CN108555920A - 一种气缸式安全击键系统 - Google Patents

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郭明飞
徐梦茹
胡晓冬
李研彪
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    • B25J9/12—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements electric

Abstract

本发明公开了一种气缸式安全击键系统，包括支架、步进电机、滚珠丝杠、滑块连接件、滑轨、气缸连接件、滑块和气缸，本发明采用对称结构设计，运动灵活，承载能力强，具有结构简单紧凑，设计合理，加工和装配工艺良好的优点；本发明水平方向灵活运动，能够敲击不同列上的按键，且水平运动不仅可以用滚珠丝杠来实现，也可以更换为同步带来实现；本发明可以自动、精确地按照设定要求对设备键盘进行操作，且可调性较高，滚珠丝杠丝杠可以带动手指组件进行水平运动，且可适当增加气缸及敲击手指以适应不同大小的键盘，同时可以根据键盘的大小和按键布置来调整气缸的数量和位置。

Description

一种气缸式安全击键系统
技术领域
本发明涉及自动化技术领域，更具体的说，尤其涉及一种气缸式安全击键系统。
背景技术
计算机信息录入渠道有网路、磁盘、光盘、按键等方式，但在许多涉及到计算机安全的领域，信息录入的方式受到限制，比如禁止计算机链入网络，禁止使用磁盘、光盘等，以防止计算机信息泄露或外部不良侵入，在这种条件下，键盘是进行安全录入信息的最有效手段。但目前，在键盘操作中，绝大多数都需要人为操作控制，提升了人工成本，从而需要能够获得外部译码信息，将其转化为机构的定位运动与敲击动作的自动进行系统操作键盘的击键，降低成本费用。
专利公开号为CNIO6903704A的中国发明专利公开了一种新型钢琴演奏机器人系统，该系统的左侧机器人和右侧机器人均为类人形机器人，机器人的手指均放置在靠近钢琴的琴键上方且所有手指均可以相互独立的按下或松开琴键，但该发明专利采用人形机器人，结构复杂，成本较高；公开号为CN1365877A的中国发明专利公开了机器人拟人多指手装置，主要包括手指组件和手掌，能够实现招手、握拳以及按键等动作，但该发明专利采用机器人拟人手指结构，导致机械手爪结构较为复杂，成本较高，且操作起来比较复杂，容易出错；申请公布号为CNIO7244152A的中国发明专利公开了一种自动盖章机，包括驱动机构、压纸机构、送纸机构以及盖章机构,盖章机构包括由凸轮机构构成的压盖压头和第二复位弹簧，驱动机构驱动凸轮转动,压迫导杆向下移动并带动图章完成盖章动作，但该发明只能对一固定位置进行盖章动作。
针对上述不足，需要设计和开发一种气缸式安全击键系统，能够补足上述各个缺点。
发明内容
本发明的目的在于解决现有的带键盘设备必须人为操作导致人工成本费用增加的问题，提供一种气缸式安全击键系统，可以自动、精确地按照设定要求对设备键盘进行操作。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种气缸式安全击键系统，包括支架、步进电机、滚珠丝杠、滑块连接件、滑轨、气缸连接件、滑块和气缸，
所述支架包括水平设置的上平面和四条支腿，所述支架上还设置有用于键盘定位的定位模块，所述上平面上设置有三条平行设置的第一条形板、第二条形板和第三条形板，所述第二条形板和第三条形板对称设置在所述第一条形板的左右两侧，步进电机和滚珠丝杠均安装在所述第一条形板上，步进电机的电机头连接滚珠丝杠并驱动滚珠丝杠的转动；所述第二条形板和第三条形板上均设置有导轨，滑块套装在第二条形板和第三条形板的导轨上，所述滚珠丝杠上套装有丝杠螺母，丝杠螺母通过滑块连接件与所述滑块固定连接；所述定位模块包括端面定位板、两块侧边定位板和两个侧边定位螺套，所述端面定位板的两端分别固定在两块侧边定位板的下端，两块侧边定位板平行设置，且两块侧边定位板的上端均与支架固定连接，两块侧边定位板的下端均设置有一个平行于端面定位板设置的侧边定位螺套，通过穿过两个侧边定位螺套的螺栓对需要进行操作的键盘进行夹紧定位；
