CN117246531B - 一种载人月球车的人机交互及操纵方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种载人月球车的人机交互及操纵方法、装置，其中该方法通过设置在踏板上的压力传感器来检测航天员登车时的压力数据，且当该压力数据达到预设压力阈值时，控制锁止机构将操作杆解锁，从而将当前处于助力模式的各操纵杆置为操纵模式；在操纵模式下，根据操纵杆的角度传感器所发送来的角度数据来辅助航天员自身转身，并进入站立驾驶模式或乘坐驾驶模式，同时设置主操纵杆。当航天员登上踏板后，可控制踏板旋转180°后落座，从而摒弃了转身动作，简化了上下车的流程；并且，该操纵杆集成了助力功能和不同驾驶模式下操纵功能，从而使得航天员对月球车的操控更加的灵活，无需落座即可对月球车进行驾驶。

Description

一种载人月球车的人机交互及操纵方法、装置

技术领域

本发明属于航空航天技术领域，尤其涉及一种载人月球车的人机交互及操纵方法、装置。

背景技术

月球车作为载人探测月面活动的关键组成部分，具备多项重要功能，包括探测、巡视、移动、工程和载荷平台。它能够支持月面航天员在不同地点、居住舱、功能区之间进行快速转移、应急救援和物资运输等任务。在执行探测任务、确保航天员安全、提高工作效率等方面，月球车发挥着不可或缺的作用。作为航天员在月面执行任务时唯一的移动工具，月球车的设计必须考虑航天员的安全性和易操作性。

按照惯性思维，月球车应该通过方向盘以及油门刹车等装置进行操控，而方向盘等装置需要设置在座椅的正前方。由于月球表面复杂环境、宇航服特性等原因，航天员在月球表面的所有动作和作业任务都对航天员自身和装备提出了较高要求。航天员在上下该月球车时，由车下站姿转变为车上坐姿过程中，需要完成登上车身、原地转身180°和坐在座椅上三个动作。由于宇航服笨重、视野较小、重力适应性等因素，航天员在原地转身过程中难以掌握平衡，容易出现摔倒、不易对齐位置等存问题。综上所述，现有的方向盘式的操控方式并不适合月球车。

发明内容

本发明的目的在于提供一种载人月球车的人机交互及操纵方法及装置，利用操纵杆对月球车进行操控，配搭可旋转的踏板，便于航天员上下月球车。

为了解决上述所提到的技术问题，本发明具体采用以下技术方案：一种载人月球车的人机交互及操纵装置，包括一种载人月球车及集成在所述载人月球车上的主控模块，其中，所述载人月球车包括底盘；所述底盘上设置有两张座椅，且每张所述座椅上设置有第一压力传感器；每张所述座椅前方设置有一踏板，所述踏板可在底盘平面上进行至少180°的旋转，且所述踏板上设置有第二压力传感器；所述踏板上设置有左右两根用于操控所述载人月球车行驶的操纵杆，以及用于感知所述操作杆转动角度的角度传感器；还包括锁止机构，所述锁止机构包括电磁阀和锁止销，当所述电磁阀断电时，所述锁止销与所述操纵杆上的锁止孔配合，将所述操纵杆锁止在助力模式，当所述电磁阀通电时，所述锁止销解锁所述操纵杆，使其切换为操纵模式；

所述主控模块包括：数据通信单元，用于接收所述角度传感器发送来的角度数据和/或，所述第一压力传感器、所述第二压力传感器发送来的压力传感数据；操纵单元，用于当接收到设置在踏板上的第二压力传感器发送来的压力数据时，判断当前压力是否达到预设压力阈值，若达到所述预设压力阈值，向锁止机构发送控制信号，以控制锁止机构将操作杆解锁，从而将当前处于助力模式的各操纵杆置为操纵模式；在所述操纵模式下，判断在第一预设时间阈值内是否接收到任一右侧操纵杆对应的角度传感器发送来的第一角度数据，或者，同时接收到两个右侧操纵杆对应角度传感器发送来的第一角度数据；若接收到两个所述右侧操纵杆对应的所述第一角度数据，向两个踏板的旋转驱动机构发送控制信号，以控制两个所述踏板旋转180°，从而辅助航天员转向落座，并将所述载人月球车置为乘坐驾驶模式；若接收到所述任一右侧操纵杆对应的所述第一角度数据，向所述任一右侧操纵杆对应踏板的旋转驱动机构发送控制信号，以控制所述踏板旋转180°，并将所述载人月球车置为站立驾驶模式，且将所述任一右侧操纵杆及其对应的左侧操纵杆配置为主操纵杆；而将另一左右操纵杆配置为所述主操纵杆故障时启动的备用操纵杆；在所述乘坐驾驶模式下，接收到所述任一左侧操纵杆对应的所述第二角度数据，将所述任一左侧操纵杆及其对应的右侧操纵杆配置为主操纵杆；而将另一左右操纵杆配置为所述主操纵杆故障时启动的备用操纵杆；

