CN110497444B - 一种手动自动互换的并联操控装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种手动自动互换的并联操控装置，其包括机座、动平台、心轴、多个互换操控分支机构以及复位弹簧，心轴设置在动平台的中心，机座和动平台之间借助于复位弹簧和多个互换操控分支机构进行连接，复位弹簧设置在机座和动平台的中间位置，多个互换操控分支机构均匀的设置在机座和动平台的边部，多个互换操控分支机构分别与机座和动平台铰接，复位弹簧分别与机座和动平台固定连接。本发明结构简单，使用方便，能够实现手动与自动互换控制与该装置同构装备的随动。

Description

一种手动自动互换的并联操控装置

技术领域

本发明属于机器人领域，特别涉及是一种手动自动互换的并联操控装置。

背景技术

目前国内一些具有并联机构优势的并联机构装备受到人们高度关注，如矢量推力发动机的并联双矢量喷嘴驱动装置、并联锻造机、并联模拟平台、并联炼钢转炉倾动机构、并联救援机器人、直升机主旋翼并联驱动装置等。然而这类机构的控制也成为专家们更关注的问题。并联机构装备的运动不仅需要操控人员实时手动控制，满足或完成特殊情况下的运动调控，更需要在操控人员生病、受伤、疲劳等无能为力时互换成由自动控制系统完成常规情况下的安全运动调控。

目前这方面，我们的中国发明授权专利ZL2017105787835公开了矢量喷管3自由度并联驱动装置。

我们的中国发明授权专利ZL 20161905673.0公开了一种三自由度并联锻压机。2011年意大利的发明专利CN102114916A提出直升飞机操控杆支撑组件。

2009美国发明授权CN100549398公开推力矢量后部FLADE发动机；2016年美国在中国发明授权专利CN102343976B公开飞机控制系统以及向控制杆提供反馈的方法。

2015年北京航空航天大学发明授权专利CN104554706B公开一种大展弦比飞翼布局太阳能飞机的新操控方式；2016中国发明授权专利CN105443038B公开了水力遥控式矢量喷嘴，用于驱动舰船航行。

我们的中国发明授权专利ZL201611075556.2公开了炼钢摇转炉并联倾动机构手动液控装置。

但现有技术中，还没有技术能够解决多种并联机构装备控制的手动与自动互换操控技术难题。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足，本发明目的在于为各种并联机构装备操控提供一种结构紧凑、操控容易的通用手动自动互换的并联操控装置。

具体地，本发明提供一种手动自动互换的并联操控装置，其包括机座、动平台、心轴、多个互换操控分支机构以及复位弹簧，所述心轴设在所述动平台的中心；

所述机座和所述动平台之间借助于所述复位弹簧和多个互换操控分支机构进行连接，所述复位弹簧设置在所述机座和所述动平台的中间位置，所述多个互换操控分支机构均匀的设置在所述机座和所述动平台的边部，多个互换操控分支机构分别与所述机座和所述动平台铰接，所述复位弹簧两端分别与所述机座和所述动平台固定连接；

所述互换操控分支机构包括推杆组、电动缸、控制器、梁和摆板，所述推杆组的上部设置有梁，所述梁的一个端部设置有摆板，所述梁和所述摆板之间借助于销进行联接，控制器和电动缸分别设置在推杆组的一侧，所述梁分别与控制器的上部和推杆组的上部固定连接，所述电动缸的上部与所述梁能移动联接；

手动工作时，所述动平台带动推杆组运动，所述推杆组进一步带动所述梁运动，所述梁驱动所述控制器工作，

所述心轴的下部齿轮与所述摆板的齿轮啮合，所述心轴的转动能够带动所述摆板嵌入电动缸上端的凹槽，从而将手动驱动互换操控分支的控制器转换成电动缸驱动互换操控分支的控制器。

优选地，所述机座的中心处设置有第一圆柱凸台，所述动平台的中心处设置有第二圆柱凸台、手柄和中心通孔，推动手柄能够带动所述动平台运动，所述第一圆柱凸台和所述第二圆柱凸台同轴设置，所述机座和所述动平台的圆盘相对面上均设置有多个铰支座。

优选地，所述控制器包括同轴设置的控制杆和固定座；所述推杆组包括推杆和缸座，所述推杆的第一端设有铰支座，所述推杆的第二端设有凸圆柱，所述缸座的第一端设有开口圆柱空腔孔，所述缸座的第二端设有铰支座，所述推杆的凸圆柱与所述缸座的开口空腔圆柱孔联接；所述推杆和所述缸座的铰支座分别与所述动平台和所述机座的对应位置处的铰支座铰接。

优选地，所述控制器为液压阀或位移传感器。

优选地，所述梁为矩形柱体，其上从左到右依次设有第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔和一个设置在端部的开槽，第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔相互平行并且设置在同一个水平面上，所述开槽与第三通孔和第四通孔正交设置。