所述气缸连接件为L型板，滑块连接件固定在气缸连接件水平设置的顶板上；所述气缸连接件的顶面的下端固定有至少五个气缸，五个气缸同时也与气缸连接件竖直设置的侧面固定连接，每个气缸的气缸头均朝下安装，气缸头上安装有敲击手指，气缸启动时带动气缸头上的敲击手指向下敲击。
进一步的，所述第一条形板上设置有八个通孔，其中四个通孔距离较近且与步进电机的螺纹孔配合，步进电机通过螺钉固定在第一条形板上，另外四个通孔距离较远且与滚珠丝杠的两个支撑座上的通孔配合，滚珠丝杠的两个支撑座分别通过螺栓螺母固定在所述第一条形板上。
进一步的，所述第二条形板和第三条形板上均设置有七个通孔，七个通孔靠近第二条形板或第三条形板的一端且这七个通孔呈一条直线分布，滑轨上也设置有对应的七个通孔，两个滑轨均通过螺栓螺母连接的方式分别固定在所述第二条形板和第三条形板上。
进一步的，所述滑块设置有两个，两个滑块分别固定在两个滑轨上，且每个滑块连接一个滑块连接件的侧面，两个滑块连接件的底面均固定在气缸连接件上。
进一步的，所述气缸和敲击手指的数量根据键盘的大小进行调整，其数量范围为5～10个。气缸主要由缸体和活塞杆等组成，整个系统需要20N的驱动力，并需要有10mm的行程。
进一步的，所述敲击手指的外部套装有橡胶块，以保护键盘和气缸的活塞杆。
本发明的技术构思在于：一方面需要避免采用复杂的多自由度机械手结构，降低生产成本，同时提高系统的可靠性；另一方面，针对键盘布局的特点，设计有利于快速寻找按键位置并高效率执行敲击动作的机械机构。
常见的计算机键盘布局如图4所示，若将图4中沿X方向键盘的排列称为“行”，沿Y方向键盘的方向称为“列”，可以看出：沿X方向即“行”排列方向，每一行上的按键都是在一条直线上依次排布的；而沿Y方向即“列”排列方向，按键的排布互相交错；并且行数小于列数，比如：一般的108键键盘行数为6行，而列数为22列；彩票机专用键盘的行数为5，列数为11。发明人认为：针对键盘的布局特点，采用按照行数布置敲击装置数量，并将敲击机构布置在能够沿X方向快速移动、定位的平台上，从而使每个敲击机构能够对一行中所有按键进行击打，这是实现迅速定位和快速击打的一种有效方案。
本发明的工作过程如下：设定气缸的水平运动方向为X轴方向，且向步进电机移动方向为X轴正方向，设与地面平行且垂直于X轴的方向为Y轴方向，且靠近键盘底部为Y轴正方向，设垂直于地面方向为Z轴方向，且垂直向上为Z轴正方向；以按第三行第二列的按键为例，系统在接到指令后开始运动，步进电机驱动滚珠丝杠运动，丝杠螺母带动与其连接的滑块连接件向X轴正方向运动，滑块带动气缸组件向X轴正方向运动，到达第二列按键时，步进电机停止驱动，气缸组件停留在第二列按键上方，第三行上方的气缸开始运动，气缸驱动使敲击手指往Z轴负方向运动，从而按键被按下；指令完成后，气缸收回推杆恢复初始位置，步进电机反向驱动，丝杠螺母带动滑块连接件沿X轴负方向运动，滑块带动气缸组件沿X轴负方向运动，恢复到初始位置。
本发明的有益效果在于：本发明采用对称结构设计，运动灵活，承载能力强，具有结构简单紧凑，设计合理，加工和装配工艺良好的优点；本发明水平方向灵活运动，能够敲击不同列上的按键，且水平运动不仅可以用滚珠丝杠来实现，也可以更换为同步带来实现；本发明可以自动、精确地按照设定要求对设备键盘进行操作，且可调性较高，滚珠丝杠丝杠可以带动手指组件进行水平运动，且可适当增加气缸及敲击手指以适应不同大小的键盘，同时可以根据键盘的大小和按键布置来调整气缸的数量和位置。
