CN110562440A - 一种三自由度飞行员操纵装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三自由度飞行员操纵装置，包括手柄组件、Z轴转动复位装置、水平转动复位装置、控制箱组件，所述手柄组件设置在Z轴转动复位装置的顶部，所述Z轴转动复位装置的底部与水平转动复位装置的顶部连接，所述水平转动复位装置的外部设置有控制箱组件；本发明具有操作手柄提供竖直及水平万向自由转动和复位功能、竖直方向的转动范围可控可调、能对手柄的初始位置进行安全锁定、水平复位力矩便捷可调的有益效果。

Description

一种三自由度飞行员操纵装置

技术领域

本发明属于飞行操作装置的技术领域，具体涉及一种三自由度飞行员操纵装置。

背景技术

无论是在实际的飞行过程中还是在飞行模拟过程中，都需要通过手柄来控制飞机的动作，现有的飞行操作装置通常只能使得手柄在水平面上进行单向或双向的运动，并不能在垂直于水平面的竖直方向上进行转动。在实现手柄在竖直方向上转动的同时，还需要对手柄的转动角度进行调节，同时在不需要转动手柄时间对手柄进行安全锁定。现有的飞行操作装置实现手柄在平面内进行万向转动时，现有的复位装置仅仅进行对手柄等外部操作件进行复位，但是不能对复位机构在相应的转动方向的复位力矩进行调节。因此，针对传统的飞行操作装置存在的不能在水平面内万向转动的同时实现竖直方向的转动的问题，本发明公开了一种三自由度飞行员操纵装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三自由度飞行员操纵装置，实现手柄的竖直转动及在水平面内的万向转动的同时自动复位的功能。

本发明通过下述技术方案实现：

一种三自由度飞行员操纵装置，包括手柄组件、Z轴转动复位装置、水平转动复位装置、控制箱组件，所述手柄组件设置在Z轴转动复位装置的顶部，所述Z轴转动复位装置的底部与水平转动复位装置的顶部连接，所述水平转动复位装置的外部设置有控制箱组件。

手柄组件包括手柄壳体，手柄壳体上设置有扳机开关、按压开关一、四向开关、按压开关二、五向开关。手柄壳体为右手握杆设计，充分考虑了飞行员手部生理特征，将手掌受力和四指弯曲部分设计成符合手形的圆弧面，使手柄壳体的形状与手的形状相适应，增加手柄与掌心、指尖肌的接触面积，从而提高操作准确性，减轻手部疲劳。手柄壳体上共设置有八只开关，各开关的功能支持上级系统自定义，根据操作方式、使用频率、操作难度布置在手柄壳体上，同一区域内的开关之间存在间隔及高度差，能够避免误触碰，符合人机工效设计，满足飞行操作要求。

飞行员握住手柄组件，通过施加外力，即可带动手柄组件进行水平万向转动和Z轴竖直转动的组合运动及自动复位。Z轴转动复位装置能够进行以Z轴为轴线的转动和复位，实现对飞机偏航功能的控制；水平转动复位装置能够实现平面上的万向转动和复位，实现对飞机的飞行俯仰和横滚的控制。控制箱组件用于提供电源接口、信号接口，同时控制箱组件内部设置有控制模块和电源模块，控制模块与外部控制系统连接，用于向外部系统发送信号或接收外部控制系统的指令，电源模块向控制模块供电。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述Z轴转动复位装置包括固定座和转接座，所述固定座的内部同轴转动设置有转动装置，所述转接座通过转动装置同轴转动设置在固定座的顶部，所述转接座通过转角限位装置与固定座的顶部连接，所述转接座的顶部设置有手柄组件；所述固定座的一侧设置有用于锁定转动装置的锁紧装置，所述固定座的底部与水平转动复位装置的顶部连接；所述转动装置的底部与固定座的内侧底部之间还设置有用于使转动装置复位的竖直复位装置。

固定座的顶部设置开口，固定座的内部同轴设置有环状安装槽，固定座的环状安装槽中同轴转动设置有转动装置。固定座的顶部同轴设置有转接座，且转接座的底部与转动装置的顶部连接，固定座的底部与水平转动复位装置的顶部连接。转接座的顶部与手柄组件的底部连接，且转接座顶部的回转中心设置有角度传感器用于检测转接座的回转角度。通过手柄组件带动转接座在固定座的顶部进行同轴转动，转接座与固定座之间设置有转角限位装置，当转接座转动时，转角限位装置会对转接座的转动角度进行限制，并可以通过转角限位装置对转接座的转动角度进行调节。转动装置的底部与固定座的环状安装槽的内侧底部之间通过竖直复位装置连接，转动装置未发生转动时处于初始位置，竖直复位装置处于原状。当通过外力转动转接座时，进而带动转动装置转动，此时竖直复位装置发生扭转。当施加在转接座上的外力撤去之后，竖直复位装置回转进而带动转动装置和转接座复位到初始位置。固定座的一侧设置有锁紧装置，锁紧装置靠近固定座的一端为锁紧端，锁紧装置的锁紧端贯穿固定座延伸至固定座的内部，且锁紧装置的锁紧端将转动装置的侧面顶紧或卡紧，阻止转动装置的转动，实现对转动装置的安全锁定。转接座顶部预留有转接座连接部用于与手柄组件的底部连接，固定座底部预留有固定座连接部用于与水平转动复位装置的顶部连接。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述转角限位装置包括弧形槽、限位销、弧形限位块，所述弧形槽设置在固定座的顶部，所述转接座的底部设置有插入弧形槽并沿着弧形槽滑动的限位销，所述弧形槽的端头内侧卡装有弧形限位块。

转接座伴随转动装置在固定座的顶部转动时，由于固定座顶部的弧形槽限制了转接座底部的限位销的弧线滑动范围，仅为限制了转接座在固定座顶部的转动角度，实现了对转接座的转动角度的控制。需要调节转接座在固定座顶部的转动角度时，即可在弧形槽的内部两端装入弧形限位块以改变弧形槽供限位销的滑动弧线长度，进而实现对转接座在固定座顶部的转动角度调节。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述锁紧装置包括锁紧基座、锁紧插销、锁紧调节装置，所述固定座的一侧上贯穿安装有带有空腔的锁紧基座，所述锁紧基座的空腔中滑动设置有锁紧插销，所述锁紧插销的一端延伸至固定座的内部并将转动装置锁紧，所述锁紧插销的另一端与锁紧调节装置连接，所述锁紧调节装置用于带动锁紧插销沿空腔滑动。

初始状态下，锁紧插销的一端延伸至固定座的内部并将转动装置的侧面顶紧或卡紧，实现对转动装置的锁定，锁紧插销的另一端沿延伸至锁紧基座的外侧并与锁紧调节装置连接。通过锁紧调节装置可带动锁紧插销沿着空腔内壁朝向远离转动装置的方向滑动，此时插销的端头不再顶紧或卡紧转动装置，实现对转动装置的解锁。需要再次锁定转动装置时，通过锁紧调节装置带动锁紧插销沿着空腔内壁沿着靠近转动装置的方向滑动，直到锁紧插销的端头重新将转动装置的侧面顶紧或卡紧，再次实现对转动装置的锁定。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述锁紧调节装置包括调节压簧、调节螺钉、调节旋钮，所述锁紧基座远离固定座的一端沿边缘设置有圆弧调节斜面，所述调节旋钮转动套装在锁紧基座远离固定座的一端，且调节旋钮的内侧设置有与圆弧调节斜面贴合的调节凸起；所述调节螺钉的螺纹端贯穿调节旋钮并与锁紧插销远离固定座的一端连接，所述锁紧插销靠近固定座的一端与锁紧基座的空腔底部之间设置有调节压簧。

