CN107395188B - 基于磁流变液的无人机遥控触觉按钮及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机遥控触觉按钮及控制方法，触觉按钮包括手柄、第一导杆、第一弹簧、两个电磁线圈、圆柱形外壳、环形芯管及底盖，手柄与底盖将两个电磁线圈及环形芯管封装在圆柱形外壳内；环形芯管安装在两个电磁线圈之间，环形芯管外壁与圆柱形外壳的内壁留有间隙，环形芯管内部经设置在环形芯管底部的通孔与所述间隙相连通；所述间隙及环形芯管内部装有磁流变液；第一导杆的顶端设有压力力敏传感器，压力力敏传感器采集第一导杆的压力信号并转变为无人机喷雾流量控制信号。本发明利用磁流变液的特性巧妙地将操控时对按钮的压力信号转化为喷雾流量控制信号来实现远程控制，具有人机交互功能，通用性强，使用方便且安全可靠。

Description

基于磁流变液的无人机遥控触觉按钮及控制方法

技术领域

本发明涉及无人机遥操控变量喷雾领域，特别涉及一种基于磁流变液的无人机遥控触觉按钮及控制方法。

背景技术

随着农业现代化的发展，农业航空技术应用日益广泛，并在农业生产中发挥着越来越重要的、不可替代的作用，无人机防治农作物病虫害，是农作物病虫害防治工作的一种新技术、新手段。然而无人机远程变量喷雾控制方面仍采用一般的遥控控制，操作者在远处对喷雾无人机操作时对喷雾量的控制缺乏感性认识。

发明内容

为解决现有技术所存在的问题,本发明提供基于磁流变液的无人机遥控触觉按钮，利用磁流变液的特性巧妙地将操控时对按钮的压力信号转化为喷雾流量控制信号来实现远程控制，具有人机交互功能，通用性强，使用方便且安全可靠。

本发明还提供基于磁流变液的无人机遥控触觉按钮的控制方法。

本发明无人机遥控触觉按钮采用如下技术方案：基于磁流变液的无人机遥控触觉按钮，包括手柄、第一导杆、第一弹簧、两个电磁线圈、圆柱形外壳、环形芯管及底盖，两个电磁线圈对称布置在环形芯管的两端，手柄设置在圆柱形外壳上端面，第一导杆通过第一弹簧与手柄连接，手柄与底盖将两个电磁线圈及环形芯管封装在圆柱形外壳内；环形芯管安装在两个电磁线圈之间，位于圆柱形外壳内，环形芯管外壁与圆柱形外壳的内壁留有间隙，环形芯管内部经设置在环形芯管底部的通孔与所述间隙相连通；所述间隙及环形芯管内部装有磁流变液；第一导杆的顶端设有压力力敏传感器，压力力敏传感器采集第一导杆的压力信号并转变为无人机喷雾流量控制信号。

优选地，所述环形芯管的底部开设有槽，所开设的槽经设置在环形芯管底部的通孔连通环形芯管内部与所述间隙。

优选地，所述电磁线圈设有铁芯，铁芯中间开有通孔，磁流变液从铁芯的通孔流入铁芯内。

本发明基于磁流变液的无人机遥控触觉按钮的控制方法，包括以下步骤：

S1、给两个电磁线圈通电，电磁线圈周围产生闭合磁场，在磁场作用下，磁流变液从自由流动的液体变为半固体或固体；

S2、操作手柄上的复位开关；

S3、按压第一导杆，第一导杆推动活塞向下运动，活塞推动环形芯管内部的磁流变液向下流动，磁流变液从环形芯管底部进入环形芯管外壁与圆柱形外壳内壁之间的间隙内，并向上移动，随着第一导杆向下移动，间隙中的磁流变液越多，磁流变液向上移动时所要克服的剪切阻力越大，设在第一导杆顶部的压力力敏传感器受到的力越大，压力力敏传感器把采集的第一导杆的压力信号转变为无人机喷雾流量控制信号，并传给正在进行喷雾作业的无人机，从而实现远程变量喷雾；

S4、断开两个电磁线圈的电源，磁场消失，磁流变液变为自由流动的液体状态，按下复位开关，在第一弹簧的弹力作用下，两个导杆复位，磁流变液原路流回环形芯管内。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

