CN107168162B - 控制装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种控制装置。该控制装置包括：操作主体，用于承受作用力；力学传感装置，设置于所述操作主体表面，用于感应所述作用力，并将所述作用力转化为电信号；及控制模块，用于根据所述电信号确定所述作用力的合力，并控制被控制装置沿所述作用力的合力的方向运动。

Description

控制装置

技术领域

本申请涉及一种自动控制技术领域，尤其涉及一种控制装置。

背景技术

随着自动控制技术的不断发展，越来越多的领域利用该技术通过控制装置控制被控制装置的运动，以减轻人们的工作负担，例如，在机械加工领域，生产加工零部件用的车床，在生产加工零部件过程的不同阶段，对车床所处的位置、车床的高度或车床的方向等的要求可能不同，则可通过车床的控制器控制车床运动来满足要求。

相关技术中，控制装置通常包括多个功能按键，每个功能按键用于控制被控制装置进行该功能按键对应的一种运动。例如，当操作上升按键时，被控制装置将进行上升运动；当操作下降按键时，被控制装置将进行下降运动。

发明内容

本申请的一个方面提供一种控制装置，包括：

操作主体，用于承受作用力；

力学传感装置，设置于所述操作主体表面，用于感应所述作用力，并将所述作用力转化为电信号；及

控制模块，用于根据所述电信号确定所述作用力的合力，并控制被控制装置沿所述作用力的合力的方向运动。

本申请的另一个方面提供一种包括上述控制装置的医疗设备，其中，所述被控制装置具体为扫描床。

附图说明

图1所示为控制装置的一个实施例的示意图；

图2所示为控制装置中应变片的一个实施例结构示意图；

图3所示为控制装置的另一个实施例的示意图；

图4所示为控制装置的一个实施例的应用场景示意图；

图5所示为控制装置控制被控制装置平移的一个实施例的示意图；

图6所示为控制装置控制被控制装置下降的一个实施例的示意图；

图7所示为控制装置控制被控制装置倾斜的一个实施例的示意图；

图8所示为控制装置控制被控制装置摇摆的一个实施例的正视图；

图9所示为图8所示控制装置控制被控制装置摇摆的右视图；

图10所示为控制装置控制被控制装置旋转的一个实施例的正视图；

图11所示为图10所示控制装置控制被控制装置旋转的右视图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

图1所示为控制装置10的一个实施例的示意图。所述控制装置10可以为医疗器械领域中扫描床的运动控制器。以医疗影像设备中扫描床的运动控制器为例，该运动控制器可以用于控制扫描床进行不同的运动，例如旋转、倾斜、摇摆、平移、上升和下降等运动中的一种或多种。一般情况下，当操作者操作运动控制器时，扫描床进行相应的运动，当操作者停止操作运动控制器时，扫描床则停止运动。图1所示的控制装置10可以包括：操作主体11、力学传感装置12以及控制模块13、固定装置14、固定基座15。

所述操作主体11表面设置有力学传感装置12，且可用于承受不同的作用力并将该作用力转变为控制扫描床进行相应运动的电信号。在一实施例中，操作主体11可以通过固定装置14设置于固定基座15上，以使操作主体11仅能进行旋转操作，而在其他方向上固定不动。

所述力学传感装置12可以用于感受作用于上述操作主体11上的作用力。力学传感装置12可以包括若干应力传感器121，应力传感器121可以设置于操作主体11的表面。具体地，应力传感器121可以设置于操作主体11的上表面111、侧表面112以及下表面113。在一实施例中，若干应力传感器121可以均匀分布于操作主体11的上表面111、侧表面112以及下表面113。应力传感器121可以将其所在位置的作用力转化为对应的电信号，从而可以向控制模块传送该电信号。

具体地，应力传感器121可以包括传感元件122。如图2所示，在一实施例中，传感元件122可以包括两条引线123、覆盖层124、电阻栅125以及基底126等。其中，电阻栅125可以通过粘合剂固定于基底126上，两条引线123分别与电阻栅125的两输出端连接，用于从电阻栅125引出电信号，覆盖层124覆盖于电阻栅125上面，可用于保护电阻栅125。在应力传感器121承受作用力而产生变形的情况下，可使得其内部传感元件122中的电阻栅125产生应变，进而导致电阻栅125的电阻发生变化，从而产生与作用力对应的电信号。在一实施例中，所述电阻栅125可由高电阻系数的电阻丝弯曲而成。该高电阻系数的电阻丝其直径一般可以为0.01mm～0.05mm。由于这种高电阻系数的电阻丝灵敏度高，因而，采用这种电阻丝的应力传感器可以较为准确的感受作用力的变化，从而获得较为准确的电信号。

