一开口的感应环，所述开口的长度不大于所述非0电阻片的长度，所述第一限位块的侧面的下部设置两个背对的侧面限位槽2603，所述侧面限位槽2603内设有两个导电片2604，其中一个所述导电片与所述非0电阻片的在所述第一限位块26上的经度一致，所述第二夹具包括：

间隙配合设置于所述第四传动轴前端的第二导向架27，所述第二导向架滑动限位在所述台阶轴和所述第二传动轴上，所述第二导向架的前端设有可卡设在所述第一限位块和所述第一旋转构件之间孔隙的第二挡片28，所述第四传动轴的后端设有第二压力传感器；

所述第一夹具包括：间隙配合设置于所述第三传动轴前端的第一导向架30，所述第一导向架滑动限位在所述台阶轴和所述第二传动轴上，所述第一导向架与所述第二螺母之间设有可卡设在所述第一限位块和所述第一旋转构件之间孔隙的第一挡片31，所述第一挡片31与所述第二螺母24之间设有弹簧32，所述第一导向架上设有与所述侧面限位槽匹配的第三限位块33，所述第一挡片上设有与所述感应环匹配的电阻传感器34，所述弹簧32在自然状态下，所述电阻传感器34的前端较所述第三限位块33的前端更靠近所述第一限位块，所述电阻传感器上设有两个感应电阻的接头，两个所述接头的间距等于所述非0电阻片的长度，所述第一限位块内设置与所述第二导电片匹配的导电电路，所述导电电路、所述电阻传感器以及第二压力传感器均与所述第二电机连接。

本实施例的运动流程为：初始状态下，第四传动轴与第二压力传感器呈压紧状态，当第二电机启动时，第四传动轴和第三传动轴相向运动，由于电阻传感器的前端较所述第三限位块的前端更靠近所述第一限位块，所以电阻传感器会优先接触到第一限位块，当电阻传感器与感应环接触时，若两个所述接头接触任意一导电引脚时，电阻传感器感应到电阻近似为0，此时第一挡片和第二挡片卡在所述第一限位块和所述第一旋转构件之间孔隙中，第一旋转构件可以做旋转运动，但不能做竖直方向的位移，当第一旋转构件旋转至非0电阻片与两个所述接头触碰或两个所述接头分别与两个导电引脚接触时，电阻传感器感应当电阻不再近似为0，第二电机继续运行，使第三传动轴和第四传动轴继续相向运动，第一挡片31随弹簧压缩，使第三限位块与第一限位块的侧面限位槽匹配，当导电电路与第二导电片接触时，导电电路为通路，进而控制第二电机停止运动，此时第一夹具和第二夹具将第一旋转构件夹紧，即夹持构件对第一限位块进行径向限位，实现了吊投装置和第一旋转构件同步转动。

在另一个实施例中，所述可替换部件还包括用于控制旋钮3501的旋钮匹配件，如图7所示，图中左侧为旋钮匹配件与吊投装置的位置关系图，图中右侧上为母端部分的结构示意图，图中右侧下为母端部分的纵截面示意图，其包括：

公端部分：

第五传动轴35，其与所述面齿轮同轴连接；

接触头36，其设置在所述第五传动轴下端，所述接触头的底面边缘设有弧形切角，所述接触头的底面中心设有钥匙孔3601，所述钥匙孔内设有导电触片3602；以及

母端部分：

预紧在所述旋钮上的夹持部37，其包括相互垂直并呈十字形的正牙丝杆螺母副和反牙丝杆螺母副，所述正牙丝杆螺母副和反牙丝杆螺母副的两端均设有用于夹持旋钮的结构件；以及

漏斗形槽体38，其曲面弧度大于所述弧形切角的曲面弧度，所述漏斗形槽体设置在所述夹持部上方，所述漏斗形槽体的中心设有与所述接触头匹配的容纳空间，所述容纳空间的中心设有与所述钥匙孔匹配的钥匙3801。

本实施例的运动流程为：由于面齿轮可以做平行于台阶轴方向的位移，当第五转轴接触到漏斗形槽体时，使面齿轮的位移方向与所述漏斗形槽体的圆心相交，再第五转轴向下位移时，在受到漏斗形槽体的抵触下，即可实现自动朝漏斗形槽体的中心位移，随后调整第五转轴的方向，使所述接触头上的钥匙孔与漏斗形槽体的钥匙匹配成功，就可实现对预紧在所述旋钮上的夹持部传动，此时面齿轮继续旋转，就实现了对旋钮3501的操作。

