专利名称：操纵杆的偏置控制装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及操作者界面(接口， interface)，更具体地涉及操纵杆。
背景技术：
随着新技术的发展，越来越多的功能被引入机械(机器)中以提高其 生产力。例如，建筑机械可以包括自动平地功能、全球定位系统以及完全 铰接的工作机具。这种增加的功能性常常需要分布在整个操作者环境中的附加的控制输入装置。为了操作和控制这种附加的功能性，这种遍布操作 者环境的分布导致低效率和操作者过多的运动。即使在视频游戏中，控制输入装置也是不方便地分布在操纵杆及操纵 杆的底座上，这使得操作者需要将手从操纵杆离开以便致动配置在底座上 的控制装置。这导致反应时间慢，而这在游戏中意味着输与赢的差别。发明内容本发明旨在克服上述一个或多个问题。在本发明的一个例子中，设置有操纵杆。该操纵杆包括底座部分和从 该底座部分延伸并可枢转地附接于该底座部分的抓握部分。该操纵杆还包 括偏置控制部分，该偏置控制部分与所述抓握部分连接且由此与所述抓握 部分一起相对于所述底座部分运动。所述偏置控制部分与所述抓握部分连 接成使得所述偏置控制部分从所述抓握部分偏置而在所述偏置控制部分和 所述抓握部分之间产生间隙。所述偏置控制部分包括输入装置。在某些构型中，所述偏置控制部分可包括第一输入装置和第二输入装置，该第二输入装置配置成绕所述偏置控制部分在径向方面距所述第一输 入装置大于七十五度。另外，所述偏置控制部分可配置成距所述抓握部分 的正面大约六十度到大约一百二十度。
图l是机械的操作者环境中的右手操纵杆和左手操纵杆的透视图； 图2是图1中的右手操纵杆的正视图； 图3是图1中的右手操纵杆的俯^L图； 图4是另 一种右手操纵杆的正视图；图5A和5B是图4中的右手操纵杆沿线5-5截取的剖视图，示出可调 定位器的可伸展臂的锁定机构。
具体实施方式
参照图1,该透视图示出机械106 (以虛线示出)的操作者环境104 中的右手操纵杆100和左手操纵杆102。机械106可以是才几动平地机、履 带式拖拉机、轮式装载机、反妒式装载机、挖掘机、刹车转向装置、多地 形装载机或可用操纵杆控制的其它任意机械。或者，操纵杆100、 102可用 于向虛拟环境如^L频游戏或虛拟训练环境提供输入。如图所示，右手操纵杆100是左手操纵杆102的镜像对称物。或者， 右手操纵杆100可包括与左手操纵杆102不同的输入装置108的组合。参照图2，图1中的右手操纵杆IOO包括底座部分IIO、抓握部分112 和偏置控制部分114。抓握部分112从底座部分110延伸并枢转地附接在 底座部分110上。与普通的操纵杆一样，抓握部分112可相对于底座部分 IIO枢转以便向机械、计算机或其它装置提供控制信号。抓握部分112可包括手指部115并且能可选地包括多种配置在抓握部 分112上的输入装置116，包括按钮、传感器、操作杆、控制杆、开关和 其它输入机构。如图所示，输入装置116可远离底座部分110地配置在抓 握部分112的控制部118上。在某些构型中，在手指部115上可配置有输入装置(未示出)。由于输入装置116可配置在抓握部分112上，所以输 入装置116与抓握部分112 —起相对于底座部分110移动，使得操作者的 手(未示出)在握住抓握部分112的同时可致动输入装置116。但是，用于抓握部分112上的输入装置116——操作者的手在握住抓 握部分112的同时可方便地致动该输入装置一一的空间比较有限。为了增 大用于便利地致动输入装置的空间，操纵杆100包括偏置控制部分114， 其与抓握部分112连接由此与抓握部分112 —起相对于底座部分110移动。偏置控制部分114从抓握部分112偏移，使得在偏置控制部分114和 抓握部分112之间产生间隙120。如图所示，偏置控制部分114可在抓握 部分112的手指部115上方和下方的附接位置122附接至抓握部分112。 在该构型中，偏置控制部分114和抓握部分112之间的多重附接点提供了 偏置控制部分114和抓握部分112之间的可靠连接。如图所示，偏置控制部分114可包括多个输入装置130，例如按钮、 传感器、操作杆、开关和本领域已知的其它输入机构。输入装置130可设 置在偏置控制部分114的多个表面上。例如，输入装置130可包括位于偏 置控制部分114的前表面136上的按钮132和开关134。参照图3，该俯视图进一步示出图1中的右手操纵杆IOO。如图所示， 偏置控制部分114可设置在距操纵杆100的正面140大约九十度的位置。 在某些构型中，偏置控制部分114可设置在距操纵杆100的正面140大约 四十五度到大约一百三十五度之间的位置。在其它构型中，偏置控制部分 114可设置在距操纵杆100的正面140大约六十度到大约一百二十度之间 的位置。通过这种定位，操作者可同时看到抓握部分112和偏置控制部分 114。