专利名称：一种用于机器人和车辆的电控操纵机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于机器人和车辆的电控操纵机构，特别涉及一 种可以取代人工的、由自动化控制的车辆的电控操纵机构。属于自动 化控制领域。
背景技术：
一般车辆上的操纵机构有两类 一类是控制液压阀类的摇杆操作 机构，另一类是控制风门及油门类的拉绳操作机构。传统的行驶和作 业的操纵方式是由操作人员在车体上操作摇杆来控制液压阀类的阀 门，通过改变油压大小和方向来控制车辆的行驶和作业的速度与方向； 操作拉绳来控制风门及油门类的拉绳操作机构，通过改变拉绳的长短 来调节车辆的风门及油门的大小，进而操控车辆行驶和作业的力量、 起动与熄火。这种操纵方式中，控制车辆的动作必须由操作人员在车 体上进行操作。在战场、地道、煤矿等危险区域作业时，有很大的危 险性。因此，我们迫切需要一种远距离作业的、安全的、高效的、新 型的操控方式来代替当前传统的操纵方式。要想实现这种改变，必须 发明一种新的不需要人操作的操作杆操纵机构。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种不需要人操作的、安全的、高效的、 新型的操作杆操纵机构，即电控操纵机构。
该电控操纵机构取代了传统的手动操作杆操纵机构，改为由直流 无刷电机、减速器、蜗轮、蜗杆、光电开关等组合成的电控操纵机构 来代替摇杆操纵机构；采用由直流无刷直流无刷电机、减速器、绳轮、 光电开关等组合成的电控操纵机构来代替拉绳操纵机构。
该电控操纵机构的运用，实现了一种不需要人操作的、安全的、 高效的、新型的操作杆操纵机构，该电控操纵机构可用于车辆的自动控制或自主控制。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的
本发明代替摇杆操纵机构的电控操纵机构包括直流无刷电机、减 速器、蜗轮箱、蜗轮轴、蜗轮、蜗杆、光电开关、光电挡板、摆杆、 连杆及其附件。直流无刷电机与减速器为一体化，其输出轴套入蜗轮 箱中，蜗轮箱的两侧分别用螺钉固定着固定板。直流无刷电机与减速 器的输出轴上固定套有蜗杆，蜗轮轴通过轴承固定在蜗轮箱上，蜗轮 轴上固定的套有蜗轮，蜗轮与蜗杆正交啮合。光电挡板和蜗轮在蜗轮 箱的内部，它套在蜗轮轴上，蜗轮轴一端的轴承用蜗轮端盖顶住。在 蜗轮箱的外部，摆杆也固定的套在蜗轮轴上，连杆与摆杆通过转动附 连接。应用时，连杆接液压阀门的拉杆。光电开关装在蜗轮箱的内侧， 位置与光电挡板的位置相对应，光电挡板的中线与光电开关的卡口的 中线大致重合，光电挡板转动时，其挡片可以遮挡与放开光电开关的 发射与接收口。当光电挡板转动时，光电挡板将通过光电开关，每通 过一次光电开关会发出一次电信号，信号传到控制器，由控制器来计 算直流无刷电机转动的运动位置，进而精确控制直流无刷电机的工作。 当工作时，直流无刷电机转动，带动蜗杆转动，蜗杆的转动传动蜗轮 转动，并带动蜗轮轴、光电挡板和摆杆一起转动。摆杆以蜗轮轴为中 心的转动传动连杆做上下方向的运动，通过液压阀门的拉杆控制液压 阀门，进而改变油压大小和方向来控制车辆的行驶和作业的速度与方 向。
本发明代替拉绳操纵机构的电控操纵机构包括直流无刷电机、减 速器、光电开关、光电挡板、绳轮、拉绳等。直流无刷电机与减速器 为一体化，其输出轴套入绳轮中，拉绳绕在绳轮上，当绳轮转动时便 可拉动拉绳，光电挡板固定在减速器的输出轴上，随绳轮一起转动， 光电开关安装在固定板的上端，光电开关的卡口的中线与光电挡板的 中线大致重合，光电挡板转动时，其挡片可以遮挡与放开光电开关的 发射与接收口。当光电挡板通过光电开关时，光电开关会发出一次电 信号，信号传到控制器，由控制器来计算直流无刷电机转动的运动位置，从而控制直流无刷电机的转动。限位块和空心螺钉作为保险装置， 确保绳轮的转动不会超出极限位置，空心螺钉装在限位块上，拉绳穿 过空心螺钉，通过调节空心螺钉在限位块上的位置来限制拉绳的伸出 长度及松紧状态。应用时，拉绳连接着风门或油门的阀门。当工作时， 直流无刷电机转动，通过减速器的传动，带动绳轮和光电挡板一起转 动，绳轮的转动调节着拉绳伸出长度及松紧状态，通过风门或油门的 拉绳控制风门或油门的阀门，进而改变风门或油门的大小，达到控制 车辆的行驶和作业的力量、起动与熄火。
