掘进机操作模拟装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种虚拟操作培训装置，具体地说是一种掘进机操作模拟装置。
【背景技术】
[0002]在矿山开采过程中，由于井下条件复杂，需要配备先进的作业设备并采用科学的开采工艺才能保证煤矿开采的安全有序，煤矿从业人员也需要经过严格的专业技能培训才能满足作业要求。现阶段，我国煤矿从业人员在进行技能培训时，主要还是采用下井实地进行上机操作的方式，这种训练模式既增加了燃油消耗等培训成本，也增加了不安全因素，同时也会对井下的正常生产作业造成影响，加之培训时通常是几个人甚至十几个受训人员轮流使用同一台掘进机进行训练，使整个培训周期加长，而且培训效率低下，培训效果有限。随着科技的发展，虚拟技术已经在许多领域得到应用，如果能将虚拟技术应用于煤矿从业人员的培训中，将有效提高培训效率。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种掘进机操作模拟装置，真实模拟掘进机的操作方式及操作手感，使人们可以在虚拟现实环境中操作掘进机，从而达到在虚拟现实环境中对掘进机工人进行培训的目的。
[0004]本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0005]—种掘进机操作模拟装置，包括壳体、模拟操作箱组件、模拟控制手柄组件、模拟双联液控手柄组件、座椅和模拟水阀组件，其中模拟操作箱组件和模拟控制手柄组件均设置于所述壳体内，模拟双联液控手柄组件、座椅和模拟水阀组件均安装在所述壳体的水平侧上，在所述模拟操作箱组件、模拟控制手柄组件、模拟双联液控手柄组件和模拟水阀组件上均设有转接板，在所述模拟控制手柄组件内设有MCU模块，在模拟操作箱组件上设有控制面板，在模拟控制手柄组件内设有多个操控机构，在模拟双联液控手柄组件上设有手柄杆机构，在模拟水阀组件上设有电位器，所述控制面板、操控机构、手柄杆机构和电位器均通过转接板与所述MCU模块相连。
[0006]所述控制面板上的指示装置和控制装置分别通过线路与模拟操作箱组件上的转接板相连，所述指示装置和控制装置包括显示屏、急停按钮、钮子开关和电压表。
[0007]所述操控机构包括自恢复模块和自锁模块，所述自恢复模块上设有霍尔角度传感器，所述自锁模块上设有行程开关，所述霍尔角度传感器和行程开关分别与模拟控制手柄组件上的转接板相连。
[0008]所述自恢复模块包括小齿轮、大齿轮、支撑架体、弹簧、霍尔角度传感器、回转轴、滑动轴和连杆，所述回转轴安装在所述支撑架体上端，操控机构上的操控手柄与所述回转轴固连，所述滑动轴可移动地设置于所述支撑架体下端，所述回转轴与所述连杆相连，所述连杆下端插装入所述滑动轴中，所述连杆上套装有弹簧，霍尔角度传感器设置于支撑架体内且在输入轴上设有小齿轮，在所述回转轴上设有大齿轮，所述小齿轮与大齿轮啮合。
[0009]所述滑动轴两端均设有轴承，在支撑架体的支撑板上设有开口，所述开口下侧面为光滑弧面，所述滑动轴两端的轴承分别沿两侧不同的弧面滑动;所述支撑架体两侧分别有接插头和接插座。
[0010]所述自锁模块包括支撑架体、回转轴、连杆、滑动轴、行程开关和弹簧，所述回转轴安装在所述支撑架体上端，操控机构上的操控手柄与所述回转轴固连，所述滑动轴可移动地设置于所述支撑架体下端，所述回转轴与所述连杆相连，所述连杆下端插装入所述滑动轴中，所述连杆上套装有弹簧，在支撑架体的支撑板上设有开口，所述开口两侧均设置有锁定滑动轴的止动槽，所述开口两侧分别设有行程开关，所述滑动轴锁定时与任一行程开关相抵。
[0011]所述滑动轴两端均设有轴承，所述开口下侧面为光滑弧面，所述滑动轴两端的轴承分别沿两侧不同的弧面滑动，所述止动槽与所述开口下侧的弧面衔接;在所述支撑架体两侧分别有接插头和接插座。
[0012]所述手柄杆机构包括摇杆和十字摇杆电位器，所述十字摇杆电位器通过模拟双联液控手柄组件上的转接板与MCU模块相连。
[0013]在所述模拟双联液控手柄组件的壳体内设有给所述MCU模块供电的电池，在所述壳体上还设有电源开关、电源指示灯和运行指示灯。
[0014]所述模拟水阀组件包括水阀组件壳体、水阀手柄和电位器，在所述模拟水阀组件内设有与MCU模块相连的转接板，所述电位器与所述转接板相连，水阀手柄安装在水阀组件壳体上并与所述电位器相连。
[0015]本实用新型的优点与积极效果为:
[0016]1、本实用新型提供了一种与真实掘进机操作手感相似的操作装置，并且可以与虚拟现实领域相结合，进而能够实现在虚拟现实领域模拟掘进机操作，完成掘进机操作虚拟教学过程。
[0017]2、本实用新型在模拟培训时能够提供更好的交互感觉，提高培训效率。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的结构示意图，
[0019]图2为图1中模拟操作箱组件的示意图，
[0020]图3为图1中模拟控制手柄组件的示意图，
[0021 ]图4为图1中模拟双联液控手柄组件的示意图，
[0022]图5为图1中模拟水阀组件的示意图，
[0023]图6为图3中自恢复模块的主视图，
[0024]图7为图6中A-A剖视图，
[0025]图8为图3中自锁模块的主视图，
[0026]图9为图8中B-B剖视图。
