专利名称：带有直接驱动传感器的弯折齿轮驱动力反馈机构的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及指点装置，更具体地说，涉及这样一种指点装置，该指点装置具有用于位置检测的直接驱动传感器和用于在指点装置的力反馈机构中齿轮减速的齿轮系。
一种类型的指点装置具有力反馈特性。这种装置通常用于一个交互系统中，该交互系统通常在一个显示屏上给使用者显示一个视觉环境。通过使用一个使用者可操作物体或使用者接口装置，诸如操作杆、操作盘按钮控制器、鼠标、跟踪球、指示笔和输入板等，使用者可以与视觉环境交互作用以便玩一个游戏。接口装置连接到控制所显示环境的计算机系统上。计算机随着使用者对使用者可操作物体的操作更新模拟或游戏，并向使用者提供反馈。一些接口装置通过向使用者提供物理感觉而对使用者产生触觉或力反馈。通常，电机或其它驱动装置与使用者可操作物体连接并且通过计算机系统控制。位置传感器监测使用者可操作物体的位置并给计算机系统提供测量数据，计算机处理这些数据。基于这些数据，计算机系统产生控制信号，控制信号控制电机以便对使用者可操作物体产生力反馈，从而将除视觉感觉之外的物理感觉传给使用者。
诸如操作杆装置的指点装置趋于具有许多连接件，包括例如万向节或其它安装元件。位置检测传感器通常远离诸如操作杆手柄的使用者可操作物体设置，在使用者可操作物体处产生运动。结果，在连接元件(例如，万向节的不同部分和传感器的安装结构)之间的公差减小了位置检测系统的精确度。这又降低了玩游戏的质量。
本发明指向诸如操作杆的指点装置中的使用者可操作物体用的位置检测装置。位置检测装置使用多个传感器，这些传感器直接或基本上直接地与使用者可操作物体连接以减小间隙，并且安装成在某种程度上消除传感器上的离轴载荷。间隙的减小产生更准确的位置测量以提高玩游戏的质量，同时，离轴载荷的消除保护传感器的内部机构不受损坏。
在一些实施例中，指点装置具有力反馈机构，它包括一个齿轮减速系统，该齿轮减速系统利用内减速齿轮部件以便力从力反馈致动器传递到指点装置的使用者可操作物体。内减速齿轮部件在一个给定的空间中比现有齿轮产生更大的齿轮减速，因此可以使用一个更小的致动器。齿轮减速系统制作成占用更小的空间。结果，指点装置是紧凑和准确的，并且可以经济地生产。
根据本发明的一个方面，一种力反馈机构包括使用者可操作物体；和用于驱动使用者可操作物体绕着一条轴线旋转的致动器。一个齿轮系连接在致动器和使用者可操作物体之间。该齿轮系提供从致动器到使用者可操作物体的齿轮减速。该齿轮系包括至少一个内齿轮部件，该内齿轮部件包括位于凹侧的齿轮齿，该齿轮齿与一个小齿轮的齿轮齿啮合以驱动内齿轮部件。
根据本发明的另一方面，一种操作杆装置包括一个操作杆。一个第一万向架臂与操作杆连接，并且包括第一内齿轮部件，它具有在其凹侧的齿轮齿。一个第一齿轮系与第一万向架臂的第一内齿轮部件连接。一个第一致动器与第一齿轮系连接以驱动操作杆绕着第一轴线旋转。绕着第一轴线的旋转通常产生操作杆的前后移动。一个第二万向架臂与操作杆连接，并且包括第二内齿轮部件，它具有在其凹侧的齿轮齿。一个第二齿轮系与第二万向架臂的第二内齿轮部件连接。一个第二致动器与第二齿轮系连接以驱动操作杆绕着第二轴线旋转。绕着第二轴线的旋转通常产生操作杆的左右移动。
根据本发明的又一方面，一种操作杆装置包括一个操作杆，该操作杆具有一条操作杆轴线，并且被支承以相对于一条与操作杆轴线不平行的第一轴线旋转，以及相对于一条与操作杆轴线和第一轴线不平行的第二轴线旋转。绕着第一轴线的旋转通常产生前后移动，绕着第二轴线的旋转通常产生左右移动。