附图说明
图1是本发明一种气缸式安全击键系统的整体结构示意图。
图2是本发明支架的结构示意图。
图3是本发明气缸及敲击手指的结构示意图。
图4是常用计算机键盘的布局示意图。
图中，1-支架、2-步进电机、3-滚珠丝杠、4-滑块连接件、5-滑块、6-滑轨、7-气缸连接件、8-气缸、9-键盘、101-支腿、102-第一条形板、103-第二条形板、104-第三条形板、105-侧边定位板、106-端面定位板、107-侧边定位螺套。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1～4所示，一种气缸式安全击键系统，包括支架1、步进电机2、滚珠丝杠3、滑块5连接件4、滑轨6、气缸连接件7、滑块5和气缸8，所述支架1包括水平设置的上平面和四条支腿101，所述支架1上还设置有用于键盘9定位的定位模块，所述上平面上设置有三条平行设置的第一条形板102、第二条形板103和第三条形板104，所述第二条形板103和第三条形板104对称设置在所述第一条形板102的左右两侧，步进电机2和滚珠丝杠3均安装在所述第一条形板102上，步进电机2的电机头连接滚珠丝杠3并驱动滚珠丝杠3的转动；所述第二条形板103和第三条形板104上均设置有导轨，滑块5套装在第二条形板103和第三条形板104的导轨上，所述滚珠丝杠3上套装有丝杠螺母，丝杠螺母通过滑块5连接件4与所述滑块5固定连接；所述定位模块包括端面定位板106、两块侧边定位板105和两个侧边定位螺套107，所述端面定位板106的两端分别固定在两块侧边定位板105的下端，两块侧边定位板105平行设置，且两块侧边定位板105的上端均与支架1固定连接，两块侧边定位板105的下端均设置有一个平行于端面定位板106设置的侧边定位螺套107，通过穿过两个侧边定位螺套107的螺栓对需要进行操作的键盘9进行夹紧定位。
所述气缸连接件7为L型板，滑块5连接件4固定在气缸连接件7水平设置的顶板上；所述气缸连接件7的顶面的下端固定有至少五个气缸8，五个气缸8同时也与气缸连接件7竖直设置的侧面固定连接，每个气缸8的气缸8头均朝下安装，气缸8头上安装有敲击手指，气缸8启动时带动气缸8头上的敲击手指向下敲击。
所述第一条形板102上设置有八个通孔，其中四个通孔距离较近且与步进电机2的螺纹孔配合，步进电机2通过螺钉固定在第一条形板102上，另外四个通孔距离较远且与滚珠丝杠3的两个支撑座上的通孔配合，滚珠丝杠3的两个支撑座分别通过螺栓螺母固定在所述第一条形板102上。
所述第二条形板103和第三条形板104上均设置有七个通孔，七个通孔靠近第二条形板103或第三条形板104的一端且这七个通孔呈一条直线分布，滑轨6上也设置有对应的七个通孔，两个滑轨6均通过螺栓螺母连接的方式分别固定在所述第二条形板103和第三条形板104上。
所述滑块5设置有两个，两个滑块5分别固定在两个滑轨6上，且每个滑块5连接一个滑块5连接件4的侧面，两个滑块5连接件4的底面均固定在气缸连接件上。
所述气缸8和敲击手指的数量根据键盘9的大小进行调整，其数量范围为5～10个。气缸8主要由缸体和活塞杆等组成，整个系统需要20N的驱动力，并需要有10mm的行程。
所述敲击手指的外部套装有橡胶块，以保护键盘9和气缸8的活塞杆。
本发明的工作过程如下：设定气缸8的水平运动方向为X轴方向，且向步进电机2移动方向为X轴正方向，设与地面平行且垂直于X轴为Y轴方向，且靠近键盘9底部为Y轴正方向，设垂直于地面方向为Z轴方向，且垂直向上为Z轴正方向；以按第三行第二列的按键为例，系统在接到指令后开始运动，步进电机2驱动滚珠丝杠3运动，丝杠螺母带动与其连接的滑块连接件4向X轴正方向运动，滑块5带动气缸组件向X轴正方向运动，到达第二列按键时，步进电机2停止驱动，气缸组件停留在第二列按键上方，第三行上方的气缸8开始运动，气缸8驱动使敲击手指往Z轴负方向运动，从而按键被按下，指令完成，气缸8收回推杆恢复初始位置，步进电机2反向驱动，丝杠螺母带动滑块连接件4沿X轴负方向运动，滑块5带动气缸组件沿X轴负方向运动，恢复到初始位置。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (6)

