CN210515224U - 一种远程获取被控设备加速度体感信息的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种远程获取被控设备加速度体感信息的装置，其中加速度传感器固连在被操控/被体验对象上，加速度传感器采集被操控/被体验对象上的加速度信息并传递到第一信号转换模块，第一信号转换模块对信号进行计算处理后经过传输发射模块传递到人体端设备，人体端设备包括传输接收模块、第二信号转换模块和执行结构，传输接收模块接收传输来的携带了加速度信息的信号，第二信号转换模块对接收的信号进行处理，并将解析后的信号传递给执行结构，执行结构根据解析后的信号模拟产生与被操控/被体验对象加速度直接相关的、人体可感知的力。本实用新型通过体感获取最直观的设备姿态、加速度信息，可以更加精准的进行控制，增加人员安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及远程操控技术领域，尤其涉及一种远程获取被控设备加速度体感信息的装置。
背景技术
在现有技术下，设备的远程操控时，绝大多数的设备姿态信息、加速度信息是通过操作者观察或通过显示屏展示给操作者的，操作者需要通过视觉从显示屏上获取设备的加速度信息，再经过思考将视觉感知信息与被控设备相关联，才可以规划下一步操作动作。而人体正常的加速度信息是通过体感(包括内耳结构、身体触觉感受器、体位感受器以及其他器官受力等)获取，因此视觉的加速度判断必然伴随着一定的滞后和误判的情况。
以远程控制的轮式机器人举例，目前仍是靠视觉获取机器人的姿态信息和加速度信息。在需要机动操作(需要快速反应、执行快速而激烈的动作)时，往往很大程度上依赖的是操控人的熟练程度，而一旦遇到平时训练没有遇到的情况，操控人反应的滞后以及错误的反应，往往会造成误操作引起损失。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种远程获取被控设备加速度体感信息的装置，解决现有技术中的设备在远程操控时，绝大多数的设备姿态信息、加速度信息通过操作者观察或通过显示屏展示给操作者，因此必然伴随着一定的滞后和误判的情况的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型提供了一种远程获取被控设备加速度体感信息的装置，包括被操控/被体验对象、加速度传感器、第一信号转换模块、传输发射模块和人体端设备，所述加速度传感器固连在所述被操控/被体验对象上，所述加速度传感器采集所述被操控/被体验对象上的加速度信息并传递到所述第一信号转换模块，所述第一信号转换模块对信号进行计算处理之后经过所述传输发射模块传递到所述人体端设备，所述人体端设备包括传输接收模块、第二信号转换模块和执行结构，所述传输接收模块接收所述传输发射模块传输来的携带了加速度信息的信号，所述第二信号转换模块对所述传输接收模块接收的信号进行处理，并将解析后的信号传递给所述执行结构，所述执行结构的作用是根据解析后的信号模拟产生与所述被操控/被体验对象加速度直接相关的、人体可以感知的力，从而给人体直观的加速度反馈。
进一步的，所述传输发射模块包括有线传输和无线传输。
进一步的，所述加速度传感器采集所述被操控/被体验对象上的线加速度和角加速度信息。
进一步的，所述执行结构的作用力产生方式为螺旋桨机构、惯性飞轮机构、陀螺机构或连杆机构。
再进一步的，所述执行结构的作用力产生方式为惯性飞轮机构，所述执行结构包括外壳、第一惯性飞轮、第二惯性飞轮、第三惯性飞轮、第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、驱动电路和电源，所述执行结构能够给操作者提供三路角加速度反馈，所述第一驱动电机、所述第二驱动电机和所述第三驱动电机固定在所述外壳上，所述第一惯性飞轮安装于所述第三驱动电机的输出轴，所述第二惯性飞轮安装于所述第一驱动电机的输出轴，所述第三惯性飞轮安装于所述第二驱动电机的输出轴，所述驱动电路接收所述第二信号转换模块解析后的信号后输出驱动所述第一驱动电机、所述第二驱动电机和所述第三驱动电机的三路电能，所述电源为所述驱动电路提供电能。
与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果：