一个第一传感器具有与第一传感器轴连接的第一传感器主体。第一传感器轴基本上是固定不动地连接到操作杆上以便随着操作杆运动。第一传感器轴相对于第一传感器主体大体上可绕着第一轴线旋转。一个第一安装机构与第一传感器主体连接以使第一传感器主体随着第一传感器轴运动，除绕着第一轴线的旋转之外。
一个第二传感器具有与第二传感器轴连接的第二传感器主体。第二传感器轴基本上是固定不动地连接到操作杆上以便随着操作杆运动，除第二传感器轴可相对于操作杆绕着操作杆轴线旋转地运动之外。第二传感器轴相对于第二传感器主体大体上可绕着第二轴线旋转。一个第二安装机构与第二传感器主体连接以使第二传感器主体随着第二传感器轴运动，除绕着第二轴线的旋转之外。
在一特定实施例中，一个突出部插入在操作杆上的狭槽中。该狭槽制作成可使突出部相对于操作杆基本上仅绕着操作杆轴线旋转地运动。第二传感器轴基本上是固定不动地连接到突出部上，以使第二传感器轴基本上是固定不动地连接到操作杆上而随着操作杆运动，除绕着操作杆轴线的旋转之外。
图1是一个现有操作杆装置的立体图2A和2B显示了一个现有的可变电阻器；图3是根据本发明一个实施例的操作杆装置的立体图；图4是图3的操作杆装置的分解图；图5A是根据本发明一个实施例的位置传感器的立体图；图5B是根据本发明另一实施例的位置传感器的立体图；图6是显示图3的操作杆装置的斜对地移动的立体图；图7是根据本发明一个实施例的使用标准外侧齿轮部件的齿轮减速系统的正视图；图8是根据本发明另一实施例的使用内齿轮部件的齿轮减速系统的局部正视图；以及图9是图8的齿轮减速系统的立体图。
本发明指向一个力反馈机构和一个诸如操作杆的指点装置中的使用者可操作物体用的位置检测装置。力反馈系统包括一个齿轮减速系统，它使用可以进行更大齿轮减速的一个内齿轮部件。齿轮减速系统制作成占用更小空间，使指点装置更紧凑。位置检测装置使用多个传感器，这些传感器直接或基本上直接地安装在操作杆柄上或其它使用者可操作物体上以减小间隙，并且消除传感器上的离轴载荷。
图1显示了在一个操作杆装置20中用于操作杆柄22的现有力反馈装置，操作杆柄22支承在一个万向架上以便可沿前后轴线24和左右轴线26以两个自由度移动。操作杆柄22包括一个基部28。第一万向架臂30A在一个大体为圆形的接头32A处连接到基部28上。操作杆柄22包括一个狭槽和销特征，一个第二旋转件32C插入其中。通过在一个与操作杆柄22的轴线垂直的平面内移动，该旋转件使得安装点32B球形运动。第二万向架臂30B通过旋转件32C连接到基部28，具有一个大体为圆形的接头32B。另一接头32D形成在操作杆柄22的狭槽和销特征处。接头32A使得在操作杆柄22和臂30A之间可以相对旋转，该相对旋转是由操作杆柄22沿着前后轴线24移动引起的，而接头32B使得在操作杆柄22和臂30B之间可以相对旋转，该相对旋转是由操作杆柄22沿着左右轴线26移动引起的。
所示的臂30A,30B是L形形状。臂30A连接到一个传动架34A上，该传动架支承着由电机38A驱动的齿轮系36A。类似地，臂30B连接到一个传动架34B上，该传动架支承着由电机38B驱动的齿轮系36B。一个电位计40A安装到传动架34A上以检测操作杆柄22的左右移动26，它是经接头32A通过臂30A传递到电位计40A。另一个电位计40B安装到传动架34B上以检测操作杆柄22的前后移动24，它是经接头32B通过臂30B传递到电位计40B。
