CN111324171A

CN111324171A - 脚踏控制装置

Info

Publication number: CN111324171A
Application number: CN201811543752.7A
Authority: CN
Inventors: 郭子维; 柯丞唐
Original assignee: Hiwin Technologies Corp
Current assignee: Hiwin Technologies Corp
Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2020-06-23
Anticipated expiration: 2038-12-17
Also published as: CN111324171B

Abstract

本发明提供一种脚踏控制装置，包括一方位基座、一踏板、一感测模块以及一传动机构。踏板连接于方位基座且可相对于方位基座偏摆；感测模块包括一第一感测器及一第二感测器；传动机构连接于踏板及感测模块，且传动机构包括一传动杆及一摆动杆。传动杆连接于踏板；摆动杆连接于传动杆，且摆动杆的延伸方向独立于传动杆的延伸方向。

Description

脚踏控制装置

技术领域

本发明涉及一种脚踏控制装置，且特别是关于一种具有可偏摆至八方位踏板的脚踏控制装置。

背景技术

脚踏控制装置是一种广泛被使用在运输、音乐以及医学领域的装置。在医学领域中，医师可在双手操作手术用具的同时，利用脚踏的方式控制医疗机械手臂或内视镜的位置，提高手术的效率。然而，过往的脚踏控制装置需使用复杂的机构，例如中国台湾专利公告第I555497号揭示一种多方位脚踏控制装置，其中，踏板与感测器采堆迭设置，导致装置的高度提升，不仅不符合人因工程，且使医师踩踏时因脚跟无法着地而感到不适。除此之外，一般的脚踏控制装置仅涵盖前、后、左、右等基本方位，而当控制装置的踏板移动的方位数量增加时，配置的电子元件或薄膜感测元件数量也随之增加，造成装置故障的机率提升。

发明内容

本发明提供一种脚踏控制装置，其踏板可偏摆至多个方位，并凭借简单的传动机构和感测模块测得正确的位置信号。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种脚踏控制装置，其特征在于，包括：

一方位基座；

一踏板，连接于该方位基座且能够相对于该方位基座偏摆；

一感测模块，包括一第一感测器及一第二感测器；以及

一传动机构，连接于该踏板及该感测模块，该传动机构包括：

一传动杆，连接于该踏板；以及

一摆动杆，连接于该传动杆，且该摆动杆的延伸方向独立于该传动杆的延伸方向；

其中当该踏板相对于该方位基座偏摆至一第一位置时，该踏板带动该传动杆，使该传动杆移动而触发该第一感测器；

其中当该踏板相对于该方位基座偏摆至一第二位置时，该踏板带动该传动杆，使该摆动杆转动而触发该第二感测器；

其中当该踏板相对于该方位基座偏摆至一第三位置时，该踏板带动该传动杆，使该传动杆移动而触发该第一感测器，且使该摆动杆转动而触发该第二感测器。

所述的脚踏控制装置，其中：该方位基座具有一第一平面以及一第二平面，该第一平面与该第二平面间夹一角度，且该踏板配置于该第二平面上。

所述的脚踏控制装置，其中：该方向基座上配置有多个凸缘，该踏板能够相对于该方位基座偏摆并抵接于部分的该多个凸缘。

所述的脚踏控制装置，其中：该踏板包括一第一限位件，该第一限位件具有一滑槽，该传动杆的一端可动地限位于该滑槽内。

所述的脚踏控制装置，其中：该滑槽包括两个部分，当该踏板相对于该方位基座偏摆至该第一位置或该第三位置时，该传动杆的该端移动至该两个部分的其中之一。

所述的脚踏控制装置，其中：该感测模块还包括：

一感测基座；以及

一滑轨，其中该第一感测器、该第二感测器以及该滑轨配置在该感测基座上；

其中该传动机构还包括一第一接触件连接于该传动杆以及该滑轨，当该踏板相对于该方位基座偏摆至该第一位置或该第三位置时，该传动杆沿一方向移动并带动该第一接触件，使该第一接触件相对于该滑轨移动并触发该第一感测器。

