阅读说明：本技术 一种警用戒具的嵌入式光机电一体化执行装置 (Embedded optical-mechanical-electrical integrated executing device of police ring ) 是由 何为 韩力群 孙晓荣 陈涌 石芹侠 于 2019-11-08 设计创作，主要内容包括：一种警用戒具的嵌入式光机电一体化执行装置,包括铐体底板(18)、主梁(19)、扇梁(13),其中,扇梁(13)的下边缘有侧边齿排(15),铐体底板(18)与主梁(19)的一端固定连接在一起,扇梁(13)通过扇梁摆动定位柱(14)与主梁(19)的另一端活动连接,其特征在于,在铐体底板(18)内还安装有动力单元、升降单元、啮合单元。本发明是通过电控制对警用戒具自动开锁和闭锁,保证了警用戒具自动控制,提高了使用的安全性。(An embedded optical, mechanical and electrical integration execution device of a police ring comprises a handcuff body bottom plate (18), a main beam (19) and a fan beam (13), wherein the lower edge of the fan beam (13) is provided with a side tooth row (15), the handcuff body bottom plate (18) is fixedly connected with one end of the main beam (19), the fan beam (13) is movably connected with the other end of the main beam (19) through a fan beam swing positioning column (14), and the embedded optical, mechanical and electrical integration execution device is characterized in that a power unit, a lifting unit and an engagement unit are further installed in the handcuff body bottom plate (18). The invention automatically unlocks and locks the police ring through electric control, thereby ensuring the automatic control of the police ring and improving the use safety.)

一种警用戒具的嵌入式光机电一体化执行装置

技术领域

本发明提供一种警用戒具(含手铐和脚镣)的嵌入式光机电一体化的自动化执行装置，实现警具由单纯的机械结构转变为光机电一体化结构，涉及警用戒具的自动化、智能化控制领域。

背景技术

公安等执法部门现行使用的约束型警用戒具,均为纯机械型结构，需通过人工***纯机械钥匙，并通过人工拧动该机械钥匙，才能完成开锁动作，钥匙形式单一，其使用安全性较差、可靠性较低。

随电子信息技术和人工智能技术的推广使用，具有新一代高科技技术含量的警用电子戒具应运而生，其基础应用条件就是将原仅依赖于人工掌控的纯机械执行结构，转变为光机电一体化的自动执行机构。

发明内容

本发明的目的是提供一种警用戒具的光机电一体化执行装置，以克服纯机械易坏、易被无钥匙的情况下开启的缺点。

一种警用戒具的嵌入式光机电一体化执行装置,包括铐体底板18、主梁19、扇梁13,其中,扇梁13的下边缘有侧边齿排15,铐体底板18与主梁19的一端固定连接在一起，扇梁13通过扇梁摆动定位柱14与主梁19的另一端活动连接，其特征在于,在铐体底板18内还安装有动力单元、升降单元、啮合单元，其中，

动力单元包括微型直流电机1、减速箱2和丝杆3，减速箱2与微型直流电机1连接中，丝杆3又减速箱2连接；

升降单元包括内摆齿牵动滑块4，内摆齿牵动滑块4内有通孔套在所述的丝杆3的上部，摆齿牵动滑块4的通孔内有内螺纹5，内螺纹5与丝杆3上部的外螺纹相配合；内摆齿牵动滑块4上表面向下开有凹槽41，凹槽41前后的壁上分别开有摆齿牵动窗口7；

啮合单元包括机械内摆齿10、定位柱11、牵动弹簧8和定位销9，所述的机械内摆齿10上边缘设有侧边啮合齿排12；定位柱11将机械内摆齿10的左端固定在铐体底板18内壁上；机械内摆齿10的右端有通孔111，定位销9穿过通孔111并活动连接在摆齿牵动窗口7上,定位销9能够在摆齿牵动窗口7内上下移动；牵动弹簧8一端与机械内摆齿10的右端连接，牵动弹簧8的另一端与丝杆3连接；

工作时，微型直流电机1通过减速箱2带动丝杆3转动，不同的转动方向使用丝杆3上升或下降，并通过牵动弹簧8带动机械内摆齿10上下移动，当机械内摆齿10向下移动后，扇梁13能够合上或打开，当机械内摆齿10向上移动后，合上的扇梁13无法打开。

