阅读说明：本技术 复合运动机械控制手柄及使用方法 (Composite motion mechanical control handle and use method ) 是由 李长雨 王浩 宋亚顶 许志承 杨金凤 张亚童 谷海涛 王帅 张坤 郑军海 宋小康 于 2021-07-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了复合运动机械控制手柄及使用方法,属于工程机械手臂领域,其特征在于包括底座,底座的上端面设置有连杆座,连杆座通过铰接设置连杆机构,转轴Ⅰ延伸至连杆座的外侧,同轴设置有链轮齿轮组合盘,本发明的有益效果是：实现前后左右上下六个方位的长期大扭矩操作,且对操作者使用要求和精度较低,容易上手；前后上下四个方位的操作结构上,增设了伺服电机实时转矩反馈,可提供手柄阻尼感,避免了肘部操作灵敏度低,进一步地提高了操作精度；在左右方位的操作结构上,设置的限位块可以防止滑块产生过运动。(The invention discloses a composite motion mechanical control handle and a use method thereof, belonging to the field of engineering mechanical arms, and the composite motion mechanical control handle is characterized by comprising a base, wherein the upper end surface of the base is provided with a connecting rod seat, the connecting rod seat is provided with a connecting rod mechanism through a hinge, a rotating shaft I extends to the outer side of the connecting rod seat, and a sprocket gear combination disc is coaxially arranged, and the composite motion mechanical control handle has the beneficial effects that: long-term large-torque operation in six directions of front, back, left, right, up and down is realized, the use requirement and precision of an operator are low, and the operator can easily get on the hand; the servo motor real-time torque feedback is additionally arranged on the operation structures in the front, back, upper and lower directions, so that the damping sense of the handle can be provided, the low sensitivity of elbow operation is avoided, and the operation precision is further improved; on the operation structure of left and right direction, the stopper that sets up can prevent that the slider from producing the excessive motion.)

复合运动机械控制手柄及使用方法

技术领域

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本发明属于工程机械手臂领域，更具体地涉及复合运动机械控制手柄及使用方法。

背景技术

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运动机械控制手柄主要用于控制工程机械手臂的运动，目前运动机械控制手柄精度较低，且不能实现对机械手臂的运动前后左右上下的全方位的控制。

由于机械手臂的运动使用环境较为恶劣，机械式控制手柄相比纯电气类手柄需要更高的稳定要求。

发明内容

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为解决上述问题，克服现有技术的不足，本发明提供了一种复合运动机械控制手柄，能够有效的解决运动机械控制手柄精度较低，且不能实现对机械手臂的运动前后左右上下的全方位的控制的问题。

本发明解决上述技术问题的具体技术方案为：复合运动机械控制手柄，其特征在于包括底座，底座的上端面设置有连杆座，连杆座通过铰接设置连杆机构，

所述连杆机构包括水平连杆，水平连杆的一端通过转动连接设置转轴Ⅰ，转轴Ⅰ的侧壁垂直固定设置有竖直连杆Ⅰ，水平连杆的另一端通过转动连接设置有转轴Ⅱ，转轴Ⅱ的侧壁垂直设置有竖直连杆Ⅱ，转轴Ⅰ的两端通过转动连接与连杆座相连，

竖直连杆Ⅰ和竖直连杆Ⅱ的上端通过铰接设置操作机构，所述操作机构包括下端敞开的操作杆外壳，垂直于操作杆外壳的轴线方向，竖直连杆Ⅰ和竖直连杆Ⅱ的上端与操作杆外壳的内壁铰接相连，沿操作杆外壳的轴线方向通过转动连接设置传动轴，传动轴的两端通过铰接与操作杆外壳相连，并延伸至操作杆外壳的外侧，传动轴一端设置有用于驱动传动轴转动的摇杆，传动轴的另一端设置有电位计Ⅲ。

进一步的，所述的竖直连杆Ⅰ设置有沿竖直方向复位的复位弹簧Ⅰ，竖直连杆Ⅱ设置有沿水平方向复位的复位弹簧Ⅱ。

进一步的，所述的传动轴的两侧设置有驱动传动轴复位的复位弹簧Ⅲ和限制传动轴转动角度的限位块。

进一步的，所述的转轴Ⅰ延伸至连杆座的外侧，同轴设置有链轮齿轮组合盘，所述链轮齿轮组合盘包括齿轮盘Ⅰ和齿轮盘Ⅱ，齿轮盘Ⅰ与转轴Ⅰ同轴固定设置，所述齿轮盘Ⅱ套设在转轴Ⅰ的外侧，齿轮盘Ⅱ的内侧面设置有与水平连杆外侧面转动连接的连轴，齿轮盘Ⅰ和齿轮盘Ⅱ分别通过链条与伺服电机连接，齿轮盘Ⅰ和齿轮盘Ⅱ的外侧通过啮合设置有分别驱动电位计Ⅰ和电位计Ⅱ转动的齿轮。

