CN207661340U - 一种5自由度运动显示器控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种5自由度运动显示器控制系统，包括放置在桌面上的支撑架和设置在支撑架上的5自由度运动组件，支撑架包括底座和纵向固定在底座上的立柱，5自由度运动组件安装在立柱顶端；5自由度运动组件包括X运动轴、Y运动轴、Z运动轴、左右旋转座和俯仰旋转座。本实用新型提供的控制系统不仅能够实现对显示器的高度调节、左右位置调节，而且能够实现对显示器的前后位置、前后角度、左右角度等调节，有效满足使用者对显示器不同设置位置的需求，用户能够根据该系统对显示器空间位置调整的同时随显示器的运动活动颈部，不仅不耽误显示器的使用，而且能够大大缓解使用者的颈部和腰部疲劳，有效改善使用者的腰颈椎的健康，实用性强。

Description

一种5自由度运动显示器控制系统

技术领域

本实用新型属于机电一体化设备领域，特别涉及一种5自由度运动显示器控制系统。

背景技术

随着计算机和互联网技术的普及，电脑已离不开人们的生活，朝九晚五的上班族为了完成工作不得不长时间坐在电脑前，长期久坐在电脑前给使用者的健康带来严重的不良影响。此外，坐姿不正确，缺乏锻炼，往往使颈部、腰部处于一种不正确的生理状态，严重时将出现颈椎病、腰椎疾病、全身血液流通不畅等问题，颈椎病的主要临床表现是颈肩痛、头晕、头痛，上肢麻木、肌肉萎缩、下肢痉挛、行走困难等；腰椎疾病的主要表现是腰痛、下肢的放射痛、下肢麻木、发凉及跛行等，尚可出现尿便障碍。办公一族长期低头伏案，颈部处于相对固定的僵直状态，使颈部肌肉发生痉挛，加重颈椎损害，这是伏案人员颈椎病发病的主要原因。而弯腰驼背、久坐，可导致腰背部姿势性疲劳，加速椎间盘的病变而出现腰腿疼痛。

为了克服上述问题，现有专利申请号为CN201710283627.6，专利名称为“具有摆动和升降功能的显示器辅助机构”，通过在一定范围内带动显示器均匀移动，使用者在观看显示器时保持匀速的颈部运动，一方面可以灵活调节高度，避免了因姿势错误导致的健康问题；另一方面能让使用者保持持续的、缓慢的颈部运动，大大缓解了办公疲劳，可以有效改善使用者的头部健康。但是该技术中存在以下几点缺陷：(1)调整的位姿简单，只提供了高度升降、左右摆动功能，导致移动范围大时，中心视线与显示器平面不垂直，而现有电脑显示器多为液晶显示器，不能在最佳角度观看会导致眼睛不适；(2)不能提供智能反馈功能，更多要求用户适应装置，无法根据用户状态自动调整，使用效果不好；(3)没有观测用户状态的功能，无法给用户的使用指导和监督。为此，急需开发一种使用更加方便、功能强大且更加智能的5自由度运动显示器控制系统。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种具有面部姿态反馈及时间、坐姿提醒功能的5自由度运动显示器控制系统。

本实用新型具体技术方案如下：

本实用新型提供了一种5自由度运动显示器控制系统，包括放置在桌面上的支撑架和设置在所述支撑架上的5自由度运动组件，所述支撑架包括底座和纵向固定在所述底座上的立柱，所述5自由度运动组件安装在所述立柱顶端；

所述5自由度运动组件包括X运动轴、Y运动轴、Z运动轴、左右旋转座和俯仰旋转座，所述Z运动轴沿与所述立柱垂直方向与所述立柱顶端滑动连接，所述Z运动轴远离所述立柱的一端与所述X运动轴的一侧滑动连接，所述X运动轴与所述Z运动轴垂直；所述X运动轴上远离所述Z运动轴的一侧与所述Y运动轴滑动连接，所述Y运动轴与所述X运动轴垂直；所述左右旋转座设置在所述Y运动轴顶端，并与所述Y运动轴顶端转动连接，所述俯仰旋转座设置在所述左右旋转座上方，并能够相对所述左右旋转座前后旋转，所述俯仰旋转座上方设置显示器。