优选地，所述梁的第一通孔与所述控制器的控制杆的上部固定连接，所述梁的第二通孔与所述推杆的上部固定连接，所述梁的第三通孔与所述电动缸上部连接。

优选地，所述摆板的第一端设有矩形板，所述矩形板的中部设有通孔，所述摆板的第二端设有扇形齿；所述摆板设置在所述梁的开槽内，所述摆板的通孔与所述梁的第四通孔利用销转动联接。

优选地，所述心轴的上端、下端和中部分别设有同轴的手轮、齿轮和圆柱，所述心轴的圆柱与所述动平台中心通孔转动联接，所述心轴的齿轮与所述摆板的扇形齿啮合，在使用时，通过转动心轴的手轮，能够借助于齿轮与摆板的啮合驱动三个摆板转动嵌入电动缸的上端凹槽，从而将手动驱动互换操控分支的控制器转换成电动缸驱动互换操控分支的控制器。

优选地，所述缸座下部分别与所述电动缸和所述控制器的下部固定连接。

优选地，所述复位弹簧两端分别与第一圆柱凸台和第二圆柱凸台固定连接，复位时，所述复位弹簧迫使所述电动缸上端凹槽对准所述梁的开槽。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明结构简单，使用方便，当摆板脱离电动缸上端的凹槽时，手驱动手柄，通过动平台与上梁驱动多个控制器，实现手动控制。手转动心轴的手轮，同时驱动多个摆板转动嵌入电动缸的上端凹槽，可换成电动缸驱动多个控制器，实现自动控制。从而能够实现手动与自动互换控制与该装置同构装备的随动。当使用过程中，如果操作人员疲劳或生病时，在原有手动控制系统保持不变前提下，可以简单、快速、安全地从手动控制模式切换成程序自动驱动伺服电机控制模式。

附图说明

图1为本发明的手动与自动互换手动自动互换的并联操控装置结构图；

图2为本发明的摆板的矩形板转动嵌入电动缸的上端凹槽及摆板的扇形齿与心轴的齿轮啮合位置图；

图3为本发明的控制器为液压阀的互换操控分支简图；

图4为本发明的心轴的正面结构示意图；以及

图5为本发明的心轴的仰视结构示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

本实施例提供一种手动自动互换的并联操控装置，如图1所示，其包括机座1、动平台2、心轴3、三个互换操控分支4以及复位弹簧5。

机座1的中心处设有第一圆柱凸台11。动平台2的中心处设置有第二圆柱凸台12，复位弹簧的两个端部分别套设在第一圆柱凸台11以及第二圆柱凸台12上，从而与机座1和动平台2连接。

动平台2中心设有同轴的手柄和中心通孔，中心通孔在使用时不能与圆柱凸台手柄分离。机座1和动平台2的圆盘相对面上都设有三个铰支座100，机座1和动平台2的圆盘的三个铰支座的分布形式与被操控的同构三自由度并联锻造机对应的铰支座分布形式相同，从而能够与被操控的同构三自由度并联锻造机快速连接使用。

具体地，如图3所示，每一个互换操控分支4均包括推杆组、电动缸43、控制器44、梁45、销46以及摆板47。推杆组的上部设置有梁45，梁45的一个端部设置有摆板，梁和摆板之间借助于销46进行联接。

在具体应用中，控制器44可以是液压阀或位移传感器，控制器44包括同轴设置的控制杆和固定座。控制器44和电动缸43分别设置在推杆组的一侧。控制器44连接外部设备，实现对外部设备的控制。

如图1所示，推杆组包括缸座41和推杆42，推杆42两端分别设有同轴的铰支座和凸圆柱，具体地，其在第一端即上端设置有绞支座，在第二端即下端设置有凸圆柱。

缸座41两端分别设有同轴的开口空腔孔102和铰支座，具体地，缸座41的第一端即上端设置有开口空腔孔102，缸座41的第二端即下端设置有绞支座，开口空腔孔102内部设置有圆柱103，推杆42的凸圆柱与缸座的开口空腔孔的同轴圆柱103圆柱副连接。

推杆42和缸座41的铰支座分别与动平台2和机座1的对应位置处的铰支座铰接，其铰接形式与被操控的同构三自由度并联锻造机对应的铰接形式相同。

梁45是矩形柱体，其上从左到右依次设有第一通孔451、第二通孔452、第三通孔453、第四通孔454和一个端部开槽455，第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔相互平行且共面，开槽与第三通孔和第四通孔正交。

梁45的第一通孔451与控制器的控制杆441上部固连，梁45的第二通孔452与推杆42的上部固连，梁45的第三通孔453与电动缸43的上部移动联接，即电动缸43的上部伸入第三通孔453内部，但与梁非固定连接。摆板47一端设有矩形板，中部设有通孔，另一端设有扇形齿。

