[发明专利]一种用于控制家庭墙壁手动开关动作的外置式机械手装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种外置式机械手装置，尤其是一种应用于控制家庭墙壁手动开关动作的外置式机械手装置。

背景技术

伴随着我国经济的迅速发展，民众对于高品质生活的追求，使智能家居理念应运而生。人们希望通过使用一些终端设备（如手机）就能实现对家庭设备的无线控制，其中实现对照明开关的控制是一类广泛的需求。然而，目前绝大部分家庭普遍采用的是传统的安装在墙壁上的机械式手动开关，如何实现对该类开关的无线控制是需要解决的难题。

目前已有方法是采用智能开关代替传统机械式手动开关，主要存在以下几个方面问题：

一、现有市场上的智能开关安装需要砸墙穿洞、重新布线，不仅加大了安装成本，也容易破坏家庭整体装修风格。

二、智能开关由于固定安装在墙体内，不具备便携性。

发明内容

本发明目的是提供一种用于控制家庭墙壁手动开关动作的外置式机械手装置，该装置是非侵入式的，即无需破坏墙壁重新布线，也不用摒弃传统开关，而是将可随身携带的机械手装置简单覆盖在传统墙壁开关上，它通过无线通信接收遥控指令，执行机械手动作，完成手动开关的分与合。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种用于控制家庭墙壁手动开关动作的外置式机械手装置，包括步进电机、丝杆、螺母滑块、线性导轨、支架、杠杆、弹力绳、单片机模块、电机驱动模块、无线通信模块、电源模块；

步进电机驱动连接丝杆；丝杆与螺母滑块采用同轴心螺旋配合；螺母滑块由线性导轨支撑，螺母滑块在线性导轨上滑动；杠杆通过支架设置在线性导轨上；

螺母滑块一端通过第一弹力绳连接杠杆对应端,螺母滑块另一端通过第二弹力绳连接杠杆对应端；

单片机模块的电机驱动信号输出端与电机驱动模块的电机驱动信号输入端连接，电机驱动模块的电机驱动电压输出端与步进电机的驱动电压输入端连接；

无线通信模块的数据通信接口与单片机模块的数据通信接口相连；

电源模块用于给单片机模块、电机驱动模块、无线通信模块提供工作电源。

优选的，设有第一限位开关、第二限位开关，分别安装在线性导轨两侧，用于精确控制螺母滑块前向与后向直线运动是否到达设定位置，从而确保杠杆的一端能够按压到墙壁开关对应端；第一、二限位开关的触发信号输出端与单片机模块的螺母滑块位置检测信号输入端相连。

优选的，所述单片机模块、电机驱动模块、无线通信模块、电源模块设置在控制箱内，控制箱设置在线性导轨上。

优选的，所述支架安装在线性导轨背面，支架上安装杠杆。

优选的，所述单片机模块选用型号为STC89C52RC的单片机，电机驱动模块选用型号为L293的恒压恒流桥式1A驱动芯片。

优选的，所述无线通信模块选用HC-05蓝牙模块， HC-05蓝牙模块串行通信接口的TxD口，RxD口分别与STC89C52RC单片机串行通信接口UART0的RxD口，TxD口相连。

优选的，所述丝杆直接作为步进电机的轴。

优选的，设有第一滑轮、第二滑轮，均设置在线性导轨上，第一弹力绳以第一滑轮为支点进行牵拉，第二弹力绳以第二滑轮为支点进行牵拉。

丝杆直接作为步进电机的轴，丝杆与螺母滑块采用同轴心螺旋配合，螺母滑块由线性导轨支撑，丝杆在顺时针或逆时针旋转时，螺母滑块为限制其自身旋转而进行前向或后向直线运动，在线性导轨上滑动。

支架的一端安装在线性导轨板材背面，另一端与杠杆中心处相连接。杠杆在力的作用下可以围绕其与支架的连接点转动。

杠杆的一端通过弹力绳和滑轮与螺母滑块的同侧端相连接，另一端按同样方式连接，螺母滑块前向与后向滑动时分别牵拉杠杆的一端向上运动，同时杠杆的另一端则向下运动。向下运动的杠杆一端接触到传统墙壁开关的一端并在运动过程完成该端的按压，从而实现传统墙壁开关的分或合。

限位开关分别安装在线性导轨两侧，用于精确控制螺母滑块前向与后向直线运动是否到达设定位置，从而确保杠杆的一端能够按压到墙壁开关对应端。

单片机模块的电机驱动信号输出端与电机驱动模块的电机驱动信号输入端连接，电机驱动模块的电机驱动电压输出端与步进电机的驱动电压输入端连接。单片机模块按设定的时序输出电机驱动信号，实现步进电机轴的正向或反向转动。限位开关的触发信号输出端与单片机模块的螺母滑块位置检测信号输入端相连，当螺母滑块到达设定位置时，单片机模块停止输出电机驱动信号。