本发明的有益效果是本发明的电控操纵机构取代了传统的手动 操作杆操纵机构，改为由直流无刷直流无刷电机、减速器、蜗轮、蜗 杆、光电开关等组合成的电控操纵机构来代替摇杆操纵机构；采用由 直流无刷直流无刷电机、减速器、绳轮、光电开关等组合成的电控操 纵机构来代替拉绳操纵机构。该电控操纵机构的运用，实现了一种不 需要人操作的、安全的、高效的、新型的操作杆操纵机构。能通过附
加控制系统，改变车辆的行驶和作业的操控方式。即由过去的操作人 员在车体上操作操作杆控制车辆的行驶和作业的操控方式转变为可以
在车辆外通过遥控器远距离控制车辆的操控方式或者自主操控方式。
图l一本发明代替摇杆操纵机构的电控操纵机构的示意图； 图2—本发明代替拉绳操纵机构的电控操纵机构的示意图； 图3—蜗轮箱结构示意图中1-直流无刷电机2-减速器3-蜗轮箱4-蜗轮轴5-蜗轮 6-蜗杆7-光电开关8-光电挡板9-摆杆10-连杆l卜绳轮12-拉绳 13-固定板14-限位块15-空心螺钉16-固定板17-螺钉18-轴承 19-蜗轮端盖。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。实施例
如附图1和附图3所示，本发明代替摇杆操纵机构的电控操纵机 构包括直流无刷电机l、减速器2、蜗轮箱3、蜗轮轴4、蜗轮5、蜗杆 6、光电开关7、光电挡板8、摆杆9、连杆10及其附件。直流无刷电 机1与减速器2为一体化，其输出轴套入蜗轮箱3中，蜗轮箱3的两 侧分别用螺钉17固定着固定板16。如图3所示，直流无刷电机1与减 速器2的输出轴上固定套有蜗杆6，蜗轮轴4通过轴承18固定在蜗轮 箱3上，蜗轮轴4上固定的套有蜗轮5，蜗轮5与蜗杆6正交啮合。光 电挡板8和蜗轮5在蜗轮箱3的内部，套在蜗轮轴4上，蜗轮轴4一 端的轴承18用蜗轮端盖19顶住。在蜗轮箱3的外部，摆杆9也固定 的套在蜗轮轴4上，连杆10与摆杆9通过转动附连接。应用时，连杆 IO接液压阀门的拉杆。光电开关7装在蜗轮箱3的内侧，位置与光电 挡板8的位置相对应，光电挡板8的中线与光电开关7的卡口的中线 大致重合，光电挡板8转动时，其挡片可以遮挡与放开光电开关7的 发射与接收口。当光电挡板8转动时，光电挡板8将通过光电开关7， 每通过一次光电开关7会发出一次电信号，信号传到控制器，由控制 器来计算直流无刷电机1转动的运动位置，进而精确控制直流无刷电 机1的工作。当工作时，直流无刷电机l转动，带动蜗杆6转动，蜗 杆6的转动传动蜗轮5转动，并带动蜗轮轴4、光电挡板8和摆杆9 一起转动。摆杆9以蜗轮轴4为中心的转动传动连杆10做上下方向的 运动，通过液压阀门的拉杆控制液压阀门，进而改变油压大小和方向 来控制车辆的行驶和作业的速度与方向。
如附图2所示，本发明代替拉绳操纵机构的电控操纵机构包括直 流无刷电机l、减速器2、光电开关7、光电挡板8、绳轮ll、拉绳12 等。直流无刷电机1与减速器2为一体化，其输出轴套入绳轮11中， 拉绳12绕在绳轮11上，当绳轮11转动时便可拉动拉绳12，光电挡板 8固定在减速器2的输出轴上，随绳轮ll一起转动，光电开关7安装 在固定板13的上端，光电开关7的卡口的中线与光电挡板8的中线大 致重合，光电挡板8转动时，其挡片可以遮挡与放开光电开关7的发射与接收口。当光电挡板8通过光电幵关7时，光电开关7会发出一 次电信号，信号传到控制器，由控制器来计算直流无刷电机1转动的 运动位置，从而控制直流无刷电机1的转动。限位块14和空心螺钉15 作为保险装置，确保绳轮11的转动不会超出极限位置，空心螺钉15 装在限位块14上，拉绳12穿过空心螺钉15，通过调节空心螺钉15 在限位块14上的位置来限制拉绳12的伸出长度及松紧状态。应用时， 拉绳12连接着风门或油门的阀门。当工作时，直流无刷电机l转动， 通过减速器2的传动，带动绳轮11和光电挡板8 —起转动，绳轮11 的转动调节着拉绳12伸出长度及松紧状态，通过风门或油门的拉绳12 控制风门或油门的阀门，进而改变风门或油门的大小，达到控制车辆 的行驶和作业的力量、起动与熄火。