所述控制模块13可用于接收来自力学传感装置12的电信号，并根据该电信号确定作用力的合力。具体地，控制模块13可以根据电信号确定作用力的合力的大小和方向，并根据该作用力的合力的大小和方向，控制被控制装置41以相应的运动速度沿着作用力的合力的方向运动。其中，被控制装置41的运动速度可根据作用力的合力的大小确定。在一实施例中，被控制装置41的运动速度与作用力合力的大小正相关。

在一实施例中，所述控制模块13可包括信号放大模块131、模数转换模块132以及控制子模块133，如图3所示。其中，所述信号放大模块131可用于接收力学传感装置12发送的电信号，并将该电信号放大，从而生成放大电信号。模数转换模块132可用于将该放大电信号转换为数字信号。进而，控制子模块133可用于根据该数字信号确定作用力的合力(包括作用力的合力的大小和方向)，并根据该作用力的合力控制被控制装置41运动，以使该被控制装置41沿该作用力的合力方向运动。此外，控制被控制装置41运动的速度可根据作用力的合力的大小来确定。

在一实施例中，控制模块13还可以包括防抖模块。该防抖模块可用于对由力学传感装置12根据作用力转化并输出的电信号进行防抖处理，以保留作用力中有效作用力转化成的电信号。相应地，控制模块13可根据所述作用力中有效作用力转化成的电信号控制被控制装置41沿所述作用力中有效作用力的合力方向运动。当然，控制被控制装置41运动的速度可根据作用力中有效作用力的合力的大小来确定。

需要说明的是，防抖模块具体用于将电信号中的干扰信号过滤，从而可以排除由于干扰作用力导致的被控制装置41进行的运动。例如，当操作者不小心碰到控制装置10时，通过防抖模块可将由该碰到控制装置10的作用力转化来的电信号滤除，以避免由于操作者不小心碰到控制装置10而导致被控制装置41的突然运动。在一实施例中，可采用滤波的方法进行防抖处理，具体地，防抖模块可按照某一时长间隔(例如1ms、3ms)对电信号进行采集，并对采集到的电信号进行防抖处理，从而得到作用力中有效应力对应的电信号；其中，时长间隔可以根据经验或实际应用设置，在此不做具体限制。采用滤波的方法进行防抖处理时，可以采用如消抖滤波法、限幅滤波法、中位值滤波法或算术平均滤波法等滤波算法，这里对于采用的滤波算法不做具体限制。

进一步地，该控制装置10还包括驱动装置，用于驱动被控制装置41进行相应的运动。通常，控制模块13根据作用力的合力控制被控制装置41的运动可通过该驱动装置来完成。

图4所示为控制装置的一个实施例的应用场景示意图。如图4所示的应用场景中，包括控制装置10、被控制装置41以及支撑装置42。其中，支撑装置42可以是独立于被控制装置41之外存在的装置，也可以属于被控制装置41的一部分。在一实施例中，被控制装置41可以是医疗设备中的扫描床，该扫描床可以进行多种方式的运动；相应地，控制装置10为控制该扫描床运动的运动控制器，该控制装置10可以通过驱动装置控制扫描床进行多种不同方式的运动，例如旋转、倾斜、摇摆、平移、上升和下降等运动中的一种或多种。如图4所示，被控制装置10的长边与Z轴平行，被控制装置10的短边与Y轴平行，被控制装置10的上表面与X轴垂直。为了将控制装置10控制被控制装置41的运动描述的更加清楚明白，结合图5至图11进行详细说明。