如图8所示，在另一个实施例中，所述复位转盘上设有的一个或两个可做直线往复运动的往复运动构件，所述往复运动构件可以是一对滚珠丝杆副39，所述一对滚珠丝杆副同轴相接且与第四电机3901连接，所述一对滚珠丝杆副的丝母均连接一支撑架以实现两只所述支撑架做靠近或远离运动，任意一个所述支撑架上设置一根触控笔40，所述触控笔为设置继电器的主动电容笔。

本实施例的运动流程为：两支触控笔的靠近或远离运动，可以实现触控笔在手机或平板电脑屏幕上模拟手指靠近或远离的手势，本功能能够应用于对图片的放大或缩小，由于触控笔设置继电器，因此可以对其中一支触控笔断电处理，相当于只有一支触控笔进行操作，进一步地，首先将两个触控笔在保持到滚珠丝杆的接合处的距离一致，转动复位转盘，关闭第四电机，可以实现利用两个触控笔旋转画一个圆，进一步地，可以同时控制复位转盘的转动速度以及第四电机的转速，使任意一个触控笔能画一个圆，本操作只需控制好触控笔的极坐标即可。

在另一个实施例中，所述吊投装置还包括拨钮操作配件，包括设置在滚珠丝杆副上的支撑架，所述支撑架上平行于往复运动方向的两侧背对地设置带弹片的第三压力传感器41，两个所述弹片的活动端通过柔性带42连接，所述支撑架的底部设有由顶块432和弹簧431构成的弹性顶块，所述弹性顶块在受压时与所述柔性带42接触，以将至少一个所述弹片闭合。

如图9所示，图中右侧为拨钮操作配件在滚珠丝杆副上的位置，图中左侧为拨钮操作配件的爆炸视图。

本实施例可以应用与对拨钮和船型开关的控制，首先描述对拨钮的控制，一种控制方法为：将所述支撑架的运动方向和拨钮的电阻滑道方向重合，通过控制吊投装置将所述支撑架向下降，当所述支撑架底部的弹性顶块触碰到拨钮所在的区域，所述弹性顶块在受压时与所述柔性带接触，柔性带向上弯曲以将两个所述弹片闭合，进而触发第三压力传感器通知所述吊投装置停止继续向下运动，并开始向上运动至两个所述弹片张开，继续控制所述支撑架沿拨钮的运动方向移动，当第三压力传感器侧面弹片与拨钮的侧面抵触直至所述弹片闭合后，推动拨钮移动既定距离，控制支撑架反向运动直至初始状态，拨钮的控制完成；在第二种控制方法中，所述支撑架不是通过推动拨钮的侧面使拨钮移动，而是向下按压拨钮，利用拨钮和支撑架之间的静摩擦力使拨钮滑动，当完成既定距离的滑动后，将支撑架升起并移动至复位状态。

利用本支撑架对船型开关的控制方法为：将支撑架的水平运动方向和船型开关自身开关运动方向趋于重合，将支撑架的底部一侧与船型开关的顶部接触，通过控制支撑架在水平方向运动和竖直方向的复合运动轨迹与船型开关的转动轨迹重合，即实现对船型开关的控制。同时利用船型开关自身的跳变，使得船型开关的顶部突然离开支撑架的底部，所述弹性顶块向下复位，引发了第三压力传感器也跟随发生跳变，从而感应到交互成功。

在另一个实施例中，本发明中还包括支承所述升降台的第一平移支架9，如图10所示，图中右侧为第一平移支架的结构示意图，图中左侧为第一平移支架的爆炸视图，所述第一平移支架9水平设有一对横向导轨53和一对纵向导轨54，所述一对横向导轨53和一对纵向导轨54上分别滑动设置互不干涉的纵向齿形条7和横向齿形条8；

其中，所述第一平移支架还包括两个从动齿轮和两个第三旋转构件，两个所述从动齿轮包括分别与所述横向齿形条8和所述纵向齿形条7对应啮合的第一横向从动齿轮903和第一纵向从动齿轮904，两个所述第三旋转构件包括分别与所述第一横向运动齿轮903和第一纵向运动齿轮904联动的第三横向旋转构件901和第三纵向旋转构件902，所述第三旋转构件与所述第一旋转构件啮合传动，在两个所述第三旋转构件之间形成容纳所述第一旋转构件的空间，所述第一平移支架通过所述从动齿轮与第一旋转构件联动在所述齿形条上滑动。