其中，所述第一角度数据为操纵模式下，当航天员站立在所述踏板后首次向前推动左侧操纵杆时检测到的角度数据；所述第二角度数据为当航天员坐在座椅上后向前推动右侧操纵杆时产生的角度数据。

作为一种改进，所述操纵杆包括竖直段，所述竖直段的上端连接有沿座椅方向延伸的横段，所述横段的末端设置有拉环；所述拉环靠内侧设置，使得左右两根操纵杆上的拉环相对。

作为一种改进，左右两根操纵杆之间的间距大于宇航服的宽度，并且左右两根操纵杆之间的间隙与座椅正对。

作为一种改进，所述踏板底部设置有转轴，所述转轴利用电机驱动；所述操纵杆与电机连接可控制电机工作。

作为一种改进，所述操纵杆下端与踏板活动连接；使得操纵杆可处于不同角度的前倾状态、不同角度的后倾状态和直立状态。

作为一种改进，所述操纵单元还用于当在所述站立驾驶模式或所述乘坐驾驶模式下，检测到所述主操纵杆中左右操纵杆对应的角度传感器同时发送来的第三角度数据时，控制所述载人月球车前进；或者，当在所述站立驾驶模式或所述乘坐驾驶模式下，检测到所述主操纵杆中左右操纵杆对应的角度传感器同时发送来的第四角度数据时，控制所述载人月球车后退；或者，在所述站立驾驶模式或所述乘坐驾驶模式下，检测到所述主操纵杆中左右操纵杆对应的角度传感器分别发送来第三角度数据和第四角度数据时，控制所述载人月球车向第三角度数据对应的操纵杆方向转弯。

作为一种改进，所述踏板上设置有左右两个压力传感器，当左右两个传感器上的压力均达到阈值时，踏板方可转动。

作为一种改进，所述座椅为向背设置的两张，两张座椅设置在底盘的中部；所述踏板为两块，分设于底盘的两端。

作为一种改进，述座椅为向背设置的两张，两张座椅设置在底盘的中部；所述踏板为两块，分设于底盘的两端。

作为一种改进，所述底盘上安装有车轮，所述车轮为3对，分设于底盘的两端以及中部。

本发明还提供一种载人月球车的人机交互及操纵方法，基于上述载人月球车，所述方法具体包括步骤：

当接收到设置在踏板上的第二压力传感器发送来的压力数据时，判断当前压力是否达到预设压力阈值，若达到所述预设压力阈值，向锁止机构发送控制信号，以控制锁止机构将操作杆解锁，从而将当前处于助力模式的各操纵杆置为操纵模式；

在所述操纵模式下，判断在第一预设时间阈值内是否接收到任一右侧操纵杆对应的角度传感器发送来的第一角度数据，或者，同时接收到两个右侧操纵杆对应角度传感器发送来的第一角度数据；

若接收到两个所述右侧操纵杆对应的所述第一角度数据，向两个踏板的旋转驱动机构发送控制信号，以控制两个所述踏板旋转180°，从而辅助航天员转向落座，并将所述载人月球车置为乘坐驾驶模式；

若接收到所述任一右侧操纵杆对应的所述第一角度数据，向所述任一右侧操纵杆对应踏板的旋转驱动机构发送控制信号，以控制所述踏板旋转180°，并将所述载人月球车置为站立驾驶模式，且将所述任一右侧操纵杆及其对应的左侧操纵杆配置为主操纵杆；而将另一左右操纵杆配置为所述主操纵杆故障时启动的备用操纵杆；

在所述乘坐驾驶模式下，接收到所述任一左侧操纵杆对应的所述第二角度数据，将所述任一左侧操纵杆及其对应的右侧操纵杆配置为主操纵杆；而将另一左右操纵杆配置为所述主操纵杆故障时启动的备用操纵杆。

