CN111298425A - 一种模拟操控方向盘的装置 - Google Patents
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Abstract
一种模拟操控方向盘的装置，包括外壳、电源、方向角度传感器、主控板；外壳可以直接是人体佩戴部件，其特征是所述方向角度传感器由多轴陀螺仪芯片和周边元件构成，具有测量装置在单方向或多方向运行轨迹的功能，主控板的信号处理器和有线、无线信号处理电路可以将处理好的信号通过USB接口、蓝牙等有线或无线信号发送出去，装置可以佩戴在使用者手部或腕部，或固定在方向盘上跟随方向盘一起运动，也可以沿锁死的方向盘等物体外环滑动，甚至直接在空中模拟方向盘运动轨迹运动手臂，便可以输出模拟操控方向盘的数据信号并发送到对接的电路或设备，且携带方便、使用灵活方便，成本低，不占空间，维护和售后简单方便，适合驾驶仿真、游戏等多种场合。
Description
技术领域
本发明涉及仿真驾驶装置领域，特别涉及一种模拟操控方向盘的装置。
背景技术
常见的模拟操控方向盘的装置，都是由以真实方向盘或高度模仿真实方向盘的五金件结合电子元件构成，大量应用在各种驾驶仿真设备和游戏游乐设备上，可仿真汽车类、游艇类等具有方向盘操控的设备，仿真度高，但结构复杂、体积大成本高，安装和售后维护复杂、不方便；另外美国卡梅隆内基大学发明的喷漆Electrick可以喷涂在方向盘等众多物体的表面，形成曲面电阻触摸感应面，当手以一定压力在表面滑动时，可以在电脑上跟踪手的移动轨迹数据，但其没有涉及到设计成模拟操控方向盘的装置，而且大部分人并不愿意将爱车的漂亮方向盘进行这样的喷涂；本公司广州大猪科技在前申请号为2019221122416的专利申请提到用类似鼠标结构，虽然可行，但结构相对比较复杂，而且垫于手掌部，手感体验不是很好。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：一种模拟操控方向盘的装置，可以佩戴在使用者手部、腕部或固定在方向盘上，既可以跟随车上真实方向盘或车辆模型、车辆玩具模拟的方向盘一起运动，也可以套或握在锁死的方向盘或类似的圆环型物体上滑动，甚至直接空手在空中模拟方向盘的运动轨迹运动手臂，便可以输出模拟操控方向盘的各种数据信号并发送到对接的电路或设备，比如运动轨迹数据信号和松开、握紧方向盘等数据信号，整个装置结构电路简捷结构简单，携带方便体验性好、使用灵活，不占空间位置，维护和售后简单而方便，适合多种场合。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种模拟操控方向盘的装置，包括外壳、电源、方向角度传感器、主控板；外壳可以由硬性或软性材料构成，可以直接是人体佩戴部件，方向角度传感器用于模拟方向盘旋转信号，其特征是所述方向角度传感器由多轴陀螺仪芯片和周边元件构成，电路简单但测量信息多，具有直接测量或推算芯片本身在单方向或多方向运行轨迹、位置和加速度等功能，也就能测量出本装置沿方向盘的运动方向、角度行程和加速度，方向角度传感器如果是佩戴在手上甚至能计算出手握方向盘和离开方向盘的位置以及手随方向盘同步运动的数据等，主控板上还有信号处理器芯片和有线或无线信号处理电路，可处理多轴陀螺仪芯片传过来的方向、加速度等数据信号并通过蓝牙或红外线、USB接口等无线或有线信号发送到对接的电路或设备，其主要连接关系是：方向角度传感器分别连接主控板上的信号处理器芯片，后者连接有线或无线信号处理电路；其信号流程是：多轴陀螺仪芯片到主控板内微处理器芯片，后者经过运算处理将信号输送到有线或无线信号处理电路发送信号。
作为优选方案，所述主控板上安装有有线或无线信号接收端口，连接主控板上的微处理芯片，可综合多种输入信号，兼容更多功能。
作为优选方案，所述外壳的底盖有便于固定或吻合在其它物体上的卡扣或凹槽或弹性绑带或铁磁性材料。
作为优选方案，所述主控板上还设有方向盘转角幅度转换、设置功能开关或按钮，该按钮也可以是由主控板内设置菜单或软件智能判断转角范围后自动完成的一个软功能按钮或开关，其等同于设置按钮，用于针对方向盘不同活动转动范围情况下本装置的不同用法，比如装置固定在非启动状态下的真车方向盘上，此时方向盘只可以在仅几度转角的小幅度自由行程下转动方向，那就设置小范围，而如果固定在儿童玩具车的方向盘上或者佩戴在手上轻握方向盘滑行，又或者轻套在方向盘上滑行，那就设置大范围。
作为优选方案，所述主控板上连接一个微型开关或传感器，安装在佩戴装置的靠近手指内侧或手掌合适部位，用于检测人手是否握住方向盘，传感器可以用超薄力度传感器。
作为优选方案，所述方向角度传感器合适安装在对应手指的部位，这样不但可以测量整个手部的运行轨迹，还可以测量手指在另外一个方向的运行轨迹，从而推断是否有握住方向盘的动作，从而省略上节所述的用于检测人手是否握住方向盘的微型开关或传感器。
作为优选方案，所述人体佩戴部件由便于固定于人手的露指手套构成，露出手指的部分关节，兼顾固定作用和美观舒适，在手套手背适当部位安置有用于、固定主控板的露口口袋，露口口袋可兼做电路板的软性外壳，口袋露口结构上对准主控板的按钮。
