掘進(jìn)機(jī)操作模擬裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種虛擬操作培訓(xùn)裝置，具體地說(shuō)是一種掘進(jìn)機(jī)操作模擬裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在礦山開采過(guò)程中，由于井下條件復(fù)雜，需要配備先進(jìn)的作業(yè)設(shè)備并采用科學(xué)的開采工藝才能保證煤礦開采的安全有序，煤礦從業(yè)人員也需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的專業(yè)技能培訓(xùn)才能滿足作業(yè)要求。現(xiàn)階段，我國(guó)煤礦從業(yè)人員在進(jìn)行技能培訓(xùn)時(shí)，主要還是采用下井實(shí)地進(jìn)行上機(jī)操作的方式，這種訓(xùn)練模式既增加了燃油消耗等培訓(xùn)成本，也增加了不安全因素，同時(shí)也會(huì)對(duì)井下的正常生產(chǎn)作業(yè)造成影響，加之培訓(xùn)時(shí)通常是幾個(gè)人甚至十幾個(gè)受訓(xùn)人員輪流使用同一臺(tái)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練，使整個(gè)培訓(xùn)周期加長(zhǎng)，而且培訓(xùn)效率低下，培訓(xùn)效果有限。隨著科技的發(fā)展，虛擬技術(shù)已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用，如果能將虛擬技術(shù)應(yīng)用于煤礦從業(yè)人員的培訓(xùn)中，將有效提高培訓(xùn)效率。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種掘進(jìn)機(jī)操作模擬裝置，真實(shí)模擬掘進(jìn)機(jī)的操作方式及操作手感，使人們可以在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中操作掘進(jìn)機(jī)，從而達(dá)到在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中對(duì)掘進(jìn)機(jī)工人進(jìn)行培訓(xùn)的目的。
[0004]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0005]—種掘進(jìn)機(jī)操作模擬裝置，包括殼體、模擬操作箱組件、模擬控制手柄組件、模擬雙聯(lián)液控手柄組件、座椅和模擬水閥組件，其中模擬操作箱組件和模擬控制手柄組件均設(shè)置于所述殼體內(nèi)，模擬雙聯(lián)液控手柄組件、座椅和模擬水閥組件均安裝在所述殼體的水平側(cè)上，在所述模擬操作箱組件、模擬控制手柄組件、模擬雙聯(lián)液控手柄組件和模擬水閥組件上均設(shè)有轉(zhuǎn)接板，在所述模擬控制手柄組件內(nèi)設(shè)有MCU模塊，在模擬操作箱組件上設(shè)有控制面板，在模擬控制手柄組件內(nèi)設(shè)有多個(gè)操控機(jī)構(gòu)，在模擬雙聯(lián)液控手柄組件上設(shè)有手柄桿機(jī)構(gòu)，在模擬水閥組件上設(shè)有電位器，所述控制面板、操控機(jī)構(gòu)、手柄桿機(jī)構(gòu)和電位器均通過(guò)轉(zhuǎn)接板與所述MCU模塊相連。
[0006]所述控制面板上的指示裝置和控制裝置分別通過(guò)線路與模擬操作箱組件上的轉(zhuǎn)接板相連，所述指示裝置和控制裝置包括顯示屏、急停按鈕、鈕子開關(guān)和電壓表。
[0007]所述操控機(jī)構(gòu)包括自恢復(fù)模塊和自鎖模塊，所述自恢復(fù)模塊上設(shè)有霍爾角度傳感器，所述自鎖模塊上設(shè)有行程開關(guān)，所述霍爾角度傳感器和行程開關(guān)分別與模擬控制手柄組件上的轉(zhuǎn)接板相連。
[0008]所述自恢復(fù)模塊包括小齒輪、大齒輪、支撐架體、彈簧、霍爾角度傳感器、回轉(zhuǎn)軸、滑動(dòng)軸和連桿，所述回轉(zhuǎn)軸安裝在所述支撐架體上端，操控機(jī)構(gòu)上的操控手柄與所述回轉(zhuǎn)軸固連，所述滑動(dòng)軸可移動(dòng)地設(shè)置于所述支撐架體下端，所述回轉(zhuǎn)軸與所述連桿相連，所述連桿下端插裝入所述滑動(dòng)軸中，所述連桿上套裝有彈簧，霍爾角度傳感器設(shè)置于支撐架體內(nèi)且在輸入軸上設(shè)有小齒輪，在所述回轉(zhuǎn)軸上設(shè)有大齒輪，所述小齒輪與大齒輪嚙合。
[0009]所述滑動(dòng)軸兩端均設(shè)有軸承，在支撐架體的支撐板上設(shè)有開口，所述開口下側(cè)面為光滑弧面，所述滑動(dòng)軸兩端的軸承分別沿兩側(cè)不同的弧面滑動(dòng);所述支撐架體兩側(cè)分別有接插頭和接插座。
