一种显示设备托架装置的制作方法

专利名称：一种显示设备托架装置的制作方法
技术领域：
本发明涉一种计算机辅助装置，特别是涉及一种显示设备托架装置。
技术背景随着互联网技术应用的越来越广泛，人们很多的日常工作和娱乐都 在电脑上进行。电脑使人们的生活更加便捷、丰富，工作效率更高，在 人们的生活中占据着重要地位。人们在使用电脑时，通常将笔记本电脑或电脑显示器固定放置在工 作台上，长时间保持一个姿势进行工作，由于人们的眼睛、颈部、腰部 等部位长时间处于一种状态，所以会导致人们身体疲劳，-f见力下降，以 及，各种颈部疾病、腰部疾病的产生。目前，这个问题已经成为电脑长 期使用者正常工作的最大障碍。尽管现有技术中提供了 一些可供调节的显示器托架，如中国专利公开号为CN1892921A,7^开日为2007年1月10日的专利申请就公开了一 种图像显示装置的支架，该支架包括固定在显示器上的显示器托架；连 接在上述显示器托架上的能够转动的显示器支撑部分；设置在上述显示 器支撑部分，根据显示器的使用状态，分别规定上述显示器支撑部分的 转动角度的转动角挡块；支撑上述显示器支撑部分的基座。即根据显示 器不同的使用状态，来调支架的支撑部分的角度，以达到调整显示器的 可3见角度的功能。如公开号为CN101217061A，
公开日为2008年7月9日的中国专利 申请公开的一种可调式显示器，该显示器包括一屏幕组件及一调节座。 该调节座设置于该屏幕组件的一背面，该调节座具有一第一支架及一第 二支架，该第一支架及该第二支架用以支撑及调整该屏幕组件，其中该 屏幕组件及该调节座二者至少其中之一具有多个防滑结构，该各防滑结 构用以挡该第二支架，以调整该屏幕组件的视角。即以该第一支架及该第二支架组合出一简单的调节座结构，取代现有复杂的调节座结构，以 达到调整显示器的可视角度的功能。
从上述的显示设备托架来看，现有技术中的显示设备托架对角度的 调节都是通过手动来完成的，而人们在投入地长时间工作时是不会想去 动手调节显示设备的位置，以被动调整自身姿势，所以上述影响人们健
康的问题依然存在；并且，现有技术提供的显示设备托架的可调角度是 有限的，由于每一个电脑使用者均是不同个体，对电脑使用的舒适度要 求也不同，现有的可调角度仍不能满足大部分用户的需求。
总之，需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是如何使 显示设备托架能够脱离使用者的手动控制，主动产生相对于使用者不同 位置以及不同角度的运动，迫使使用者能够跟随显示设备运动而运动， 从而调整使用者的姿势，由此减少长时间使用显示设备带来的健康隐患。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供 一种显示设备托架装置，该托架 装置能够自动带动计算机或显示设备，主动产生相对于使用者不同位置 以及不同角度的运动，迫使使用者能够在不知不觉中跟随计算机或显示 设备的运动而运动，从而调整使用者的姿势，减少疲劳感和相关疾病的 发生。
为了解决上述问题，本发明公开了一种显示设备托架装置，包括底 板、安装在所述底板上的滑块组件、与所述滑块组件连接的立柱、及驱 动机构和控制机构，所述底板上设置有X向齿条，所述滑块组件包括X 向滑台和设置有Y向齿条的Y向滑台，所述Y向滑台覆盖于所述X向滑 台的外围；所述立柱安装在所述Y向滑台上，该立柱外部套接有一滑套， 该立柱内腔底部设有一 Z向轴承座，所述滑套内固定连接一 Z向承载拨 叉，并且，该滑套具有一长侧壁，所述长侧壁下部与一 U向轴承座固定 连接，所述长侧壁上部枢轴连接一安装在显示设备连接板上部的U向回 转支座；