本实用新型的远程获取被控设备加速度体感信息的装置可以将设备的姿态信息、加速度信息实时反馈给操作者，同时由于反馈给操作者的加速度信息是直接以力和力矩的方式作用在操作者身体上的，与人体正常加速度感知方式是一致的，因此可以依靠人体的正常生理反射处理应激情况，同时结合操作者的视觉信息，能够显著减少操作者的反应时间，并提高操作正确率；同时由于姿态信息、加速度等信息是转换为数字信息进行传输的，便于记录，可以在后期调取记录的数据进行分析和再次模拟。
本实用新型的远程获取被控设备加速度体感信息的装置可应用在机械操作、车辆远程控制驾驶、遥控模型的操控等领域。
附图说明
下面结合附图说明对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型的远程获取被控设备加速度体感信息的装置的逻辑图；
图2为本实用新型实施例1的远程获取被控设备加速度体感信息的装置的惯性飞轮机构的整体结构示意图；
图3为本实用新型实施例1的远程获取被控设备加速度体感信息的装置的惯性飞轮机构的内部结构示意图。
附图标记说明：1、外壳；2、第一惯性飞轮；3、第二惯性飞轮；4、第三惯性飞轮；5、第一驱动电机；6、第二驱动电机；7、第三驱动电机；8、驱动电路；9、电源。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的一种远程获取被控设备加速度体感信息的装置，包括被操控/被体验对象、加速度传感器、第一信号转换模块、传输发射模块和人体端设备，所述加速度传感器固连在所述被操控/被体验对象上，所述加速度传感器采集所述被操控/被体验对象上的加速度信息并传递到所述第一信号转换模块，所述第一信号转换模块对信号进行计算处理之后经过所述传输发射模块传递到所述人体端设备，所述人体端设备包括传输接收模块、第二信号转换模块和执行结构，所述传输接收模块接收所述传输发射模块传输来的携带了加速度信息的信号，所述第二信号转换模块对所述传输接收模块接收的信号进行处理，并将解析后的信号传递给所述执行结构，所述执行结构的作用是根据解析后的信号模拟产生与所述被操控/被体验对象加速度直接相关的、人体可以感知的力，从而给人体直观的加速度反馈。
本实用新型的远程获取被控设备加速度体感信息的装置在实时操控时，能够将被操控/被体验对象的姿态、加速度等信息实时传输给操控人/体验人，远程控制的操作人员可以通过本实用新型的远程获取被控设备加速度体感信息的装置获得被操控/被体验对象的姿态和加速度信息，从而得到近似亲身操作的体验感；其中，远程控制的操作人员不再仅仅依靠视觉获取姿态和加速度信息，还可以通过体感获取最直观的设备姿态、加速度信息，同时结合操作者的视觉信息，从而可以更加精准的进行控制、更加专注于操控；并且，能够将被操控/被体验对象的姿态、加速度等信息进行记录，可以在后期进行体感模拟并可以对数据进行分析处理。
实际应用中，部分非必需人员直接操控的设备(如试验车等)，可以使用本实用新型的远程获取被控设备加速度体感信息的装置转换为远程操控设备，增加人员安全性。
具体的，所述传输发射模块包括有线传输和无线传输。
具体的，所述加速度传感器采集所述被操控/被体验对象上的线加速度和角加速度信息。
具体的，所述执行结构的作用力产生方式包括但不限于螺旋桨机构、惯性飞轮机构、陀螺机构或连杆机构。
此时，通过螺旋桨机构、惯性飞轮机构、陀螺机构或连杆机构等方式，可以模拟出符合人体生理直观感受的、与人体正常加速度感知最为接近的力，从而得到身临其境的操控感。
实施例1
如图2、图3所示，本实施例1的一种远程获取被控设备加速度体感信息的装置，包括被操控/被体验对象、加速度传感器、第一信号转换模块、传输发射模块和人体端设备，所述加速度传感器固连在所述被操控/被体验对象上，所述加速度传感器采集所述被操控/被体验对象上的加速度信息并传递到所述第一信号转换模块，所述第一信号转换模块对信号进行计算处理之后经过所述传输发射模块传递到所述人体端设备，所述人体端设备包括传输接收模块、第二信号转换模块和执行结构，所述传输接收模块接收所述传输发射模块传输来的携带了加速度信息的信号，所述第二信号转换模块对所述传输接收模块接收的信号进行处理，并将解析后的信号传递给所述执行结构，所述执行结构的作用是根据解析后的信号模拟产生与所述被操控/被体验对象加速度直接相关的、人体可以感知的力，从而给人体直观的加速度反馈。