锁紧插销靠近转动装置的一端为锁紧端，锁紧插销远离转动装置的一端为调节端，锁紧状态下，位于锁紧插销的锁紧端与锁紧基座的空腔底部之间的调节压簧处于压缩状态，在调节压簧的弹力作用下，锁紧插销的锁紧端延伸至固定座的内部并将转动装置的侧面顶紧或卡紧，实现对转动装置的锁定。需要解锁时，转动调节旋钮，调节旋钮内侧的调节凸起沿着圆弧调节斜面滑动，进而使得调节旋钮在锁紧基座的端头转动的同时朝向远离转动装置的方向移动，调节旋钮进而带动调节螺钉朝向远离转动装置的方向移动，调节螺钉进而带动锁紧插销的调节端朝向远离转动装置的方向移动，此时调节压簧进一步压缩，锁紧插销的锁紧端回缩至锁紧基座的空腔内部，不再顶紧或卡紧转动装置的侧面，此时转动装置解锁并可自由转动。需要再次锁定转动装置时，逆向转动调节旋钮，调节旋钮内侧的调节凸起沿着圆弧调节斜面逆向滑动，使调节旋钮在锁紧基座的端头转动的同时朝向靠近转动装置的方向移动，调节旋钮进而带动调节螺钉朝向靠近转动装置的方向移动，调节螺钉进而带动锁紧插销的调节端朝向靠近转动装置的方向移动，此过程中调节压簧一直处于压缩转状态，直到锁紧插销的锁紧端伸入固定座的内部并顶紧或卡紧转动装置的侧面，实现对转动装置的再次锁定。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述竖直复位装置包括第一扭簧挡销、第二扭簧挡销、复位扭簧，所述复位扭簧同轴设置在转动装置的底面与固定座的内侧底部之间，所述转动装置的底面上设置有第一扭簧挡销，所述固定座的内侧底部上设置有第二扭簧挡销，所述复位扭簧的上下两端分别对应第一扭簧挡销和第二扭簧挡销设置有上直臂和下直臂。

通过外力使转动装置顺时针转动时，复位扭簧下端的下直臂被第二扭簧挡销卡住限位，而复位扭簧上端的上直臂沿顺时针方向朝向远离第一扭簧挡销转动，进而实现复位扭簧的顺时针扭转，撤去外力后，复位扭簧沿逆时针方向回转，进而带动转动装置沿逆时针方向转动复位；同理，通过外力使转动装置逆时针转动时，复位扭簧上端的上直臂被第一扭簧挡销卡住限位，而复位扭簧下端的下直臂沿逆时针方向朝向远离第二扭簧挡销转动，进而实现复位扭簧的逆时针扭转，撤去外力后，复位扭簧沿顺时针方向回转，进而带动转动装置沿顺时针方向转动复位。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述转动装置包括轴承座、轴承、大套筒、小套筒，所述轴承座通过轴承同轴转动设置在固定座的内部，所述轴承座的顶部与转接座的底部连接，轴承座的底部设置有竖直复位装置；所述轴承的内圈的顶部与转接座底部之间同轴设置有小套筒，所述轴承的外圈的顶部与转接座底部之间同轴设置有大套筒。

固定座的内部中心设置有安装圆柱，安装圆柱从下至上呈阶梯轴，安装圆柱的外侧从下至上依次同轴套装有压环、复位扭簧、压簧、轴承、小套筒、开口挡圈，轴承通过安装圆柱上的台阶面进行轴向定位，轴承内圈的顶部同轴设置有小套筒，小套筒的顶部设置有开口挡圈，开口挡圈的内圈通过安装圆柱上的环槽固定，小套筒和开口挡圈对轴承的内圈进行轴向限位。轴承的外圈底部通过轴承座内部的台阶面进行定位，轴承的外圈的顶部同轴设置有大套筒，大套筒的顶部与转接座的底部接触，实现对轴承的外圈的轴向限位。轴承座的底部与竖直复位装置连接，轴承座的顶部通过螺栓与转接座的底部连接。压环同轴设置在复位扭簧的底部，压簧同轴设置在复位扭簧的顶部，通过压环和压簧对复位扭簧进行轴向限位。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述水平转动复位装置包括安装架，所述安装架设置在控制箱组件内部，所述安装架的内侧沿X轴向转动安装有X摇架；所述X摇架的内侧沿Y轴向转动安装有Y摇架，所述Y摇架的顶部向上延伸至控制箱组件的外侧并与Z轴转动复位装置的底部连接；还包括用于带动X摇架和Y摇架复位的水平复位组件；还包括调力组件，所述调力组件用于调节水平复位组件的复位力矩。

X轴向和Y轴向指水平面上相互垂直的两根轴线的方向，安装架呈方框状结构并设置在控制箱组件的箱体内部，控制箱组件的箱体内部预留有足够空间供水平转动复位装置进行X轴向和Y轴向的转动。在安装架的内侧沿X轴向转动安装有X摇架，X摇架以X轴向为转轴进行X向的转动。X摇架呈方框状结构，在X摇架的内侧沿Y轴向转动安装有Y摇架，Y摇架以Y轴向为转轴进行Y向转动。Y摇架的顶部向上延伸至控制箱组件的箱体外部并预留有连接部用于与Z轴转动复位装置的底部连接。通过手柄组件施加Y向的作用力，即可带动Y摇架在Y向转动，通过手柄组件施加X向作用力，即可带动X摇架在X向转动，通过X摇架和Y摇架之间的转动配合，即可实现手柄组件的万向转动。在X摇架和Y摇架的一侧还设置有水平复位组件，水平复位组件的复位端与X摇架或Y摇架连接，用于带动发生转动后的X摇架和Y摇架自动复位到水平状态。同时在水平复位组件的一侧还设置有调力组件，调力组件用于调节水平复位组件在转动方向的复位力矩。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述水平复位组件包括X复位组件和Y复位组件，所述X复位组件包括X复位挡销、X复位拉杆、X复位拉簧，所述X摇架的一侧设置有两根X复位挡销，两根X复位挡销沿X轴向分别设置在X摇架的转动中心的两侧，所述X复位拉杆设置在两根X复位挡销的同一侧并同时与两根X复位挡销接触，X复位拉杆的一端与安装架的内侧转动连接，X复位拉杆的另一端与X复位拉簧的一端连接，所述X复位拉簧的另一端与调力组件的调力端连接；所述Y复位组件包括Y复位挡销、Y复位拉杆、Y复位拉簧，所述Y摇架的一侧设置有两根Y复位挡销，两根Y复位挡销沿Y轴向分别设置在Y摇架的转动中心的两侧，所述Y复位拉杆设置在两根Y复位挡销的同一侧并同时与两根Y复位挡销接触，Y复位拉杆的一端与X摇架的内侧转动连接，Y复位拉杆的另一端与Y复位拉簧的一端连接，所述Y复位拉簧的另一端与调力组件的调力端连接。