作为一种改进，所述方法还包括步骤：在所述站立驾驶模式或所述乘坐驾驶模式下，当接收到所述主操纵杆中左右两根操纵杆同时向前倾斜时的第四角度数据时，控制所述载人月球车前进；或者，当接收到所述主操纵杆中左右两根操纵杆同时向后倾斜时的第五角度数据时，控制所述载人月球车后退；或者，当接收到所述主操纵杆中两根操纵杆一前一后倾斜时各对应的第四角度数据和第五角度数据时，控制所述载人月球车朝向前倾斜的一根操纵杆方向转弯。

本发明的有益之处在于：本发明通过在座椅前方设置可旋转的踏板，当航天员登上踏板后，可控制踏板旋转180°后落座，从而摒弃了转身动作，简化了上下车的流程。为了使得航天员可顺利从座椅前方登车，本发明提供了一种双操纵杆的操纵模式替代了传动的方向盘。双操纵杆之间具有一定的间隙，使得航天员能够从该间隙处落座。双操纵杆可以作为航天员登上踏板的抓握处，使得航天员能够通过手部借力登车。

另外，操纵杆可随踏板一同转动，从而使得航天员对月球车的操控更加的灵活，无需落座即可对月球车进行驾驶。当航天员在进环境较为封闭的场所例如月球舱内进行短途驾驶，或其他短途驾驶时，即可通过上述站立驾驶的方式对月球车进行操控。在站立驾驶时，不仅无需落座，进一步减少了驾驶的流程。并且进行站立驾驶时具有更好的视野，尤其是在室内挪车时，被头盔遮挡后航天员视野较差，容易发生碰撞。通过站立驾驶的方式能够便于航天员看清周围的物品。现有技术中通过在每个座椅后方设置了一个可移动的操纵杆，当需要使用时，可将操纵杆拉动至座椅一侧，从而进行操纵，然而，这仅仅是考虑到了便于折叠收纳。然而，在实际应用过程中，载人月球出具有一定高度，航天员登上月球车实际上是需要一定助力的，但若仅仅针对登车时提供一个助力机构，这无疑会造成一定的浪费，因为，大部分时间该助力机构毫无作用，另外，当航天员在站立姿态下，实际上是无法操纵座椅一侧的操纵杆，也即无法操控载人月球车。基于此，本发明中是将操纵杆和登车时向航天员提供助力相结合，同时考虑到航天员站立姿态下也可以操纵载人月球车的情况，从而设置了左右两个操纵杆，使得当航天员登车时，其两只手只需要分别放在操纵杆的拉环上，即可向航天员提供登车助力，而当航天员站在踏板上以后，该操纵杆才进入操纵模式，并且无论是站立姿态，还是乘坐姿态下都可通过同一套操纵机构来操控载人月球车，而无需再单独增设辅助登车的助力机构，或者无需再单独增设站立姿态下的操纵机构，大大降低载人月球车的结构复杂度和成本。

本发明中操纵杆分为竖直段、横段和拉环。拉环靠内侧设置，使得左右两根操纵杆上的拉环相对。拉环设置在内侧便于航天员操控，避免与手臂与操纵杆发生干涉。另外横段的设置可将拉环延伸至航天员身前，同样更加方便操作。并且，由于横段的设置，使得拉环与竖直段之间有一定距离，相较于直接在竖直段上方设置拉环的方式，能够更好地向航天员提供助力。

左右两根操纵杆之间的间距大于宇航服的宽度，并且左右两根操纵杆之间的间隙与座椅正对。如此设置使得航天员能够不用侧身即可通过两个操纵杆之间的间隙落座。并且间隙与座椅正对，只需要踏板旋转180°即可直接落座，无需航天员调整位置。

为了保证安全，所述踏板上设置有左右两个压力传感器，当左右两个传感器上的压力均达到阈值时，踏板方可转动。其目的在于保证航天员在登车时候踏板不发生旋转，确保稳固。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明一示例性实施例的载人月球车的立体结构示意图；

图2为本发明踏板处的放大图；

图3为本发明的俯视图；

图4操纵杆直立状态下的示意图；

图5操纵杆前倾状态下的示意图；

图6为站立驾驶方式的示意图；

图7为乘坐驾驶方式的示意图；

图8为乘坐法师方式的俯视图；

图9为本发明中锁止机构与操纵杆的配合原理图；

图10为本发明一示例性实施例的人机交互及操纵方法的流程图。

图中标记：1底盘、2踏板、3操纵杆、4座椅、5车轮、6锁止销、7锁止孔；31竖直段、32横段、33拉环。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本文中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

本文中，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前”、“后”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本文中“和/或”包括任何和所有一个或多个列出的相关项的组合。