[0010]所述自鎖模塊包括支撐架體、回轉(zhuǎn)軸、連桿、滑動(dòng)軸、行程開關(guān)和彈簧，所述回轉(zhuǎn)軸安裝在所述支撐架體上端，操控機(jī)構(gòu)上的操控手柄與所述回轉(zhuǎn)軸固連，所述滑動(dòng)軸可移動(dòng)地設(shè)置于所述支撐架體下端，所述回轉(zhuǎn)軸與所述連桿相連，所述連桿下端插裝入所述滑動(dòng)軸中，所述連桿上套裝有彈簧，在支撐架體的支撐板上設(shè)有開口，所述開口兩側(cè)均設(shè)置有鎖定滑動(dòng)軸的止動(dòng)槽，所述開口兩側(cè)分別設(shè)有行程開關(guān)，所述滑動(dòng)軸鎖定時(shí)與任一行程開關(guān)相抵。
[0011]所述滑動(dòng)軸兩端均設(shè)有軸承，所述開口下側(cè)面為光滑弧面，所述滑動(dòng)軸兩端的軸承分別沿兩側(cè)不同的弧面滑動(dòng)，所述止動(dòng)槽與所述開口下側(cè)的弧面銜接;在所述支撐架體兩側(cè)分別有接插頭和接插座。
[0012]所述手柄桿機(jī)構(gòu)包括搖桿和十字搖桿電位器，所述十字搖桿電位器通過(guò)模擬雙聯(lián)液控手柄組件上的轉(zhuǎn)接板與MCU模塊相連。
[0013]在所述模擬雙聯(lián)液控手柄組件的殼體內(nèi)設(shè)有給所述MCU模塊供電的電池，在所述殼體上還設(shè)有電源開關(guān)、電源指示燈和運(yùn)行指示燈。
[0014]所述模擬水閥組件包括水閥組件殼體、水閥手柄和電位器，在所述模擬水閥組件內(nèi)設(shè)有與MCU模塊相連的轉(zhuǎn)接板，所述電位器與所述轉(zhuǎn)接板相連，水閥手柄安裝在水閥組件殼體上并與所述電位器相連。
[0015]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為:
[0016]1、本實(shí)用新型提供了一種與真實(shí)掘進(jìn)機(jī)操作手感相似的操作裝置，并且可以與虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域相結(jié)合，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域模擬掘進(jìn)機(jī)操作，完成掘進(jìn)機(jī)操作虛擬教學(xué)過(guò)程。
[0017]2、本實(shí)用新型在模擬培訓(xùn)時(shí)能夠提供更好的交互感覺(jué)，提高培訓(xùn)效率。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0019]圖2為圖1中模擬操作箱組件的示意圖，
[0020]圖3為圖1中模擬控制手柄組件的示意圖，
[0021 ]圖4為圖1中模擬雙聯(lián)液控手柄組件的示意圖，
[0022]圖5為圖1中模擬水閥組件的示意圖，
[0023]圖6為圖3中自恢復(fù)模塊的主視圖，
[0024]圖7為圖6中A-A剖視圖，
[0025]圖8為圖3中自鎖模塊的主視圖，
[0026]圖9為圖8中B-B剖視圖。
[0027]其中，I為殼體;2為模擬操作箱組件，21為控制面板，22為顯示屏，23為轉(zhuǎn)接板，24為急停按鈕，25為鈕子開關(guān)，26為電壓表;3為模擬控制手柄組件，31為支架，32為轉(zhuǎn)接板，33為安裝板，34為橡膠套，35為操控手柄，36為MCU模塊;4為模擬雙聯(lián)液控手柄組件，41為殼體，42為電池，43為電源指示燈，44為運(yùn)行指示燈，45為十字搖桿電位器，46為搖桿，47為電源開關(guān)，48為轉(zhuǎn)接板;5為座椅;6為模擬水閥組件，61為殼體，62為水閥手柄，63為電位器;7為自恢復(fù)模塊，701為小齒輪，702為大齒輪，703為支撐板，704為連接塊，705為彈簧，706為霍爾角度傳感器，707為回轉(zhuǎn)軸，708為軸承，709為接插頭，710為接插座，711為銷釘，712為螺柱，713為軸承，714為彈簧擋圈，715為滑動(dòng)軸，716為連桿，717為彈簧座;8為自鎖模塊，801為銷釘，802為連接塊，803為螺柱，804為接插座，805為支撐板，806為止動(dòng)槽，807為行程開關(guān)，808為接插頭，809為軸承，810為回轉(zhuǎn)軸，811為彈簧座，812為連桿，813為滑動(dòng)軸，814為軸承，815為彈簧擋圈，816為彈簧。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。