X摇架处于水平状态时，转动中心两侧的X复位挡销均位于水平面内，此时两侧的X复位挡销的同一侧的侧面均与X复位拉杆的一侧贴合。在外力作用下X摇架沿着X向转动时，进而带动X摇架转动中心两侧的X复位挡销绕着转动中心进行转动。一侧的X复位挡销远离X复位拉杆，另一侧的X复位挡销则带动X复位拉杆绕着与安装架的铰接处朝向远离X复位拉簧的方向转动，X复位拉杆进而拉伸X复位拉簧，X复位拉簧拉伸后储存弹力能以供后续复位。撤去外力后，X复位拉簧收缩复原，进而带动X复位拉杆绕着与安装架的铰接处朝向靠近X复位拉簧的方向转动，X复位拉杆进而带动一侧的X复位挡销逆向转动，直到两侧的X复位挡销重新转动复位至水平面内，此时X复位拉杆的侧面同时与两根X复位挡销的侧面接触，即实现X摇架重新复位至水平状态。

Y摇架处于水平状态时，转动中心两侧的Y复位挡销均位于水平面内，此时两侧的Y复位挡销的同一侧的侧面均与Y复位拉杆的一侧贴合。在外力作用下Y摇架沿着Y向转动时，进而带动Y摇架转动中心两侧的Y复位挡销绕着转动中心进行转动。一侧的Y复位挡销远离Y复位拉杆，另一侧的Y复位挡销则带动Y复位拉杆绕着与X摇架的铰接处朝向远离Y复位拉簧的方向转动，Y复位拉杆进而拉伸Y复位拉簧，Y复位拉簧拉伸后储存弹力能以供后续复位。撤去外力后，Y复位拉簧收缩复原，进而带动Y复位拉杆绕着与X摇架的铰接处朝向靠近Y复位拉簧的方向转动，Y复位拉杆进而带动一侧的Y复位挡销逆向转动，直到两侧的Y复位挡销重新转动复位至水平面内，此时Y复位拉杆的侧面同时与两根Y复位挡销的侧面接触，即实现Y摇架重新复位至水平状态。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述调力组件包括X调力组件和Y调力组件，所述X调力组件设在安装架的底部，且X调力组件的调力端与X复位拉簧的一端连接；所述Y调力组件设置在X摇架的底部，且Y调力组件的调力端与Y复位拉簧的一端连接。

为了更好的实现本发明，进一步地，于，所述X调力组件包括X调力杆、X拉簧挂钩，所述X调力杆螺装在安装架的底部，所述X调力杆上安装有X拉簧挂钩，所述X拉簧挂钩与X复位拉簧的另一端挂接；所述Y调力组件包括Y调力杆、Y拉簧挂钩，所述Y调力杆螺装在X摇架的底部，所述Y调力杆上安装有Y拉簧挂钩，所述Y拉簧挂钩与Y复位拉簧的另一端挂接。

X调力杆对应X复位拉簧的位置上设置在安装架的底部，X调力杆靠近安装架的一端为连接端并设置有外螺纹，X调力杆远离安装架的一端为安装端并套装有X拉簧挂钩，安装架的底部对应X调力杆的连接端的外螺纹设置有螺纹孔，X调力杆的连接端螺装在螺纹孔中，通过转动X调力杆实现调节连接端螺装在螺纹孔中的深度，调节X调力杆的安装端与X复位拉簧的距离，进而实现调节X拉簧挂钩拉伸X复位拉簧的程度，实现对X复位拉簧的初始复位力矩的调节。

Y调力杆对应Y复位拉簧的位置上设置在X摇架的底部，Y调力杆靠近安装架的一端为连接端并设置有外螺纹，Y调力杆远离安装架的一端为安装端并套装有Y拉簧挂钩，安X摇架的底部对应Y调力杆的连接端的外螺纹设置有螺纹孔，Y调力杆的连接端螺装在螺纹孔中，通过转动Y调力杆实现调节连接端螺装在螺纹孔中的深度，调节Y调力杆的安装端与Y复位拉簧的距离，进而实现调节Y拉簧挂钩拉伸Y复位拉簧的程度，实现对Y复位拉簧的初始复位力矩的调节。

为了更好的实现本发明，进一步地，还包括摇杆，所述摇杆的一端与Y摇架的顶部连接，摇杆的另一端与Z轴转动复位装置的底部连接。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明通过Z轴转动复位装置实现了手柄组件在Z方向的转动和复位，通过水平转动复位装置实现了手柄组件在水平方向的万向转动和复位，通过控制箱组件实现了整个操作装置的上电自检及与控制系统的连接，本发明具有实现手柄组件的三轴自由转动的有益效果；

（2）本发明通过在固定座的内部同轴设置转动装置，并通过转动装置带动转接座在固定座的顶部进行竖直方向的转动，实现了转接座为操作手柄提供竖直转动的功能；同时在固定座的顶部与转接座的底部之间设置转角限位装置，通过转角限位装置限制转接座的转动角度并对转接座的转动范围进行调节，实现了对手柄通过转接座竖直转动的角度的控制与调节；

（3）本发明通过在固定座的侧面上设置延伸至固定座内部的锁紧装置，通过锁紧装置的锁紧端将转动装置的侧面顶紧或卡紧，实现了对处于初始状态下的转动装置的有效锁定，提高操作的安全性；

（4）本发明通过在转动装置的底部与固定座的内侧底部支之间设置竖直复位装置，在转动装置带动转接座转动并撤去外力之后，通过竖直复位装置的回弹复位能够带动转动装置和转接座自动回到初始位置，避免操作人员进行过多操作；

（5）本发明通过在安装架的内部沿X轴向转动设置X摇架，在X摇架的内部沿Y轴向转动设置Y摇架，并在Y摇架上安装外部操作件，通过Y摇架的Y向转动和X摇架的X向转动的配合，实现为外部操作件提供平面内万向转动的功能；

（6）本发明通过在安装架和X摇架之间设置X复位组件带动转动后的X摇架复位至水平状态，通过在X摇架和Y摇架之间设置Y复位组件带动转动后的Y摇架复位至水平状态，从而实现了对X摇架和Y摇架的自动复位；

（7）本发明通过在X复位组件的一侧设置X调力组件，通过X调力组件调节X复位组件中的X复位拉簧的拉伸程度，进而实现调节X复位组件的复位力矩；通过在Y复位组件的一侧设置Y调力组件，通过Y调力组件调节Y复位组件中的Y复位拉簧的拉伸程度，进而实现调节Y复位组件的复位力矩。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为水平转动复位装置在控制箱组件内的安装示意图；

图3为Z轴转动复位装置的内部结构示意图；

图4为Z轴转动复位装置的内部装配示意图；

图5为锁紧装置的结构示意图；

图6为锁紧装置的安装示意图；

图7为锁紧调节装置的装配示意图；

图8为锁紧调节装置的内部结构示意图

图9为竖直复位装置的结构示意图；

图10为转动装置的结构示意图；

图11为转角限位装置的结构示意图；

图12为水平转动复位装置的结构示意图；

图13为水平转动复位装置的仰视图；

图14为X复位组件和Y复位组件的安装示意图；

图15为X复位组件和X调力组件的结构示意图；

图16为Y复位组件和Y调力组件的结构示意图。

其中：001-手柄组件；002-Z轴转动复位装置；003-水平转动复位装置；004-控制箱组件；

1-固定座；2-转接座；3-转动装置；4-竖直复位装置；5-锁紧装置；6-转角限位装置；31-轴承座；32-轴承；33-大套筒；34-小套筒；41-第一扭簧挡销；42-第二扭簧挡销；43-复位扭簧；51-锁紧基座；52-锁紧插销；53-锁紧调节装置；531-调节压簧；532-调节螺钉；533-调节旋钮；61-弧形槽；62-限位销；63-弧形限位块；01-圆弧调节斜面；02-调节凸起；