进一步的，所述Z运动轴与所述立柱之间、所述Z运动轴与所述X运动轴之间及所述X运动轴与所述Y运动轴之间均设置滑动机构并通过所述滑动机构实现相对滑动。

进一步的，所述滑动机构包括呈凹字形的滑轨和设置在所述滑轨内的滑块，所述滑轨内表面设有齿条，所述滑块上靠近所述滑轨的一侧开有安装槽，所述安装槽内设有与所述齿条啮合的齿轮，所述滑块一侧开有与所述安装槽相通的穿孔，所述滑块上开设有所述穿孔的一侧固定有第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出轴穿过所述穿孔与所述齿轮传动连接，所述滑块表面上设有电磁铁，所述第一驱动电机与所述电磁铁通过单刀双掷开关并联连接。

进一步的，所述Z运动轴与所述立柱之间的所述滑动机构的所述滑轨沿所述Z运动轴长度方向设置在所述Z运动轴上靠近所述立柱的一侧，所述滑动机构的所述滑块远离所述齿条的一侧固定在所述立柱顶端。

进一步的，所述Z运动轴与所述X运动轴之间的所述滑动机构的所述滑轨沿所述X运动轴长度方向设置在所述X运动轴上靠近所述Z运动轴的一侧，所述滑动机构的所述滑块远离所述齿条的一侧固定在所述Z运动轴上靠近所述X运动轴的一端。

进一步的，所述X运动轴与所述Y运动轴之间的所述滑动机构的所述滑轨沿所述Y运动轴长度方向设置在所述Y运动轴上靠近所述X运动轴的一侧，所述滑动机构的所述滑块远离所述齿条的一侧固定在所述X运动轴上靠近所述Y运动轴的一侧。

进一步的，所述Y运动轴顶端沿所述Y运动轴长度方向开设凹槽，所述凹槽内底部固定第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出轴与所述左右旋转座传动连接。

进一步的，所述左右旋转座上方设有连接板，所述连接板上远离所述左右旋转座的一侧横向开设与所述俯仰旋转座外侧壁适配的弧形槽，所述俯仰旋转座设置在所述弧形槽内，所述俯仰旋转座一端设有第三驱动电机，所述第三驱动电机的输出轴带动所述俯仰旋转座在所述弧形槽内转动，所述显示器安装在所述俯仰旋转座上远离所述弧形槽的一侧。

优选的，所述显示器顶部设有摄像头。

本实用新型的有益效果如下：本实用新型提供的控制系统不仅能够实现对显示器的高度调节、左右位置调节，而且能够实现对显示器的前后位置、前后角度、左右角度等调节，有效满足使用者对显示器不同设置位置的需求，用户能够根据该系统对显示器空间位置调整的同时随显示器的运动活动颈部，不仅不耽误显示器的使用，而且能够大大缓解使用者的颈部和腰部疲劳，有效改善使用者的腰颈椎的健康，实用性强。

附图说明

图1为实施例1所述的一种5自由度运动显示器控制系统的结构示意图；

图2为实施例2所述的一种5自由度运动显示器控制系统中滑动机构的结构示意图；

图3为实施例3所述的一种5自由度运动显示器控制系统中Y运动轴与左右旋转座连接状态剖视图；

图4为实施例4所述的一种5自由度运动显示器控制系统中左右旋转座的结构示意图；

图5为实施例4所述的一种5自由度运动显示器控制系统中左右旋转座与俯仰旋转座连接状态侧视图。

其中：1、底座；2、立柱；3、X运动轴；4、Y运动轴；5、Z运动轴；6、左右旋转座；7、俯仰旋转座；8、显示器；9、滑轨；10、滑块；11、齿条；12、安装槽；13、齿轮；14、第一驱动电机；15、电磁铁；16、凹槽；17、第二驱动电机；18、连接板；19、弧形槽；20、第三驱动电机；21、摄像头。