所述的脚踏控制装置，其中：该感测基座还包括一壁面，该方位基座以及该第一感测器、该第二感测器分别位于该壁面的两侧，且该传动机构还包括：

一第二接触件；以及

一连接件，该连接件连接该摆动杆以及该第二接触件；

其中当该踏板相对于该方位基座偏摆至该第二位置或该第三位置时，该摆动杆沿一轴转动并带动该第二接触件触发该第二感测器。

所述的脚踏控制装置，其中：该传动机构还包括一第二限位件，该第二限位件连接于该壁面且具有一沟，该连接件可动地限位于该沟内。

所述的脚踏控制装置，其中：还包括一中心轴以及一连接该踏板以及该方位基座的轴承，且该轴承的中心位于该传动杆的延伸方向上。

所述的脚踏控制装置，其中：还包括多个弹性件连接该方位基座以及该踏板，且该多个弹性件相对于该中心轴对称配置。

综上所述，本发明的脚踏控制装置可凭借传动杆的移动以及摆动杆的转动，将踏板的二维运动分解为两个独立方向的信号，再凭借重迭原理组合出对应的位置信息，有效减少电子元件或感测元件的数量。此外，传动机构本身的构造简单，因此能减少装置占用的体积，让使用者操作时更加舒适便利。

附图说明

图1为本发明的一实施例的脚踏控制装置的立体示意图。

图2为图1的脚踏控制装置的爆炸图。

图3为图2中的传动机构的爆炸图。

图4为图1的脚踏控制装置当踏板未偏摆时的俯视图。

图5为图1的脚踏控制装置当踏板朝感测基座偏摆至一位置时的俯视图。

图6为图1的脚踏控制装置当踏板偏离感测基座至另一位置时的俯视图。

图7为图4的脚踏控制装置沿着X-X截面的剖视图。

图8为图5的脚踏控制装置沿着X-X截面的剖视图。

图9为图6的脚踏控制装置沿着X-X截面的剖视图。

图10为图1的脚踏控制装置当踏板未偏摆时的前视图。

第11图为图1的脚踏控制装置当踏板绕A轴偏摆至一位置时的前视图。

第12图为图1的脚踏控制装置当踏板绕A轴偏摆至另一位置时的前视图。

附图标记说明：100-脚踏控制装置；110-方位基座；112-凸缘；120-踏板；122-第一限位件；130-感测模块；131-第一感测器；131a-第一感测件；131b-第二感测件；132-第二感测器；132a-第三感测件；132b-第四感测件；134-感测基座；135-滑轨；136-壁面；137-挡件；138-弹性件；140-传动机构；141-传动杆；142-限位部；143-弹性件；144-第一接触件；145-摆动杆；146-第二接触件；147-连接件；148-第二限位件；149-限位结构；150-中心轴；152-轴承；160-弹性件；A-轴；C-中心；G-沟；P1-第一平面；P2-第二平面；R1、R2-方向；S-滑槽；X-X-截面；θ-角度。

具体实施方式

图1为本发明的一实施例的脚踏控制装置的立体示意图，图2为图1的脚踏控制装置的爆炸图。请参考图1与图2，本实施例的脚踏控制装置100包括一方位基座110、一踏板120、一感测模块130以及一传动机构140，其中踏板120连接于方位基座110且可相对于方位基座110偏摆，传动机构140连接于踏板120及感测模块130。在的后的叙述中，将由方位基座110朝向感测模块130的方向定义为「前方」，并以此定义出其它如后、左、右、上、下等方位。

具体而言，脚踏控制装置100包括一中心轴150连接踏板120以及方位基座110，其中踏板120适于承载一使用者的脚部，并凭借移动踩踏位置的方式使踏板120相对于方位基座110偏摆。在本实施例中，方位基座110具有一第一平面P1以及一第二平面P2，第一平面P1与第二平面P2间夹一角度θ，其中θ为锐角，且踏板120配置于第二平面P2上。如此，使用者将脚部的前端置于踏板120上方时，脚部后端可自然地接触地面，故能减轻疲劳感。

另一方面，感测模块130包括一第一感测器131、一第二感测器132以及一感测基座134，其中第一感测器131以及第二感测器132配置在感测基座134上。在本实施例中，第一感测器131包括一第一感测件131a以及一第二感测件131b，而第二感测器132包括一第三感测件132a以及第四感测件132b。此外，感测基座134包括一壁面136，而方位基座110以及第一感测器131、第二感测器132分别位于壁面136的两侧。由于感测模块130独立于方位基座110，因此可以降低方位基座110的整体高度，且因为第一感测器131及第二感测器132位于壁面136的前侧，从而能有效地达到防水的效果，避免操作时喷溅出的液体造成第一感测器131或第二感测器132损坏，同时也能对应进行手术时相关设备的灭菌流程。