图5所示为控制装置10控制被控制装置41平移的一个实施例的示意图。所述平移指被控制装置41做平行于YZ平面的移动，例如图5所示被控制装置41沿Z轴负方向的移动。此外，平移还包括被控制装置沿Z轴正方向的移动、沿Y轴正方向的移动、沿Y轴负方向的移动以及在当前平面内沿与Z轴或Y成一夹角的方向移动等。在图5所示实施例中，当操作主体11的侧面112承受到沿Z轴负方向的作用力51时，设置于该侧面112的力学传感装置12可感受到该作用力51(如图5所示黑色的应力传感器121)，将该作用力51转化为对应的电信号，并将该电信号发送给控制模块13。控制模块13可根据该电信号确定作用力51的合力的大小和方向，其中，可确定作用力51的合力的方向为沿Z轴负方向，从而控制被控制装置41沿Z轴负方向(即图5中箭头52指示的方向)进行平移运动，此外，被控制装置41的运动速度可以根据作用力51的合力的大小确定。需要说明的是，图5所示操作主体侧面112上应力传感器121为黑色时，表示该应力传感器121感应到作用力。同理，控制装置10控制被控制装置41在该平面内向其他方向的平移运动与图5所示的平移运动的原理相同，例如，当需要被控制装置向Y轴正方向平移时，在操作主体上施加沿Y轴正方向的推力即可。

图6所示为控制装置10控制被控制装置41下降的一个实施例的示意图。所述下降指被控制装置41沿X轴负方向移动。如图6所示，当操作主体11的上表面111承受到沿X轴负方向的作用力61时，设置于该上表面111的力学传感装置12可感受到该作用力61(如图6所示黑色的应力传感器121)，将该作用力61转化为对应的电信号，并将该电信号发送给控制模块13。控制模块13可根据该电信号确定作用力61的合力的大小和方向，其中，可确定作用力61的合力的方向为沿X轴负方向，从而控制被控制装置41沿X轴负方向(即图6中箭头62指示的方向)运动。此外，被控制装置41的运动速度可以根据作用力61的合力的大小确定。需要说明的是，图6所示操作主体11上表面111上应力传感器121为黑色时，表示该应力传感器121感应到作用力。同理，控制装置10控制被控制装置41沿X轴正方向的运动可参照图6所示的运动，不同的是，需要在操作主体11上施加沿X轴正方向的作用力，例如可在操作主体11的下表面113上施加沿X轴正方向的作用力。

图7所示为控制装置10控制被控制装置41倾斜的一个实施例的示意图。所述倾斜指被控制装置41沿图7中箭头72所指方向或其相反方向进行的旋转运动。如图7所示，当操作主体11承受作用力71时，设置于该操作主体11表面的力学传感装置12可感受到该作用力71(如图7所示黑色的应力传感器121)，将作用力71转化为对应的电信号，并将该电信号发送给控制模块13。控制模块13可根据该电信号确定作用力71的合力的大小和方向，从而控制被控制装置41沿图7中箭头72所指方向倾斜。在一实施例中，被控制装置41可以沿图7中箭头72所指方向倾斜至虚线73所指的位置。此外，被控制装置41的运动速度可以根据作用力71的合力的大小确定。需要说明的是，当图7所示操作主体11侧面112上的应力传感器121为黑色时，表示该应力传感器121感应到作用力。在一实施例中，应力传感器121的黑色面积的大小可用于表示其感受作用力的大小，应力传感器121的黑色面积越大，表示其感受的作用力越大。同理，当需要控制被控制装置41沿图中箭头72所指方向的相反方向倾斜时，则可在操作主体11上施加一个与作用力71方向相反的作用力。

图8所示为控制装置10控制被控制装置41摇摆的一个实施例的正视图；图9所示为图8所示控制装置10控制被控制装置41摇摆的右视图。所述摇摆指被控制装置41沿图8及图9中箭头82所指方向或其相反方向进行的旋转运动。如图8和图9所示，当操作主体11承受作用力81时，设置于该操作主体11表面的力学传感装置12可感受到该作用力81(如图8和图9所示黑色的应力传感器121)，将作用力81转化为对应的电信号，并将该电信号发送给控制模块13。进而，控制模块13可根据该电信号确定作用力81的合力的大小和方向，从而控制被控制装置41沿图中箭头82所指方向摇摆。在一实施例中，被控制装置41可以沿图中箭头82所指方向摇摆至虚线83所指的位置。此外，被控制装置41的运动速度可以根据作用力81的合力的大小确定。需要说明的是，图8和图9所示操作主体11侧面112上的应力传感器121为黑色时，表示该应力传感器121感应到作用力。在一实施例中，应力传感器121中黑色面积的大小可用于表示其感受作用力的大小，应力传感器121的黑色面积越大，表示其感受的作用力越大。同理，当需要控制被控制装置41沿图中箭头82所指方向的相反方向摇摆时，则可在操作主体11上施加一个与作用力81方向相反的作用力。