具体实施方式

下面结合附图和以下实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1

如图1所示，本实用新型实施例1提供了一种5自由度运动显示器控制系统，该系统实现了对显示器85个自由度的运动调节，使用时，用户根据显示器8的运动进行颈部和腰部的锻炼，不仅不影响对显示器8的使用，而且用户进行了身体锻炼，一举两得，该系统的设计不仅外形美观而且实用，具体的，该系统包括放置在桌面上的支撑架和设置在支撑架上的5自由度运动组件，支撑架包括底座1和纵向固定在底座1上的立柱2，5自由度运动组件安装在立柱2顶端；底座1固定在电脑桌面上，立柱2起到支撑作用。

5自由度运动组件包括X运动轴3、Y运动轴4、Z运动轴5、左右旋转座6和俯仰旋转座7，Z运动轴5沿与立柱2垂直方向与立柱2顶端滑动连接，Z运动轴5远离立柱2的一端与X运动轴3的一侧滑动连接，X运动轴3与Z运动轴5垂直；X运动轴3上远离Z运动轴5的一侧与Y运动轴4滑动连接，Y运动轴4与X运动轴3垂直；左右旋转座6设置在Y运动轴4顶端，并与Y运动轴4顶端转动连接，俯仰旋转座7设置在左右旋转座6上方，并能够相对左右旋转座6前后旋转，俯仰旋转座7上方设置显示器8。通过X运动轴3、Y运动轴4、Z运动轴5、左右旋转座6和俯仰旋转座7能够实现对显示器85自由度的调节，便于用户对显示器8的角度和位置的需求。

优选的，显示器8顶部设有摄像头21。该系统能够通过设置在计算机主机内的软件相结合，通过摄像头21能够检测用户坐姿，并发送至计算机，当计算机检测用户坐姿错误时，可以通过语音提醒用户，此外，通过摄像头21能够用来检测用户的面部姿态和用户上身姿态，同时对面部姿态和上身姿态进行分析，确定视线高度、方向，并根据检测结果，自动调整X运动轴3、Y运动轴4、Z运动轴5、左右旋转座6和俯仰旋转座7的运动，为用户提供最佳的观看角度，便于对用户眼睛的保护。

在实际生产和使用时，用户可以根据自身特点，选择合适的显示器8循环运动方式，比如速度、方向(顺时针方向、逆时针方向)、矩形、椭圆及其范围大小，也可以根据需求定义。

此外，本实用新型还可以设置时间提醒，定时提醒用户应该活动观看角度，防止用户长期一个姿势使用显示器8，造成腰颈部的损伤。

实施例2

在实施例1的基础上，实施例2进一步提供了一种5自由度运动显示器控制系统，该系统给出了X运动轴3、Y运动轴4、Z运动轴5如何实现前后、左右、上下的相对运动。

需要进一步限定的是，Z运动轴5与立柱2之间、Z运动轴5与X运动轴3之间及X运动轴3与Y运动轴4之间均设置滑动机构并通过滑动机构实现相对滑动。Z运动轴5通过滑动机构能够实现沿立柱2顶端前后运动；X运动轴3通过滑动机构能够实现沿Z运动轴5左右运动，Y运动轴4通过滑动机构能够实现沿X运动轴3上下运动，从而实现了显示器8的前后、左右、高低的调节，便于满足用户的需求。

使用时，用户根据显示器8的的前后、左右、高低的运动调节，能够进行腰部、颈部的运动，从而实现了在工作中腰部、颈部的锻炼。

如图2所示，具体需要限定的是，滑动机构包括呈凹字形的滑轨9和设置在滑轨9内的滑块10，滑轨9内表面设有齿条11，滑块10上靠近滑轨9的一侧开有安装槽12，安装槽12内设有与齿条11啮合的齿轮13，滑块10一侧开有与安装槽12相通的穿孔，滑块10上开设有穿孔的一侧固定有第一驱动电机14，第一驱动电机14的输出轴穿过穿孔与齿轮13传动连接，滑块10表面上设有电磁铁15，第一驱动电机14与电磁铁15通过单刀双掷开关并联连接。

单刀双掷开关能够控制第一驱动电机14和电磁铁15的通路，当第一驱动电机14驱动时，此时，电磁铁15处于断电状态，第一驱动电机14能够带动滑块10在滑轨9上滑动，当滑动位置固定后，通过单刀双掷开关控制第一驱动电机14断电，而电磁铁15处于通路，此时，滑块10磁铁与滑轨9吸引，实现了滑块10与滑轨9的位置固定。