权利要求
1. 一种用于机器人和车辆的电控操纵机构，其特征在于代替摇杆操纵机构的电控操纵机构包括直流无刷电机(1)、减速器(2)、蜗轮箱(3)、蜗轮轴(4)、蜗轮(5)、蜗杆(6)、光电开关(7)、光电挡板(8)、摆杆(9)、连杆(10)及其附件；代替拉绳操纵机构的电控操纵机构包括直流无刷电机(1)、减速器(2)、光电开关(7)、光电挡板(8)、绳轮(11)、拉绳(12)及其附件。
2. 如权利要求l所述的代替摇杆操纵机构的电控操纵机构，其特 征在于直流无刷电机(1)与减速器(2)的输出轴上固定套有蜗杆(6)，蜗轮轴(4)通过轴承(18)固定在蜗轮箱(3)上，蜗轮轴(4) 上固定的套有蜗轮(5),蜗轮(5)与蜗杆(6)正交啮合；光电挡板(8) 和蜗轮(5)在蜗轮箱(3)的内部，套在蜗轮轴(4)上，蜗轮轴(4) 一端的轴承(18)用蜗轮端盖(19)顶住；在蜗轮箱(3)的外部，摆 杆(9)也固定的套在蜗轮轴(4)上，连杆(10)与摆杆(9)通过转 动附连接。
3. 如权利要求l所述的代替摇杆操纵机构的电控操纵机构，其特 征在于光电开关(7)装在蜗轮箱(3)的内侧，位置与光电挡板(8)的 位置相对应，光电挡板(8)的中线与光电开关(7)的卡口的中线大致重 合，光电挡板(8)转动时，其挡片可以遮挡与放开光电开关(7)的发射 与接收口；当光电挡板(8)转动时，光电挡板(8)将通过光电开关(7)， 每通过一次光电开关(7)会发出一次电信号，信号传到控制器，由控制 器来计算直流无刷电机(1)转动的运动位置，迸而精确控制直流无刷 电机(1)的工作。
4. 如权利要求l所述的代替摇杆操纵机构的电控操纵机构，其特 征在于连杆(10)接液压阀门的拉杆；摆杆(9)以蜗轮轴(4)为 中心的转动传动连杆(10)做上下方向的运动，通过液压阀门的拉杆 控制液压阀门，进而改变油压大小和方向来控制车辆的行驶和作业的 速度与方向。
5. 如权利要求l所述的代替拉绳操纵机构的电控操纵机构，其特 征在于限位块(14)和空心螺钉(15)作为保险装置，确保绳轮(11)的转动不会超出极限位置，空心螺钉(15)装在限位块(14)上，拉绳(12)穿过空心螺钉(15)，通过调节空心螺钉(15)在限位块(14) 上的位置来限制拉绳(12)的伸出长度及松紧状态。
6.如权利要求l所述的代替拉绳操纵机构的电控操纵机构，其特 征在于拉绳(12)连接着风门或油门的阀门，通过风门或油门的拉 绳(12)控制风门或油门的阀门，进而改变风门或油门的大小，达到 控制车辆的行驶和作业的力量、起动与熄火。
全文摘要
本发明涉及一种用于机器人和车辆的电控操纵机构，特别涉及一种可以取代人工的、由自动化控制的车辆的电控操纵机构，属于自动化控制领域。一般车辆上的操纵机构由控制液压阀类的摇杆操作机构和控制风门及油门类的拉绳操作机构组成。本发明取消了车辆上的这两类手动操纵机构，采用由直流无刷直流无刷电机、减速器、蜗轮、蜗杆、光电开关等组合成的电控操作机构来代替摇杆操作机构；采用由直流无刷直流无刷电机、减速器、绳轮、光电开关等组合成的电控操纵机构来代替拉绳操作机构。实现了一种有别于传统的、不需要人操作的、安全的、高效的、新型的操作杆操纵机构。
文档编号F02D11/10GK101520059SQ20071030360
公开日2009年9月2日 申请日期2008年2月29日 优先权日2008年2月29日
发明者丁学诗, 吴江峰, 周成林, 懿 葛, 邓宏彬 申请人:湖北汉丹机电有限公司