7-安装架；8-X摇架；9-Y摇架；10-水平复位组件；11-调力组件；12-摇杆；101- X复位组件；102- Y复位组件；1011- X复位挡销；1012- X复位拉杆；1013- X复位拉簧；1021- Y复位挡销；1022- Y复位拉杆；1023- Y复位拉簧；111- X调力组件；112- Y调力组件；1111- X调力杆；1112- X拉簧挂钩；1121- Y调力杆；1122- Y拉簧挂钩。

具体实施方式

实施例1：

本实施例的一种三自由度飞行员操纵装置，如图1和图2所示，包括手柄组件001、Z轴转动复位装置002、水平转动复位装置003、控制箱组件004，所述手柄组件001设置在Z轴转动复位装置002的顶部，所述Z轴转动复位装置002的底部与水平转动复位装置003的顶部连接，所述水平转动复位装置003的外部设置有控制箱组件004。

手柄组件001包括手柄壳体，手柄壳体上设置有扳机开关、按压开关一、四向开关、按压开关二、五向开关。手柄壳体为右手握杆设计，充分考虑了飞行员手部生理特征，将手掌受力和四指弯曲部分设计成符合手形的圆弧面，使手柄壳体的形状与手的形状相适应，增加手柄与掌心、指尖肌的接触面积，从而提高操作准确性，减轻手部疲劳。手柄壳体上共设置有八只开关，各开关的功能支持上级系统自定义，根据操作方式、使用频率、操作难度布置在手柄壳体上，同一区域内的开关之间存在间隔及高度差，能够避免误触碰，符合人机工效设计，满足飞行操作要求。

Z轴转动复位装置002的顶部与手柄组件001的底部连接，Z轴转动复位装置002为手柄组件001提供以Z轴为转轴的Z轴向自由转动，实现飞行偏航功能的控制。水平转动复位装置003的顶部与Z轴转动复位装置002的底部连接，水平转动复位装置003为手柄组件001提供在平面上的X轴向和Y轴向的组合自由转动，进而实现手柄组件001在平面进行万向转动。上述X轴向和Y轴向为水平面上相互垂直的两个方向，上述Z轴向指与XY平面垂直的竖直方向。

为了实时监测Z轴转动复位装置002和水平转动复位装置003的转动角度，因此在Z轴转动复位装置002的Z轴向转动轴心设置有角度传感器，在水平转动复位装置003的X轴向转动轴心和Y轴向转动轴心分别设置有角度传感器，通过角度传感器监测手柄组件001在X轴向、Y轴向、Z轴向的转动角度。

控制箱组件004包括控制箱，控制箱的顶部设置有安装面板，控制箱的内部内置有控制模块和电源模块，控制模块用于接收角度传感器的信号，且控制模块与外部控制系统连接，用于与外部控制系统进行交互。控制箱的一侧上设置有插座安装板，插座安装板上设置有信号接口和电源结构用于实现与外部控制系统的互联。同时在控制箱的另一侧上设置有观察口，观察口处设置有观察口盖，通过开启观察口盖即可通过观察口便捷观察、调试、维护控制箱内部的元件。控制箱的内部为水平转动复位装置003提供足够运动空间，控制箱的上表面及观察口盖内侧设计周向凹槽，周向凹槽内安装导电橡胶，控制箱底部周边为R5倒角，可避免在运输、装配、使用过程中对操作人员及设备造成的损伤；信号接口、电源接口与插座安装板之间有导电胶垫，能够保证装置整体的密封性及电磁屏蔽性能。安装面板上设置有绿色指示灯和红色指示灯用于对控制箱内部的上电情况进行显示，上电正常时绿色显示灯亮，上电异常时红色显示灯亮。水平转动复位装置003设置在控制箱的内部，且水平转动复位装置003的顶部安装面与安装面板的内侧面连接固定，水平转动复位装置003的顶部设置有摇杆，摇杆穿过安装面板上的限位孔向上延伸并与Z轴转动复位装置002的底部连接，位于控制箱外部的摇杆上还套装有防尘罩，防尘罩的底部通过防尘罩压板固定在安装面板的外侧面上。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上做进一步优化，如图1、图3、图4所示，所述Z轴转动复位装置002包括固定座1和转接座2，所述固定座1的内部同轴转动设置有转动装置3，所述转接座2通过转动装置3同轴转动设置在固定座1的顶部，所述转接座2通过转角限位装置6与固定座1的顶部连接，所述转接座2的顶部设置有手柄组件001；所述固定座1的一侧设置有用于锁定转动装置3的锁紧装置5，所述固定座1的底部与水平转动复位装置003的顶部连接；所述转动装置3的底部与固定座1的内侧底部之间还设置有用于使转动装置3复位的竖直复位装置4。

固定座1的顶部设置有开口，固定座1的内部同轴设置有安装圆柱，安装圆柱与固定座1的内腔构成环状安装槽。固定座1的环状安装槽中同轴设置有转动装置3。转动装置3的顶部通过螺钉同轴连接有转接座2，转接座2在转动装置3的带动下在固定座1的顶部进行同轴转动，且转接座2的底部与固定座1的顶部之间留有间隙以保证转接座2在固定座1的顶部顺利转动。当转接座2转动时，转角限位装置6对转接座2的转动角度进行限位，并通过转角限位装置6可调节转接座2的转角范围。在固定座1的一侧外壁上贯穿安装有锁紧装置5，锁紧装置5的锁紧端延伸至固定座1的内部并将转动装置3的侧面顶紧或卡紧，实现对转动装置3的锁定。同时，锁紧装置5的锁紧端能够朝向远离转动装置3的方向移动，使锁紧端不再顶紧或卡紧转动装置3的侧面，实现对转动装置3的解锁。在解锁状态下，转动装置3可在外力的作用下带动转接座2进行自由转动；在锁定状态下，转动装置3不能转动被锁定。

当施加外力使转动装置3带动转接座2转动一定角度之后，撤去外力之后，转动装置3并不能自行带动转接座2回到并未发生转动的初始状态。通过在转动装置3的底部与固定座1的内侧底部之间设置竖直复位装置4，竖直复位装置4中的弹性复位件伴随转动装置3的转动发生扭转并储存弹力能，当施加的外力撤去后，转动装置3在竖直复位装置4的弹力能的回弹作用下能够自行带动转接座2回转到初始状态。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例1或2的基础上做进一步优化，如图5和图6所示，所述锁紧装置5包括锁紧基座51、锁紧插销52、锁紧调节装置53，所述固定座1的一侧上贯穿安装有带有空腔的锁紧基座51，所述锁紧基座51的空腔中滑动设置有锁紧插销52，所述锁紧插销52的一端延伸至固定座1的内部并将转动装置3锁紧，所述锁紧插销52的另一端与锁紧调节装置53连接，所述锁紧调节装置53用于带动锁紧插销52沿空腔滑动。

锁紧基座51为中空套筒结构，锁定基座51靠近固定座1的一端为锁紧端，锁紧基座51远离固定座1的一端为调节端。在锁紧基座51的锁紧端和调节端之间的外壁上同轴设置有用于与固定座1的一侧外壁连接的连接法兰，连接法兰上沿周向设置有沉头孔，在固定座1一侧的外壁上对应连接法兰上的沉头孔设置有螺纹孔，同时在固定座1一侧外壁上还设置有供锁紧基座51的锁紧端插入的插孔。将锁紧基座51的锁紧端插入固定座1一侧外壁上的插孔中，并使连接法兰的法兰面与固定座1的外侧面贴合，然后在连接法兰的沉头孔和固定座1外侧上的螺纹孔中插装螺栓实现锁紧基座51在固定座1外侧的固定安装。