进一步需要说明的是，Z运动轴5与立柱2之间的滑动机构的滑轨9沿Z运动轴5长度方向设置在Z运动轴5上靠近立柱2的一侧，滑动机构的滑块10远离齿条11的一侧固定在立柱2顶端。立柱2上的滑块10在第一驱动电机14带动下沿Z运动轴5上的滑轨9滑动，由于滑块10固定，且滑轨9上的齿条11与滑块10上的齿轮13啮合，Z运动轴5能够实现沿立柱2顶部前后运动。

进一步限定的是，Z运动轴5与X运动轴3之间的滑动机构的滑轨9沿X运动轴3长度方向设置在X运动轴3上靠近Z运动轴5的一侧，滑动机构的滑块10远离齿条11的一侧固定在Z运动轴5上靠近X运动轴3的一端。Z运动轴5上的滑块10在第一驱动电机14带动下沿X运动轴3上的滑轨9滑动，由于滑块10固定，且滑轨9上的齿条11与滑块10上的齿轮13啮合，X运动轴3能够实现沿Z运动轴5左右运动。

进一步需要解释的是，X运动轴3与Y运动轴4之间的滑动机构的滑轨9沿Y运动轴4长度方向设置在Y运动轴4上靠近X运动轴3的一侧，滑动机构的滑块10远离齿条11的一侧固定在X运动轴3上靠近Y运动轴4的一侧。X运动轴3上的滑块10在第一驱动电机14带动下沿Y运动轴4上的滑轨9滑动，由于滑块10固定，且滑轨9上的齿条11与滑块10上的齿轮13啮合，Y运动轴4能够实现沿X运动轴3上下运动。

实施例3

在实施例1的基础上，实施例3进一步提供了一种5自由度运动显示器控制系统，该系统给出了左右旋转座6如何相对Y运动轴4相对左右角度的调节。

如图3所示，Y运动轴4顶端沿Y运动轴4长度方向开设凹槽16，凹槽16内底部固定第二驱动电机17，第二驱动电机17的输出轴与左右旋转座6传动连接。第二驱动电机17通过外接电源给予电量，第二驱动电机17的输出轴带动左右旋转座6左右转动。

使用时，当左右旋转座6左右运动时，颈部可以跟随左右旋转座6的运动转动，从而缓解用户的颈部酸痛。

实施例4

在实施例1的基础上，实施例4进一步提供了一种5自由度运动显示器控制系统，该系统给出了俯仰旋转座7如何相对左右旋转座6相对前后旋转角度的调节。

如图4和5所示，左右旋转座6上方设有连接板18，连接板18上远离左右旋转座6的一侧横向开设与俯仰旋转座7外侧壁适配的弧形槽19，俯仰旋转座7设置在弧形槽19内，连接板18上的弧形槽19用于对俯仰旋转座7进行限位和固定，俯仰旋转座7一端设有第三驱动电机20，第三驱动电机20的输出轴带动俯仰旋转座7在弧形槽19内转动，显示器8安装在俯仰旋转座7上远离弧形槽19的一侧。第三驱动电机20与外接电源连接，第三驱动电机20带动俯仰旋转座7前后旋转，在实际应用时，该旋转角度有限，仅能在弧形槽19的弧形范围内旋转，但可以通过调节第三驱动电机20的输出轴的旋转方向，形成前后旋转的往复运动。

使用时，当俯仰旋转座7前后旋转运动时，颈部和头部可以跟随俯仰旋转座7的运动活动，从而缓解用户的颈部酸痛。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种5自由度运动显示器控制系统，其特征在于，包括放置在桌面上的支撑架和设置在所述支撑架上的5自由度运动组件，所述支撑架包括底座(1)和纵向固定在所述底座(1)上的立柱(2)，所述5自由度运动组件安装在所述立柱(2)顶端；