作为优选方案，所述人体佩戴部件由方便固定于人手的露指手套构成，在手套手指背部适当部位安置用于安装多轴陀螺仪芯片的小口袋，方便根据手指弯曲程度识别人手是否处于握状。
作为优选方案，所述人体佩戴部件由方便固定于人手的指环或手环或掌环构成，在指环或手环或掌环内部设置有空间，用于固定、安装主控板、多轴陀螺仪芯片、微型电池等。
本发明的有益效果是：该装置电路简单、方便，成本低，输出的数据接近操作真实方向盘数据，可用于记录方向盘操作数据，虚拟驾驶学习或游戏软件上，可广泛进入个人、家庭、驾校等。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，附图1为本发明的结构和工作原理示意图，图中1为安装多轴陀螺仪传感器芯片软性小电路板，6为多轴陀螺仪传感器芯片的放大示意图，标出了芯片在XYZ方向的旋转轴线，2为装置的操作面和商标，3为主控板，4为辅助按钮，5是露指手套，也就是人体佩戴部件。
具体实施方式
现结合附图和具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。附图为简化的示意图，其中多轴陀螺仪传感器芯片6焊接在一个软性小电路板1上与主控板3通过接插线相连，或者做在同一个倒T形状软性电路板上，电路板上连接有微型小锂电池，并连接MicroUSB充电端口，主控板3上焊有微处理器芯片、蓝牙芯片等，因为是常见的常规信号处理和信号发送电路，所以也就没有另外画出连接图形，其中传感器芯片6安置在中指背面的手套夹层里面，芯片X轴线与手指方向平行，主控板3安置在手套手背部位，便于操作，其工作原理是：当手指轻轻扶住方向盘等圆环形状物体模仿操作其转动或在上面滑动时，甚至是手部悬空模仿方向盘操作时，因为芯片6有一个同手部一起沿X轴线方向的旋转，也就是沿方向盘圆环旋转，所以芯片旋转过程中传到微处理器芯片处理的数据含有角度变化数据，包括方向、加速度、位移等数据，经过微处理器处理后的数据通过蓝牙电路以无线的方式发送给对接的电路或设备处理，比如游戏机、电脑、手机等；在驾驶软件中模拟出方向盘的转动轨迹；另外，如果中指有伸直和弯曲方向的运动，根据多轴陀螺仪传感器芯片6的安装角度可以得知芯片会产生一个Y轴方向的旋转动作，其角度信号也会传送给主控板上的微处理器处理，根据角度的变化值大小可以判断出方向盘是否被握着，如果松开，游戏中的方向盘可以实行自动回中的操作，该装置还设有多个辅助按键，可以用来完成开机、关机、确认、设定等功能，使其适应性更广、使用更方便。
该装置结合其他一些配置和相应程序，适合于读取并输出方向盘方向、位移、加速度等数据，用于科研、测试、操控各种使用方向盘的游乐设备、游戏软件，比如汽车、游艇、甚至摩托车等，简单方便有科技感，维护方便。
实施例仅以示意方式说明本发明的基本结构和原理，应理解为仅用于说明本发明而不用限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种修改，这些等效的变化和修饰同样落入本发明所限定的保护范围。
Claims (10)
1.一种模拟操控方向盘的装置，包括外壳、电源、方向角度传感器、主控板；方向角度传感器用于模拟方向盘旋转信号，主控板上有信号处理器芯片和有线或无线信号处理电路，其连接关系是：电源和方向角度传感器分别连接主控板上的信号处理器芯片，后者连接有线或无线信号处理电路，其特征是所述方向角度传感器由多轴陀螺仪芯片和周边元件构成。
2.根据权利要求1所述模拟操控方向盘的装置，其特征在于：所述主控板上安装有有线或无线信号接收端口，连接主控板上的微处理芯片。
3.根据权利要求1所述模拟操控方向盘的装置，其特征在于：所述主控板上还设有方向盘转角幅度转换、设置功能开关或按钮，该按钮也可以是由主控板内设置菜单或软件智能判断转角范围后自动完成的一个软功能按钮或开关，其等同于设置按钮。
4.根据权利要求1所述模拟操控方向盘的装置，其特征在于：所述主控板连接一个微型开关或传感器，安装在佩戴装置的靠近手指内侧或手掌合适部位。
5.根据权利要求1所述模拟操控方向盘的装置，其特征在于：所述方向角度传感器安装在对应手指的部位。
6.根据权利要求1所述模拟操控方向盘的装置，其特征在于：所述外壳的底盖有便于固定或吻合在其它物体上的卡扣或凹槽或弹性绑带或铁磁性材料。
7.根据权利要求1所述模拟操控方向盘的装置，其特征在于：所述外壳直接是人体佩戴部件。
8.根据权利要求7所述模拟操控方向盘的装置，其特征在于：所述人体佩戴部件由便于固定于人手的露指手套构成，在手套手背适当部位安置有用于、固定主控板的露口口袋，露口口袋可兼做电路板的软性外壳，口袋露口结构上对准主控板的按钮。
9.根据权利要求7所述模拟操控方向盘的装置，其特征在于：所述人体佩戴部件由方便固定于人手的露指手套构成，在手套手指背部适当部位安置用于安装多轴陀螺仪芯片的小口袋。
10.根据权利要求7所述模拟操控方向盘的装置，其特征在于：所述人体佩戴部件由方便固定于人手的指环或手环或掌环构成，在指环或手环或掌环内部设置有空间，用于固定、安装主控板、多轴陀螺仪芯片、微型电池等。
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