在图1的装置20中，操作杆柄22的左右移动26导致臂30A旋转并启动安装在传动架34A上的电位计40A。前后移动24导致臂30B旋转并启动安装在传动架34B上的电位计40B。在电位计40A通过操作杆柄22的左右移动26被起动旋转之前，在接头32A中的公差必须首先被占据。类似地，在电位计40B通过操作杆柄22的前后移动24被起动旋转之前，在接头32B和32D中的公差必须首先被占据。这些公差导致在指点装置20中的间隙，减小了测量精确度并降低了玩游戏的质量。而且，由于电位计40A,40B被安装到传动架34A,34B上，电机38A,38B设置在侧部之外，导致相对大的占用面积，从而导致形态上较大的操作杆装置20。
与在操作杆装置20中使用电位计或类似传感器相关的另一问题可能是由离轴载荷导致的。这由图2A和2B中的典型电位计示例来说明。由箭头1所示的轴S的旋转改变了电位计的电阻以提供位置检测。在玩游戏过程中，通常是诸如操作杆的计算机控制器的游戏控制器必须响应使用者沿着不同轴线所作的许多突然和不可预见的运动。这类运动可以将离轴或径向载荷传递到游戏控制器中使用的传感器上。
如图2B所示，由箭头2和4所示的离轴力可以随着时间导致接触滑臂W永久变形，使滑臂W远离电阻材料R而弯曲，即使在可变电阻器的轴S被重新对准时。可变电阻器通过使滑臂W滑过电阻材料R以根据滑臂W的旋转位置改变可变电阻器的电阻而起作用。当滑臂W不再与电阻材料R接触时，滑臂W的“移离”将最终损坏可变电阻器的功能。由于滑臂W的移离，轴S的运动不被可变电阻器所记录，而且计算机不记录该指针或使用者在操作杆或其它游戏控制器上的其它运动。
现有的传感器不具有用于补偿或减小传感器上的这种载荷的机构，并且不能经受在猛烈的玩游戏过程中分配给可变电阻器内部机构的径向载荷和其它离轴力的大的变化。而且现有的电位计和可变电阻器通常是刚性地安装在计算机控制器中，并且终止传递这些载荷到内部机构。结果，这些传感器随着时间推移而缺少经受玩计算机游戏的苛刻要求的强度和精确度。
图3中所示的一个指点装置50的实施例克服了这些问题。指点装置50包括一个操作杆柄52，操作杆柄52支承在一个万向架上以便可沿前后轴线54和左右轴线56以两个自由度移动。第一万向架臂60A在接头62A处连接到操作杆柄52的基部58上。第二万向架臂60B通过旋转件62C连接到基部58，具有一个大体为圆形的接头62B。左右臂60A连接到一个传动架64A上，该传动架支承着由电机68A驱动的齿轮系66A。前后臂60B连接到一个传动架64B上，该传动架支承着由电机68B驱动的齿轮系66B。
A、直接驱动传感器在图3的指点装置50中，一个诸如左右电位计70A的旋转传感器基本上直接连接到操作杆柄52的基部58上以检测操作杆柄52的左右移动56。另一旋转传感器70B是一个前后传感器，它直接连接到基部58上以检测操作杆柄52的前后移动54。
如图4的分解图所示，操作杆柄52包括一个突出部73，它从基部58上伸出并且最好与操作杆柄52一体地形成。突出部73大体上沿着左右轴线56定向。另一突出部74包括一个伸长部或插销75，它插入在操作杆柄52的基部58内形成的狭槽76中。突出部74大体上沿着前后轴线54定向。插销75最好压配合在狭槽76中，并且被约束住以防止其相对操作杆柄52上下移动或绕着前后轴线54旋转。这形成突出部74与操作杆柄52的连接。插塞75最好制作成可以使突出部74绕着操作杆柄52的轴线以小的旋转方式移动，以追踪操作杆万向机构的球形移动。
