[发明专利]一种基于惯性测量的操纵杆

说明书

一种基于惯性测量的操纵杆，本发明通过在基座（11）内分别设置X轴转块（3）和Y轴转块（8），可实现手柄任意方向的摇动；在X轴转块和Y轴转块的几何中心设置三轴加速度传感器（4），可测量手柄（1）摇动时的姿态，并解算得到手柄在水平两轴上位移比例数字信号，进而实现手柄摇动操作对受控对象的运动和姿态控制，本发明具有结构简单，集成度高、体积小、控制精度高，使用无磨损且寿命长的特点。

【技术领域】

本发明涉及一种操纵杆，具体涉及一种基于惯性测量的操纵杆。

【背景技术】

已知的，操纵杆“又称控制手柄”作为一种常用人机交互接口，其可以将手柄在三维空间不同方向上的旋转动作转化为二维比例电信号输出，从而实现对受控对象的运动或姿态控制，由于其良好的人机工程学特性，被广泛应用于重型机械、雷达和导航系统、机器人、测量系统等领域的远程无线电控制等；目前，操纵杆按照工作原理的不同可分为三类：电位器类操纵杆、光电类操纵杆和霍尔效应类感应型操纵杆，其中电位器类操纵杆的核心器件是电位器，靠电刷在电阻体上的滑动取得与电刷位移成比例的电压输出，以此测量各轴的位移量，作为一种接触式机电元件，电位器具有易磨损，寿命短、体积大等缺点；光电类操纵杆利用光电编码器对各轴旋转运动进行编码和输出，尽管该型操纵杆具有成本低、寿命长等优点，但是其体积较大，集成度较低；霍尔效应类感应型操纵杆通过霍尔传感器感应磁场方向和强度的变化，将手柄位移量转化为霍尔电压信号输出，霍尔效应操纵杆属于非接触式设备，具有无磨损，寿命长等优点，但此类设备需要使用永磁元件、输出信号需模数转换处理，外围电路较复杂，设备体积和安装深度等指标难以得到提高等。

【发明内容】

为克服背景技术中存在的不足，本发明提供了一种基于惯性测量的操纵杆，本发明通过在基座内分别设置X轴转块和Y轴转块用于实现手柄的空间旋转功能，在Y轴转块上安装有电路板，电路板上的三轴加速度传感器位于X轴转块和Y轴转块的几何中心位置，即手柄的旋转中心处用于惯性测量，射频SoC用于姿态解算，旋转位移计算、编码和射频传输，进而实现手柄摇动操作对受控对象的运动和姿态控制，本发明具有体积小、控制精度高，使用无磨损的特点。

为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：

一种基于惯性测量的操纵杆，包括手柄、上盖板、X轴转块、三轴加速度传感器、射频SOC、Y轴转块、基座和电路板，所述基座的底面上设有复位装置，所述复位装置的上端固定在Y轴转块下底面的中部，所述Y轴转块的上底面上设有电路板，所述电路板上分别设有射频SOC和三轴加速度传感器，在Y轴转块两相对边的外侧面上分别设有转轴A，所述两转轴A的外端分别活动设置在X轴转块的两相对边的侧边上，所述X轴转块的另外两相对边的外侧面上分别设有转轴B，所述两转轴B的外端分别活动设置在基座的侧边上，在Y轴转块的上面设有过渡板，所述过渡板的上端连接手柄，所述手柄通过上盖板活动设置在基座上形成所述的基于惯性测量的操纵杆。

所述的基于惯性测量的操纵杆，所述三轴加速度传感器设置在Y轴转块和X轴转块的几何中心位置。

所述的基于惯性测量的操纵杆，所述复位装置为复位弹簧或橡胶棒。

所述的基于惯性测量的操纵杆，所述X轴转块为方框形结构，在X轴转块的两相对边侧面的中部分别设有转轴安装孔，在X轴转块的另外两相对边外侧面的中部分别设有转轴B。

所述的基于惯性测量的操纵杆，所述X轴转块(3)具有包括转块A和转块B的替换结构，所述转块A为“[”形结构，在转块A开口边两侧面的外侧分别设有向外延伸的固定边A，在所述两固定边A的侧面上分别设有通孔，所述转块B为“[”形结构，在转块B开口边两侧面的外侧分别设有向外延伸的固定边B，在所述固定边B的外端的中部分别设有转轴B，在固定边B的侧面上分别设有丝孔，在转块A和转块B的底边的中部分别设有转轴安装孔。

所述的基于惯性测量的操纵杆，所述手柄上设有电源开关，所述电源开关连接电路板。