摆板47设在梁的开槽内，摆板47的通孔与梁的第四通孔用销转动联接。摆板47能够在心轴3的作用下转动嵌入电动缸的上端凹槽，此时，电动缸43与梁45固定连接，电动缸43能够带动梁45运动，从而带动控制器运动，实现电动控制。

如图4及图5所示，心轴3的上端设置有手轮31，心轴的下端设置有齿轮33，手轮31和齿轮33同轴设置。心轴3的中部设有圆柱32，圆柱32与手轮31和齿轮均同轴设置。心轴的圆柱32与动平台2的中心通孔转动联接，心轴3下部的齿轮33与摆板47的扇形齿相互啮合。在使用时，通过转动心轴的手轮31，能够借助于齿轮33与摆板47的啮合驱动三个摆板47转动嵌入电动缸的上端凹槽，从而将手动驱动互换操控分支的控制器转换成电动缸驱动三个控制器。

具体实施例

本实施例提供一种手动自动互换的并联操控装置，如图1所示，其包括机座1、动平台2、心轴3、三个互换操控分支4以及复位弹簧5。

复位弹簧5设置在动平台2与机座1之间的中间，三个互换操控分支4均匀的设置在动平台2与机座1之间的边部。

整个手动自动互换的并联操控装置与被操控三自由度并联锻造机的机构同比例构成，能够直接应用于被操控三自由度并联锻造机的机构，使用方便，从而能够实现手动与自动互换控制与该装置同构装备的随动。

机座1的中心处设有第一圆柱凸台11。动平台2的中心处设置有第二圆柱凸台12，复位弹簧5的两个端部分别套设在第一圆柱凸台11以及第二圆柱凸台12上，从而与机座1和动平台2连接。

动平台2中心设有同轴的手柄和中心通孔；手柄能够带动动平台2运动，从而带动推杆组运动。在其余的实施例中，也可以不设置手柄，直接推动动平台2的任意部位即可使动平台运动，从而带动推杆组运动，进而带动梁45运动，梁45进一步带动控制器运动，实现手动控制。

机座1和动平台2的圆盘相对面上都设有三个铰支座，其铰支座的分布形式与被操控的同构三自由度并联锻造机对应的铰支座分布形式相同。

互换操控分支4包括推杆组、电动缸43、控制器44、梁45、销46和摆板47。

在具体应用中，控制器44可以是液压阀或位移传感器，控制器44包括同轴设置的控制杆和固定座。

如图1所示，推杆组包括缸座41和推杆42，推杆42两端分别设有同轴的铰支座和凸圆柱，缸座41两端分别设有同轴的开口空腔孔和铰支座，推杆42的凸圆柱与缸座的开口空腔孔同轴圆柱副连接；推杆42和缸座41的铰支座分别与动平台2和机座1的对应铰支座铰接，其铰接形式与被操控的同构三自由度并联锻造机对应的铰接形式相同。

梁45是矩形柱体，其上从左到右依次设有第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔和一个端部开槽，第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔相互平行且共面，开槽与第三通孔和第四通孔正交。

梁45的第一通孔与控制器的控制杆上部固连，梁45的第二通孔与推杆的上部固连，梁45的第三通孔与电动缸上部移动副联接。摆板47一端设有矩形板，中部设有通孔，另一端设有扇形齿。

摆板47设在梁的开槽内，摆板47的通孔与梁的第四通孔用销转动联接。

心轴3的上部和下端分别设有同轴手轮和齿轮，中部设有同轴圆柱。心轴的圆柱与动平台2中心通孔转动副联接，心轴的齿轮与摆板47的扇形齿啮合。

缸座下部与电动缸和控制器下部固连。复位弹簧两端与心轴和机座1的圆柱凸台固连。复位时，复位弹簧迫使电动缸的上端凹槽对准梁的开槽。

下面对本发明的工作原理做进一步解释：

如图2所示，在使用时，正常情况下，复位弹簧5处于正常状态，此时，梁45联接的摆板47处于脱离电动缸上端凹槽，并且，在复位弹簧5的作用下，复位弹簧5能够迫使电动缸的上端凹槽对准梁的开槽，此时，用手驱动动平台2上的手柄或直接推动动平台2的任意位置，动平台2向下移动，带动推杆组的推杆运动，从而带动梁45运动，进一步迫使梁45能够驱动三个控制器，从而通过动平台2与梁45手动驱动三个控制器。