所述的内摆齿牵动滑块4上的凹槽41，其内侧表面含有一光反射吸收槽6，用于吸收入射光，以减小反射光，提供内摆齿牵动滑块4的线性移动的定位信号；

还包括有：一微型红外光耦元件17，发射并检测接收经由内摆齿牵动滑块4的光反射吸收槽6吸收并明显减弱的红外反射信号，以此测定内摆齿牵动滑块4的实时移动位置。

本发明是通过电控制对警用戒具自动开锁和闭锁，保证了警用戒具自动控制，提高了使用的安全性。

附图说明

图1、本发明结构示意图；

图2、图1局部示意图；

图3、本发明4为内摆齿牵动滑块的与机械内摆齿10连接处剖视图。

其中，1为微型直流电机，2为减速箱，3为丝杆，4为内摆齿牵动滑块，5为内螺纹，6为光反射吸收槽，7为摆齿牵动窗口，8为牵动弹簧，9为定位销，10为机械内摆齿，11为定位柱，12为侧边啮合齿排，13为扇梁，14为扇梁摆动定位柱，15为侧边齿排，17为微型红外光耦元件，18为铐体底板，19为主梁，41为凹槽，111为通孔。

具体实施方式

一种警用戒具的嵌入式光机电一体化执行装置,包括铐体底板18、主梁19、扇梁13,其中,扇梁13的下边缘有侧边齿排15,铐体底板18与主梁19的一端固定连接在一起，扇梁13通过扇梁摆动定位柱14与主梁19的另一端活动连接，其特征在于,在铐体底板18内还安装有动力单元、升降单元、啮合单元，其中，

动力单元包括微型直流电机1、减速箱2和丝杆3，减速箱2与微型直流电机1连接中，丝杆3又减速箱2连接；

升降单元包括内摆齿牵动滑块4，内摆齿牵动滑块4内有通孔套在所述的丝杆3的上部，摆齿牵动滑块4的通孔内有内螺纹5，内螺纹5与丝杆3上部的外螺纹相配合；内摆齿牵动滑块4上表面向下开有凹槽41，凹槽41前后的壁上分别开有摆齿牵动窗口7；

啮合单元包括机械内摆齿10、定位柱11、牵动弹簧8和定位销9，所述的机械内摆齿10上边缘设有侧边啮合齿排12；定位柱11将机械内摆齿10的左端固定在铐体底板18内壁上；机械内摆齿10的右端有通孔111，定位销9穿过通孔111并活动连接在摆齿牵动窗口7上,定位销9能够在摆齿牵动窗口7内上下移动；牵动弹簧8一端与机械内摆齿10的右端连接，牵动弹簧8的另一端与丝杆3连接；

工作时，微型直流电机1通过减速箱2带动丝杆3转动，不同的转动方向使用丝杆3上升或下降，并通过牵动弹簧8带动机械内摆齿10上下移动，当机械内摆齿10向下移动后，扇梁13能够合上或打开，当机械内摆齿10向上移动后，合上的扇梁13无法打开。

所述的内摆齿牵动滑块4上的凹槽41，其内侧表面含有一光反射吸收槽6，用于吸收入射光，以减小反射光，提供内摆齿牵动滑块4的线性移动的定位信号；

还包括有：一微型红外光耦元件17，发射并检测接收经由内摆齿牵动滑块4的光反射吸收槽6吸收并明显减弱的红外反射信号，以此测定内摆齿牵动滑块4的实时移动位置。

参见附图1，微型直流电机1固定于铐体底板18，其通过减速箱2驱动丝杆3旋转，为整个光机电一体化系统提供机械驱动力；内摆齿牵动滑块4中心带有一条与驱动丝杆3相同参数的贯穿内螺纹，使微型直流电机1通过减速箱2驱动丝杆3转动时，可带动内摆齿牵动滑块4沿丝杆3轴向做线性移动，其线性移动的方向取决于微型直流电机1的转动方向。

当内摆齿牵动滑块4沿丝杆3轴向做线性移动时，通过其上内摆齿牵动窗口7和内摆齿牵动弹簧8的共同作用，牵动内摆齿10围绕内摆齿定位销11做上下摆动；

而内摆齿10实际到达的摆动位置，形成了内摆齿10的齿排12同扇梁13的齿排15的不同啮合状态，从而决定了扇梁13处于锁住或释放状态，及手铐锁住或打开状态。

参见附图2，将扇梁13推入铐体，使其上齿排15与内摆齿10的齿排12相啮合，且啮合齿数达3个齿以上；继续逐齿向前推进扇梁13，则扇梁齿排15逐一下压内摆齿10的齿排12；当扇梁13每前进一个齿，则内摆齿10的齿排12均会在内摆齿牵动弹簧8的作用下向上弹起，因此扇梁每次只能前进一个齿。此时外部棘轮13只能向内进，不能向后退出，称为“单锁”状态。单锁状态是手铐的一般使用常态。2.双锁状态

在“单锁”状态时，给微型直流电机1加正向电压，则该微型直流电机1通过减速箱2带动螺杆3转动，驱动内摆齿牵动滑块4沿螺杆3向上做线性移动，直至将内摆动齿条10顶住，使之不能向下摆动，则扇梁13的齿排15与内摆齿10的齿排12固定啮合，从而使得扇梁13处于既不可向内推进亦不可向后退出的双向锁死状态，称为“双锁”状态。双锁状态通常在重犯长距离押运过程中使用。