所述5自由度运动组件包括X运动轴(3)、Y运动轴(4)、Z运动轴(5)、左右旋转座(6)和俯仰旋转座(7)，所述Z运动轴(5)沿与所述立柱(2)垂直方向与所述立柱(2)顶端滑动连接，所述Z运动轴(5)远离所述立柱(2)的一端与所述X运动轴(3)的一侧滑动连接，所述X运动轴(3)与所述Z运动轴(5)垂直；所述X运动轴(3)上远离所述Z运动轴(5)的一侧与所述Y运动轴(4)滑动连接，所述Y运动轴(4)与所述X运动轴(3)垂直；所述左右旋转座(6)设置在所述Y运动轴(4)顶端，并与所述Y运动轴(4)顶端转动连接，所述俯仰旋转座(7)设置在所述左右旋转座(6)上方，并能够相对所述左右旋转座(6)前后旋转，所述俯仰旋转座(7)上方设置显示器(8)。

2.如权利要求1所述的5自由度运动显示器控制系统，其特征在于，所述Z运动轴(5)与所述立柱(2)之间、所述Z运动轴(5)与所述X运动轴(3)之间及所述X运动轴(3)与所述Y运动轴(4)之间均设置滑动机构并通过所述滑动机构实现相对滑动。

3.如权利要求2所述的5自由度运动显示器控制系统，其特征在于，所述滑动机构包括呈凹字形的滑轨(9)和设置在所述滑轨(9)内的滑块(10)，所述滑轨(9)内表面设有齿条(11)，所述滑块(10)上靠近所述滑轨(9)的一侧开有安装槽(12)，所述安装槽(12)内设有与所述齿条(11)啮合的齿轮(13)，所述滑块(10)一侧开有与所述安装槽(12)相通的穿孔，所述滑块(10)上开设有所述穿孔的一侧固定有第一驱动电机(14)，所述第一驱动电机(14)的输出轴穿过所述穿孔与所述齿轮(13)传动连接，所述滑块(10)表面上设有电磁铁(15)，所述第一驱动电机(14)与所述电磁铁(15)通过单刀双掷开关并联连接。

4.如权利要求3所述的5自由度运动显示器控制系统，其特征在于，所述Z运动轴(5)与所述立柱(2)之间的所述滑动机构的所述滑轨(9)沿所述Z运动轴(5)长度方向设置在所述Z运动轴(5)上靠近所述立柱(2)的一侧，所述滑动机构的所述滑块(10)远离所述齿条(11)的一侧固定在所述立柱(2)顶端。

5.如权利要求3所述的5自由度运动显示器控制系统，其特征在于，所述Z运动轴(5)与所述X运动轴(3)之间的所述滑动机构的所述滑轨(9)沿所述X运动轴(3)长度方向设置在所述X运动轴(3)上靠近所述Z运动轴(5)的一侧，所述滑动机构的所述滑块(10)远离所述齿条(11)的一侧固定在所述Z运动轴(5)上靠近所述X运动轴(3)的一端。

6.如权利要求3所述的5自由度运动显示器控制系统，其特征在于，所述X运动轴(3)与所述Y运动轴(4)之间的所述滑动机构的所述滑轨(9)沿所述Y运动轴(4)长度方向设置在所述Y运动轴(4)上靠近所述X运动轴(3)的一侧，所述滑动机构的所述滑块(10)远离所述齿条(11)的一侧固定在所述X运动轴(3)上靠近所述Y运动轴(4)的一侧。

7.如权利要求1所述的5自由度运动显示器控制系统，其特征在于，所述Y运动轴(4)顶端沿所述Y运动轴(4)长度方向开设凹槽(16)，所述凹槽(16)内底部固定第二驱动电机(17)，所述第二驱动电机(17)的输出轴与所述左右旋转座(6)传动连接。

8.如权利要求1所述的5自由度运动显示器控制系统，其特征在于，所述左右旋转座(6)上方设有连接板(18)，所述连接板(18)上远离所述左右旋转座(6)的一侧横向开设与所述俯仰旋转座(7)外侧壁适配的弧形槽(19)，所述俯仰旋转座(7)设置在所述弧形槽(19)内，所述俯仰旋转座(7)一端设有第三驱动电机(20)，所述第三驱动电机(20)的输出轴带动所述俯仰旋转座(7)在所述弧形槽(19)内转动，所述显示器(8)安装在所述俯仰旋转座(7)上远离所述弧形槽(19)的一侧。

9.如权利要求1所述的5自由度运动显示器控制系统，其特征在于，所述显示器(8)顶部设有摄像头(21)。