所述驱动才几构包括X向驱动才几构、Y向驱动才几构、Z向驱动一几构和U向驱动机构；其中，所述X向驱动机构设置在X向滑台中，包括一安装 在X向电机支架上的X向驱动电机，以及设置在所述X向电4几支架一端 的X向齿轮，所述X向齿轮与所述X向齿条啮合；所述Y向驱动机构包 括一安装在Y向电机支架上的Y向驱动电机，以及设置在所述Y向电机 支架一端的Y向齿轮，所述Y向齿^"与所述Y向齿条啮合；所述Z向驱 动才几构包才舌Z向驱动螺4干，Z向驱动电才几座、Z向驱动电才几和Z向传动螺 母，所述Z向驱动螺杆的一端安装于所述Z向轴承座上，另一端贯穿Z 向驱动电机座与Z向驱动电机连接，所述Z向驱动螺杆与Z向传动螺母 螺紋啮合，所述Z向传动螺母嵌入所述Z向承载拨叉中；所述U向驱动 机构包括U向驱动螺杆、U向驱动电机座、U向驱动电机和U向传动螺 母，所述U向驱动螺杆的一端安装在所述U向轴承座上，另一端贯穿U 向驱动电机座与U向驱动电机连接，所述U向驱动螺杆与U向传动螺母 螺紋啮合，所述U向传动螺母与一连杆的长杆端枢轴连接，所述连杆的 短杆端与显示设备连接板的下部连接；所述控制机构包括处理器和驱动控制单元，其中，所述处理器用于 接收运动轨迹信息，并将所述运动轨迹信息发送至驱动控制单元；所述 驱动控制单元与各个驱动机构中的电机相连接，并依据所述运动轨迹信 息分别控制各个电机的转向和转速。优选的，所述驱动控制单元控制所述X向驱动电机驱动X向齿轮转 动，带动所述滑块组件进行水平方向上的移动；和/或，控制所述Y向驱 动电机驱动Y向齿轮转动，带动所述Y向滑台在同 一平面上进行垂直于 所述水平方向上的移动；和/或，控制所述Z向驱动电^U区动Z向驱动螺 杆，使所述Z向驱动螺杆与Z向传动螺母啮合传动，所述Z向传动螺母 通过Z向承载拨叉带动滑套进行垂直位移运动；和/或，控制所述U向驱 动电机驱动U向驱动螺杆转动，所述U向驱动螺杆通过螺紋啮合带动所 述U向传动螺母直线传动，所述U向传动螺母通过连杆带动显示设备连 才妄^反进行仰角位移运动。优选的，所述控制机构的处理器为单片机，所述单片机包括通信接口，用于接收显示设备托架的运动轨迹数据，所述运动轨迹数据包括电机转向信号和转速信号；
数据寄存器，用于存储通信接口接收的多种运动轨迹数据； 信号发送单元，用于将所述运动轨迹数据发送至驱动控制单元； 外部中断单元，用于接收反馈装置发出的反馈脉冲信号； 转速调整单元，用于依据所述电机的实际转速信息调整当前的转速
信号；
所述控制机构的驱动控制单元包括驱动电路，电机和反馈单元； 所述驱动电路依据所述运动轨迹信息控制所述电机的转向和转速；所述 反馈单元用于获取所述电机的实际转速信息，以脉冲信号的形式反馈给 所述单片机。
优选的，所述X向滑台的左右两侧设有滑槽，所述Y向滑台的左右 两侧对应设有可嵌入所述滑槽中的凸条。
优选的，所述Z向驱动电机座固定于立柱内腔壁，支撑所述Z向驱 动电机。
优选的，所述U向驱动电机座固定于所述长侧壁上，支撑所述U向 驱动电机。
优选的，所述显示设备托架装置还包括设置于所述U向轴承座与U 向驱动电机座之间的滑轨，所述U向传动螺母活动卡接于所述滑轨上。
优选的，所述X向驱动才几构、所述Y向驱动冲几构、所述Z向驱动机 构及所述U向驱动机构中分别包括一减速机构，所述减速机构与所述各 个驱动^几构中的电才几相连接。
优选的，所述处理器连接有限位开关，所述限位开关用于^r测所述 显示设备托架的运动边界位置，并当所述显示设备托架运动到边界位置 时，向所述处理器发送提示信号。
优选的，所述显示设备托架装置还包括控制面板；所述控制面板包 括选择运动轨迹的按键；选择运动速度档位的按键；对运动速度微调 的按键；所述按键用于向所述单片机发出控制指令；所述处理器还包括 数据寄存器和控制指令接口单元；所述数据寄存器用于存储多种运动模 式的数据；所述控制指令接口单元，用于接收所述控制面板提交的控制指令，在所述数据寄存器中查找相应的运动模式，并提交至信号发送单 元。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明可依据预置的运动轨迹数据，由控制机构和驱动机构对各个 电机的转动进行控制，从而使得所述负载装置可以按照相应的轨迹做运 动，带动计算机或显示设备随之运动，由此"迫使"电脑使用者在不自觉中 被动调整使用姿势，如调整颈部、腰部等部位的姿式和调节眼睛与显示 屏的距离和角度，从而减少了人们长时间使用电脑带来的健康隐患。