本实施例的工作流程如下：由于第三横向旋转构件901和第三纵向旋转构件902的高度不同且成垂直关系，使得第一旋转构件能够通过调整不同的高度来决定和哪一个第三旋转构件啮合传动，进而带动第一横向从动齿轮903或第一纵向从动齿轮904转动，当第一横向从动齿轮903转动时，第一平移支架9在横向齿形条8上平移，类似的，第一平移支架9也可以实现在纵向齿形条7上平移，进而第一旋转构件实现了在XY平面上的位移。

在另一个实施例中，所述第三横向旋转构件901固定套设在第一横向传动轴905上，所述第一横向运动齿轮903固定套设在第二横向传动轴906上，所述第一横向传动轴905和所述第二横向传动轴906啮合传动，所述第三纵向旋转构件902固定套设在第一纵向传动轴907上，所述第一纵向运动齿轮固定套设在第二纵向传动轴908上，所述第一纵向传动轴907和所述第二纵向传动轴908啮合传动。

本装置对按钮输出交互动作时，步骤如下：1、挂钩锁紧在框型支座上；2、吊投装置内的夹持构件解除夹持并复位；3、第一旋转构件与第一平移支架互动使得旋转轴位于按钮的正前方，4、旋转轴穿越第四通孔并抵触按钮；5、压缩第一弹性构件直到第一压电传感器跳变，交互成功；6、旋转轴复位，直到升降台的复位开关60跳变表示旋转轴垂直复位成功。

一个可替代的方案，所述框型支座下方滑动设置两个互不干涉且相互垂直的丝杆副44，如图11所示，图中左侧为丝杆副的结构示意图，图中右侧为丝杆副的局部放大视图。

所述装置还包括支承所述升降台的第二平移支架45，所述第二平移支架内设有两个分别与所述丝杆副44同轴心的第四旋转构件4502，任意一个所述第四旋转构件4502的前后两端设置限位构件4503，所述限位构件4503用于限制所述第四旋转构件沿自身轴向滑动，所述第四旋转构件的外圈与所述第一旋转构件对应啮合，内圈设置与所述丝杆副啮合传动的螺母，两个所述第四旋转构件之间形成容纳所述第一旋转构件的空间，所述第二平移支架45通过所述第四旋转构件与第一旋转构件联动以在所述丝杆副上滑动。

在另一个实施例中，所述可替换组件包括承载索牵引部件，所述承载索牵引部件包括：

分别于所述第三横向旋转构件和第三纵向旋转构件同轴设置的第一绞盘和第二绞盘；

定滑轮，其包括两端分别通过导向轮固定在所述第一绞盘和所述第二绞盘的绳索；

牵引位移件，其固定在所述绳索上，以根据所述第一绞盘或第二绞盘的转动跟随所述绳索位移。

本实施例的工作流程为：通过控制第一旋转构件分别与第三横向旋转构件和第三纵向旋转构件啮合传动，使牵引位移件能够跟随绳索位移，当牵引位移件位移至端点时，第三横向旋转构件或第三纵向旋转构件无法转动，此时第一旋转构件继续旋转，即受到向上的反作用力，第一旋转构件向上运动，由于第一旋转构件所在的旋转轴连接有带压力传感器的弹性装置，当第一旋转构件(即旋转轴)向上运动触碰到压力感应器，即可由第一电机停止工作，牵引部件的位移运动完成。本发明中的第一电机为可控地输出角位移的电机，如伺服电机、舵机、步进电机等等，所述第一电机记录在第一次启动时电机的输出轴的初始转动角(为0)和牵引部件位移运动完成时输出轴的终止转动角，以第一电机与第三横向旋转构件啮合为例，根据求余运算公式：(0+终止转动角)％360得到一个角度值，即为第一旋转构件本次运动结束时的转动角，当第一旋转构件与其中一个第三旋转构件停止接触后，第三横向旋转构件保持当前状态不变，当第二次在进行牵引操作时，可以根据此角度值控制第一电机，使第一旋转构件转动至该转动角就可与第三横向旋转构件进行啮合，依次类推，第N次第一电机控制第一旋转构件的初始角度为是第N-1次的转动角。