传感器70B具有一个传感器轴77，它从传感器主体78伸出并制作成可以插入突出部73内的一个开口中。传感器轴77的轴线大体上与左右轴线56对齐。臂60A具有一个孔79，它使得突出部73和传感器轴77之间的连接可以从其穿过。传感器轴77最好通过压配合或过盈配合与突出部73连接，形成一个直接驱动连接，以消除间隙和提高传感器精确度。如图3所示，突出部73穿过孔79的插入在操作杆柄52和臂60A之间形成一个万向接头62A。
最好如图5A所示，前后传感器70B包括一个横向伸出部80，它远离传感器轴77的轴线大体上径向地从传感器主体78伸出。在横向伸出部80的端部是末端82，它最好是球形的。末端82最好包括一个狭槽或切口84。组装时，末端82位于设置在臂60A上的一对接触凸缘或表面86,88之间，如图3所示。接触表面86,88可以从传感器轴77的轴线大体上径向地设置，或它们可以从传感器轴77的轴线横向地设置并且设置成大体上相互平行，如图3和4所示。
接触表面86,88接触末端82以防止传感器主体78相对于传感器轴77的轴线旋转。大体上为球形的末端82在其它运动度上提供不受约束的充分自由。例如，除了相对于传感器轴77的轴线的旋转之外，传感器主体78随着操作杆柄52以五个自由度运动，五个自由度包括前后自由度54、左右自由度56、上下自由度92、相对前后轴线54的偏转自由度94和相对上下轴线92的偏转自由度96，如图3所示。通过使传感器主体78随着操作杆柄52以五个自由度移动，传感器70B的安装机构不会在传感器轴77和传感器主体78之间导致任何弯曲力。由于使传感器轴77相对于传感器主体78旋转的转矩非常小，在横向伸出部80上的力非常小并且不会造成损坏。按照这种方式，传感器70B内部机构所承受的仅有的力是旋转连接到传感器70B的传感器轴77上的滑臂W的力。结果，传感器70B的安装机构基本上消除了离轴力(即，不同于绕着传感器轴77的轴线旋转的力)，可以防止在传感器70B的内部机构中产生变形，从而有助于通过消除间隙且不会导致对传感器70B的损坏而提高传感器的性能。
如图5A所示的传感器70B的末端82中的狭槽84大体上平行于接触表面86,88，并且延伸穿过末端82。狭槽84使得末端82的制造公差可以变化，同时确保在接触表面86,88之间易于组装。狭槽84最好使末端82可以稍微被压挤以便在接触表面86,88之间提供密配合。例如，大体上为球形的末端82可以具有大约为3.15mm的直径，而接触表面86,88之间的间隙尺寸为大约3mm。一般地，末端82的直径在大约2mm和4mm之间。伸出部80总长度在大约3mm和20mm之间，一般为大约14mm。
末端82一般是由提供一定水平的柔韧性和弹性的塑料或聚合物材料制成。接触表面86,88最好在两个接触位置以过盈配合与末端82接触，过盈配合防止传感器主体78相对于传感器轴77的轴线旋转，同时在其余五个自由度上提供基本上不受约束的运动。由于塑料和硬聚合物趋于蠕变，最终由过盈配合产生的应力可以达到材料的应力曲线上蠕变停止的一个点，但是在接触表面86,88和末端82之间如所需地仍不会有间隙，以确保在它们之间的密配合。在一些实施例中，末端82上的狭槽84可以包括诸如弹簧或可压缩材料的偏压部件，偏压部件偏压末端82以保持与接触表面86,88的接触。
如图4所示，左右传感器70A具有一个传感器轴107，它从传感器主体108伸出并制作成可以插入突出部74内的一个开口中。传感器轴107的轴线大体上与前后轴线54对齐。臂60B具有一个孔109，它使得突出部74和传感器轴107之间的连接可以从其穿过。如图3所示，突出部74穿过孔109的插入在操作杆柄52和臂60B之间形成一个万向接头62B。