本文中“多个”意指两个或两个以上，即其包含两个、三个、四个、五个等。

中国专利申请CN202210930140.3公开了一种可分离重构大折展载人月球车，包括底盘以及相背设置在底盘上两个座椅，两个座椅均配备有控制系统用于控制月球车的运行。

在上述现有技术中，尽管也利用布置在座椅一侧的控制系统来控制月球车行驶，但实际上，航天员在上车时仍然要经历登车、转身、落座步骤，同样具有背景技术提及的技术问题。

为了改变航天员上下车困难的现状，如图1、图3所示，本发明提供一种具有旋转式辅助登车踏板的载人月球车，包括底盘1；底盘1上设置有座椅4，且座椅上设置有第一压力传感器；座椅4前方设置有踏板2，踏板上设置有第二压力传感器，且踏板2可在底盘1平面上进行至少180°的旋转；所述踏板2上设置有左右两根用于操控月球车行驶的操纵杆3，以及用于感知操纵杆前倾角度或后倾角度的角度传感器，以及用于锁止或解锁操纵杆的锁止机构，该锁止机构包括电磁阀和锁止销，当电磁阀断电时，该锁止销与操纵杆上的锁止孔配合，从而将操纵杆锁止在助力模式，当电磁阀通电时，该锁止销脱离该锁止孔，从而解锁操纵杆，使得操纵杆从助力模式切换为操纵模式，参见图9。

本发明通过在座椅4前方设置可旋转的踏板2，当航天员登上踏板后，可控制踏板旋转180°后落座，从而摒弃了转身动作，简化了上下车的流程。为了使得航天员可顺利从座椅4前方登车，本发明提供了一种双操纵杆的操纵模式替代了传动的方向盘。双操纵杆之间具有一定的间隙，使得航天员能够从该间隙处落座。双操纵杆可以作为航天员登上踏板的抓握处，使得航天员能够通过手部借力登车。

本发明中，操纵杆3可随踏板2一同转动，从而使得航天员对月球车的操控更加的灵活，无需落座即可对月球车进行驾驶。下文中会对新的驾驶模式进行详细介绍，此处不再赘述。

如图2所示，本发明中所述操纵杆3包括竖直段31，所述竖直段31的上端连接有沿座椅方向延伸的横段32，横段32的末端设置有拉环33；所述拉环33靠内侧设置，使得左右两根操纵杆3上的拉环33相对。拉环33设置在内侧便于航天员操控，避免与手臂与操纵杆3发生干涉。另外横段32的设置可将拉环33延伸至航天员身前，同样更加方便操作。

可以预见的是，左右两根操纵杆3之间的间距大于宇航服的宽度，并且左右两根操纵杆3之间的间隙与座椅4正对。如此设置使得航天员能够不用侧身即可通过两个操纵杆3之间的间隙落座。并且间隙与座椅4正对，只需要踏板2旋转180°即可直接落座，无需航天员调整位置。

为了实现踏板2的旋转，踏板2底部设置有转轴，所述转轴利用电机驱动。在一些实施例中，操纵杆3与电机连接可控制电机工作。当然，还可以设置其他任何让踏板2进行旋转的方式，上述方式仅作为示例，并不作为对本发明的限制。

本实施例中，该载人月球车上还集成有主控模块，其可与上述压力传感器和角度传感器进行数据通信，具体地，该主控模块包括：

数据通信单元，用于接收角度传感器发送来的角度数据和/或，第一压力传感器、第二压力传感器发送来的压力传感数据；

操纵单元，用于当接收到设置在踏板上的第二压力传感器发送来的压力数据时，判断当前压力是否达到预设压力阈值，若达到预设压力阈值，向锁止机构发送控制信号，以控制锁止机构将操作杆解锁，从而将当前处于助力模式的各操纵杆置为操纵模式；在操纵模式下，判断在第一预设时间阈值内是否接收到任一右侧操纵杆对应的角度传感器发送来的第一角度数据，或者，同时接收到两个右侧操纵杆对应角度传感器发送来的第一角度数据；若接收到两个右侧操纵杆对应的第一角度数据，向两个踏板的旋转驱动机构发送控制信号，以控制两个所述踏板旋转180°，从而辅助航天员转向落座，并将载人月球车置为乘坐驾驶模式；若接收到任一右侧操纵杆对应的第一角度数据，向任一右侧操纵杆对应踏板的旋转驱动机构发送控制信号，以控制所述踏板旋转180°，并将载人月球车置为站立驾驶模式，且将任一右侧操纵杆及其对应的左侧操纵杆配置为主操纵杆；而将另一左右操纵杆配置为备用操纵杆；在乘坐驾驶模式下，接收到任一左侧操纵杆对应的第二角度数据，将任一左侧操纵杆及其对应的右侧操纵杆配置为主操纵杆；而将另一左右操纵杆配置为备用操纵杆。