如图12所示，所述第一平移支架还设有所述止转构件46，包括：

上夹具4601，其为折形结构，所述上夹具4601的上端为可限制所述从动齿轮转动的第一摩擦块46011，所述上夹具的下端设有第二限位块46012，所述上夹具的拐点处设有套设所述第三旋转构件所在的轴的第一通孔46013；

下夹具4602，其包括套设所述从动齿轮所在的轴的第二通孔46021、限制所述从动齿轮转动的第二摩擦块46022以及容纳所述第二限位块的第三通孔46023；

所述第三通孔46023具有使所述第二限位块向上滑动的容纳空间；

所述下夹具与所述第一平移支架之间设有使第二摩擦块限制所述从动齿轮转动的复位弹簧；

所述第二通孔满足以下条件：

当所述第三旋转构件未与所述第一旋转构件啮合时，所述第二通孔靠近所述复位弹簧的一侧不与所述从动齿轮所在的轴接触，当所述第三旋转构件与所述第一旋转构件啮合时，所述第二通孔远离所述复位弹簧的一侧不与所述从动齿轮所在的轴接触。

本实施例的工作流程如下：以横向止转构件为例，如图13所示，当第一旋转构件没有和第三横向旋转构件接触时，弹簧处于自然张开的状态，第一摩擦块和第二摩擦块将第二横向传动轴夹紧，使其不能运动，也就使第一平移支架不能进行横向运动；当第一旋转构件与第三横向旋转构件接触时，所述第一旋转构件挤压第二通孔46021的外壁，致使横向止转构件的另一侧部件向外排挤，既使弹簧逐渐压缩，第二摩擦块解除对第二横向传动轴的夹持，也使第一限位孔带动一圆柱的第二限位块向外移动，进而使第一第二限位块解除对第二横向传动轴的夹持，使得第一平移支架能够进行横向运动，本实施例的作用在于使第一旋转构件不与第三横向旋转构件或第三纵向旋转构件接触时，第一平移支架能够保持稳定，同理在第一平移支架进行纵向位移时，横向能保持静止。

所述止转构件有两种工作状态：一种是止转状态，是当任意一个所述从动齿轮和与其联动的第三旋转构件通过止转构件在该第三旋转构件未与所述第一旋转构件啮合时限制转动，而另一种是与第一种状态相反的处于啮合时【由于运动干涉导致第一摩擦块和第二摩擦块受到所述第一旋转构件排挤而离开夹持位置(所述限制被解除)】的能转状态。

在另一个实施例中，如图14所示，本装置还包括对摇杆输出交互动作的摇杆配件，所述摇杆由活动杆以及设置在活动杆顶部的球头组成，所述摇杆配件包括：

接触构件，设置在所述支撑架上，所述接触构件包括两根平行的棒体47，两根所述棒体对称设在旋转轴的两侧，棒体与水平面的夹角设为锐角，棒体在与摇杆接触时由上往下运动，棒体的下端还竖直连接一个延伸杆48，延伸杆的作用在于进一步对球头进行限位，两根所述棒体的间距小于所述球头的直径且间设有轻触感应开关49，所述轻触感应开关的触片和球头的球心分别在两根所述棒体所在平面的两侧；以及

位置测量构件，包括夹持球头中部的紧定环50、设在所述紧定环上且水平穿设球心的枢轴51以及位移传感器52；所述位移传感器包括直线位移传感器，所述直线位移传感器包括电阻滑道5201以及在所述电阻滑道上滑动的导电滑片5202，所述电阻滑道和所述导电滑块中的其中一个与所述枢轴连接，另一个设置在所述球头旁。

上述装置对摇杆进行交互动作的输出方法，包括：

S1、对所述接触构件进行找正：以所述摇杆在竖直方向的投影为原点并建立直角坐标系，将所述直线位移传感器的电阻滑道沿X轴放置，将所述棒体竖直向下靠近至与所述摇杆接触，若轻触感应开关的触片的中心没有与球头的圆心对齐，则必然存在其中一个棒体较触片优先触碰球头，而球头也必然会发生偏移，随后所述轻触感应开关的触片与球头接触并引起发送电学跳变，记录此时所述直线位移传感器的位移变化量，随后抬起所述棒体，并沿所述位移变化量的反方向移动相同的距离，同理调节所述接触构件的Y轴位置，随后所述接触构件与球头保持接触至所述轻触感应开关处于压紧状态；