3.开锁状态

无论在“单锁”或“双锁”状态时，给微型直流电机1加反向电压，微型直流电机1通过减速箱2带动螺杆3反向转动，带驱动内摆齿牵动滑块4沿螺杆3向下线性移动，直至牵动内摆齿10的齿排12向下移动到脱离与扇梁13的齿排15啮合的位置，此时扇梁13可向后退出，打开手铐，称为“开锁”状态。

本发明警用戒具光机电一体化执行装置的目的在于，提供了一种可嵌入在警用戒具结构中的光机电一体化执行机构，将原来纯机械结构且需完全由人工开锁的动作，改变为可以通过电子信息技术控制的自动开锁动作，达到以下技术进步的意义：

1.有效提高了警具的安全性与可靠性；

2.提供了警用戒具动作控制的自动化；

3.推进实现信息化与智能化技术应用。

本发明的基本特点：

1.实现警用戒具动作结构的光机电一体化控制执行装置，从警用戒具结构上，有效提高了警用戒具的使用安全性与可靠性，从而增加了警用戒具的实际使用功能，提高干警在监管、押运、追逃等方面的技术能力；

2.实现了该光机电一体化控制机构的微型化，使其得以在警用戒具中的嵌入式安装；

3.实现警用戒具动作控制的自动化，为进一步实现警用戒具的信息化、智能化奠定了基础。

一种警用戒具的嵌入式光机电一体化执行装置(参见图1)，其特征在于，其中包括有：

一嵌入到警用戒具内部安装的微型直流电机1，包括：该微型直流电机的减速箱2，一与该减速箱相连接的丝杆3；

一内摆齿牵动滑块4，包括：一与上述丝杠3相啮合的牵动滑块4的对应内螺纹5，一内摆齿牵动窗口7，一光反射吸收槽6；

一内摆齿摆动机构10，包括：一机械内摆齿10，一内摆齿摆动定位柱11，一内摆齿牵动弹簧8，一该牵动弹簧8的定位销9；一该内摆齿10的侧边啮合齿排12；

一扇梁13，含：一扇梁摆动定位柱14，扇梁上与上述机械内摆齿10的啮合齿排12相配套的啮合齿排15。

一种警用戒具的嵌入式光机电一体化执行装置，其特征在于，所述内摆齿牵动模块4，通过其内螺纹5与微型直流电机1的减速箱2所连接的丝杆3相旋接；

且该内摆齿牵动滑块4，随微型直流电机1的正向或反向转动所带动与其连接的丝杆3的正向或反向旋转，相应地做前进与后退的线性移动。

一种警用戒具的嵌入式光机电一体化装置，其特征在于，其中包括有：

内摆齿牵动滑块4，包括：一内摆齿牵动窗口7，用于牵动内摆齿10向下摆动，使该内摆齿脱离与扇梁13的侧边齿排15的啮合，形成扇梁的开锁动作；一内摆齿牵动弹簧8，用于扇梁13逐齿向内推进时，推动内摆齿10向上摆动复位；一牵动弹簧固定销9，用于限定内摆齿牵动弹簧8的动作范围，以及提供内摆齿牵动滑块4向下牵动内摆齿10的牵引着力点。

一种警用戒具的嵌入式光机电一体化装置，其特征在于，其中包括有：

内摆齿牵动滑块4，其内侧表面含有一光反射吸收槽6，用于吸收入射光，以减小反射光，提供内摆齿牵动滑块4的线性移动的定位信号；

一种警用戒具的嵌入式光机电一体化装置，其特征在于，其中包括有：

一微型红外光耦元件17，发射并检测接收经由内摆齿牵动滑块4的光反射吸收槽6吸收并明显减弱的红外反射信号，以此测定内摆齿牵动滑块4的实时移动位置。

其创新点在于：

1.通过内摆齿10、内摆齿牵动滑块4、丝杠3、内摆齿牵动弹簧8、内摆齿牵动弹簧定位销9，等部件，构成了使扇梁能够自动开锁和闭锁的机械执行基础；

2.通过嵌入到警用戒具内部安装的直流微电机1，包括：该直流微电机1的减速箱2，一与该微型直流电机1相连接的丝杠3；用于推动内摆齿牵动滑块4的线性移动与定位，提供了机械自动执行的原始动力；

3.通过一微型红外光耦元件17，内摆齿牵动滑块4上的光反射吸收槽6，组成了对于内摆齿牵动滑块4线性移动位置的反射式红外检测机构，提高了定位检测精度。

由此，从机、电、光三个方面的创新，形成了新型的警用戒具的嵌入式光机电一体化执行装置。