在一些实施例中，上述第一角度数据为操纵模式下，当航天员站立在踏板后首次向前推动左侧操纵杆时检测到的角度数据；第二角度数据为当航天员坐在座椅上后向前推动右侧操纵杆时产生的角度数据。具体地，该第一角度数据与第二角度数据相同，当然也可不同。

本实施例中为了方便控制，如图4、图5所示，操纵杆3下端与踏板2活动连接；使得操纵杆3可处于不同角度的前倾状态、不同角度的后倾状态和直立状态(优选地，可根据操纵杆向前倾斜或向后倾斜的角度不同而设置不同的操纵方式)。例如，左右两根操纵杆3同时向前倾斜(优选地，两根操纵杆向前倾斜第三角度)，月球车前进；左右两根操纵杆3同时向后倾斜(优选地，两根操纵杆向后倾斜第四角度)，月球车后退；两根操纵杆3一前一后倾斜(例如，一个向前倾斜第三角度，一个向后倾斜第四角度，其中，该第三角度可与第四角度相同，也可不同；优选地，该第三角度和第四角度与第一角度和第二角度不同)，月球车朝操纵杆3向前倾斜的一边转弯。本发明中，所述的前倾是指航天员左手把持左侧操纵杆3，右手把持右侧操纵杆3时面向的方向即为前，反之即为后。例如，当航天员登上踏板2时，其面向座椅4的方向为前，而当航天员落座后，其背向座椅的的方向为前。其原因在于操纵杆3可随踏板2旋转方向，因此其前后方向相对于底盘1来说并不固定。

另外为了保证安全，所述踏板2上设置有左右两个压力传感器(图中未示出)，当左右两个传感器上的压力均达到阈值时，踏板方可转动。其目的在于保证航天员在登车时候踏板2不发生旋转，确保稳固。只有当航天员站立在踏板2上，左右脚分别踏于两个传感器上时，将操纵杆3解锁，再通过操控操纵杆来触发踏板2发生旋转运动。

当然，为了进一步保证安全，月球车需要其他的档位或者开关装置，当其不被触发时，月球车不可运动。确保了航天员在登车时将操纵杆3作为着力点时月球车不被控制运动。

本发明中，所述座椅4为向背设置的两张，两张座椅4设置在底盘1的中部；所述踏板2为两块，分设于底盘1的两端。背靠背设置的座椅4能够使得两个航天员各自朝向不同的方向，从而增大观测视野。

另外，由于本发明中采用了从月球车前后两端登车的模式，本实施例中车轮5安装的模式也可以进一步调整。一般的月球车由于航天员需要从侧面登车，因此车轮对只能设置在前后端，而本发明中，不仅前后端可以设置车轮对，底盘中部同样可以设置车轮对。这样能够提高月球车的稳定性以及载重能力。

本发明还提供一种载人月球车的人机交互及操纵方法，应用于上述载人月球车，包括乘坐驾驶方式和站立驾驶方式；具体地，该方法包括步骤：

S101，当主控模块接收到设置在踏板上的第二压力传感器发送来的压力数据时，判断当前压力是否达到预设压力阈值，若是，执行步骤S102，否则，无操作。

在一些实施例中，主控模块中预先存储有两个航天员各自的基础信息，包括身高体重，因此，也可预先根据航天员的身高体重中设置相应的预设压力阈值，而当主控模块接收到压力信号后，可自行将其与预设压力阈值进行比较，从而可判断出航天员是否稳定地站在踏板上了。当然，在另一些实施例中，当判断出达到预设压力阈值是，还可进一步判断该压力数据的持续时间，若达到预设持续时间阈值时，才进行步骤S102。

S102，向锁止机构发送控制信号，以控制锁止机构将操作杆解锁，从而将当前处于助力模式的各操纵杆置为操纵模式。

在一些实施例中，如前所述锁止机构常态下为断电状态，此时，锁止销插入操纵杆上的锁止孔，从而将操纵杆锁止，此时，即使航天员拉动操纵杆，操纵杆也不会发送任何动作，而只是向其提供助力而已。相应地，若主控模块控制电磁阀通电，使得锁止销脱离锁止孔，从而将操纵杆解锁，进而方便航天员在站立姿态或乘坐姿态进行操纵。