传感器轴107最好通过压配合或过盈配合与突出部74连接，形成一个直接驱动连接，以基本上消除间隙和提高传感器精确度。由于突出部74可以绕着操作杆柄52的轴线稍微转动地移动，传感器70A是一个不固定的传感器。在突出部74的插销75和柄基部58的狭槽76之间的连接处可以有一些间隙，但是与图1的现有操作杆装置20相比，间隙的总量大大地减小了。
左右传感器70A可以与图5A所示的前后传感器70B相同。图5B显示了传感器70A的另一实施例，它包括一个横向伸出部120，横向伸出部120远离传感器轴107的轴线大体上径向地从传感器主体108伸出。在横向伸出部120的端部是末端122，它通常大体上是球形的。末端122最好包括一个狭槽或切口124。在图5B的另一实施例中，横向伸出部120是一个安装到传感器主体108上的单独元件，而图5A的实施例中的横向伸出部80是与传感器主体78一体地形成的。在该实施例中的横向伸出部120可以被更换以使传感器70A根据需要适合不同的尺寸和结构。当然，传感器70A,70B可以具有如图5B所示的相同结构。
组装时，传感器70A的末端122位于设置在臂60B上的一对接触凸缘或表面126,128之间，如图3所示。接触表面126,128可以从传感器轴107的轴线大体上径向地设置，或它们可以从传感器轴107的轴线横向地设置并且设置成大体上相互平行，如图3和4所示。
接触表面126,128接触末端122以防止传感器主体108相对于传感器轴107的轴线旋转。大体上为球形的末端122在其它运动度上提供不受约束的充分自由。例如，除相对于传感器轴107的轴线的旋转之外，传感器主体108随着操作杆柄52以五个自由度运动，五个自由度包括前后自由度54、左右自由度56、上下自由度92、相对上下轴线92的偏转自由度96和相对于左右轴线56的倾斜自由度123，如图3所示。通过使传感器主体108随着操作杆柄52以五个自由度移动，传感器70A的安装机构不会在传感器轴107和传感器主体108之间导致任何弯曲力，从而基本上消除了离轴力(即，不同于绕着传感器轴107的轴线旋转的力)，可以防止在传感器70A的内部机构中产生变形。传感器70A的尺寸、材料和运行基本上与上述的传感器70B的相同。
将传感器70A,70B连接到操作杆柄52上的直接驱动连接导致传感器70A,70B随着支承在万向架上的操作杆柄52一起移动。图6示出了操作杆柄52在前后轴线54和左右轴线56之间以离轴方式斜对地移动时传感器70A,70B的运动。由于除抑制传感器绕着它们相应的传感器轴77,107的轴线旋转之外，传感器70A,70B随着操作杆柄52一起运动，离轴力基本上被消除了。
B、齿轮减速系统参照图3，齿轮系66A,66B在相应的电机68A,68B和操作杆柄52之间提供齿轮减速。减速比越高，可以使用的电机68A,68B越小和越便宜。大的减速比通常需要大的齿轮，但是，这将增大操作杆装置50的尺寸。另外，大减速比可以通过使用多级齿轮减速来实现，但是这将导致齿间隙增大。本发明的一个实施例为齿轮系66A,66B采用了两级减速内齿轮驱动以获得高的减速比，同时与现有装置相比减小了操作杆装置50的外型尺寸。
最好如图4所示，每一电机68A,68B驱动第一小齿轮132A,132B,第一小齿轮132A,132B设置成与第一齿轮134A,134B啮合，并且形成第一级减速，以驱动第一齿轮以与第一小齿轮132A,132B旋转相反的方向旋转。第二小齿轮136A,136B安装到第一齿轮134A,134B上，并且随着第一齿轮134A,134B一起旋转。第二小齿轮136A,136B又驱动安装到万向架臂60A,60B上的第二齿轮，以提供第二级齿轮减速。