锁紧基座51的调节端的内侧设置有凸缘，锁紧基座51的调节端的外侧转动套装有锁紧调节装置53，锁紧基座51的内部空腔中同轴滑动设置有锁紧插销52，锁紧插销52靠近转动装置3的一端为锁紧端，锁紧插销52远离转动装置3的一端为调节端；锁紧调节装置53的调节端穿过凸缘与锁紧插销52的一端连接，通过锁紧调节装置53带动锁紧插销52沿着锁紧基座51的内部空腔滑动，进而实现带动锁紧插销52的锁紧端靠近或远离转动装置3。

操作锁紧调节装置53带动锁紧插销52沿着锁紧基座51的内部空腔朝向靠近转动装置3的方向滑动，使锁紧插销52的锁紧端将转动装置3的侧面顶紧或卡紧，实现对转动装置3的锁定；需要对转动装置3解锁时，操作锁紧调节装置53带动锁紧插销52沿着锁紧基座51的内部空腔朝向远离转动装置3的方向滑动，锁紧插销52的锁紧端回缩至锁紧基座51的空腔内部，进而使锁紧插销52的锁紧端远离转动装置3的侧面，不再将转动装置3的侧面顶紧或卡紧，实现对转动装置3的解锁。

本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例在上述实施例1-3任一项的基础上做进一步优化，如图7和图8所示，所述锁紧调节装置53包括调节压簧531、调节螺钉532、调节旋钮533，所述锁紧基座51远离固定座1的一端沿边缘设置有圆弧调节斜面01，所述调节旋钮533转动套装在锁紧基座51远离固定座1的一端，且调节旋钮533的内侧设置有与圆弧调节斜面01贴合的调节凸起02；所述调节螺钉532的螺纹端贯穿调节旋钮533并与锁紧插销52远离固定座1的一端连接，所述锁紧插销52靠近固定座1的一端与锁紧基座51的空腔底部之间设置有调节压簧531。

锁紧基座51为中空套筒结构，锁定基座51靠近固定座1的一端为锁紧端，锁紧基座51远离固定座1的一端为调节端，锁紧基座51的调节端的内侧设置有凸缘，凸缘上设置有与锁紧基座51的内腔同轴的过孔。锁紧基座51的内部空腔中滑动设置有锁紧插销52，锁紧基座51的内部空腔中还设置有调节压簧531，调节压簧531的一端与锁紧插销52锁紧端连接，调节压簧531另一端与锁紧基座51的调节端内侧的凸缘连接，且调节压簧531始终处于压缩状态。锁定基座51的调节端外侧转动套装有调节旋钮533，锁紧插销52的调节端穿过凸缘上的过孔并延伸至调节旋钮533的内部，且锁紧插销52的调节端的端头同轴设置有连接孔，调节旋钮533远离锁紧基座51的一端上设置有与锁紧插销52同轴的调节螺纹孔，调节螺纹孔中螺装有调节螺钉532并通过弹簧垫圈固定，调节螺钉532的螺纹端延伸至调节旋钮533的内侧并插装如锁紧插销52的调节端的连接孔中与锁紧插销52的调节端连接。同时在锁紧基座51的调节端沿周向设置有逐渐朝向调节旋钮533凸出的圆弧调节斜面01，在调节旋钮533的内侧靠近锁紧基座51的一端设置有与圆弧调节斜面01贴合的调节凸起02，调节凸起02呈一字形。

锁紧转动装置3时，锁紧插销52的锁紧端在调节压簧531的弹力作用下从锁紧基座51的空腔中伸出并延伸至固定座1的内部，将转动装置3的侧面顶紧或卡紧，实现对转动装置3的锁定。解锁转动装置3时，旋转调节旋钮533，使调节凸起02沿着圆弧调节斜面01朝向逐渐远离锁紧基座51的方向滑动，进而使得调节旋钮533在转动的同时同轴朝向远离锁紧基座51的方向移动，进而使得调节螺钉532拉动锁紧插销52朝向远离转动装置3的方向滑动，此时调节压簧531进一步压缩，但是由于调节螺钉532与调节旋钮533上的调节螺纹孔之间的螺接结构，使调节压簧531不能回弹，锁紧插销52的锁紧端进而回缩至锁紧基座51的空腔中并不再顶紧或卡紧转动装置3的侧面，实现对转动装置3的解锁。

本实施例的其他部分与上述实施例1-3相同，故不再赘述。

实施例5：

本实施例在上述实施例1-4任一项的基础上做进一步优化，所述圆弧调节斜面01对应的圆心角为180°。

圆弧调节斜面01在0°至180°圆心角范围内逐渐朝向调节旋钮533凸出靠近，调节凸起02位于圆弧调节斜面01的0°位置时，此时调节旋钮533与锁紧基座51之间的间距最小，此时锁紧插销52的锁紧端从锁紧基座51的空腔中伸出并将转动装置3的侧面顶紧或卡紧。调节凸起02沿着圆弧调节斜面01逐渐从0°圆心角位置滑动至180°圆心角位置的过程中，调节旋钮533与锁紧基座51之间的间距逐渐增加，使得调节螺钉532拉动锁紧插销52逐渐远离转动装置3，直到锁紧插销52的调节端回缩至锁紧基座51的空腔之中，不再顶紧或卡紧转动装置3的侧面。当调节旋钮533的旋转角度大于180°时，调节凸起02不再受到圆弧调节斜面01的挤压，在调节压簧531回弹的作用下，锁紧插销52与调节旋钮533一起朝向靠近转动装置3的方向移动，直至锁紧插销52重新从锁紧基座51的空腔中伸出并将转动装置3的侧面再次顶紧或卡紧，实现对转动装置3的再次锁定。

本实施例的其他部分与上述实施例1-4任一项相同，故不再赘述。

实施例6：

本实施例在上述实施例1-5任一项的基础上做进一步优化，所述锁紧插销52延伸至固定座1内部的一端设置有锥形锁头，所述转动装置3的侧面上对应锁紧插销52的锥形锁头设置有锥形插孔。

在锥形锁头插入锥形插孔内部时，锥形锁头端头的锥面与锥形插孔的锥形内孔相匹配进行导向，使锥形锁头更容易插入锥形插孔的内部，实现锁紧插销52对转动装置3的锁定。

本实施例的其他部分与上述实施例1-5任一项相同，故不再赘述。

实施例7：

本实施例在上述实施例1-6任一项的基础上做进一步优化，如图9所示，所述竖直复位装置4包括第一扭簧挡销41、第二扭簧挡销42、复位扭簧43，所述复位扭簧43同轴设置在转动装置3的底面与固定座1的内侧底部之间，所述转动装置3的底面上设置有第一扭簧挡销41，所述固定座1的内侧底部上设置有第二扭簧挡销42，所述复位扭簧43的上下两端分别对应第一扭簧挡销41和第二扭簧挡销42设置有上直臂和下直臂。

复位扭簧43的上下两端分别设置有向外延伸的上直臂和下直臂，上直臂对应第一扭簧挡销41设置，下直臂对应第二扭簧挡销42设置。在转动装置3未发生转动的初始位置，上直臂和下直臂分别与第一扭簧挡销41和第二扭簧挡销42的侧面接触，当转动装置3顺时针转动时，转动装置3底面上安装的第一扭簧挡销41发生顺时针偏转，第一扭簧挡销41进而推动复位扭簧43上端的上直臂转动，第二扭簧挡销42则与下直臂分离，由于复位扭簧43下端的下直臂受第二扭簧挡销42限制不能偏转，故复位扭簧43产生顺时针扭转存储能量，撤去外力后，复位扭簧43在储存的扭转能量的作用下逆时针复位，进而带动转动装置3逆时针复位；当转动装置3在外力作用下进行逆时针转动然后顺时针复位的原理亦然。