图1为本发明显示设备托架装置的左视图；图2为本发明显示设备托架装置的底板结构示意图；图3为本发明显示设备托架装置的X、 Y传动组件的上视图；图4为本发明显示设备托架装置的X向传动组件的传动示意图；图5为本发明显示设备托架装置的Y向传动组件的传动示意图；图6为本发明显示设备托架装置的X向滑台的结构示意图；图7为本发明显示设备托架装置的Y向滑台的结构示意图；图8为本发明显示设备托架装置的Z向的立体示意图；图9为本发明显示设备托架装置的Z向的立体示意图；图IO为本发明显示设备托架装置的U向的右视图；图11为本发明显示设备托架装置的U向部分组件的组合示意图；图12为沿图11中A-A线的剖视图；图13为本发明显示设备托架装置的控制机构的结构示意图； 图14为本发明显示设备托架装置的驱动电路的结构示意图； 图15为本发明显示设备托架装置的软件整体功能示意图； 图16为本发明显示设备托架装置的单片机控制流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合 附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。
参考图2所示的本发明显示设备托架装置的底板结构。本发明的显 示"i殳备4乇架底4反可以包括底4反11和由X向滑台12和Y向滑台13组成 的滑块组件。Y向滑台13覆盖在X向滑台12的外围。其中，底板ll上 设有X向齿条101， Y向滑台13的内部设置有Y向齿条131。上述滑块 组件用于承载显示设备实现X、 Y方向上的移动，具体为，整个滑块组件 的移动实现承载显示设备在水平方向即X方向上的移动，Y向滑台在Y
方向分别为显示设备放置的工作台面上的平面坐标系所表示的两个方向。
参考图3所示的本发明显示设备托架装置的X、Y传动组件的上视图。 本发明显示设备托架的X向电才几支架21和Y向电机支架22都安装在X 向滑台12上。X向电机支架21上安装有X向驱动电才几201,与X向齿 条101组成X方向的驱动坤;L构。Y向电才几支架22上安装有Y向驱动电机 202,与Y向齿条131组成Y方向的驱动才几构。X向驱动才几构和Y向驱 动才几构分别与控制4几构连^妄。
如图4、图5所示的X向传动组件、Y向传动组件的示意图，X方向 的驱动^L构除了包括安装在X向电4几支架21上的X向驱动电才几201和设 置在底板11上的X向齿条101,还包括安装在X向电机支架21 —端的 X向齿轮202。所述X向驱动机构在控制机构的控制下，能够在X方向 上双向驱动，实现所述滑块组件在X方向上的双向移动。可以理解，本 实施例的Y向驱动机除了包括安装在Y向电机支架上的Y向驱动电机和 Y向齿条，还包括安装在Y向电机支架一端的Y向齿轮。所述Y向驱动 机构在控制机构的控制下，能够在Y方向上双向驱动，实现所述Y向滑 台在Y方向上的双向移动。
参考图6，本发明实施例中优选的是，X向滑台12上开有放置X向 驱动电机的X电机槽601、放置Y向驱动电机的Y电机槽602和容纳Y 向齿条的Y齿条腔603,在X向滑台12的底部开有容纳X向齿条的X齿条腔605。并且，为使Y向滑台与X向滑台之间的配合滑动。X向滑 台12的左右两侧还设有滑槽604。如图7所示，Y向滑台的左右两侧设 有凸条71。凸条71是可嵌入X向滑台12两侧对应的滑槽604中的。当 Y向驱动电机带动Y向齿条在Y齿条腔603中传动时。与Y向齿条固定 连接的Y向滑台通过凸条71嵌入在滑槽604中，并在其中滑动，从而实 现滑块组件在Y方向上的滑动。如图8和图9所示的本发明显示设备托架装置的Z向驱动机构，包 括立柱701,在立柱701的外围套接有一滑套702,所述滑套702沿着立 柱701滑动。