如图2所示，方位基座110上配置有多个凸缘112，当使用者踩踏踏板120时，踏板120可相对于方位基座110偏摆并抵接于部分的这些凸缘112。具体而言，在本实施例中凸缘112的数量共有八个，当使用者踩踏踏板120时，踏板120可凭借抵接八个凸缘112的其中两个并落在相邻两凸缘112之间的区间当中，进一步地将踏板120的偏摆方位限定在前、后、左、右、左前、右前、左后、右后这八个位置。此外，凸缘112也提供接触时的触感回馈，能让使用者确实感受到踩踏至特定位置。更进一步而言，脚踏控制装置100还包括多个弹性件160连接方位基座110以及踏板120，且这些弹性件160相对于中心轴150对称配置。在本实施例中，弹性件160是弹簧且数量为四个，分别配置在踏板120的前、后、左、右四个方位，能够在踏板120被踩踏且负载移除后，使踏板120回复到未被踩踏前的位置。

图3为图2中的传动机构的爆炸图，请参考图2及图3。本实施例的传动机构140包括一传动杆141以及一摆动杆145，其中传动杆141连接于踏板120，摆动杆145连接于传动杆141，且摆动杆145的延伸方向独立于传动杆141的延伸方向。在本实施例中，传动杆141的一端为一方形杆，而摆动杆145连接传动杆141的部分为一对应的方孔，且摆动杆145与传动杆141相互垂直，因此摆动杆145能在与传动杆141无相对位移的情况下同步转动。详细而言，传动杆141具有至少一限位部142以及至少一弹性件143，在本实施例中分别位于传动杆141一端的两侧，且踏板120包括一第一限位件122，其中第一限位件122具有一滑槽S，而传动杆141的一端通过限位部142可动地限位在滑槽S内。

更进一步来说，本实施例的第一限位件122连接于踏板120的前端，并凭借例如铆钉等锁固件固设于踏板120。此外，感测模块130更包括一滑轨135配置在感测基座134上，此外传动机构140更包括一第一接触件144连接于传动杆141以及滑轨135，其中第一接触件144可在滑轨135上限位地滑移。

另一方面，传动机构140还包括一第二接触件146、一连接件147以及一第二限位件148，其中第二限位件148连接于壁面136。在本实施例中，第二接触件146以及连接件147的数量分别为两个，分别位于摆动杆145的两端，且连接件147连接摆动杆145以及对应的第二接触件146。具体而言，第二限位件148具有一沟G，且连接件147可动地限位于沟G内。当踏板120偏摆时，摆动杆145会以传动杆141的轴心(即轴A)进行转动，此时连接件147可带动第二接触件146于沟G内移动。另外，本实施例的第二限位件148更包括一对沿轴向配置的限位结构149，这对限位结构149间具有一空间，当摆动杆145沿传动杆141的轴A进行轴向平移时，第二接触件146被限位在限位结构149之间的空间中，因此无法随着摆动杆145与连接件147平移。

图4为图1的脚踏控制装置当踏板未偏摆时的俯视图，图5为图1的脚踏控制装置当踏板朝感测基座偏摆至一位置时的俯视图，图6为图1的脚踏控制装置当踏板偏离感测基座至另一位置时的俯视图，请参考图4至图6。在本实施例中，感测基座134上配置有两个挡件137，分别位于第一接触件144的前后两侧，用以限制第一接触件144的位移行程。此外，在第一接触件144与挡件137之间配置有弹性件138，避免第一接触件144在移动过程中撞击挡件137造成损坏，并且当踏板120未承受负载时，可确保第一接触件144保持于原点状态。当踏板120被踩踏而向前偏摆(如图5所示)时，踏板120带动传动杆141，使传动杆141向后移动并带动第一接触件144，使第一接触件144相对于滑轨135朝后方位移而触发第一感测件131a；当踏板120被踩踏而向后偏摆(如图6所示)时，踏板120带动传动杆141，使传动杆141向前移动并带动第一接触件144，使第一接触件144相对于滑轨135朝前方位移而触发第二感测件131b。