S103，判断在第一预设时间阈值内是否接收到任一右侧操纵杆对应的角度传感器发送来的第一角度数据，或者，同时接收到两个右侧操纵杆对应角度传感器发送来的第一角度数据，若接收到两个右侧操纵杆对应的第一角度数据，执行步骤S104；若接收到所述任一右侧操纵杆对应的所述第一角度数据，执行步骤S105；否则，无操作。

S104，向两个踏板的旋转驱动机构发送控制信号，以控制两个踏板旋转180°，从而辅助航天员转向落座，并将载人月球车置为乘坐驾驶模式。

在一些实施例中，由于两个座椅的背向设置，因此，当航天员刚登上载人月球车上并站立在踏板上时，两者相对，而要坐下时，需要两位航天员需要旋转180°背朝座椅，然后落座，如图7、图8，因此，此时需要两个航天员同时将各自的右侧操纵杆向前推动，使其倾斜第一角度，从而主控模块接收到该两个第一角度数据时，则控制两个踏板旋转180°，从而辅助两个航天员自动转身。

当然，上述同时将各自的右侧操纵杆向前推动可以是指两个航天员在同一时刻同时推动，也可以是在第一预设时间阈值内(例如，1min内或30s内)先后推动。

S105，向任一右侧操纵杆对应踏板的旋转驱动机构发送控制信号，以控制踏板旋转180°，并将载人月球车置为站立驾驶模式，且将任一右侧操纵杆及其对应的左侧操纵杆配置为主操纵杆；而将另一左右操纵杆配置为主操纵杆故障时启动的备用操纵杆。

在一些实施例中，由于两个座椅的背向设置，因此，当航天员刚登上载人月球车上并站立在踏板上时，两者相对，而要短途驾驶时，如图6所示，两位驾驶员需要同向，也即位于行驶方向前的一个航天员需要先转向，而另一位航天员不动，位于行驶方向前面的一个航天员可通过推动其右侧的操纵杆向前倾斜第一角度，从而当主控模块接收到该第一角度数据时，控制相应的踏板旋转180°。并且，由于位于行驶方向前面的一个航天员的视野更清晰，因此，将其对应的两个操纵杆作为主操纵设备，而将另一个航天员的操纵杆作为备用。

相应地，在站立驾驶模式下，当完成短途站立行驶，而需要进入乘坐驾驶模式时，只需要另一个航天员完成转身即可落座，因此，当主控模块接收到两个座椅上第一压力传感器发送来的压力数据，并判断其达到各自对应的预设压力阈值时，即可将载人月球车从站立驾驶模式切换为乘坐驾驶模式。

S106，在乘坐驾驶模式下，接收到任一左侧操纵杆对应的所述第二角度数据，将任一左侧操纵杆及其对应的右侧操纵杆配置为主操纵杆；而将另一左右操纵杆配置为主操纵杆故障时启动的备用操纵杆。

在一些实施例中，无论是站立驾驶模式还是乘坐驾驶模式，由于两个座椅是背向设置的，因此，将位于行驶方向前面的一个航天员(例如，乘坐驾驶模式中面朝行驶方向，或站立驾驶模式中位于前方的航天员)作为领航员，因为其视野更加清晰，故而将其操纵杆作为主操纵杆。当然，在行驶过程中，也可能涉及到操纵权的切换，例如，航天员同时向前推动其左右两侧操纵杆，使其同时向前倾斜第五角度(当然也可以不是向前倾斜，而是向后倾斜)，从而使得主控模块向另一航天员发送切换操纵权的确认消息(例如，通过航天员之间的通信设备发送语音确认消息)即可。

在另一些实施例中，该方法还包括步骤：在站立驾驶模式或乘坐驾驶模式下，当接收到主操纵杆中左右两根操纵杆同时向前倾斜时的第三角度数据时，控制载人月球车前进；或者，

当接收到主操纵杆中左右两根操纵杆同时向后倾斜时的第四角度数据时，控制载人月球车后退；或者，

当接收到主操纵杆中两根操纵杆一前一后倾斜时各对应的第三角度数据和第四角度数据时，控制载人月球车朝向前倾斜的一根操纵杆方向转弯。

在另一些实施例中，还提供了双操纵模式。例如，两个航天员同时将两个左侧操纵杆一起往前推，载人月球车前进；而两个左侧操纵杆一前一后则左转弯/右转弯；一起往后推，载人月球车倒退；而两个右侧操纵杆分别控制车辆的不同车速档位(优选地，每个右侧操纵杆对应至少两个不同档位的车速)。当然，还可通过两个右侧操纵杆切换不同的驾驶模式，以及实现启动车辆、驻停车辆、收起车辆等功能。