S2、控制升降台以及复位转盘运动以对摇杆输出交互动作，所述接触构件在水平方向上移动距离H至所述轻触感应开关因其触片不再受到球头的抵触而发生电学跳变，且保证所述接触构件与摇杆依然接触，将所述接触构件竖直向下移动，当所述轻触感应开关发生电学跳变，记录竖直方向的移动距离V，基于公式R＝(V+H²/V)/2获得球心轨迹参数方程的半径，式中R为球心轨迹参数方程的半径，本实施例中采用先发送水平位移再发送竖直位移只为了描述方便，并不能理解为本方法对移动先后顺序的限制，本方法能快速地算出摇杆球心轨迹参数方程的半径。

在另一个实施例中，如图15所示，所述复位转盘上设有的一个或两个可做直线往复运动的滚珠丝杆副39，任一所述滚珠丝杆副的丝母上连接所述接触构件，本装置对摇杆输出交互动作的控制方式如下：当完成了S1、S2步骤后，随后所述接触构件与球头保持接触至所述轻触感应开关49处于压紧状态，控制升降台以及所述滚珠丝杆副39使接触构件按步骤S2中的球心轨迹运动，由于球头仅在竖直面上运动，从而能单独控制摇杆的俯仰角，另外，通过控制复位转盘旋转，接触构件上的夹持着球头的两根平行的所述棒体47以等同的角速度水平地旋转，从而使得球头只在水平面上运动，从而能单独控制摇杆的偏航角，延伸杆48能进一步对球头进行限位，因此通过控制升降台以及复位转盘运动即可同时改变摇杆的俯仰角和偏航角，从而能快速准确地对摇杆输出交互动作。

在另一个实施例中，所述位移传感器还包括是基于光学测量的光学传感器，所述光学传感器包括光流传感器和光栅传感器中的一种，所述光学传感器包括信号接收端和信号发射端，所述信号接收端和信号发射端中的其中一个与所述枢轴连接，另一个设置在所述球头旁，光学传感器能够更精确地读取接触构件在水平方向的位移，其原理与采用直线位移传感器的测量原理一致，在此不再赘述。

在另一个实施例中，所述接触构件包括水平设置的光滑圆环和位于所述圆环中部的轻触感应开关，所述轻触感应开关的触片和摇杆球头球心分别在所述光滑圆环的环心所在水平面的两侧，所述旋转轴穿设所述圆环的环心和所述触片，光滑圆环的半径小于摇杆球头的半径，采用此接触构件对摇杆进行交互动作的方法与采用平行棒体的方式类似，若光滑圆环的圆心与摇杆球头的球心未对齐则摇杆球头必然向一侧歪斜，此时将本接触构件朝相反的方向移动，再与摇杆球头接触，则实现了与摇杆球头的对应，同理，在其它方向上的调整与上述方法一致。

在另一个实施例中，所述HCI部件包括承载索，对所述承载索输出交互动作的方法包括：

S1、设置所述第一弹性构件的处于最大压缩量时所需的最大承载力F1，因第一弹性构件内的弹簧压缩到特定距离所需要的力是弹簧供应商提供参数，本领域技术员可计算获得的，并在所述第一弹性构件的处于最大压缩量时的位置处设置一与第一电机连接的感应开关405所述感应开关405的触片设在升降台与第一弹性构件的之间，当第一弹性构件处于最大压缩量时，此时第一弹性构件与升降台之间距离缩短导致所述触片受到抵触，即使得所述感应开关发生跳变，感应开关如干簧管、光电传感器与遮光物或压力传感器；

S2、设置第三旋转构件为不连接载荷或只连接静止荷载，使第一旋转构件与第三旋转构件啮合；

S3、设第三旋转构件与承载索的荷载(即与承载索连接，可以是运动荷载或静止荷载)连接，使第一旋转构件与第三旋转构件啮合传动，当第三旋转构件对第一旋转构件的轴向的反作用力F2接近等于F1时，第一旋转构件向上运动并保证依然与第三旋转构件啮合，当第一旋转构件继续传动导致F2等于F1时，所述感应开关发生跳变，通知第一旋转构件停转，即通过提供了一种超出设定荷载就自动停止传动的技术手段实现了对所述承载索输出交互动作。