复合运动机械控制手柄的使用方法，利用所述的复合运动机械控制手柄，其特征在于使用方法包括：前后摆动控制、左右摆动控制和上下摆动控制。

进一步的，所述的前后摆动控制：操作者手臂放在操作机构的操作杆外壳上，手臂带动操作杆外壳前后运动，操作杆外壳以转轴Ⅰ为中心轴，带动竖直连杆Ⅰ和竖直连杆Ⅱ沿水平方向以平行四边形做摆动，

转轴Ⅰ带动齿轮盘Ⅰ旋转运动，齿轮盘Ⅰ通过啮合带动电位计Ⅰ旋转，电位计Ⅰ旋转将电信号传递给电控系统，使机械手臂产生前后动作，

进一步的，所述的上下摆动控制包括：操作者手臂放在操作机构的操作杆外壳上，手臂带动操作杆外壳上下摆动，操作杆外壳以竖直连杆Ⅰ为支撑圆点产生相对上下摆动，

竖直连杆Ⅱ跟随操作杆外壳上下运动，驱动水平连杆以转轴Ⅰ为中心轴进行转动，水平连杆驱动齿轮盘Ⅱ的转动，齿轮盘Ⅱ通过啮合带动电位计Ⅱ旋转，电位计Ⅱ旋转将电信号传递给电控系统，使机械手臂产生上下动作，

进一步的，所述的齿轮盘Ⅰ和齿轮盘Ⅱ通过链条均与一个伺服电机连接，伺服电机开启转矩模式，伺服电机可以实时给链轮齿轮组合盘提供阻尼感。

进一步的，所述竖直连杆Ⅰ设置有沿竖直方向复位的复位弹簧Ⅰ，竖直连杆Ⅱ设置有沿水平方向复位的复位弹簧Ⅱ使连杆机构复位。

进一步的，所述的左右摆动控制包括：操作者手臂放在操作杆外壳上，手掌握住摇杆左右摆动，摇杆左右摆动驱动电位计Ⅲ和传动轴的同轴转动，限位块防止滑块产生过运动，滑块套在传动轴上，连接块与传动轴为硬连接，滑块通过弹簧与操作杆外壳连接，滑块与连接块为面接触，复位弹簧Ⅲ使连接块恢复到初始中间位置。

本发明的有益效果是：

本机械手柄为大型工业级使用设备，可实现前后左右上下六个方位的长期大扭矩操作，且对操作者使用要求和精度较低，容易上手；

本机械手柄在前后上下四个方位的操作结构上，增设了伺服电机实时转矩反馈，可提供手柄阻尼感，避免了肘部操作灵敏度低，进一步地提高了操作精度；

本机械手柄在左右方位的操作结构上，设置的限位块可以防止滑块产生过运动。

附图说明

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附图1是本发明主视图示意图；

附图2是本发明仰视图示意图；附图中：

1.操作杆外壳、2.伺服电机、3.电位计Ⅱ、4.连杆座、5.复位弹簧Ⅱ、6.底座、7.复位弹簧Ⅰ、8.摇杆、9.传动轴、10.滑块、11.限位块、12.电位计Ⅲ、13.连接块、14.复位弹簧Ⅲ、15.电位计Ⅰ、16.齿轮盘Ⅱ、17.齿轮盘Ⅰ、18.水平连杆、19.转轴Ⅱ、20.转轴Ⅰ、21.竖直连杆Ⅱ、22.竖直连杆Ⅰ。

具体实施方式

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在本发明的描述中具体细节仅仅是为了能够充分理解本发明的实施例，但是作为本领域的技术人员应该知道本发明的实施并不限于这些细节。另外，公知的结构和功能没有被详细的描述或者展示，以避免模糊了本发明实施例的要点。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。

本发明的具体实施方式：

复合运动机械控制手柄，包括底座6，底座6的上端面设置有连杆座4，连杆座4通过铰接设置连杆机构，

所述连杆机构包括水平连杆18，水平连杆18的一端通过转动连接设置转轴Ⅰ20，转轴Ⅰ20的侧壁垂直固定设置有竖直连杆Ⅰ22，水平连杆18的另一端通过转动连接设置有转轴Ⅱ19，转轴Ⅱ19的侧壁垂直设置有竖直连杆Ⅱ21，转轴Ⅰ20的两端通过转动连接与连杆座4相连，