本实施例的其他部分与上述实施例1-6任一项相同，故不再赘述。

实施例8：

本实施例在上述实施例1-7任一项的基础上做进一步优化，如图10所示，所述转动装置3包括轴承座31、轴承32、大套筒33、小套筒34，所述轴承座31通过轴承32同轴转动设置在固定座1的内部，所述轴承座31的顶部与转接座2的底部连接，轴承座31的底部设置有竖直复位装置4；所述轴承32的内圈的顶部与转接座2底部之间同轴设置有小套筒34，所述轴承32的外圈的顶部与转接座2底部之间同轴设置有大套筒33。

固定座1保持固定，同时固定座1的底部留有接口用于其他机构连接，固定座1的内部同轴设置有安装圆柱，轴承32选用深沟球轴承并转动套装在安装圆柱上，轴承座31为圆环状结构，轴承座31的内圈转动套装在轴承32的外圈上，轴承座31的外圈与固定座1的内壁之间预留一定间隙，保证轴承座31在转动时不会受阻。同时，为了避免轴承32、轴承座31在固定座1的内部发生轴向窜动，因此在轴承32的内圈的顶部与转接座2底部之间同轴设置有小套筒34，小套筒34的顶部与安装圆柱的侧面之间还设置有开口挡圈进一步限位；在轴承32的外圈的顶部与转接座2底部之间同轴设置有大套筒33，通过大套筒33和小套筒34分别对轴承32的外圈和内圈进行轴向限位，有效防止轴承32和轴承座31发生轴向窜动。

本实施例的其他部分与上述实施例1-7任一项相同，故不再赘述。

实施例9：

本实施例在上述实施例1-8任一项的基础上做进一步优化，如图11所示，所述转角限位装置6包括限位销62，所述固定座1的顶部开设有弧形槽61，所述弧形槽61的内部设置有若干个弧形限位块63，所述限位销62穿过转接座2并伸入弧形槽61。

转接座2伴随转动装置3转动时，同时带动限位销62沿着弧形槽61滑动，当限位销62滑动至弧形槽61的端头位置时受阻，此时限位销62不能继续滑动，进而限制转接座2的转动。通过控制弧形槽61的长度及限位销62插入弧形槽61内部的初始位置，即可实现对转接座2的转动角度和转动方向的调节。

当弧形槽61的长度以及限位销62插入弧形槽61中的初始位置固定后，转接座2在固定座1上的转动方向和转动角度也就随之固定，后续如果想要改变转接座2的转动角度和方向，就必须改变弧形槽61的长度或限位销62插入弧形槽61中的初始位置，而直接改变弧形槽61的长度很不方便，因此通过在弧形槽61的端头内部插入弧形限位块63，并通过增减插入弧形槽61内部的弧形限位块63的个数的方式实现对弧形槽61的长度的间接调节。

本实施例的其他部分与实施例1-8任一项相同，故不再赘述。

实施例10：

本实施例在上述实施例1-9任一项的基础上做进一步优化，如图12所示，所述水平转动复位装置003包括安装架7，所述安装架7设置在控制箱组件004内部，所述安装架7的内侧沿X轴向转动安装有X摇架8；所述X摇架8的内侧沿Y轴向转动安装有Y摇架9，所述Y摇架9的顶部向上延伸至控制箱组件004的外侧并与Z轴转动复位装置002的底部连接；还包括用于带动X摇架8和Y摇架9复位的水平复位组件10；还包括调力组件11，所述调力组件11用于调节水平复位组件10的复位力矩。

X轴向和Y轴向指水平面上相互垂直的两根轴线的方向，安装架7呈方框状结构，安装架7的顶部与控制箱的顶部的安装面板的内侧面固定连接安装。安装架7内部相对两侧之间对称设置有X轴承座，X轴承座的轴线即为X轴向。X摇架8的相对两侧上对应安装架7内部两侧的X轴承座设置有X转轴，X转轴通过轴承转动安装在X轴承座内部，即实现X摇架8在安装架7内侧沿X向自由转动。同时在X转轴上安装有角度传感器用于监测X转轴的转动角度。

X摇架8呈方框状结构，X摇架8内部相对两侧之间对称设置有Y轴承座，Y轴承座的轴线即为Y轴向。Y摇架9外部的相对两侧上对应Y轴承座设置有Y转轴，Y转轴通过轴承转动安装在Y轴承座的内部，即实现Y摇架9在X摇架8的内侧沿Y向自由转动。在Y转轴上安装有角度传感器用于监测Y转轴的转动角度。

Y摇架9呈内部中空的方框状结构，且在Y摇架9的相对的两个侧面上设置有若干螺纹孔用于与手柄组件001的底部连接。

在未受到外力的作用下，X摇架8和Y摇架9均处于水平的初始状态，在X摇架8和Y摇架9的一侧还安装有水平复位组件10，水平复位组件10用于带动转动后的X摇架8和Y摇架9自动复位至初始的水平状态。

同时在水平复位组件10的一侧还设置有调力组件11，调力组件11用于分别调节水平复位组件10在X轴向和Y轴向的复位力矩。

本实施例的其他部分与实施例1-9任一项相同，故不再赘述。

实施例11：

本实施例在上述实施例1-10任一项的基础上做进一步优化，如图13-图15所示，所述水平复位组件10包括X复位组件101和Y复位组件102，所述X复位组件101包括X复位挡销1011、X复位拉杆1012、X复位拉簧1013，所述X摇架8的一侧设置有两根X复位挡销1011，两根X复位挡销1011沿X轴向分别设置在X摇架8的转动中心的两侧，所述X复位拉杆1012设置在两根X复位挡销1011的同一侧并同时与两根X复位挡销1011接触，X复位拉杆1012的一端与安装架7的内侧转动连接，X复位拉杆1012的另一端与X复位拉簧1013的一端连接，所述X复位拉簧1013的另一端与调力组件11的调力端连接；所述Y复位组件102包括Y复位挡销1021、Y复位拉杆1022、Y复位拉簧1023，所述Y摇架9的一侧设置有两根Y复位挡销1021，两根Y复位挡销1021沿Y轴向分别设置在Y摇架9的转动中心的两侧，所述Y复位拉杆1022设置在两根Y复位挡销1021的同一侧并同时与两根Y复位挡销1021接触，Y复位拉杆1022的一端与X摇架8的内侧转动连接，Y复位拉杆1022的另一端与Y复位拉簧1023的一端连接，所述Y复位拉簧1023的另一端与调力组件11的调力端连接。