为了能更清楚说明踏板120偏摆时传动杆141的作动状态，请参考图7至图9。图7至图9分别为图4至图6的脚踏控制装置沿着X-X截面的剖视图。在本实施例中，脚踏控制装置100包括一连接方位基座110以及中心轴150的轴承152，其中轴承152为一球面轴承，因此可固定于方位基座110的中心部且配合踏板120的转动。另一方面，滑槽S包括上下两部分，当踏板120未被踩踏(如图7所示)时，传动杆141的一端位于滑槽S上下两部分间的中间位置；当踏板120被踩踏而向前偏摆(如图8所示)时，第一限位件122向下位移，使传动杆141限位在滑槽S的一端(即限位部142)移动至滑槽S的上方部分，并使传动杆141带动第一接触件144朝后方移动；当踏板120被踩踏而向后偏摆(如图9所示)时，第一限位件122向上位移，使传动杆141限位在滑槽S的一端(即限位部142)移动至滑槽S的下方部分，并使传动杆141带动第一接触件144朝前方移动。值得一提的是，在整个过程当中，轴承152的中心C维持在传动杆141的延伸方向(即轴A)上，这样的配置可使踏板120的偏摆量不受传动杆141的位移影响，能够更准确地朝各方向偏摆。

图10为图1的脚踏控制装置当踏板未偏摆时的前视图，第11图为图1的脚踏控制装置当踏板绕A轴偏摆至一位置时的前视图，第12图为图1的脚踏控制装置当踏板绕A轴偏摆至另一位置时的前视图，请参考图10至第12图。当踏板120未偏摆(如图10所示)时，摆动杆145维持水平且第二感测器132未被触发；当踏板120如第11图所示沿R1方向顺时针偏摆时，踏板120带动传动杆141，使摆动杆145沿A轴沿顺时针转动并带动第二接触件146触发第三感测件132a；当踏板120如第12图所示沿R2方向逆时针偏摆时，踏板120带动传动杆141，使摆动杆145沿A轴沿逆时针转动并带动第二接触件146触发第四感测件132b。

由于传动杆141在前后方向上的移动以及摆动杆145沿A轴的转动彼此独立，因此第一感测器131以及第二感测器132感测的信号可个别处理并重迭，进可组合出踏板120偏摆的八个方位的位置信息，具体信息请见下表：

表一：位置感测信号与对应方位

(+：感测件被触发；-：感测件未被触发。)

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种脚踏控制装置，其特征在于，包括：

一方位基座；

一踏板，连接于该方位基座且能够相对于该方位基座偏摆；

一感测模块，包括一第一感测器及一第二感测器；以及

一传动杆，连接于该踏板；以及

2.如权利要求1所述的脚踏控制装置，其特征在于：该方位基座具有一第一平面以及一第二平面，该第一平面与该第二平面间夹一角度，且该踏板配置于该第二平面上。

3.如权利要求1所述的脚踏控制装置，其特征在于：该方向基座上配置有多个凸缘，该踏板能够相对于该方位基座偏摆并抵接于部分的该多个凸缘。

4.如权利要求1所述的脚踏控制装置，其特征在于：该踏板包括一第一限位件，该第一限位件具有一滑槽，该传动杆的一端可动地限位于该滑槽内。

5.如权利要求4所述的脚踏控制装置，其特征在于：该滑槽包括两个部分，当该踏板相对于该方位基座偏摆至该第一位置或该第三位置时，该传动杆的该端移动至该两个部分的其中之一。

6.如权利要求1所述的脚踏控制装置，其特征在于：该感测模块还包括：

一感测基座；以及

7.如权利要求6所述的脚踏控制装置，其特征在于：该感测基座还包括一壁面，该方位基座以及该第一感测器、该第二感测器分别位于该壁面的两侧，且该传动机构还包括：

一第二接触件；以及

一连接件，该连接件连接该摆动杆以及该第二接触件；

8.如权利要求7所述的脚踏控制装置，其特征在于：该传动机构还包括一第二限位件，该第二限位件连接于该壁面且具有一沟，该连接件可动地限位于该沟内。

9.如权利要求1所述的脚踏控制装置，其特征在于：还包括一中心轴以及一连接该踏板以及该方位基座的轴承，且该轴承的中心位于该传动杆的延伸方向上。

10.如权利要求9所述的脚踏控制装置，其特征在于：还包括多个弹性件连接该方位基座以及该踏板，且该多个弹性件相对于该中心轴对称配置。