其中，所述执行结构的作用力产生方式为惯性飞轮机构，所述执行结构包括外壳1、第一惯性飞轮2、第二惯性飞轮3、第三惯性飞轮4、第一驱动电机5、第二驱动电机6、第三驱动电机7、驱动电路8和电源9，所述执行结构能够给操作者提供三路角加速度反馈，所述第一驱动电机5、所述第二驱动电机6和所述第三驱动电机7固定在所述外壳1上，所述第一惯性飞轮2安装于所述第三驱动电机7的输出轴，所述第二惯性飞轮3安装于所述第一驱动电机5的输出轴，所述第三惯性飞轮4安装于所述第二驱动电机6的输出轴，所述驱动电路8接收所述第二信号转换模块解析后的信号后输出驱动所述第一驱动电机5、所述第二驱动电机6和所述第三驱动电机7的三路电能，所述电源9为所述驱动电路8提供电能。
根据图3所示，第一驱动电机5带动第二惯性飞轮3，可以提供X向的力矩矢量；第二驱动电机6带动第三惯性飞轮4，可以提供Y向的力矩矢量；第三驱动电机7带动第一惯性飞轮2，可以提供Z轴的力矩矢量。根据力矩矢量和原理，这3个方向的矢量和可以是三维空间的任意方向，因此该执行结构可以模拟出三维空间里任意方向的力矩反馈给操作者，而力矩就是角加速度给人体的直观感受，因此操作者可以直观感受到角加速度的大小以及方向。
以上以惯性飞轮机构为例阐述执行结构产生作用力的方法，须知此处所举的结构示例的目的是直观讲解执行结构的一种工作方式，并非表示执行结构只有这一种形式，不作为对本申请的范围限制。
本实用新型的远程获取被控设备加速度体感信息的装置可以将设备的姿态信息、加速度信息实时反馈给操作者，同时由于反馈给操作者的加速度信息是直接以力和力矩的方式作用在操作者身体上的，与人体正常加速度感知方式是一致的，因此可以依靠人体的正常生理反射处理应激情况，同时结合操作者的视觉信息，能够显著减少操作者的反应时间，并提高操作正确率；同时由于姿态信息、加速度等信息是转换为数字信息进行传输的，便于记录，可以在后期调取记录的数据进行分析和再次模拟。
以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种远程获取被控设备加速度体感信息的装置，其特征在于：包括被操控/被体验对象、加速度传感器、第一信号转换模块、传输发射模块和人体端设备，所述加速度传感器固连在所述被操控/被体验对象上，所述加速度传感器采集所述被操控/被体验对象上的加速度信息并传递到所述第一信号转换模块，所述第一信号转换模块对信号进行计算处理之后经过所述传输发射模块传递到所述人体端设备，所述人体端设备包括传输接收模块、第二信号转换模块和执行结构，所述传输接收模块接收所述传输发射模块传输来的携带了加速度信息的信号，所述第二信号转换模块对所述传输接收模块接收的信号进行处理，并将解析后的信号传递给所述执行结构，所述执行结构的作用是根据解析后的信号模拟产生与所述被操控/被体验对象加速度直接相关的、人体可以感知的力，从而给人体直观的加速度反馈。
2.根据权利要求1所述的一种远程获取被控设备加速度体感信息的装置，其特征在于：所述传输发射模块包括有线传输和无线传输。
3.根据权利要求1所述的一种远程获取被控设备加速度体感信息的装置，其特征在于：所述加速度传感器采集所述被操控/被体验对象上的线加速度和角加速度信息。
4.根据权利要求1所述的一种远程获取被控设备加速度体感信息的装置，其特征在于：所述执行结构的作用力产生方式为螺旋桨机构、惯性飞轮机构、陀螺机构或连杆机构。
5.根据权利要求4所述的一种远程获取被控设备加速度体感信息的装置，其特征在于：所述执行结构的作用力产生方式为惯性飞轮机构，所述执行结构包括外壳、第一惯性飞轮、第二惯性飞轮、第三惯性飞轮、第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、驱动电路和电源，所述执行结构能够给操作者提供三路角加速度反馈，所述第一驱动电机、所述第二驱动电机和所述第三驱动电机固定在所述外壳上，所述第一惯性飞轮安装于所述第三驱动电机的输出轴，所述第二惯性飞轮安装于所述第一驱动电机的输出轴，所述第三惯性飞轮安装于所述第二驱动电机的输出轴，所述驱动电路接收所述第二信号转换模块解析后的信号后输出驱动所述第一驱动电机、所述第二驱动电机和所述第三驱动电机的三路电能，所述电源为所述驱动电路提供电能。
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- 2019-12-11 CN CN201922207739.0U patent/CN210515224U/zh active Active
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