X摇架8的转轴沿水平方向的两侧分别对称设置有X复位挡销1011，在X摇架8处于水平的初始状态时，转轴两侧的X复位挡销1011也处于水平面内，且的转轴两侧的X复位挡销1011的顶部均与X复位拉杆1012的底面贴合。在外力作用下X摇架8沿着X向进行顺时针还是逆时针转动， X摇架8的转轴两侧的X复位挡销1011均绕着转轴进行同步顺时针或逆时针转动。无论进行顺时针转动还是逆时针转动，总有一侧的X复位挡销1011远离X复位拉杆1012转动，而另一侧的X复位挡销1011则带动X复位拉杆1012绕着与安装架7的铰接处朝向远离X复位拉簧1013的方向转动，X复位拉杆1012进而拉伸X复位拉簧1013，X复位拉簧1013拉伸后储存弹力能以供后续复位。撤去外力后，X复位拉簧1013收缩复原，进而带动X复位拉杆1012绕着与安装架7的铰接处朝向靠近X复位拉簧1013的方向转动，X复位拉杆1012进而带动一侧的X复位挡销1011逆向转动，直到两侧的X复位挡销1011重新转动复位至水平面内，此时X复位拉杆1012的底面同时与两根X复位挡销1011的顶部接触，即实现X摇架8重新复位至水平状态。

Y摇架9的转轴沿水平方向的两侧分别对称设置有Y复位挡销1021，在Y摇架9处于水平的初始状态时，转轴两侧的Y复位挡销1021也处于水平面内，且的转轴两侧的Y复位挡销1021的顶部均与Y复位拉杆1022的底面贴合。在外力作用下Y摇架9沿着Y向进行顺时针还是逆时针转动， Y摇架9的转轴两侧的Y复位挡销1021均绕着转轴进行同步顺时针或逆时针转动。无论进行顺时针转动还是逆时针转动，总有一侧的Y复位挡销1021远离Y复位拉杆1022转动，而另一侧的Y复位挡销1021则带动Y复位拉杆1022绕着与X摇架8的铰接处朝向远离Y复位拉簧1023的方向转动，Y复位拉杆1022进而拉伸Y复位拉簧1023，Y复位拉簧1023拉伸后储存弹力能以供后续复位。撤去外力后，Y复位拉簧1023收缩复原，进而带动Y复位拉杆1022绕着与X摇架8的铰接处朝向靠近Y复位拉簧1023的方向转动，Y复位拉杆1022进而带动一侧的Y复位挡销1021逆向转动，直到两侧的Y复位挡销1021重新转动复位至水平面内，此时Y复位拉杆1022的底面同时与两根Y复位挡销1021的顶部接触，即实现Y摇架9重新复位至水平状态。

本实施例的其他部分与实施例1-10任一项相同，故不再赘述。

实施例12：

本实施例在上述实施例1-11任一项的基础上做进一步优化，如图15和图16所示，所述调力组件11包括X调力组件111和Y调力组件112，所述X调力组件111设在安装架7的底部，且X调力组件111的调力端与X复位拉簧1013的一端连接；所述Y调力组件112设置在X摇架8的底部，且Y调力组件112的调力端与Y复位拉簧1023的一端连接。

X调力组件111设置在安装架7的底部，X调力组件111的调力端可带动X复位拉簧1013远离X复位拉杆1012的一端朝向靠近或远离X复位拉杆1012的方向移动。当X调力组件111带动X复位拉簧1013远离X复位拉杆1012的一端朝向靠近X复位拉杆1012的方向移动时，即减少X复位拉簧1013的初始拉伸量；当X调力组件111带动X复位拉簧1013远离X复位拉杆1012的一端朝向远离X复位拉杆1012的方向移动时，即增加X复位拉簧1013的初始拉伸量。

同理，Y调力组件112设置在X摇架8的底部，且Y调力组件112的调力端可带动Y复位拉簧1023远离Y复位拉杆1022的一端朝向靠近或远离Y复位拉杆1022的方向移动。当Y调力组件112带动Y复位拉簧1023远离Y复位拉杆1022的一端朝向靠近Y复位拉杆1022的方向移动时，即减少Y复位拉簧1023的初始拉伸量；当Y调力组件112带动Y复位拉簧1023远离Y复位拉杆1022的一端朝向远离Y复位拉杆1022的方向移动时，即增加Y复位拉簧1023的初始拉伸量。

本实施例的其他部分与实施例1-11任一项相同，故不再赘述。

实施例13：

本实施例在上述实施例1-12任一项的基础上做进一步优化，如图15所示，所述X调力组件111包括X调力杆1111、X拉簧挂钩1112，所述X调力杆1111螺装在安装架7的底部，所述X调力杆1111上安装有X拉簧挂钩1112，所述X拉簧挂钩1112与X复位拉簧1013的另一端挂接；如图16所示，所述Y调力组件112包括Y调力杆1121、Y拉簧挂钩1122，所述Y调力杆1121螺装在X摇架8的底部，所述Y调力杆1121上安装有Y拉簧挂钩1122，所述Y拉簧挂钩1122与Y复位拉簧1023的另一端挂接。

X调力杆1111靠近安装架7的一端设置有外螺纹，安装架7的底部对应X复位拉簧1013端头的位置设置有供X调力杆1111螺装的螺纹孔。X调力杆1111的另一端套装有X拉簧挂钩1112并通过开口销锁定，X拉簧挂钩1112与X复位拉簧1013的一端挂接。X复位拉杆1012的一端设置有挂钩并与X复位拉簧1013的另一端挂接。通过转动X调力杆1111，进而调节X调力杆1111插装进入螺纹孔的深度，进而调节X复位拉簧1013的拉伸量。如将X调力杆1111旋出螺纹孔，即增加X调力杆1111在螺纹孔外侧的伸出长度，此时X拉簧挂钩1112进而带动X复位拉簧1013的一端朝向远离X拉簧挂钩1112的方向移动，实现对X复位拉簧1013的拉伸量的增加；将X调力杆1111旋入螺纹孔，即减少X调力杆1111在螺纹孔外侧的伸出长度，此时X拉簧挂钩1112进而带动X复位拉簧1013的一端朝向靠近X拉簧挂钩1112的方向移动，实现对X复位拉簧1013的拉伸量的减少。

Y调力杆1121靠近X摇架8的一端设置有外螺纹，X摇架8的底部对应Y复位拉簧1023端头的位置设置有供Y调力杆1121螺装的螺纹孔。Y调力杆1121的另一端套装有Y拉簧挂钩1122并通过开口销锁定，Y拉簧挂钩1122与Y复位拉簧1023的一端挂接。Y复位拉杆1022的一端设置有挂钩并与Y复位拉簧1023的另一端挂接。通过转动Y调力杆1121，进而调节Y调力杆1121插装进入螺纹孔的深度，进而调节Y复位拉簧1023的拉伸量。如将Y调力杆1121旋出螺纹孔，即增加Y调力杆1121在螺纹孔外侧的伸出长度，此时Y拉簧挂钩1122进而带动Y复位拉簧1023的一端朝向远离Y拉簧挂钩1122的方向移动，实现对Y复位拉簧1023的拉伸量的增加；将Y调力杆1121旋入螺纹孔，即减少Y调力杆1121在螺纹孔外侧的伸出长度，此时Y拉簧挂钩1122进而带动Y复位拉簧1023的一端朝向靠近Y拉簧挂钩1122的方向移动，实现对Y复位拉簧1023的拉伸量的减少。

控制箱组件004的安装面板上分别对应X调力杆1111的顶端和Y调力杆1121的顶端设置有调节孔，在安装架7和X摇架8均处于水平的初始状态时，X调力杆1111的顶端向上贯穿安装架7并同轴延伸至安装面板上的调节孔底部外侧，Y调力杆1121的顶端贯穿X摇架8并同轴延伸至安装面板上的调节孔底部外侧，通过将螺丝刀伸入调节孔中，即可直接旋转X调力杆1111或Y调力杆1121，进而实现对X复位拉簧1013或Y复位拉簧1023的拉伸量调节。