图7显示了齿轮系66B中的第二减速齿轮部件138B，它与第二小齿轮136B啮合并被驱动以便以与第一齿轮132B相同的方向旋转。第二齿轮部件138B最好与臂60B一体地形成以减少部件数目和潜在的间隙。替代地，第二齿轮部件138B可以是可拆卸和可更换的，以便根据需要提供不同的齿轮减速。臂60B为操作杆柄52提供万向支承并且构成齿轮系66B的一部分。第二齿轮部件138B具有足够的尺寸，以便为将力反馈驱动提供给操作杆柄52的臂60B的旋转运动提供充分的范围。按照这种方式，齿轮系66B不需要一个完整的第二齿轮，从而减小装置50的尺寸。由于前后传感器70B从传动架64B移向操作杆柄52的另一侧，与图1的现有装置相比，前后电机68B可以移动到更靠近操作杆柄52，从而减小本发明的装置50的尺寸。
在示于图8和9的齿轮系66B的另一实施例中，第二减速齿轮部件140B是一个内齿轮部件，它具有在内凹形表面上的齿轮齿以代替图7的实施例中的外凸形表面上的齿轮齿。在图8和9中，第二减速齿轮部件140B弯折在由第一小齿轮132B和第一减速齿轮134B形成的第一减速上。第二小齿轮136B驱动第二减速齿轮部件140B，以便沿着与第一小齿轮132B旋转的相反方向旋转。将齿轮齿放置在内齿轮部件140B的凹侧上使得齿轮节圆直径移到第二小齿轮136B的另一侧，从而减小给定齿轮比的尺寸。使用图8和9中的弯折齿轮部件140B比使用图7中的减速齿轮部件138B导致一个更紧凑的装置。
齿轮系66A可以与示于图7-9中的齿轮系66B基本上相同。本发明的齿轮系66A,66B优选地提供至少大约15∶1的齿轮减速比，更优选地在大约17∶1到35∶1之间。
在运行时，使用者操作操作杆柄52。位置传感器70A,70B检测操作杆柄52的位置，并将位置测量数据传输给电机控制器150，如图3所示。控制器150处理这些数据并将控制信号传给电机68A,68B，以便通过齿轮系66A,66B和万向架臂60A,60B产生并向操作杆柄52施加反馈力。
用于安装传感器70A,70B的直接驱动连接通过减小间隙同时减小传感器70A,70B的离轴载荷而产生准确的位置测量。弯折的齿轮减速系统66A,66B产生更大的齿轮减速以使电机68A,68B的尺寸最小，同时减小操作杆装置50的尺寸。
上述的装置结构和方法仅用于说明本发明的原理的应用，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以具有许多其它实施例和变形。例如，操作杆柄可以由具有以不同自由度不同类型运动的其它使用者可操作物体所代替。其它类型的传感器或可变电阻器可用于位置检测。可以使用不同的万向架结构。齿轮减速的数目可以比两级多或少。不同类型的致动器可用于产生力反馈。因此，本发明的范围不是由上述的描述来确定的，而是由权利要求书和其等同物的范围来确定的。
权利要求
1.一种力反馈机构，包括使用者可操作物体；用于驱动所述使用者可操作物体绕着一条轴线旋转的致动器；以及连接在所述致动器和所述使用者可操作物体之间的齿轮系，该齿轮系提供从所述致动器到所述使用者可操作物体的齿轮减速，该齿轮系包括至少一个内齿轮部件，该内齿轮部件包括位于凹侧的齿轮齿，该齿轮齿与一个小齿轮的齿轮齿啮合以驱动内齿轮部件。
2.如权利要求1所述的力反馈机构，其特征在于，所述齿轮系包括一个两级减速齿轮系。