优选的是，该滑套702内壁还设置有滑套内垫(图中未示 出)，该滑套内垫的形状、宽度分别与立柱701左右两侧的外壁及滑套702 相适应，滑套内垫与所述立柱701左右两侧的外壁可滑动地贴合，以减 少滑套702与立柱701之间的摩#寮。所述Z向轴承座706的轴向具有凹槽(图中未示出)，并有Z向驱动 螺杆704的一端放置于凹槽中可自由旋转，该Z向驱动螺杆704的另一 端贯穿一 Z向驱动电机座705与一 Z向驱动电才几703连4妾。该Z向驱动 电机座705固定连接在立柱701的内腔壁上，用于支撑所述Z向驱动电 机703。通过Z向驱动电机703驱动的Z向驱动螺杆704上配有Z向传 动螺母707,该Z向传动螺母707可以沿着Z向驱动螺杆704上下移动， 所述Z向传动螺母707嵌入Z向承载拨叉708中，该Z向承载拨叉708 固定连4妾在所述滑套702 —侧的内壁上，当Z向驱动电才凡703驱动Z向 传动螺母707上下移动时，即可带动滑套702上下移动，所述Z向承栽 拨叉708上有一半轴向通孔，该半轴向通孔的形状与Z向传动螺母707 相应，用于容纳Z向传动螺母707,使之与Z向传动螺母707配合滑动。所述Z向驱动电机703可以与一控制才几构连4妾，该控制才几构控制所 述Z向驱动电机703驱动Z向驱动螺杆704,使所述Z向驱动螺杆704 与Z向传动螺母707啮合传动，该Z向传动螺母707通过Z向承栽拨叉 708带动滑套702进行垂直位移运动。所述控制机构还可以同时控制所述 U向驱动电机，使显示设备连接板在立柱上进行仰角方向位移运动，从 而实现所述滑套702和显示设备连接4反在立柱上进行垂直方向和仰角方向位移的联动。
参考图IO和图11所示的本发明显示设备托架装置的u向驱动机构，
所述滑套702具有一长侧壁1012,该长侧壁1012上可以固定连"f妄有U 向传动机构组件，液晶显示设备可以通过沉头螺钉固定在显示设备连接 板1010上，该显示设备连接板1010上的四个角上设置有对应沉头螺钉 的螺孔(图中未标出)；在本发明中，使液晶显示设备的下边缘与放置于 桌面上底板11的上表面有一定的距离，该距离最小为5mm;保证该液晶 显示设备在U向做回转运动，且不会影响其它部件。
该显示设备连接板1010的背面上端设置有固定连接U向回转支座 1018的螺孔，可以通过沉头螺4丁固定连接U向回转支座1018的一端， 其显示设备连接板1010下端螺孔用以固定连杆支座1019的一端；通过 该图可以看到显示连杆支座1019和U向回转支座1018的连接装置图； 其中，U向回转支座1018的另一端枢轴连接滑套702的长侧壁1012上 端，其主要用以显示设备连接玲反1010可以做回转运动，所述长侧壁1012 上端还通过沉头螺钉固定有U向驱动电机座1114,用以支撑U向驱动电 机1013;所述U向驱动电机座1114中部是通孔，保证U向驱动螺杆1020 可以贯穿并与U向驱动电机1013的更好连接。滑套702的长侧壁1012 下端由沉头螺4丁固定连接U向轴承座1016,该U向轴岸义座1016用以岸义 接U向驱动螺杆1020,通常在该U向轴承座1016的中心设置有凹槽， 并使U向驱动螺杆1020的另一端》文入该凹槽中并且可以自由旋转，确保 该U向驱动螺杆1020运动时不会发生偏移，并可以和其它部件一起联动 不会产生影响。
所述U向驱动电机1013与控制机构连接，所述控制机构控制所述U 向驱动电才几1013驱动U向驱动螺杆1020转动，所述U向驱动螺杆1020 带动所述U向传动螺母1121上下运动，所述U向传动螺母1121通过连 杆1017带动显示设备连接板IOIO进行仰角位移运动。
