基于多向开关的外骨骼手控器的制作方法

1.本实用新型涉及外骨骼辅助康复机器人的控制领域，尤其涉及一种基于多向开关的外骨骼手控器。


背景技术：

2.外骨骼机器人是通过程序控制机械臂等设备辅助人继续运动，其机械臂等设备起到仿生外骨骼的作用，外骨骼机器人的控制程序运行于内部的计算机中，操作人员需要操作外骨骼手控器发出信号与内部计算机进行通讯，进而控制外骨骼机器人执行相应动作。
3.目前，外骨骼机器人手控器大多采用微动开关加上按键帽制成，当操作人员按下按键时，该微动开关输出电平发生变化，机器人内部的计算机检测到控制器某一按钮被按下，进而执行相应的程序段控制外骨骼机器人执行相应动作。而现有技术具有以下缺点：
4.(1)为了不相互干涉，每个按键都需要占据一定面积，为了便于手持，外骨骼手控器不会设计的很大，这就限制了能够放置的按键的数量。
5.(2)普通的微动开关只能输出一个信号，如果需要多个信号的话，需要增加开关的数量。
6.(3)虽然多个按钮能够共用一条供电线或接地线，但是每个按钮都需要一条信号线，如果按钮数量为n个，那么最少需要n+1条电线。这样一方面提高了电线的成本，并且由于普遍将信号线的一端焊接到电路板上，出现故障时往往比较难更换信号线。
7.(4)手控器通常由电路板，微动开关，按钮及其弹簧，外壳，电线等部分组成，其中按钮及弹簧等结构件质量相对较大，如果需要多个按钮的话可能会导致手控器整体的质量较大，不宜手持。