[0027]其中，I为壳体;2为模拟操作箱组件，21为控制面板，22为显示屏，23为转接板，24为急停按钮，25为钮子开关，26为电压表;3为模拟控制手柄组件，31为支架，32为转接板，33为安装板，34为橡胶套，35为操控手柄，36为MCU模块;4为模拟双联液控手柄组件，41为壳体，42为电池，43为电源指示灯，44为运行指示灯，45为十字摇杆电位器，46为摇杆，47为电源开关，48为转接板;5为座椅;6为模拟水阀组件，61为壳体，62为水阀手柄，63为电位器;7为自恢复模块，701为小齿轮，702为大齿轮，703为支撑板，704为连接块，705为弹簧，706为霍尔角度传感器，707为回转轴，708为轴承，709为接插头，710为接插座，711为销钉，712为螺柱，713为轴承，714为弹簧挡圈，715为滑动轴，716为连杆，717为弹簧座;8为自锁模块，801为销钉，802为连接块，803为螺柱，804为接插座，805为支撑板，806为止动槽，807为行程开关，808为接插头，809为轴承，810为回转轴，811为弹簧座，812为连杆，813为滑动轴，814为轴承，815为弹簧挡圈，816为弹簧。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本实用新型作进一步详述。
[0029]如图1?5所示，本实用新型包括壳体1、模拟操作箱组件2、模拟控制手柄组件3、模拟双联液控手柄组件4、座椅5和模拟水阀组件6，所述壳体I呈L型，模拟操作箱组件2和模拟控制手柄组件3均设置于所述壳体I的竖直侧内，模拟双联液控手柄组件4、座椅5和模拟水阀组件6均安装在所述壳体I的水平侧上，其中模拟双联液控手柄组件4设置于座椅5的右手侦U，模拟水阀组件6设置于座椅5后侧，在所述模拟操作箱组件2、模拟控制手柄组件3、模拟双联液控手柄组件4和模拟水阀组件6上均设有转接板，在所述模拟控制手柄组件3内设有MCU模块36，各个转接板均通过线路与所述M⑶模块36相连，所述M⑶模块36包含有无线串口模块，以实现与虚拟现实系统的通讯功能，本实施例中，所述MCU模块为cortex M3内核，包含2.4GHz无线串口。
[0030]如图2所示，在模拟操作箱组件2上设有控制面板21，所述控制面板21上的指示装置和控制装置分别通过线路与模拟操作箱组件2上的转接板23相连，控制面板21上的指示装置和控制装置包括显示屏22、急停按钮24、钮子开关25和电压表26，各个指示装置和控制装置均按照真实掘进机的控制面板布局。所述MCU模块36通过检测急停按钮24和钮子开关25的状态来得知用户所需要的掘进机的工作状态，经过处理得到一组数据，该组数据通过无线串口模块发往虚拟现实系统的主机，驱动虚拟的掘进机工作，同时该组数据还需要经过处理显示在显示屏22上，给操作者一个掘进机的工作状态展示。电压表26用来模拟压力表显示，实现系统液压压力显示的效果，所述电压表26通过MCU模块36的DA功能来进行驱动，该功能需要虚拟现实系统的主机向MCU模块36传送一个模拟压力数据，MCU模块36对该数据进行解码，通过DA将数字量转换为模拟量电压值，驱动电压表26的表针位置变化，以达到液压表显示的效果。
[0031]如图3所示，在模拟控制手柄组件3内设有多个操控机构，每个操控机构均通过线路与模拟控制手柄组件3上的转接板32相连，且每个操控机构上的操控手柄35均设置于壳体I外部供培训人员操控。所述模拟控制手柄组件3包括一个支架31，所述MCU模块36和转接板32均设置于所述支架31内，各个操控机构安装在所述支架31上表面，在壳体I上设有一块安装板33，每个操控机构上的操控手柄35均穿过所述安装板33伸出至壳体I外部，每个操控手柄35上均设有橡胶套34，所述橡胶套34安装在所述安装板33上。
[0032]所述多个操控机构包括自恢复模块7和自锁模块8，各个操控机构通过插接方式依次相连，可以很方便的组合成一组包括任意数量自恢复模块7和自锁模块8的组件，本实施例中包括六组自恢复模块7和两组自锁模块8。根据其需要的信号性质，所述自恢复模块7采用模拟量检测，即利用霍尔角度传感器706检测，所述自锁模块8采用数字量检测，即利用行程开关807检测，各霍尔角度传感器706以及行程开关807通过模拟控制手柄组件3上的转接板32与MCU模块36相连，M⑶模块36通过所述霍尔角度传感器706和行程开关807检测到使用者的操作，获得操作数据并通过无线串口传给虚拟现实系统的主机，驱动虚拟掘进机运动。
[0033]如图6?7所示，所述自恢复模块7包括小齿轮701、大齿轮702、支撑架体、弹簧705、霍尔角度传感器706、回转轴707、接插头709v接插座710、滑动轴715和连杆716，两块支撑板703通过连接块704相连形成所述支撑架体，在所述支撑架体两侧分别设有接插头709和接插座710，所述接插头709和接插座710通过销钉711定位并通过螺柱712锁紧安装在所述支撑架体的支撑板703上。所述回转轴707、滑动轴715和连杆716均设置于所述支撑架体内，其中所述回转轴707通过轴承708支承安装在所述支撑架体上端，所述操控手柄35即与所述回转轴707固连，所述滑动轴715可移动地设置于所述支撑架体下端，如图7所示，所述滑动轴715两端均设有轴承713，所述轴承713通过所述滑动轴715的轴肩和弹簧挡圈714固定，如图6所示，在支撑架体的支撑板703上设有开口，所述开口下侧面为光滑