优选地，在所述U向轴承座1016与U向驱动电机座1114之间还可 以设置有固定的滑轨22,所述U向传动螺母1121活动卡接于所述滑轨 22上，当U向传动螺母1121运动时，其中一侧沿其滑轨22减少摩擦，且不会影响其它部件的运动，可以实现和Z轴方向运动的联动，满足使用者的不同需求。另外，具有长侧壁的滑套702套接在立柱701上，并 在滑套702内侧设有滑套内垫，该滑套内垫可以采用超高分子聚乙烯材料。如图11和图12所示，所述连杆支座1019的另一端与连杆1017的 短杆端销轴连接，该连杆1017的长杆端与U向传动螺母1121枢轴连接， 当连杆1017运动时，带动显示设备连接板1010在U向做仰角位移运动。 U向传动螺母1121与U向驱动螺杆1020通过螺紋啮合传动，当U向驱 动电4几1013驱动U向驱动螺4干1020转动时，带动U向传动螺母1121 沿U向驱动螺杆1020上下位移，进而带动连杆1017运动。参考图1所示的显示设备托架的左视图，其中所示X向驱动电机201 、 Z向驱动电机703、 U向驱动电机1013及未标出的Y向驱动电机202, 所述四个电机可以独立工作，并且都连接在控制才几构上。如图13所示的显示设备托架装置中的控制机构，其中，处理器可以 选用单片机221,所述单片机221可以包括通信接口 223,用于接收显 示设备托架的运动模式数据，所述运动模式数据包括电机转向信号和转 速信号；数据寄存器226,用于存储通信接口接收的多种运动模式数据； 信号发送单元222,用于将所述运动模式数据发送至驱动控制单元；外部 中断单元224,用于接收反馈装置发出的关于所述电机实际转速信息的反 馈脉冲信号；转速调整单元225,用于依据所述电机的实际转速信息调整 当前的转速信号。其中，所述单片机221至少包括四个信号发送单元和 四个外部中断单元，分别用于连接X向驱动控制单元、Y向驱动控制单 元、Z向驱动控制单元和U向驱动控制单元。所述X向驱动控制单元231包括驱动电3各232和反々责单元233; 所述驱动电路232依据所述运动模式数据控制所述X向电机的转向和转 速；所述反馈单元233用于获取所述X向电机的实际转速信息，以脉冲 信号的形式反馈给所述单片机221。转速信号为PWM信号，转向信号是 通过对单片机的IO接口进行编程来获取的。Y向驱动控制单元、Z向驱动控制单元和U向驱动控制单元，与X向驱动控制单元相同，此处不再赘述。
其中，所述单片机与驱动控制单元之间通过驱动隔离291连接。
进一步，所述转速反馈信号源自电机轴，由于减速比比较高，在具 体实施时，可以采用标准码盘方案，但从成本的角度考虑，采用自制建 议码盘(8线)也可以实现比较理想的闭环控制效果。反馈信号采用脉冲 信号，通过整形、滤波电路实现信号的可靠采集。
另外，各个方向的机械负载都可以连接有限位开关251,限位开关 251用于检测显示设备托架装置的运动边界位置，并当所述装置运动到边 界位置时，向所述单片机221发送提示信号。所述限位开关251可以是 机械式限位开关或者红外检测传感器。
所述单片机221的输入电压采用开关电源261实现外接电源到直流 12V之间的转换，与变压器方案相比，开关电源具有体积小的优势。
为了降低成本，只采用一个开关电源。而在本发明中，有X方向、Y 方向、Z方向、U方向四个驱动电才几，因此，开关电源261要纟合4路电积j 供电，并且，开关电源261其本身就有较大千扰，所以必须经过滤波处 理才能用于给单片机221供电，因此在开关电源261与单片机221之间 增加了一个隔离转换电路271, /人而实现单片沖几5V电源的输入。驱动电 路232的供电也是由开关电源261输出的直流12V电压来提供的。
优选的，所述装置还包括控制面板281。所述控制面板281包括 选择运动模式的按键；选择运动速度档位的按键；对运动速度微调的按
键；所述按键用于向所述单片机221发出控制指令。
进一步，所述单片机221还包括控制指令接口单元227;所述控制指 令接口单元227用于接收所述控制面板提交的控制指令，在所述数据寄 存器226中查找相应的运动模式，并提交至信号发送单元。所述控制面 板281可以是发光二极管显示方式；也可以是液晶显示方式。