3.如权利要求2所述的力反馈机构，其特征在于，所述齿轮系包括与致动器连接以便由致动器驱动旋转的驱动小齿轮；与驱动小齿轮连接以便由驱动小齿轮驱动的齿轮；与齿轮连接以便随着齿轮一起运动的中间小齿轮；以及与使用者可操作物体连接的臂，该臂包括一个内齿轮部件，该内齿轮部件具有位于凹侧的齿轮齿，该齿轮齿与中间小齿轮的齿轮齿啮合以驱动使用者可操作物体绕着轴线旋转。
4.如权利要求1所述的力反馈机构，其特征在于，还包括一个与使用者可操作物体直接连接的旋转传感器，用于检测使用者可操作物体相对于轴线的旋转。
5.如权利要求4所述的力反馈机构，其特征在于，旋转传感器包括一个与传感器轴连接的传感器主体，传感器轴相对于传感器主体可绕着轴线旋转，传感器轴基本上是固定不动地连接到使用者可操作物体上以便随着使用者可操作物体运动，并且旋转传感器还包括安装机构，安装机构与旋转传感器连接以使传感器主体随着传感器轴运动，除相对于轴线的旋转之外。
6.如权利要求5所述的力反馈机构，其特征在于，传感器主体包括一个伸出部，并且安装机构包括一对表面，这对表面相对于轴线大体上横向地设置并且与伸出部的两侧接触，以防止传感器主体绕着轴线旋转。
7.如权利要求6所述的力反馈机构，其特征在于，传感器主体的伸出部包括一个大体上为球形的末端，并且所述一对表面与大体上为球形的末端接触，以使传感器主体随着传感器轴运动，除传感器主体绕着轴线的旋转之外。
8.如权利要求1所述的力反馈机构，其特征在于，齿轮系提供从致动器到使用者可操作物体的大约在17∶1到35∶1之间的齿轮减速。
9.一种操作杆装置，包括操作杆；与操作杆连接的第一万向架臂，该第一万向架臂包括第一内齿轮部件，它具有在其凹侧的齿轮齿；与第一万向架臂的第一内齿轮部件连接的第一齿轮系；与第一齿轮系连接以驱动操作杆绕着第一轴线旋转的第一致动器；与操作杆连接的第二万向架臂，该第二万向架臂包括第二内齿轮部件，它具有在其凹侧的齿轮齿；与第二万向架臂的第二内齿轮部件连接的第二齿轮系；以及与第二齿轮系连接以驱动操作杆绕着第二轴线旋转的第二致动器。
10.如权利要求9所述的操作杆装置，其特征在于，第一齿轮系和第二齿轮系各自包括一个两级减速齿轮系。
11.如权利要求9所述的操作杆装置，其特征在于，还包括一个与操作杆直接连接的第一旋转传感器，用于检测操作杆相对于第一轴线的旋转。
12.如权利要求11所述的操作杆装置，其特征在于，第一旋转传感器包括一个与第一传感器轴连接的第一传感器主体，第一传感器轴相对于第一传感器主体可绕着第一轴线旋转，第一传感器轴基本上是固定不动地连接到操作杆上。
13.如权利要求12所述的操作杆装置，其特征在于，第一传感器主体包括一个第一伸出部，并且第二万向架臂包括一对表面，这对表面相对于第一轴线大体上横向地设置并且与第一伸出部的两侧接触，以防止第一传感器主体绕着第一轴线旋转。
14.如权利要求9所述的操作杆装置，其特征在于，操作杆包括一个狭槽，并且还包括插入操作杆的狭槽以便随着操作杆运动的突出部，该狭槽使得突出部相对于操作杆仅绕着操作杆轴线旋转地运动；以及与该突出部直接连接的第二旋转传感器，用于检测操作杆相对于第二轴线的旋转。
15.如权利要求14所述的操作杆装置，其特征在于，第二旋转传感器包括一个与第二传感器轴连接的第二传感器主体，第二传感器轴相对于第二传感器主体可绕着第二轴线旋转，第二传感器轴基本上是固定不动地连接到突出部上。