竖直连杆Ⅰ22和竖直连杆Ⅱ21的上端通过铰接设置操作机构，所述操作机构包括下端敞开的操作杆外壳1，垂直于操作杆外壳1的轴线方向，竖直连杆Ⅰ22和竖直连杆Ⅱ21的上端与操作杆外壳1的内壁铰接相连，沿操作杆外壳1的轴线方向通过转动连接设置传动轴9，传动轴9的两端通过铰接与操作杆外壳1相连，并延伸至操作杆外壳1的外侧，传动轴9一端设置有用于驱动传动轴9转动的摇杆8，传动轴9的另一端设置有电位计Ⅲ12。

进一步的，所述的竖直连杆Ⅰ22设置有沿竖直方向复位的复位弹簧Ⅰ7，竖直连杆Ⅱ21设置有沿水平方向复位的复位弹簧Ⅱ5。

进一步的，所述的传动轴9的两侧设置有驱动传动轴9复位的复位弹簧Ⅲ14和限制传动轴9转动角度的限位块11。

进一步的，所述的转轴Ⅰ20延伸至连杆座4的外侧，同轴设置有链轮齿轮组合盘，所述链轮齿轮组合盘包括齿轮盘Ⅰ17和齿轮盘Ⅱ16，齿轮盘Ⅰ17与转轴Ⅰ20同轴固定设置，所述齿轮盘Ⅱ16套设在转轴Ⅰ20的外侧，齿轮盘Ⅱ16的内侧面设置有与水平连杆18外侧面转动连接的连轴，齿轮盘Ⅰ17和齿轮盘Ⅱ16分别通过链条与伺服电机2连接，齿轮盘Ⅰ17和齿轮盘Ⅱ16的外侧通过啮合设置有分别驱动电位计Ⅰ15和电位计Ⅱ3转动的齿轮。

具体使用时：

Ⅰ：当需要前后摆动控制时：

操作者手臂放在操作机构的操作杆外壳1上，手臂带动操作杆外壳1前后运动，操作杆外壳1以转轴Ⅰ20为中心轴，带动竖直连杆Ⅰ22和竖直连杆Ⅱ21沿水平方向以平行四边形做摆动，

转轴Ⅰ20带动齿轮盘Ⅰ17旋转运动，齿轮盘Ⅰ17通过啮合带动电位计Ⅰ15旋转，电位计Ⅰ15旋转将电信号传递给电控系统，使机械手臂产生前后动作，

Ⅱ:当需要上下摆动控制时:

操作者手臂放在操作机构的操作杆外壳1上，手臂带动操作杆外壳1上下摆动，操作杆外壳1以竖直连杆Ⅰ22为支撑圆点产生相对上下摆动，

竖直连杆Ⅱ21跟随操作杆外壳1上下运动，驱动水平连杆18以转轴Ⅰ20为中心轴进行转动，水平连杆18驱动齿轮盘Ⅱ16的转动，齿轮盘Ⅱ16通过啮合带动电位计Ⅱ3旋转，电位计Ⅱ3旋转将电信号传递给电控系统，使机械手臂产生上下动作，

进一步的，所述的齿轮盘Ⅰ17和齿轮盘Ⅱ16通过链条均与一个伺服电机2连接，伺服电机2开启转矩模式，伺服电机2可以实时给链轮齿轮组合盘提供阻尼感。

进一步的，所述竖直连杆Ⅰ22设置有沿竖直方向复位的复位弹簧Ⅰ7，竖直连杆Ⅱ21设置有沿水平方向复位的复位弹簧Ⅱ5使连杆机构复位。

Ⅲ:当需要左右摆动时：

操作者手臂放在操作杆外壳1上，手掌握住摇杆8左右摆动，摇杆8左右摆动驱动电位计Ⅲ12和传动轴9的同轴转动，限位块11防止滑块10产生过运动，滑块10套在传动轴9上，连接块13与传动轴9为硬连接，滑块10通过弹簧与操作杆外壳1连接，滑块10与连接块13为面接触，复位弹簧Ⅲ14使连接块13恢复到初始中间位置。

综上所述：本机械手柄为大型工业级使用设备，可实现前后左右上下六个方位的长期大扭矩操作，且对操作者使用要求和精度较低，容易上手；

本机械手柄在前后上下四个方位的操作结构上，增设了伺服电机实时转矩反馈，可提供手柄阻尼感，避免了肘部操作灵敏度低，进一步地提高了操作精度；

本机械手柄在左右方位的操作结构上，设置的限位块可以防止滑块产生过运动。