本装置采用可上下运动的第一旋转构件与复位转盘联动，在复位转盘上设置可对第一旋转构件进行轴向限位或径向限位的夹持部件，使装置能够实现多个自由度的运动，在转盘上进一步设置能够应对不同HCI部件的配件，使装置的拓展性和实用性大大增加。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (12)

1.一种对HCI部件输出交互动作的装置，包括设置在HCI部件上方的框型支座，所述框型支座上设有在垂直于所述框型支座的方向上滑动的升降台，其特征在于，所述装置还包括：

旋转轴，其上端与所述升降台通过可压缩的第一弹性构件垂直连接，所述第一弹性构件设有可限制自身压缩的锁定单元，所述旋转轴的下端设有同轴转动的第一旋转构件，所述第一旋转构件的上端或下端同轴设置第一限位块，所述第一限位块的侧面和任意一个端面均设有第一限位槽；以及

复位转盘，其位于所述升降台下方，所述复位转盘与所述框型支座可分离地连接，所述复位转盘同心设有可穿设所述第一旋转构件的第四通孔，所述第四通孔两侧设置可相向运动以对所述第一限位块进行轴向限位或径向限位的夹持构件。

2.如权利要求1所述的对HCI部件输出交互动作的装置，其特征在于，还包括设置所述复位转盘上、可与所述第一旋转构件联动的第二旋转构件；

其中，所述第二旋转构件滑动设置在与所述夹持构件的运动方向平行的轴上，所述轴上设有使所述第二旋转构件远离所述第四通孔的复位弹簧。

3.如权利要求2所述的对HCI部件输出交互动作的装置，其特征在于，还包括旋钮匹配件，所述旋钮匹配件包括：

公端部分：

与所述第二旋转构件同轴连接的传动轴；

接触头，其设置在所述传动轴下端，所述接触头的底面中心设有钥匙孔，所述钥匙孔内设有导电触片；以及

母端部分：

限定在旋钮上的夹持部；以及

设在所述夹持部顶部的漏斗形槽体，所述漏斗形槽体的中心设有与所述接触头匹配的容纳空间，所述容纳空间的中心设有与所述钥匙孔匹配的钥匙。

4.如权利要求3所述的对HCI部件输出交互动作的装置，其特征在于，所述接触头的底面边缘设有弧形切角，所述漏斗形槽体的曲面弧度大于所述弧形切角的曲面弧度。

5.如权利要求1所述的对HCI部件输出交互动作的装置，其特征在于，还包括设置在所述复位转盘上的一个或两个可做直线往复运动的往复运动构件；

其中，所述往复运动构件上设有支撑架，所述支撑架上平行于往复运动方向的两侧背对地设置带弹片的第三压力传感器，两个所述弹片的活动端通过柔性带连接，所述支撑架的底部设有弹性顶块，所述弹性顶块在受压时与所述柔性带接触，以将至少一个所述弹片闭合。

6.如权利要求1-5任意一项所述的对HCI部件输出交互动作的装置，其特征在于，所述框型支座下方滑动设置两个互不干涉且相互垂直的齿形条；

其中，所述装置还包括支承所述升降台的第一平移支架，两个所述齿形条均穿设所述第一平移支架，所述第一平移支架还包括两个与所述齿形条对应啮合的从动齿轮和两个分别与所述从动齿轮联动的第三旋转构件，所述第三旋转构件与所述第一旋转构件啮合传动，在两个所述第三旋转构件之间形成容纳所述第一旋转构件的空间，所述第一平移支架通过所述从动齿轮与第一旋转构件联动在所述齿形条上滑动，任意一个所述从动齿轮和与其联动的第三旋转构件通过止转构件在该第三旋转构件未与所述第一旋转构件啮合时限制转动。

7.如权利要求1-5任意一项所述的对HCI部件输出交互动作的装置，其特征在于，所述框型支座下方滑动设置两个互不干涉且相互垂直的丝杆副；

其中，所述装置还包括支承所述升降台的第二平移支架，所述第二平移支架内设有两个分别与所述丝杆副同轴心的第四旋转构件，任意一个所述第四旋转构件的前后两端设置限位构件，所述限位构件用于限制所述第四旋转构件沿自身轴向滑动，所述第四旋转构件的外圈与所述第一旋转构件对应啮合，内圈设置与所述丝杆副啮合传动的螺母，两个所述第四旋转构件之间形成容纳所述第一旋转构件的空间，所述第二平移支架通过所述第四旋转构件与第一旋转构件联动以在所述丝杆副上滑动。