所述控制机构的工作流程为单片机通过通信接口接收显示设备托 架的运动模式数据，存储于数据寄存器中，单片机通过控制指令接口接 收控制面板发出的控制指令，在数据寄存器中查找相应的运动模式数据， 并提交至信号发送单元，信号发送单元将所述运动模式数据发送至各个驱动电路，各个驱动电路控制相应的电机运转，反馈单元获取电机的实 际转速，并将所述实际转速信息反馈给单片机，单片机的转速调整单元 依据所述电机的实际转速信息调整当前的转速信号，又经由信号发送单 元发送给驱动电路，由此实现电机带动显示设备托架稳定的按照控制面 4反选定的运动纟莫式运动。
为了进一步降低产品成本，驱动电机的驱动电路232不采用集成电 机驱动芯片的方案，而是采用如图14所示的驱动方式。
如图14本发明显示设备托架实施例的驱动电路的结构示意图，若转 向信号为0， 一方面，第一非门3201的输入为0，则其输出为1,第一或 门3201的一个输入为1，因而，第一或门3201的输出即为1,又由于场 效应管Ql为P沟道场效应管，故Ql截止；与此同时，第三非门3203 的库命出为0， Q4输入j氐电平，三级管Q4为N沟道场效应管，所以场效 应管Q4被截止，因此Ql至Q4的电路不能导通。
另一方面，由于转向信号为0,第三非门3203的输入为1,输出为0， 因此第二或门3204的一个输入为0，另外一个输入为转速信号，其中， 当速度信号为O时，Q3的输入为高电平，Q3导通；与此同时，第一非门 3201的输出为1, Q2端的输入信号为高电平，Q2导通，处于对角线位置 的高端场效应管Q3到低端场效应管Q2的电^各导通，电流/人右至左流过 电才几，电积^走举争。
同理，如果转向信号为1, Q3至Q2的电路不能导通，处于对角线位 置的高端场效应管Ql到低端场效应管Q4的电路导通，电流从左至右流 过电才几，电才几反向》走津争。
通过PWM转速信号与编程产生的转向信号的配合，实现了电机转向 及转速的控制。
由于上述直流电^L驱动电^^不具备死区控制、过压/欠压、过流、过 热等保护措施，但在正常的使用情况下，这些保护措施一般来说可以不 要，因此，代之以一个总保险开关即可。
如图15是本发明实施例的软件整体功能示意图。整体软件架构包括 两部分，位于PC侧的软件设计和单片机侧的软件设计。其中，PC侧的软件可以包括生成本发明的显示设备托架装置的轨迹数据，下载显示 设备托架装置的运动模式数据以及对显示设备托架装置的运动的监控， 还可以包括人机界面的开发；位于单片机侧的软件设计主要包括显示设 备托架装置的运动模式的保存；根据所需要的运动模式，对显示设备托 架装置进行速度、位置的闭环控制；检测外部通过控制面板发送的控制 命令；将显示设备托架装置的运动状态输出以及将所有的运行参数上传 至PC,以使PC能够实现对显示设备托架装置运行状态的监控。
其中，PC与单片机之间通过RS232或者USB通信，以实现轨迹数 据下栽、运动调试及监测等功能。
如图16,是根据本发明实施例的单片机控制流程图，包括如下步骤
步骤1501:单片机进行初始化；
步骤1502:单片机进行PC控制命令的检测，其中，控制命令可以 为保存PC发送的运动模式数据；或者，基于调试或者维护的需要重新 寻找零位或者执行PC发送的其他控制命令。
步骤1503:单片机根据控制目标进行速度、位置的闭环控制；
步骤1504:单片机将运行状态输出显示至控制面板或者其他显示设
备；
步骤1505:单片机将运行参数，例如电机转速、转向和显示设备托 架位置等参数上传至PC以供PC对运动进行监视。
其中，在步骤1003中，单片机根据控制目标进行速度、位置的闭环 控制主要包括如下步骤首先，单片机读取轨迹下一点的目标速度和目 标位置，然后，单片机读取当前速度和当前位置，通过比较，计算出输 入控制量，最后将所述控制量传输至电机驱动电路，用以保证装置稳定 的才安照轨迹运动。
通过控制系统的软件架构，可以看出，显示设备托架装置的运动轨 迹可以根据使用者实际的需要来进行编写，也可以通过下载的方式得到， 或者预置存放于单片机中也可以，总之，轨迹的获取方式非常灵活。