1.一种气缸式安全击键系统，其特征在于：包括支架(1)、步进电机(2)、滚珠丝杠(3)、滑块(5)连接件(4)、滑轨(6)、气缸连接件(7)、滑块(5)和气缸(8)，
所述支架(1)包括水平设置的上平面和四条支腿(101)，所述支架(1)上还设置有用于键盘(9)定位的定位模块，所述上平面上设置有三条平行设置的第一条形板(102)、第二条形板(103)和第三条形板(104)，所述第二条形板(103)和第三条形板(104)对称设置在所述第一条形板(102)的左右两侧，步进电机(2)和滚珠丝杠(3)均安装在所述第一条形板(102)上，步进电机(2)的电机头连接滚珠丝杠(3)并驱动滚珠丝杠(3)的转动；所述第二条形板(103)和第三条形板(104)上均设置有导轨，滑块(5)套装在第二条形板(103)和第三条形板(104)的导轨上，所述滚珠丝杠(3)上套装有丝杠螺母，丝杠螺母通过滑块(5)连接件(4)与所述滑块(5)固定连接；所述定位模块包括端面定位板(106)、两块侧边定位板(105)和两个侧边定位螺套(107)，所述端面定位板(106)的两端分别固定在两块侧边定位板(105)的下端，两块侧边定位板(105)平行设置，且两块侧边定位板(105)的上端均与支架(1)固定连接，两块侧边定位板(105)的下端均设置有一个平行于端面定位板(106)设置的侧边定位螺套(107)，通过穿过两个侧边定位螺套(107)的螺栓对需要进行操作的键盘(9)进行夹紧定位；
所述气缸连接件(7)为L型板，滑块(5)连接件(4)固定在气缸连接件(7)水平设置的顶板上；所述气缸连接件(7)的顶面的下端固定有至少五个气缸(8)，五个气缸(8)同时也与气缸连接件(7)竖直设置的侧面固定连接，每个气缸(8)的气缸(8)头均朝下安装，气缸(8)头上安装有敲击手指，气缸(8)启动时带动气缸(8)头上的敲击手指向下敲击。
2.根据权利要求1所述的一种气缸式安全击键系统，其特征在于：所述第一条形板(102)上设置有八个通孔，其中四个通孔距离较近且与步进电机(2)的螺纹孔配合，步进电机(2)通过螺钉固定在第一条形板(102)上，另外四个通孔距离较远且与滚珠丝杠(3)的两个支撑座上的通孔配合，滚珠丝杠(3)的两个支撑座分别通过螺栓螺母固定在所述第一条形板(102)上。
3.根据权利要求2所述的一种气缸式安全击键系统，其特征在于：所述第二条形板(103)和第三条形板(104)上均设置有七个通孔，七个通孔靠近第二条形板(103)或第三条形板(104)的一端且这七个通孔呈一条直线分布，滑轨(6)上也设置有对应的七个通孔，两个滑轨(6)均通过螺栓螺母连接的方式分别固定在所述第二条形板(103)和第三条形板(104)上。
4.根据权利要求3所述的一种气缸式安全击键系统，其特征在于：所述滑块(5)设置有两个，两个滑块(5)分别固定在两个滑轨(6)上，且每个滑块(5)连接一个滑块(5)连接件(4)的侧面，两个滑块(5)连接件(4)的底面均固定在气缸连接件上。
5.根据权利要求4所述的一种气缸式安全击键系统，其特征在于：所述气缸(8)和敲击手指的数量根据键盘(9)的大小进行调整，其数量范围为5～10个。
6.根据权利要求5所述的一种气缸式安全击键系统，其特征在于：所述敲击手指的外部套装有橡胶块。
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