当在进行站立驾驶时，航天员从月球车前端或/和后端登上踏板后，左右上分别把持左右两根操纵杆，并利用操纵杆操控月球车行驶。

由于身着宇航服的航天员上下车实际上均是十分耗费体力的事情，尽管本发明中通过旋转式的踏板减轻了负担，但对于航天员来说，上下车仍然较为繁琐。当航天员在进环境较为封闭的场所例如月球舱内进行短途驾驶时，即可通过上述站立驾驶的方式对月球车进行操控。在站立驾驶时，不仅无需落座，进一步减少了驾驶的流程。并且进行站立驾驶时具有更好的视野，尤其是在室内挪车时，被头盔遮挡后航天员视野较差，容易发生碰撞。通过站立驾驶的方式能够便于航天员看清周围的物品。

如图7、图8在进行乘坐驾驶时，航天员从月球车前端或/和后端登上踏板后，左右上分别把持左右两根操纵杆，并利用操纵杆控制踏板旋转180°使得航天员背朝座椅；航天员落座后，利用操纵杆操控月球车行驶。

乘坐驾驶方式更加适合室外，需要航天员捆绑安全带，以应对颠簸的地面，避免从月球车上跌落。

若需要操控月球车，当航天员同时前推左右两根操纵杆时，月球车前进；当航天员同时后拉左右两根操纵杆时，月球车后退；当航天员一前一后推拉操纵杆时，月球车朝向操纵杆前倾的一边转弯。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种载人月球车的人机交互及操纵装置，其特征在于，包括一种载人月球车及集成在所述载人月球车上的主控模块，其中，

所述载人月球车包括底盘；所述底盘上向背设置有两张座椅，且每张所述座椅上设置有第一压力传感器；每张所述座椅前方设置有一踏板，所述踏板可在底盘平面上进行至少180°的旋转，且所述踏板上设置有第二压力传感器；所述踏板上设置有左右两根用于操控所述载人月球车行驶的操纵杆，以及用于感知所述操纵杆转动角度的角度传感器；还包括锁止机构，所述锁止机构包括电磁阀和锁止销，当所述电磁阀断电时，所述锁止销与所述操纵杆上的锁止孔配合，将所述操纵杆锁止在助力模式，当所述电磁阀通电时，所述锁止销解锁所述操纵杆，使其切换为操纵模式；

所述主控模块包括：

数据通信单元，用于接收所述角度传感器发送来的角度数据和/或，所述第一压力传感器、所述第二压力传感器发送来的压力传感数据；

操纵单元，用于当接收到设置在踏板上的第二压力传感器发送来的压力数据时，判断当前压力是否达到预设压力阈值，若达到所述预设压力阈值，向锁止机构发送控制信号，以控制锁止机构将操作杆解锁，从而将当前处于助力模式的各操纵杆置为操纵模式；在所述操纵模式下，判断在第一预设时间阈值内是否接收到任一右侧操纵杆对应的角度传感器发送来的第一角度数据，或者，同时接收到两个右侧操纵杆对应角度传感器发送来的第一角度数据；若接收到两个所述右侧操纵杆对应的所述第一角度数据，向两个踏板的旋转驱动机构发送控制信号，以控制两个所述踏板旋转180°，从而辅助航天员转向落座，并将所述载人月球车置为乘坐驾驶模式；若接收到所述任一右侧操纵杆对应的所述第一角度数据，向所述任一右侧操纵杆对应踏板的旋转驱动机构发送控制信号，以控制所述踏板旋转180°，并将所述载人月球车置为站立驾驶模式，且将所述任一右侧操纵杆及其对应的左侧操纵杆配置为主操纵杆；而将另一左右操纵杆配置为所述主操纵杆故障时启动的备用操纵杆；在所述乘坐驾驶模式下，接收到任一左侧操纵杆对应的第二角度数据，将所述任一左侧操纵杆及其对应的右侧操纵杆配置为主操纵杆；而将另一左右操纵杆配置为所述主操纵杆故障时启动的备用操纵杆；

其中，所述第一角度数据为操纵模式下，当航天员站立在所述踏板后首次向前推动左侧操纵杆时检测到的角度数据；所述第二角度数据为当航天员坐在座椅上后向前推动右侧操纵杆时产生的角度数据。