本实施例的其他部分与实施例1-12任一项相同，故不再赘述。

实施例14：

本实施例在上述实施例1-13任一项的基础上做进一步优化，如图16所示，还包括摇杆12，所述摇杆12的一端与Y摇架9的顶部连接，摇杆12的另一端与Z轴转动复位装置002的底部连接。

本实施例的其他部分与实施例1-13任一项相同，故不再赘述。

实施例15：

本实施例在上述实施例1-14任一项的基础上做进一步优化，所述安装架7的内侧还设置有线卡。

安装架7的内侧位于X摇架8的一侧设置有线卡用于将线缆收束，避免线缆干涉X摇架8或Y摇架9的转动。

本实施例的其他部分与上述实施例1-14任一项相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三自由度飞行员操纵装置，其特征在于，包括手柄组件（001）、Z轴转动复位装置（002）、水平转动复位装置（003）、控制箱组件（004），所述手柄组件（001）设置在Z轴转动复位装置（002）的顶部，所述Z轴转动复位装置（002）的底部与水平转动复位装置（003）的顶部连接，所述水平转动复位装置（003）的外部设置有控制箱组件（004）。

2.根据权利要求1所述的一种三自由度飞行员操纵装置，其特征在于，所述Z轴转动复位装置（002）包括固定座（1）和转接座（2），所述固定座（1）的内部同轴转动设置有转动装置（3），所述转接座（2）通过转动装置（3）同轴转动设置在固定座（1）的顶部，所述转接座（2）通过转角限位装置（6）与固定座（1）的顶部连接，所述转接座（2）的顶部设置有手柄组件（001）；所述固定座（1）的一侧设置有用于锁定转动装置（3）的锁紧装置（5），所述固定座（1）的底部与水平转动复位装置（003）的顶部连接；所述转动装置（3）的底部与固定座（1）的内侧底部之间还设置有用于使转动装置（3）复位的竖直复位装置（4）。

3.根据权利要求2所述的一种三自由度飞行员操纵装置，其特征在于，所述锁紧装置（5）包括锁紧基座（51）、锁紧插销（52）、锁紧调节装置（53），所述固定座（1）的一侧上贯穿安装有带有空腔的锁紧基座（51），所述锁紧基座（51）的空腔中滑动设置有锁紧插销（52），所述锁紧插销（52）的一端延伸至固定座（1）的内部并将转动装置（3）锁紧，所述锁紧插销（52）的另一端与锁紧调节装置（53）连接，所述锁紧调节装置（53）用于带动锁紧插销（52）沿空腔滑动。

4.根据权利要求3所述的一种三自由度飞行员操纵装置，其特征在于，所述锁紧调节装置（53）包括调节压簧（531）、调节螺钉（532）、调节旋钮（533），所述锁紧基座（51）远离固定座（1）的一端沿边缘设置有圆弧调节斜面（01），所述调节旋钮（533）转动套装在锁紧基座（51）远离固定座（1）的一端，且调节旋钮（533）的内侧设置有与圆弧调节斜面（01）贴合的调节凸起（02）；所述调节螺钉（532）的螺纹端贯穿调节旋钮（533）并与锁紧插销（52）远离固定座（1）的一端连接，所述锁紧插销（52）靠近固定座（1）的一端与锁紧基座（51）的空腔底部之间设置有调节压簧（531）。

5.根据权利要求2-4任一项所述的一种三自由度飞行员操纵装置，其特征在于，所述竖直复位装置（4）包括第一扭簧挡销（41）、第二扭簧挡销（42）、复位扭簧（43），所述复位扭簧（43）同轴设置在转动装置（3）的底面与固定座（1）的内侧底部之间，所述转动装置（3）的底面上设置有第一扭簧挡销（41），所述固定座（1）的内侧底部上设置有第二扭簧挡销（42），所述复位扭簧（43）的上下两端分别对应第一扭簧挡销（41）和第二扭簧挡销（42）设置有上直臂和下直臂。

6.根据权利要求2-4任一项所述的一种三自由度飞行员操纵装置，其特征在于，所述转角限位装置（6）包括限位销（62），所述固定座（1）的顶部开设有弧形槽（61），所述弧形槽（61）的内部设置有若干个弧形限位块（63），所述限位销（62）穿过转接座（2）并伸入弧形槽（61）。

7.根据权利要求1所述的一种三自由度飞行员操纵装置，其特征在于，所述水平转动复位装置（003）包括安装架（7），所述安装架（7）设置在控制箱组件（004）内部，所述安装架（7）的内侧沿X轴向转动安装有X摇架（8）；所述X摇架（8）的内侧沿Y轴向转动安装有Y摇架（9），所述Y摇架（9）的顶部向上延伸至控制箱组件（004）的外侧并与Z轴转动复位装置（002）的底部连接；还包括用于带动X摇架（8）和Y摇架（9）复位的水平复位组件（10）；还包括调力组件（11），所述调力组件（11）用于调节水平复位组件（10）的复位力矩。

8.根据权利要求7所述的一种三自由度飞行员操纵装置，其特征在于，所述水平复位组件（10）包括X复位组件（101）和Y复位组件（102），所述X复位组件（101）包括X复位挡销（1011）、X复位拉杆（1012）、X复位拉簧（1013），所述X摇架（8）的一侧设置有两根X复位挡销（1011），两根X复位挡销（1011）沿X轴向分别设置在X摇架（8）的转动中心的两侧，所述X复位拉杆（1012）设置在两根X复位挡销（1011）的同一侧并同时与两根X复位挡销（1011）接触，X复位拉杆（1012）的一端与安装架（7）的内侧转动连接，X复位拉杆（1012）的另一端与X复位拉簧（1013）的一端连接，所述X复位拉簧（1013）的另一端与调力组件（11）的调力端连接；所述Y复位组件（102）包括Y复位挡销（1021）、Y复位拉杆（1022）、Y复位拉簧（1023），所述Y摇架（9）的一侧设置有两根Y复位挡销（1021），两根Y复位挡销（1021）沿Y轴向分别设置在Y摇架（9）的转动中心的两侧，所述Y复位拉杆（1022）设置在两根Y复位挡销（1021）的同一侧并同时与两根Y复位挡销（1021）接触，Y复位拉杆（1022）的一端与X摇架（8）的内侧转动连接，Y复位拉杆（1022）的另一端与Y复位拉簧（1023）的一端连接，所述Y复位拉簧（1023）的另一端与调力组件（11）的调力端连接。

9.根据权利要求8所述的一种三自由度飞行员操纵装置，其特征在于，所述调力组件（11）包括X调力组件（111）和Y调力组件（112），所述X调力组件（111）设在安装架（7）的底部，且X调力组件（111）的调力端与X复位拉簧（1013）的一端连接；所述Y调力组件（112）设置在X摇架（8）的底部，且Y调力组件（112）的调力端与Y复位拉簧（1023）的一端连接。

10.根据权利要求9所述的一种三自由度飞行员操纵装置，其特征在于，所述X调力组件（111）包括X调力杆（1111）、X拉簧挂钩（1112），所述X调力杆（1111）螺装在安装架（7）的底部，所述X调力杆（1111）上安装有X拉簧挂钩（1112），所述X拉簧挂钩（1112）与X复位拉簧（1013）的另一端挂接；所述Y调力组件（112）包括Y调力杆（1121）、Y拉簧挂钩（1122），所述Y调力杆（1121）螺装在X摇架（8）的底部，所述Y调力杆（1121）上安装有Y拉簧挂钩（1122），所述Y拉簧挂钩（1122）与Y复位拉簧（1023）的另一端挂接。