8.如权利要求6所述的对HCI部件输出交互动作的装置，其特征在于，所述止转构件包括：

上夹具，其为折形结构，所述上夹具的上端为可限制所述从动齿轮转动的第一摩擦块，所述上夹具的下端设有第二限位块，所述上夹具的拐点处设有套设所述第三旋转构件所在的轴的第一通孔；

下夹具，其包括套设所述从动齿轮所在的轴的第二通孔、限制所述从动齿轮转动的第二摩擦块以及容纳所述第二限位块的第三通孔；

所述第三通孔具有使所述第二限位块向上滑动的容纳空间；

所述下夹具与所述第一平移支架之间设有使第二摩擦块限制所述从动齿轮转动的复位弹簧；

所述第二通孔满足以下条件：

当所述第三旋转构件未与所述第一旋转构件啮合时，所述第二通孔靠近所述复位弹簧的一侧不与所述从动齿轮所在的轴接触，当所述第三旋转构件与所述第一旋转构件啮合时，所述第二通孔远离所述复位弹簧的一侧不与所述从动齿轮所在的轴接触。

9.如权利要求5所述的对HCI部件输出交互动作的装置，其特征在于，还包括对摇杆输出交互动作的摇杆配件，所述摇杆由活动杆以及设置在活动杆顶部的球头组成，所述摇杆配件包括：

接触构件，设置在所述支撑架上，所述接触构件包括两根平行的棒体，两根所述棒体对称且倾斜设在旋转轴的两侧，两根所述棒体的间距小于所述球头的直径且间设有轻触感应开关，所述轻触感应开关的触片和所述球头的球心分别在两根所述棒体所在平面的两侧；以及

位置测量构件，包括夹持所述球头中部的紧定环、设在所述紧定环上且水平穿设球心的枢轴以及位移传感器；所述位移传感器包括与所述球头同步运动的、触发位移变化的触发端以及与所述触发端连接、用于记录所述位移变化的接收端。

10.一种如权利要求9所述的装置的输出方法，其特征在于，包括：

S1、对所述接触构件进行找正：以所述摇杆在竖直方向的投影为原点并建立直角坐标系，将所述位移传感器沿X轴放置，将所述棒体竖直向下靠近至与所述摇杆接触，当所述轻触感应开关发送电学跳变，记录所述位移传感器的位移变化量，随后抬起所述棒体，并沿所述位移变化量的反方向移动相同的距离，同理调节所述接触构件的Y轴位置，随后所述接触构件与所述球头保持接触至所述轻触感应开关处于压紧状态；

S2、控制升降台以及复位转盘运动以对摇杆输出交互动作，基于公式R＝(V+H²/V)/2获得球心轨迹参数方程的半径，式中R为球心轨迹参数方程的半径，H为所述接触构件在水平方向上移动至所述轻触感应开关发生电学跳变且所述接触构件与摇杆依然接触的距离，V为所述接触构件竖直向下移动至所述轻触感应开关发生电学跳变且所述接触构件与摇杆依然接触的距离。

11.如权利要求9所述的对HCI部件输出交互动作的装置，其特征在于，所述接触构件包括水平设置的光滑圆环和位于所述圆环中部的轻触感应开关，所述轻触感应开关的触片和摇杆球头球心分别在所述光滑圆环的环心所在水平面的两侧，所述旋转轴穿设所述圆环的环心和所述触片。

12.一种如权利要求6所述的装置的输出交互动作的方法，其特征在于，所述HCI部件为承载索，所述方法包括：

S1、在所述第一弹性构件的处于最大压缩量时的位置处设置感应开关；

S2、保持第三旋转构件与第一旋转构件啮合且静止；

S3、将第三旋转构件与承载索的荷载连接，转动第一旋转构件，当第三旋转构件对第一旋转构件的轴向的反作用力接近第一弹性构件处于最大压缩量时的弹力时，第一旋转构件向上运动并同时与第三旋转构件啮合，当第一旋转构件继续传动导致反作用力等于最大压缩量时的弹力时，所述感应开关发生跳变，停止第一旋转构件转动。