2.根据权利要求1所述的一种载人月球车的人机交互及操纵装置，其特征在于：所述操纵杆包括竖直段，所述竖直段的上端连接有沿座椅方向延伸的横段，所述横段的末端设置有拉环；所述拉环靠内侧设置，使得左右两根操纵杆上的拉环相对。

3.根据权利要求1所述的一种载人月球车的人机交互及操纵装置，其特征在于：左右两根操纵杆之间的间距大于宇航服的宽度，并且左右两根操纵杆之间的间隙与座椅正对。

4.根据权利要求1所述的一种载人月球车的人机交互及操纵装置，其特征在于：所述踏板底部设置有转轴，所述转轴利用电机驱动。

5.根据权利要求1所述的一种载人月球车的人机交互及操纵装置，其特征在于：所述操纵杆下端与踏板活动连接；使得操纵杆可处于不同角度的前倾状态、不同角度的后倾和直立状态。

6.根据权利要求5所述的一种载人月球车的人机交互及操纵装置，其特征在于：所述操纵单元还用于当在所述站立驾驶模式或所述乘坐驾驶模式下，检测到所述主操纵杆中左右操纵杆对应的角度传感器同时发送来的第三角度数据时，控制所述载人月球车前进；或者，当在所述站立驾驶模式或所述乘坐驾驶模式下，检测到所述主操纵杆中左右操纵杆对应的角度传感器同时发送来的第四角度数据时，控制所述载人月球车后退；或者，在所述站立驾驶模式或所述乘坐驾驶模式下，检测到所述主操纵杆中左右操纵杆对应的角度传感器分别发送来第三角度数据和第四角度数据时，控制所述载人月球车向第三角度数据对应的操纵杆方向转弯。

7.根据权利要求1所述的一种载人月球车的人机交互及操纵装置，其特征在于：所述踏板上设置有左右两个压力传感器，当左右两个传感器上的压力均达到阈值时，踏板方可转动。

8.根据权利要求1所述的一种载人月球车的人机交互及操纵装置，其特征在于：所述底盘上安装有车轮，所述车轮为3对，分设于底盘的两端以及中部。

9.一种载人月球车的人机交互及操纵方法，其特征在于，基于权利要求1至8中任一所述的载人月球车的人机交互及操纵装置，所述方法具体包括步骤：

当接收到设置在踏板上的第二压力传感器发送来的压力数据时，判断当前压力是否达到预设压力阈值，若达到所述预设压力阈值，向锁止机构发送控制信号，以控制锁止机构将操作杆解锁，从而将当前处于助力模式的各操纵杆置为操纵模式；

在所述操纵模式下，判断在第一预设时间阈值内是否接收到任一右侧操纵杆对应的角度传感器发送来的第一角度数据，或者，同时接收到两个右侧操纵杆对应角度传感器发送来的第一角度数据；

若接收到两个所述右侧操纵杆对应的所述第一角度数据，向两个踏板的旋转驱动机构发送控制信号，以控制两个所述踏板旋转180°，从而辅助航天员转向落座，并将所述载人月球车置为乘坐驾驶模式；

若接收到所述任一右侧操纵杆对应的所述第一角度数据，向所述任一右侧操纵杆对应踏板的旋转驱动机构发送控制信号，以控制所述踏板旋转180°，并将所述载人月球车置为站立驾驶模式，且将所述任一右侧操纵杆及其对应的左侧操纵杆配置为主操纵杆；而将另一左右操纵杆配置为所述主操纵杆故障时启动的备用操纵杆；

在所述乘坐驾驶模式下，接收到所述任一左侧操纵杆对应的所述第二角度数据，将所述任一左侧操纵杆及其对应的右侧操纵杆配置为主操纵杆；而将另一左右操纵杆配置为所述主操纵杆故障时启动的备用操纵杆。

10.根据权利要求9所述的一种载人月球车的人机交互及操纵方法，其特征在于，还包括步骤：

在所述站立驾驶模式或所述乘坐驾驶模式下，当接收到所述主操纵杆中左右两根操纵杆同时向前倾斜时的第四角度数据时，控制所述载人月球车前进；或者，

当接收到所述主操纵杆中左右两根操纵杆同时向后倾斜时的第五角度数据时，控制所述载人月球车后退；或者，

当接收到所述主操纵杆中两根操纵杆一前一后倾斜时各对应的第四角度数据和第五角度数据时，控制所述载人月球车朝向前倾斜的一根操纵杆方向转弯。