1.本发明将操控时对按钮的压力信号转化为喷雾流量控制信号来实现远程控制，容易实现。

2.本发明利用磁流变液在磁场作用下会变成固体或半固体状态，在撤去磁场后又恢复液体状态，且该过程迅速可逆的特点，可以实现快速控制，时滞性低，安全可靠。

3.本发明在实现远程变量喷雾控制的同时，让人能够在触觉上有所感受，实现人机交互，增加了操作的趣味性，具有良好的用户体验效果。

附图说明

图1是本发明基于磁流变液的无人机遥控触觉按钮的爆炸图；

图2是本发明基于磁流变液的无人机遥控触觉按钮的立体图；

图3是本发明基于磁流变液的无人机遥控触觉按钮的剖切图；

图4是本发明基于磁流变液的无人机遥控触觉按钮的复位开关剖视图；

图5是本发明基于磁流变液的无人机遥控触觉按钮的环形芯管的外形图。

其中：1—第一导杆；2—第二导杆；3—第一弹簧；4—活塞；5—滑块；6—螺钉；7—手柄；8—第二弹簧；9—销钉；10—复位按钮；11—第一电磁线圈；12—第一铁芯；13—环形芯管；14—第一密封垫片；15—圆柱形外壳；16—第二密封垫片；17—第二电磁线圈；18—第二铁芯；19—底盖；20—磁流变液。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1-5所示，本发明无人机遥控触觉按钮包括手柄7、两个导杆(第一导杆1和第二导杆2)、活塞4、滑块5、复位按钮10、销钉9、两个弹簧(第一弹簧3和第二弹簧8)、两个电磁线圈(第一电磁线圈11和第二电磁线圈17)、两个铁芯(第一铁芯12和第二铁芯18)、圆柱形外壳15、环形芯管13、底盖19、两个密封垫片(第一密封垫片14和第二密封垫片16)、螺钉6。两个电磁线圈对称布置在环形芯管的两端，手柄与底盖将两个电磁线圈及环形芯管封装在圆柱形外壳内；环形芯管安装在两个电磁线圈之间，位于圆柱形外壳内，环形芯管外壁与圆柱形外壳的内壁留有间隙，间隙中装有磁流变液；活塞安装在环形芯管内部，并与第一导杆相连，第一弹簧套装在第一导杆上；第二导杆与滑块、第二弹簧、复位按钮、销钉组成一个复位开关，该复位开关布置在手柄上。

环形芯管13的底部设有与环形芯管内部连通的通孔，并开设有槽，所开设的槽经通孔连通环形芯管内部与圆柱形外壳的内壁。环形芯管的外表面在沿轴向方向设有多条长方形凸起，这些长方形凸起与圆柱形外壳内壁的凹槽配合，起到将环形芯管在圆柱形外壳内部径向定位的作用。电磁线圈的铁芯中间开有通孔，磁流变液从铁芯的通孔流入铁芯内。手柄与底盖将磁流变液封存在环形芯管内部、环形芯管外壁与圆柱形外壳的内壁之间的间隙、电磁线圈的铁芯中。

手柄内部有一个圆柱形通孔和一个圆柱形孔，圆柱形通孔与圆柱形孔的顶端相连通，圆柱形通孔里面装有第一弹簧、第一导杆，而圆柱形孔里面装有第二导杆，第二导杆中间为一段倒锥形杆，在手柄顶部圆柱形孔与圆柱形通孔的连通区域有一个滑块，滑块可以沿连通区域向下滑动，并压缩圆柱形通孔里面的弹簧运动，手柄底端为端盖，与圆柱形外壳15用螺栓连接。复位按钮10安装在手柄中部与手柄圆柱形孔相惯的孔(简称相惯孔)中，该复位按钮的一端为U型，带倒锥形导杆的第二导杆2从复位按钮的中间穿过，在复位按钮U型开口端装有销钉9，该相惯孔底部装有第二弹簧8，第二弹簧与复位按钮U型开口端相接。手柄一侧面有多个连续弧形凹槽，以便于人用手把握。

圆柱形外壳两端的内壁开有一凹槽，凹槽末端为一个通孔，电磁线圈的两端该凹槽末端的通孔中引出。铁芯、环形芯管及圆柱形外壳的材料必须为导磁材料，且环形芯管外壁与圆柱形外壳内壁之间的间隙为0.5-1.5mm。

第一导杆的顶端贴有薄膜压力力敏传感器，薄膜压力力敏传感器通过人体的按压实现远程变量喷施。本发明触觉按钮实现无人机远程变量喷施的控制过程如下：

S1、给两个电磁线圈通电，电磁线圈周围产生闭合磁场，在磁场作用下，磁流变液20从自由流动的液体变为半固体或固体。

S2、操作手柄上的复位开关：按下第二导杆2，第二导杆2压着滑块5向下运动，滑块5向下滑动时第一压缩弹簧，当第二导杆2的倒锥形段的末端移动到销钉9位置时，第二弹簧8推动复位按钮10向外移动，销钉9卡进第二导杆2倒锥形段的末端，停止按压第二导杆。