16.如权利要求15所述的操作杆装置，其特征在于，第二传感器主体包括一个第二伸出部，并且第一万向架臂包括一对表面，这对表面相对于第二轴线大体上横向地设置并且与第二伸出部的两侧接触，以防止第二传感器主体绕着第二轴线旋转。
17.一种操作杆装置，包括一个操作杆，该操作杆具有一条操作杆轴线，并且被支承以相对于一条与操作杆轴线不平行的第一轴线旋转，以及相对于一条与操作杆轴线和第一轴线不平行的第二轴线旋转；一个第一传感器，该第一传感器具有与第一传感器轴连接的第一传感器主体，第一传感器轴基本上是固定不动地连接到操作杆上以便随着操作杆运动，第一传感器轴相对于第一传感器主体大体上可绕着第一轴线旋转；一个第一安装机构，该第一安装机构与第一传感器主体连接以使第一传感器主体随着第一传感器轴运动，除绕着第一轴线的旋转之外；一个第二传感器，该第二传感器具有与第二传感器轴连接的第二传感器主体，第二传感器轴基本上是固定不动地连接到操作杆上以便随着操作杆运动，除第二传感器轴可相对于操作杆绕着操作杆轴线旋转地运动之外，第二传感器轴相对于第二传感器主体大体上可绕着第二轴线旋转；以及一个第二安装机构，该第二安装机构与第二传感器主体连接以使第二传感器主体随着第二传感器轴运动，除绕着第二轴线的旋转之外。
18.如权利要求17所述的操作杆装置，其特征在于，还包括一个插入在操作杆上的狭槽中的突出部，该狭槽制作成可使突出部相对于操作杆基本上仅绕着操作杆轴线旋转地运动，并且第二传感器轴基本上是固定不动地连接到突出部上。
19.如权利要求18所述的操作杆装置，其特征在于，第二传感器轴通过压配合插入在突出部上的开口中，并且大体上沿着第二轴线定向。
20.如权利要求17所述的操作杆装置，其特征在于，第一传感器轴通过压配合插入在操作杆上的开口中，并且大体上沿着第一轴线定向。
21.如权利要求17所述的操作杆装置，其特征在于，第一传感器包括一个与第一传感器主体连接的第一伸出部，并且第一安装机构包括一对表面，这对表面相对于第一轴线大体上横向地设置并且与第一伸出部的两侧接触，以防止第一传感器主体绕着第一轴线旋转。
22.如权利要求21所述的操作杆装置，其特征在于，第一传感器主体的第一伸出部包括一个大体上为球形的末端，并且所述一对表面与大体上为球形的末端接触，以使第一传感器主体随着操作杆运动，除第一传感器主体绕着第一轴线的旋转之外。
23.如权利要求18所述的操作杆装置，其特征在于，第二传感器包括一个与第二传感器主体连接的第二伸出部，并且第二安装机构包括一对表面，这对表面相对于第二轴线大体上横向地设置并且与第二伸出部的两侧接触，以防止第二传感器主体绕着第二轴线旋转。
24.如权利要求23所述的操作杆装置，其特征在于，第二传感器主体的第二伸出部包括一个大体上为球形的末端，并且所述一对表面与大体上为球形的末端接触，以使第二传感器主体随着操作杆运动，除第二传感器主体绕着第二轴线的旋转之外。
全文摘要
一种操作杆装置包括:操作杆;与操作杆连接的第一万向架臂,它包括有在凹侧的齿的第一内齿轮部件;与第一万向架臂的第一内齿轮部件连接的第一齿轮系;与第一齿轮系连接以驱动操作杆绕第一轴线旋转的第一致动器;与操作杆连接的第二万向架臂,它包括有在凹侧的齿的第二内齿轮部件;与第二万向架臂的第二内齿轮部件连接的第二齿轮系;及与第二齿轮系连接以驱动操作杆绕第二轴线旋转的第二致动器。该指点装置是紧凑和准确的,并可经济地生产。
文档编号G06F3/033GK1310379SQ0110380
公开日2001年8月29日 申请日期2001年2月13日 优先权日2000年2月18日
发明者戴维·麦克维卡 申请人:罗技电子股份有限公司