在所述控制机构的控制下，可同时控制所述X向驱动电机201、 Y向 马区动电机202、 Z向驱动电机703和U向驱动电机1013，使所述X向滑台12和Y向滑台13在底板11上的同一平面上进行水平方向的X向移动 以及垂直于所述水平方向上的Y向移动，与此同时，也使所述滑套702 和显示设备连接板1010在立柱701上同时进行垂直方向和仰角方向位移 的联动。具体而言，控制机构发送控制信号如转动方向、转动速度等给X 向驱动电机201，控制X向驱动电机201带动X向齿轮31与X向齿条 101啮合，实现整个滑块组件在X方向的移动；控制机构发送控制信号 如转动方向、转动速度等纟合Y向驱动电一几202,控制Y向驱动电才几202 带动Y向齿4仑41与Y向齿条131啮合，实现连接在Y向齿条131上的 Y向滑台在垂直于上述水平方向上的移动，即Y方向上的移动；此时， 所述Z向驱动电机703受到控制机构的触发，会驱动Z向驱动螺杆704, 使该Z向驱动螺杆704与Z向传动螺母707啮合传动，所述Z向传动螺 母707通过Z向承载拨叉708带动滑套702进行垂直位移运动；同时， 所述U向驱动电机1013受到控制机构的触发，会驱动U向驱动螺杆1020 转动，该U向驱动螺杆1020通过螺紋啮合带动所述U向传动螺母1121 直线传动，所述U向传动螺母1121通过连杆1017带动显示设备连接板 1010进行仰角位移运动，从而实现了本发明的双向(垂直方向和仰角方 向)联动。本发明显示设备托架装置通过单片机控制电机的转速和转向，实现 了 X方向移动、Y方向移动、Z方向移动、U方向的转动；并且，能够 根据目标运动轨迹和运动特性，通过各自由度的配合，实现四个自由度 的联动，进而，不断改变显示设备与人眼的距离和角度，从而迫使使用 者不断调整颈部和腰部姿态，改善颈推、腰推和周围肌肉的受力状况和 肌肉状态，緩解相关病症的发生和发展。以上对本发明所提供的 一种显示设备托架装置，进行了详细介绍， 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实 施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于 本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范 围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的 限制。
权利要求
1、一种显示设备托架装置，其特征在于，包括底板、安装在所述底板上的滑块组件、与所述滑块组件连接的立柱、及驱动机构和控制机构，所述底板上设置有X向齿条，所述滑块组件包括X向滑台和设置有Y向齿条的Y向滑台，所述Y向滑台覆盖于所述X向滑台的外围；所述立柱安装在所述Y向滑台上，该立柱外部套接有一滑套，该立柱内腔底部设有一Z向轴承座，所述滑套内固定连接一Z向承载拨叉，并且，该滑套具有一长侧壁，所述长侧壁下部与一U向轴承座固定连接，所述长侧壁上部枢轴连接一安装在显示设备连接板上部的U向回转支座；所述驱动机构包括X向驱动机构、Y向驱动机构、Z向驱动机构和U向驱动机构；其中，所述X向驱动机构设置在X向滑台中，包括一安装在X向电机支架上的X向驱动电机，以及设置在所述X向电机支架一端的X向齿轮，所述X向齿轮与所述X向齿条啮合；所述Y向驱动机构包括一安装在Y向电机支架上的Y向驱动电机，以及设置在所述Y向电机支架一端的Y向齿轮，所述Y向齿轮与所述Y向齿条啮合；所述Z向驱动机构包括Z向驱动螺杆，Z向驱动电机座、Z向驱动电机和Z向传动螺母，所述Z向驱动螺杆的一端安装于所述Z向轴承座上，另一端贯穿Z向驱动电机座与Z向驱动电机连接，所述Z向驱动螺杆与Z向传动螺母螺纹啮合，所述Z向传动螺母嵌入所述Z向承载拨叉中；所述U向驱动机构包括U向驱动螺杆、U向驱动电机座、U向驱动电机和U向传动螺母，所述U向驱动螺杆的一端安装在所述U向轴承座上，另一端贯穿U向驱动电机座与U向驱动电机连接，所述U向驱动螺杆与U向传动螺母螺纹啮合，所述U向传动螺母与一连杆的长杆端枢轴连接，所述连杆的短杆端与显示设备连接板的下部连接；所述控制机构包括处理器和驱动控制单元，其中，所述处理器用于接收运动轨迹信息，并将所述运动轨迹信息发送至驱动控制单元；所述驱动控制单元与各个驱动机构中的电机相连接，并依据所述运动轨迹信息分别控制各个电机的转向和转速。