此外，操作者的右手142 (虛线示出)可在握住抓握部分112的同时 致动输入装置130。在一些构型中，偏置控制部分114可包括第一输入装置152和第二输 入装置154,该第二输入装置配置成绕偏置控制部分114在径向方面距第 一输入装置152大于七十五度。例如，输入装置130可包括位于除前表面 136以外的其它表面如后表面144上的杠杆臂150。杠杆臂150可以延伸到间隙120中并且可由操作者的右手142的手指 146致动。输入装置130的这种布置便于右手142的手指146进jf于致动。 另外，可将按钮132和开关134设置成便于用拇指148进行致动。换句话 说，输入装置130可选择性地设置成用于拇指致动或(除大拇指以外的) 手指致动(finger-actuated )。参照图4，该正视图示出图1中的右手操纵杆100的可选操纵杆200 的构型。如图所示，操纵杆200包括底座部分202和可枢转地附接于该底 座部分202并从该底座部分延伸的抓握部分204。偏置控制部分206可通 过可调定位器208与抓握部分204连接，且由此可调节偏置控制部分206 相对于抓握部分204的位置。 一旦被定位和固定，偏置控制部分206与抓 握部分204 —起相对于底座部分202移动。可调定位器208可调节偏置控制部分206和抓握部分204之间的间隙 120以利于在不同条件下由不同的操作者致动偏置控制部分206的输入装 置210。例如，在夏天，操作者可以戴着薄手套或者不戴手套操作操纵杆， 而在冬天，操作者可戴着厚手套操作操纵杆。另外，操作者的手掌大小不 同。因此，操作者可定位操纵杆200的偏置控制部分206以便有助于单手 操作操纵杆200。偏置控制部分206还可包括模块化面板212。模块化面板212通过机 械紧固件214如螺钉安装在偏置控制部分206上。模块化面板212使得输 入装置210可具有模块化构型。换句话说，可以按照需求将一个或多个输 入装置210安装在面板212上或从其上拆下。或者，可更换面板212以使 得输入装置210可安装在面板212上的不同位置。在某些构型中，当输入 装置已被拆下时可^f吏用插塞(plug) 216。可调定位器208可包括多种机构，例如伸缩框架、球窝接头、销接头、 可调支杆(strut)和本领域已知的其它装置(未示出)，以4吏得可相对于 抓握部分204调节偏置控制部分206。例如，可调定位器208可包括可在 抓握部分204中滑动的可伸展臂220。或者，臂220可以是伸缩臂、气支 杆、机械支杆、摩擦锁定支杆或可用于调节偏置控制部分206相对于抓握部分204的位置的任意其它已知的支杆或伸缩组件。臂220可包括端部止动件222,以防止臂220从抓握部分204中被拉 出。在该构型中，致动抓握部分204上的按钮244 (图5A和5B中示出) 允许臂220相对于抓握部分204被可调节地定位。或者，所述臂可以是伸 缩臂、气支杆、机械支杆、摩擦锁定支杆或可用于调节偏置控制部分206 相对于抓握部分204的位置的任意其它已知的支杆或伸缩组件。可调定位器208还可包括用于相对于抓握部分204可枢转地调节偏置 控制部分206的枢转接头226。当然，枢转接头226可以是允许偏置控制 部分206相对于抓握部分204转动或枢转定位的任意类型的机构。如图所示，枢转接头226可包括将偏置控制部分206的延伸部230枢 转地连接到抓握部分204的臂220的枢转销228。此外，定位销232可延 伸穿过偏置控制部分206的延伸部230和形成在臂220中的弯曲槽234。 多个凹部236可沿弯曲槽234布置以接纳定位销232的头部238。定位销 232的头部238可被弹簧248 (在图5A和5B中示出)偏压而靠接所述多 个凹部236之一以便使偏置控制部分206相对于抓握部分204以多个方向 之一固定。例如，可通过将定位销232的头部238从所述多个凹部236之一中移 开而使偏置控制部分206相对于抓握部分204定位。然后，可将偏置控制 部分206枢转至期望的方向和位置，并且定位销232的头部238被定位在 所述多个凹部236中最近的一个凹部内以便保持偏置控制部分206相对于 抓握部分204的位置和方向。或者，臂220可相对于抓握部分204移动以便相对于抓握部分204调 节偏置控制部分206的位置。参照图5A和5B,图3中的右手操纵杆200 沿线5-5截取的剖视图示出可调定位器208的臂220的锁定机构219。如图 4所示，臂220可包括多个定位槽240。多个定位槽240之一可由与按钮 244 —体形成的保持结构242接合。按钮244可设置在后表面246上或设 置在抓握部分204的另一个位置以尽量减少因疏忽所致的致动。弹簧248 可将保持结构242偏压进入多个定位槽240之一，以将臂220和偏置控制部分206相对于抓握部分204保持和固定在选定的位置。如该构型所示，使偏置控制部分206与抓握部分204电连接的电线250可穿过臂220。