一种警用戒具的嵌入式光机电一体化执行装置的制作方法

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，需通过人工插入纯机械钥匙，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。

技术实现要素：

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。