或者通过转动心轴的手轮31，能够借助于齿轮33与摆板47的啮合驱动三个摆板47转动嵌入电动缸的上端凹槽，从而将手动驱动互换操控分支的控制器转换成电动缸驱动三个控制器，此时电动缸带动梁运动，迫使梁45能够驱动三个控制器，从而通过电动驱动三个控制器，实现手动与自动互换控制与该装置同构三自由度并联锻造机的随动。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明结构简单，使用方便，当摆板脱离电动缸上端凹槽时，手驱动手柄，通过动平台与上梁驱动多个控制器，实现手动控制。手转动心轴的手轮，同时驱动多个摆板转动嵌入电动缸的上端凹槽，可换成电动缸驱动多个控制器，实现自动控制。从而能够实现手动与自动互换控制与该装置同构装备的随动。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种手动自动互换的并联操控装置，其特征在于：其包括机座、动平台、心轴、多个互换操控分支机构以及复位弹簧，所述心轴设在所述动平台的中心；

所述机座和所述动平台之间借助于所述复位弹簧和多个互换操控分支机构进行连接，所述复位弹簧设置在所述机座和所述动平台的中间位置，所述多个互换操控分支机构均匀的设置在所述机座和所述动平台的边部，多个互换操控分支机构分别与所述机座和所述动平台铰接，所述复位弹簧两端分别与所述机座和所述动平台固定连接；

所述互换操控分支机构包括推杆组、电动缸、控制器、梁和摆板，所述推杆组的上部设置有梁，所述梁的一个端部设置有摆板，所述梁和所述摆板之间借助于销进行联接，控制器和电动缸分别设置在推杆组的一侧，所述梁分别与控制器的上部和推杆组的上部固定连接，所述电动缸的上部与所述梁能移动联接；

手动工作时，所述动平台带动推杆组运动，所述推杆组进一步带动所述梁运动，所述梁驱动所述控制器工作，

所述心轴的下部齿轮与所述摆板的齿轮啮合，所述心轴的转动能够带动所述摆板嵌入电动缸上端的凹槽，从而将手动驱动互换操控分支机构的控制器转换成电动缸驱动互换操控分支机构的控制器。

2.根据权利要求1所述的手动自动互换的并联操控装置，其特征在于：所述机座的中心处设置有第一圆柱凸台，所述动平台的中心处设置有第二圆柱凸台、手柄和中心通孔，推动手柄能够带动所述动平台运动，所述第一圆柱凸台和所述第二圆柱凸台同轴设置，所述机座和所述动平台的圆盘相对面上均设置有多个铰支座。

3.根据权利要求1所述的手动自动互换的并联操控装置，其特征在于：所述控制器包括同轴设置的控制杆和固定座；所述推杆组包括推杆和缸座，所述推杆的第一端设有铰支座，所述推杆的第二端设有凸圆柱，所述缸座的第一端设有开口圆柱空腔孔，所述缸座的第二端设有铰支座，所述推杆的凸圆柱与所述缸座的开口圆柱空腔孔联接；所述推杆和所述缸座的铰支座分别与所述动平台和所述机座的对应位置处的铰支座铰接。

4.根据权利要求3所述的手动自动互换的并联操控装置，其特征在于：所述控制器为液压阀或位移传感器。

5.根据权利要求3所述的手动自动互换的并联操控装置，其特征在于：所述梁为矩形柱体，其上从左到右依次设有第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔和一个设置在端部的开槽，第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔相互平行并且设置在同一个水平面上，所述开槽与第三通孔和第四通孔正交设置。

6.根据权利要求5所述的手动自动互换的并联操控装置，其特征在于：所述梁的第一通孔与所述控制器的控制杆的上部固定连接，所述梁的第二通孔与所述推杆的上部固定连接，所述梁的第三通孔与所述电动缸上部连接。

7.根据权利要求6所述的手动自动互换的并联操控装置，其特征在于：所述摆板的第一端设有矩形板，所述矩形板的中部设有通孔，所述摆板的第二端设有扇形齿；所述摆板设置在所述梁的开槽内，所述摆板的通孔与所述梁的第四通孔利用销转动联接。

8.根据权利要求1所述的手动自动互换的并联操控装置，其特征在于：所述心轴的上端、下端和中部分别设有同轴的手轮、齿轮和圆柱，所述心轴的圆柱与所述动平台中心通孔转动联接，所述心轴的齿轮与所述摆板的扇形齿啮合，在使用时，通过转动心轴的手轮，能够借助于齿轮与摆板的啮合驱动三个摆板转动嵌入电动缸的上端凹槽，从而将手动驱动互换操控分支机构的控制器转换成电动缸驱动互换操控分支机构的控制器。

9.根据权利要求3所述的手动自动互换的并联操控装置，其特征在于：所述缸座分别与所述电动缸和所述控制器的下部固定连接。

10.根据权利要求2所述的手动自动互换的并联操控装置，其特征在于：所述复位弹簧两端分别与第一圆柱凸台和第二圆柱凸台固定连接，复位时，所述复位弹簧能够迫使所述电动缸上端凹槽对准所述梁的开槽。

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