或者，可使用无线传输装置(未示出)将指令信号从输入装置210传递至操纵杆200的底座部分202或抓握部分204中的接收器(未示出)，或者传递至机械106上的接收器(未示出)。为了使臂220相对于抓握部分204移动，可如图5B所示地致动按钮244以使保持结构242与定位槽240脱离接合并压缩弹簧248。 一旦保持结构242与定位槽240脱离接合，臂220就可滑动至期望的位置。然后可释放按钮244而允许弹簧248将保持结构242偏压进入最近的定位槽240,从而使臂220相对于抓握部分204保持在选定的位置。或者，臂220可通过夹具(未示出)选择性地固定就位，该夹具抓紧所述臂以通过摩擦将其固定在期望的位置。另外，可通过螺丝扣或齿轮组件(未示出)将臂选择性地固定就位。工业适用性操纵杆可包括偏置控制部分114、 206,所述偏置控制部分允许附加的 输入装置130、 210被定位成便于单手致动，以提高操作者的舒适性和反应 灵敏度。在包括可调定位器208的构型中，输入装置210被定位成便于操 作者单手致动。本领域技术人员显然清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下可 以对本发明进行各种修改和变型。另外，鉴于本说明书和本文公开的对本 发明的实践，其它实施例对于本领域技术人员而言也是显而易见的。本说 明书和示例应被看作仅仅是示例性的。附图标记列表 100 右手操纵杆 102 左手操纵杆 104 操作者环境150 杠杆臂 200 右手操纵杆 202 底座部分106机械204抓握部分108输入装置206偏置控制部分110底座部分208可调定位器112抓握部分210输入装置114偏置控制部分212面板115手指部214机械紧固件116输入装置216插塞118控制部220臂120间隙222端部止动部122附接点224按钮130输入装置(偏置控制部分)226枢转接头132按钮228枢转销134开关230延伸部136前表面232定位销140正面(操纵杆)234弯曲槽142右手236多个凹部144后表面238头部146手指240多个定位槽148拇指242保持结构244按钮246后表面248弹簧
权利要求
1.一种操纵杆，包括底座部分；从该底座部分延伸并可枢转地附接于该底座部分的抓握部分；与所述抓握部分连接的偏置控制部分，该偏置控制部分从所述抓握部分偏置而在所述偏置控制部分和所述抓握部分之间产生间隙，所述偏置控制部分包括输入装置，其中所述偏置控制部分与所述抓握部分一起相对于所述底座部分运动。
2. 根据权利要求1或2所述的操纵杆，其特征在于，还包括可调定 位器，其中所述偏置控制部分经所述可调定位器与所述抓握部分连接。
3. 根据权利要求2所述的操纵杆，其特征在于，所述可调定位器包 括可伸展臂。
4. 根据权利要求2或3所述的操纵杆，其特征在于，所述可调定位 器包括枢转接头，使得所述偏置控制部分可相对于所述抓握部分被枢转地 调节。
5. 根据权利要求l、 2、 3或4所述的操纵杆，其特征在于，所述偏 置控制部分包括模块化面板。
6. 根据权利要求l、 2、 3、 4或5所述的操纵杆，其特征在于，所 述偏置控制部分位于距所述抓握部分的正面大约六十度到大约一百二十度 之间的位置。
7. 根据权利要求l、 2、 3、 4 、 5或6所述的操纵杆，其特征在于， 所述输入装置是第一输入装置，并且所述偏置控制部分包括第二输入装置， 该第二输入装置配置成绕所述偏置控制部分在径向方面距所述第一输入装置大于或等于约七十五度。
8. 根据权利要求1、 2、 3、 4 、 5 、 6或7所述的操纵杆，其特征 在于，所述输入装置包括延伸到所述间隙中的杠杆臂。
9. 根据权利要求1、 2、 3、 4 、 5 、 6 、 7或8所述的操纵杆，其特征在于，所述输入装置是第一输入装置，并且所述偏置控制部分包括第 二输入装置，其中所述第一输入装置是拇指致动的输入装置，所述第二输 入装置是手指致动的输入装置。
10.根据权利要求l、 2、 3、 4 、 5 、 6 、 7 、 8或9所述的操纵杆， 其特征在于，所述偏置控制部分位于距所述抓握部分的正面大约七十五度 到大约一百零五度之间的位置，该偏置控制部分具有第一输入装置和第二 输入装置，该第二输入装置绕所述偏置控制部分在径向方面距所述第一输 入装置大于九十度。
全文摘要
本发明涉及一种操纵杆的偏置控制装置，所述操纵杆包括底座部分、从底座部分延伸并可枢转地附接于底座部分的抓握部分，以及与抓握部分连接并从抓握部分偏置而与抓握部分一起相对于底座部分运动的偏置控制部分。在偏置控制部分和抓握部分之间设有间隙。偏置控制部分包括输入装置。
文档编号A63F13/02GK101403224SQ200810165979
公开日2009年4月8日 申请日期2008年10月6日 优先权日2007年10月3日
发明者A·R·迪克逊 申请人:卡特彼勒公司