2、 根据权利要求1所述的显示设备托架装置，其特征在于，所述驱 动控制单元控制所述X向驱动电机驱动X向齿轮转动，带动所述滑块组 件进行水平方向上的移动；和/或，控制所述Y向驱动电4几驱动Y向齿轮 转动，带动所述Y向滑台在同一平面上进行垂直于所述水平方向上的移 动；和/或，控制所述Z向驱动电机驱动Z向驱动螺杆，使所述Z向驱动 螺杆与Z向传动螺母啮合传动，所述Z向传动螺母通过Z向承载拨叉带 动滑套进行垂直位移运动；和/或，控制所述U向驱动电机驱动U向驱动 螺杆转动，所述U向驱动螺杆通过螺紋啮合带动所述U向传动螺母直线 传动，所述U向传动螺母通过连杆带动显示设备连接板进行仰角位移运 动。
3、 根据权利要求1或2所述的显示设备托架装置，其特征在于，所 述控制机构的处理器为单片机，所述单片机包括通信接口，用于接收显示设备托架的运动轨迹数据，所述运动轨迹数据包括电机转向信号和转速信号；数据寄存器，用于存储通信接口接收的多种运动轨迹数据； 信号发送单元，用于将所述运动轨迹数据发送至驱动控制单元； 外部中断单元，用于接收反馈装置发出的反馈脉冲信号； 转速调整单元，用于依据所述电机的实际转速信息调整当前的转速信号；所述控制机构的驱动控制单元包括驱动电路，电机和反馈单元； 所述驱动电路依据所述运动轨迹信息控制所述电机的转向和转速；所述 反馈单元用于获取所述电机的实际转速信息，以脉冲信号的形式反馈给 所述单片机。
4、 根据权利要求1所述的显示设备托架装置，其特征在于，所述X 向滑台的左右两侧设有滑槽，所述Y向滑台的左右两侧对应设有可嵌入 所述滑槽中的凸条。
5、 根据权利要求1所述的显示设备托架装置，其特征在于，所述Z 向驱动电才几座固定于立柱内腔壁，支撑所述Z向驱动电^L。
6、 根据权利要求1所述的显示设备托架装置，其特征在于，所述U向驱动电机座固定于所述长侧壁上，支撑所述U向驱动电机。
7、 根据权利要求1所述的显示设备托架装置，其特征在于，还包括 设置于所述U向轴承座与U向驱动电机座之间的滑轨，所述U向传动螺 母活动卡接于所述滑轨上。
8、 根据权利要求1所述的显示设备托架装置，其特征在于，所述X 向马区动才几构、所述Y向驱动才几构、所述Z向驱动才几构及所述U向驱动才几 构中分别包括一减速一几构，所述减速机构与所述各个驱动4几构中的电机 相连才妻。
9、 根据权利要求1所述的显示设备托架装置，其特征在于，所述处 理器连接有限位开关，所述限位开关用于检测所述显示设备托架的运动 边界位置，并当所述显示设备托架运动到边界位置时，向所述处理器发 送提示信号。
10、 根据权利要求1所述的显示设备托架装置，其特征在于，还包 括，控制面板；所述控制面板包括选择运动轨迹的按键；选择运动速 度档位的按键；对运动速度微调的按键；所述按键用于向所述单片机发 出控制指令；所述处理器还包括数据寄存器和控制指令接口单元；所述 数据寄存器用于存储多种运动模式的数据；所述控制指令接口单元，用 于接收所述控制面板提交的控制指令，在所述数据寄存器中查找相应的 运动模式，并提交至信号发送单元。
全文摘要
本发明提供了一种显示设备托架装置，包括显示设备托架，安装在所述托架上的驱动机构，与所述驱动机构连接的控制机构，所述控制机构根据获取的运动轨迹信息控制所述驱动机构，所述驱动机构按运动轨迹信息运动，带动显示设备进行相应的运动，从而调整显示设备与使用者的相对位置，使用户随着所述显示设备的运动而被动运动，减少人们长时间使用电脑带来的健康隐患。
文档编号F16M11/04GK101403462SQ20081022310
公开日2009年4月8日 申请日期2008年9月26日 优先权日2008年9月26日
发明者乐 耿 申请人:乐 耿