S3、按压第一导杆1，第一导杆1推动活塞4向下运动，活塞4推动环形芯管13内部的磁流变液向下流动，由于本发明无人机遥控触觉按钮的底部密封，磁流变液20将会从环形芯管13底部的凹槽进入环形芯管13外壁与圆柱形外壳15内壁之间的间隙内，并向上移动，由于磁场的作用，磁流变液向上移动时要克服剪切阻力，因此，随着第一导杆1向下移动，间隙中的磁流变液越多，剪切阻力越大，贴在第一导杆1顶部的薄膜压力力敏传感器受到的力越大，压力力敏传感器把采集的第一导杆的压力信号转变为无人机喷雾流量控制信号，并通过WiFi传给正在进行喷雾作业的无人机，从而实现远程变量喷雾。

S4、断开两个电磁线圈的电源，磁场消失，磁流变液变为自由流动的液体状态，按下复位开关，在第一弹簧的弹力作用下，滑块推动第一导杆和第二导杆向上运动，直至两个导杆复位，磁流变液原路流回环形芯管内。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.基于磁流变液的无人机遥控触觉按钮，其特征在于，包括手柄、第一导杆、第一弹簧、两个电磁线圈、圆柱形外壳、环形芯管及底盖，两个电磁线圈对称布置在环形芯管的两端，手柄设置在圆柱形外壳上端面，第一导杆通过第一弹簧与手柄连接，手柄与底盖将两个电磁线圈及环形芯管封装在圆柱形外壳内；环形芯管安装在两个电磁线圈之间，位于圆柱形外壳内，环形芯管外壁与圆柱形外壳的内壁留有间隙，环形芯管内部经设置在环形芯管底部的通孔与所述间隙相连通；所述间隙及环形芯管内部装有磁流变液；第一导杆的顶端设有压力力敏传感器，压力力敏传感器采集第一导杆的压力信号并转变为无人机喷雾流量控制信号。

2.根据权利要求1所述的基于磁流变液的无人机遥控触觉按钮，其特征在于，所述环形芯管的底部开设有槽，所开设的槽经设置在环形芯管底部的通孔连通环形芯管内部与所述间隙。

3.根据权利要求1所述的基于磁流变液的无人机遥控触觉按钮，其特征在于，所述环形芯管的外表面在沿轴向方向设有多条长方形凸起，长方形凸起与设置在圆柱形外壳内壁的凹槽配合。

4.根据权利要求1所述的基于磁流变液的无人机遥控触觉按钮，其特征在于，所述电磁线圈设有铁芯，铁芯中间开有通孔，磁流变液从铁芯的通孔流入铁芯内。

5.根据权利要求1所述的基于磁流变液的无人机遥控触觉按钮，其特征在于，所述手柄上设有复位开关，复位开关包括第二导杆、滑块、第二弹簧、复位按钮及销钉；手柄内部有一个圆柱形通孔和一个圆柱形孔，圆柱形通孔与圆柱形孔的顶端相连通，第一弹簧、第一导杆装在圆柱形通孔里，第二导杆装在圆柱形孔里，第二导杆中间为一段倒锥形杆，滑块设置在圆柱形孔与圆柱形通孔的连通区域，滑块沿所述连通区域向下滑动时压缩第一弹簧运动，复位按钮安装在手柄中部与圆柱形孔相惯的孔中，复位按钮的一端为U型，第二导杆从复位按钮的中间穿过，销钉装在复位按钮的U型端，第二弹簧装在手柄中部与圆柱形孔相惯的孔的底部，第二弹簧与复位按钮U型端相接。

6.根据权利要求1所述的基于磁流变液的无人机遥控触觉按钮，其特征在于，所述环形芯管外壁与圆柱形外壳的内壁留有的间隙为0.5-1.5mm。

7.权利要求5所述基于磁流变液的无人机遥控触觉按钮的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、给两个电磁线圈通电，电磁线圈周围产生闭合磁场，在磁场作用下，磁流变液从自由流动的液体变为半固体或固体；

S2、操作手柄上的复位开关；

S3、按压第一导杆，第一导杆推动活塞向下运动，活塞推动环形芯管内部的磁流变液向下流动，磁流变液从环形芯管底部进入环形芯管外壁与圆柱形外壳内壁之间的间隙内，并向上移动，随着第一导杆向下移动，间隙中的磁流变液越多，磁流变液向上移动时所要克服的剪切阻力越大，设在第一导杆顶部的压力力敏传感器受到的力越大，压力力敏传感器把采集的第一导杆的压力信号转变为无人机喷雾流量控制信号，并传给正在进行喷雾作业的无人机，从而实现远程变量喷雾；

S4、断开两个电磁线圈的电源，磁场消失，磁流变液变为自由流动的液体状态，按下复位开关，在第一弹簧的弹力作用下，两个导杆复位，磁流变液原路流回环形芯管内；

步骤S2为：按下第二导杆，第二导杆压着滑块向下运动，滑块向下滑动时第一压缩弹簧，当第二导杆的倒锥形段的末端移动到销钉位置时，第二弹簧推动复位按钮向外移动，销钉卡进第二导杆倒锥形段的末端，停止按压第二导杆。

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