图10所示为控制装置10控制被控制装置41旋转的一个实施例的正视图；图11所示为图10所示控制装置10控制被控制装置41旋转的右视图。所述旋转指被控制装置41沿图10和图11所示箭头102所指方向进行的旋转运动。如图10和图11所示，当操作主体11承受旋转作用力101时，该操作主体11将按图示作用力101所指方向旋转，从而可产生对应的旋转电信号，进而将该旋转电信号发送给控制模块13。控制模块13可根据该旋转电信号控制被控制装置41沿图中箭头102所示方向旋转。在一实施例中，被控制装置41可以沿箭头102所指方向旋转至图中虚线103所指的位置。当需要控制被控制装置41沿图中箭头102的相反方向旋转时，则可在操作主体11上施加一个与作用力101方向相反的旋转作用力。需要说明的是，操作主体11在旋转时可产生对应的旋转电信号，控制模块13可根据该旋转电信号控制被控制装置41旋转，而不需要通过应力传感装置12将作用力转化为电信号。

本公开提供的上述控制装置，操作者采用其控制被控制装置的运动时，不需要刻意去学习或记忆操作按钮的功能。尤其在需要盲操作的情况下，操作者可以根据需要向控制装置施加相应的作用力，即可使得被控制装置向该作用力的合力方向运动，例如当操作者需要被控制装置沿X正方向平移时，只需在控制装置上施加X正方向的推力即可，操作起来简单方便。此外，本公开提供的上述控制装置，将用于控制被控制装置进行多种运动的控制功能集于该控制装置中，且该控制装置仅包括一个操作主体，从而可减少因设置多个操作按键而占用的空间，并可节约因需要多个操作按键而耗用的材料成本。

对于方法实施例而言，由于其基本对应于装置实施例，所以相关之处参见装置实施例的部分说明即可。上述方法可通过本文中所述的装置实现，也可通过其他装置实现。方法的实施例和装置的实施例互为补充。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种控制装置，包括：

操作主体，用于承受作用力；

力学传感装置包括若干应力传感器，设置于所述操作主体表面，用于感应所述作用力，并将所述作用力转化为电信号包括用于将其所在位置的作用力转化为电信号；及

控制模块，接收所述若干应力传感器转化成的电信号，用于根据所述电信号确定所述作用力的合力包括根据所述电信号和产生电信号的所述若干应力传感器在所述操作主体表面的位置信息确定所述作用力的合力，并控制被控制装置沿所述作用力的合力的方向运动。

2.如权利要求1所述的控制装置，所述若干应力传感器均匀分布于所述操作主体表面。

3.如权利要求1所述的控制装置，所述若干应力传感器分布于所述操作主体的上表面、下表面和侧面。

4.如权利要求1所述的控制装置，所述控制模块用于根据所述电信号确定所述作用力的合力的大小，并根据所述作用力的合力的大小控制所述被控装置的运动速度。

5.如权利要求1所述的控制装置，所述控制模块包括：

信号放大模块，用于放大所述电信号，生成放大电信号；

模数转换模块，用于将所述放大电信号转换为数字信号；及

控制子模块，用于根据所述数字信号确定所述作用力的合力，并控制所述被控制装置沿所述作用力的合力方向运动。

6.如权利要求1所述的控制装置，所述控制模块包括：

防抖模块，用于对所述电信号进行防抖处理，保留所述作用力中有效作用力转化成的电信号；

所述控制模块用于根据所述作用力中有效作用力转化成的电信号控制所述被控制装置沿所述作用力中有效作用力的合力方向运动。

7.如权利要求1所述的控制装置，所述操作主体可旋转运动，且在旋转方向之外的其他方向上固定不动。

8.如权利要求1所述的控制装置，所述控制模块还包括驱动装置，用于驱动所述被控装置进行旋转、倾斜、摇摆、平移、上升和下降运动中的一种或多种。

9.一种医疗设备，包括：

扫描床，为被控制装置；及

权利要求1至8任一所述的控制装置，用于控制所述扫描床。

Images