技术实现要素：

8.本实用新型旨在解决现有手控器上随着功能按键数量增多而使手控器越来越大，不变操作且电线太多成本高和排查难的问题。为此，本技术提供了一种基于多向开关的外骨骼手控器，其特征在于，包括：
9.一种基于多向开关的外骨骼手控器，其特征在于，包括壳体、控制主板、至少一多向开关和多个功能指示区；所述控制主板设于所述壳体内并具有外接控制模块，所述多向开关设于所述控制主板上，所述壳体上位置对应所述多向开关处设有供所述多向开关伸出的开口，多个功能指示区位置对应设于所述多向开关的中央固定触点和/或周边固定触点。
10.采取以上技术方案的有益效果为：
11.本技术将多向开关配合功能指示区可以集成式的集合功能指令，相比于传统的按键式，本技术能够在极小的结构尺寸下实现最大化的指令操作功能数量，在外骨骼控制计算机接收到外接控制模块手控器相应数据包后对齐进行解析，获得操作人员的操控指令后，控制外骨骼机器人执行相应动作。以五向开关为例，每增加一个五向开关，就能增加5路信号端输出，等价于增加五个操作指令，五向开关的数量为n时，支持的操作指令数目为5n，
而传统的单向开关数量为n时，支持的操作指令数目为n，其中n为正整数。
12.进一步的，所述控制主板包括pcb底板和微处理器，所述微处理器设于所述pcb底板上。
13.进一步的，所述壳体包括顶板、底板和连接于所述顶板与所述底板之间的侧围板；所述顶板上开设有数量对应于所述多向开关的按键口。
14.进一步的，还包括按键帽，所述按键帽设于所述多向开关的摇杆上。
15.进一步的，多个所述功能指示区设于所述按键帽上，位置分别对应或朝向所述多向开关的中央固定触点和/或周边固定触点。
16.进一步的，其中一所述功能指示区设于所述按键帽上，位置对应所述多向开关的中央固定触点；其他所述功能指示区设置于所述壳体的按键口四周，且朝向所述多向开关的周边固定触点。
17.进一步的，所述多向开关为五向开关。
18.进一步的，所述多向开关的数量为四。
19.进一步的，所述外接控制模块为与外骨骼控制计算机通信的通信模块；该通信模块为以下所列通信协议中所用模块的一种：usb通信模块、rs-232标准接口模块、rs-485通信模块、ethernet以太网模块、蓝牙模块、wi-fi通信模块、uart通信模块、iic通信模块、spi是串行外设接口模块、can控制器域网模块、lin通信模块或ethercat通信模块。
附图说明
20.图1表达了本实用新型的结构模块示意图。
21.图2表达了本实用新型的结构侧面的剖视图。
22.图3表达了本实用新型的结构立体图。
23.图4表达了本实用新型的侧视图。
24.图5表达了本实用新型的功能指令位置图。
25.图6表达了本实用新型的usb接口位置图。
具体实施方式
26.以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。
27.本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。
28.请参阅图1～图6，本实用新型提供了一种基于多向开关2的外骨骼手控器，包括壳体3、控制主板、至少一多向开关2和多个功能指示区；所述控制主板设于所述壳体3内并具有外接控制模块，所述多向开关2设于所述控制主板上，所述壳体3上位置对应所述多向开关2处设有供所述多向开关2伸出的开口，多个功能指示区位置对应设于所述多向开关2的
中央固定触点和/或周边固定触点。将多向开关2配合功能指示区可以集成式的集合功能指令，相比于传统的按键式，本技术能够在极小的结构尺寸下实现最大化的指令操作功能数量，在外骨骼控制计算机8接收到外接控制模块手控器相应数据包后对齐进行解析，获得操作人员的操控指令后，控制外骨骼机器人执行相应动作。以五向开关为例，每增加一个五向开关，就能增加5路信号端输出，等价于增加五个操作指令，五向开关的数量为n时，支持的操作指令数目为5n，而传统的单向开关数量为n时，支持的操作指令数目为n，其中n为正整数。
29.控制主板是手控器的主要处理系统，对案件指令进行采集和反馈后，将程序命令通过外接控制模块发送给外骨骼控制计算机8，对此，所述控制主板包括pcb底板4和微处理器5，所述微处理器5设于所述pcb底板4上。微处理器5即为微处理芯片。
30.壳体3为保护装置，其也作为其他元器件的安装载体，所述壳体3包括顶板、底板和连接于所述顶板与所述底板之间的侧围板；所述顶板上开设有数量对应于所述多向开关2的按键口31。多向开关2的摇杆21从按键口31伸出便于操作者操作。为了进一步方便操作者的操作，还包括按键帽1，所述按键帽1设于所述多向开关2的摇杆21上。
31.根据按键帽1的大小可以将多个功能指示区分为两种方式设置；
32.其一，多个所述功能指示区设于所述按键帽1上，位置分别对应或朝向所述多向开关2的中央固定触点和/或周边固定触点。此种方式是按键帽1尺寸足够，可以将多个所述功能指示区(以五向开关为例，设置走、坐、站、停、蹲五个指令)其中一个设置在按键帽1的中间位置对应中央固定触点，其他的设于四周朝向四个周边固定触点。
33.其二，其中一所述功能指示区设于所述按键帽1上，位置对应所述多向开关2的中央固定触点；其他所述功能指示区设置于所述壳体3的按键口31四周，且朝向所述多向开关2的周边固定触点。此种形式适用于按键帽1较小的情况。
34.以上所述为例，所述多向开关2为五向开关，结合附图所示所述多向开关2的数量为四。如此根据这四个五向开关的按钮即可实现20个操作指令。
35.手控器是通过通信模块与外骨骼控制计算机8进行通信控制的，所以手控器上具有信号发射端即外接控制模块；所述外接控制模块为与外骨骼控制计算机8通信的通信模块，则该通信模块为以下所列通信协议中所用模块的一种：usb通信模块、rs-232标准接口模块、rs-485通信模块、ethernet以太网模块、蓝牙模块、wi-fi通信模块、uart通信模块、iic通信模块、spi是串行外设接口模块、can控制器域网模块、lin通信模块或ethercat通信模块。优选的，采用usb通信模块，在手控器的三维控制主板上设置usb传输接口，该usb传输接口设于控制区的背面或者侧面均可，进一步的，外骨骼控制计算机8上也设有usb传输接口，所以手控器与外骨骼控制计算机8通过usb传输线缆7连接。
36.本技术的使用原理及方式为：
37.首先操作者佩戴外骨骼机器人后，连通手控器与外骨骼控制计算机8，根据手控器上的功能指令按动五向开关，五向开关触发触点后，微处理器5采集到信号将信号打包数据通过usb接口6和线缆7发送给外骨骼控制计算机8进行外骨骼机器人的操控。
38.有益效果为：
39.(1)五向开关一个按键对应多个触点，将多个功能指令集成于一个按键，便于手持，外骨骼手控器不会设计的很大，提升了操控性。
40.(2)相比普通的微动开关只能输出一个信号，本实用新型一个开关能够提供多个功能指令按键。
41.(3)以五向开关为例，每增加一个五向开关，就能增加5路信号端输出，等价于增加五个操作指令，五向开关的数量为n时，支持的操作指令数目为5n，而传统的单向开关数量为n时，支持的操作指令数目为n，其中n为正整数。
42.(4)手控器通常由电路板，微动开关，按钮及其弹簧，外壳，电线等部分组成，其中按钮及弹簧等结构件质量相对较大，本技术通过集成多个功能指令在一个开关上，减轻了重量，方便本就手部可能残损的人群操控。
43.本领域的技术人员应理解，上述描述所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。