[0029]如圖1?5所示，本實(shí)用新型包括殼體1、模擬操作箱組件2、模擬控制手柄組件3、模擬雙聯(lián)液控手柄組件4、座椅5和模擬水閥組件6，所述殼體I呈L型，模擬操作箱組件2和模擬控制手柄組件3均設(shè)置于所述殼體I的豎直側(cè)內(nèi)，模擬雙聯(lián)液控手柄組件4、座椅5和模擬水閥組件6均安裝在所述殼體I的水平側(cè)上，其中模擬雙聯(lián)液控手柄組件4設(shè)置于座椅5的右手偵U，模擬水閥組件6設(shè)置于座椅5后側(cè)，在所述模擬操作箱組件2、模擬控制手柄組件3、模擬雙聯(lián)液控手柄組件4和模擬水閥組件6上均設(shè)有轉(zhuǎn)接板，在所述模擬控制手柄組件3內(nèi)設(shè)有MCU模塊36，各個(gè)轉(zhuǎn)接板均通過(guò)線路與所述M⑶模塊36相連，所述M⑶模塊36包含有無(wú)線串口模塊，以實(shí)現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的通訊功能，本實(shí)施例中，所述MCU模塊為cortex M3內(nèi)核，包含2.4GHz無(wú)線串口。
[0030]如圖2所示，在模擬操作箱組件2上設(shè)有控制面板21，所述控制面板21上的指示裝置和控制裝置分別通過(guò)線路與模擬操作箱組件2上的轉(zhuǎn)接板23相連，控制面板21上的指示裝置和控制裝置包括顯示屏22、急停按鈕24、鈕子開關(guān)25和電壓表26，各個(gè)指示裝置和控制裝置均按照真實(shí)掘進(jìn)機(jī)的控制面板布局。所述MCU模塊36通過(guò)檢測(cè)急停按鈕24和鈕子開關(guān)25的狀態(tài)來(lái)得知用戶所需要的掘進(jìn)機(jī)的工作狀態(tài)，經(jīng)過(guò)處理得到一組數(shù)據(jù)，該組數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線串口模塊發(fā)往虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的主機(jī)，驅(qū)動(dòng)虛擬的掘進(jìn)機(jī)工作，同時(shí)該組數(shù)據(jù)還需要經(jīng)過(guò)處理顯示在顯示屏22上，給操作者一個(gè)掘進(jìn)機(jī)的工作狀態(tài)展示。電壓表26用來(lái)模擬壓力表顯示，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)液壓壓力顯示的效果，所述電壓表26通過(guò)MCU模塊36的DA功能來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，該功能需要虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的主機(jī)向MCU模塊36傳送一個(gè)模擬壓力數(shù)據(jù)，MCU模塊36對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，通過(guò)DA將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量電壓值，驅(qū)動(dòng)電壓表26的表針位置變化，以達(dá)到液壓表顯示的效果。
[0031]如圖3所示，在模擬控制手柄組件3內(nèi)設(shè)有多個(gè)操控機(jī)構(gòu)，每個(gè)操控機(jī)構(gòu)均通過(guò)線路與模擬控制手柄組件3上的轉(zhuǎn)接板32相連，且每個(gè)操控機(jī)構(gòu)上的操控手柄35均設(shè)置于殼體I外部供培訓(xùn)人員操控。所述模擬控制手柄組件3包括一個(gè)支架31，所述MCU模塊36和轉(zhuǎn)接板32均設(shè)置于所述支架31內(nèi)，各個(gè)操控機(jī)構(gòu)安裝在所述支架31上表面，在殼體I上設(shè)有一塊安裝板33，每個(gè)操控機(jī)構(gòu)上的操控手柄35均穿過(guò)所述安裝板33伸出至殼體I外部，每個(gè)操控手柄35上均設(shè)有橡膠套34，所述橡膠套34安裝在所述安裝板33上。
[0032]所述多個(gè)操控機(jī)構(gòu)包括自恢復(fù)模塊7和自鎖模塊8，各個(gè)操控機(jī)構(gòu)通過(guò)插接方式依次相連，可以很方便的組合成一組包括任意數(shù)量自恢復(fù)模塊7和自鎖模塊8的組件，本實(shí)施例中包括六組自恢復(fù)模塊7和兩組自鎖模塊8。根據(jù)其需要的信號(hào)性質(zhì)，所述自恢復(fù)模塊7采用模擬量檢測(cè)，即利用霍爾角度傳感器706檢測(cè)，所述自鎖模塊8采用數(shù)字量檢測(cè)，即利用行程開關(guān)807檢測(cè)，各霍爾角度傳感器706以及行程開關(guān)807通過(guò)模擬控制手柄組件3上的轉(zhuǎn)接板32與MCU模塊36相連，M⑶模塊36通過(guò)所述霍爾角度傳感器706和行程開關(guān)807檢測(cè)到使用者的操作，獲得操作數(shù)據(jù)并通過(guò)無(wú)線串口傳給虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的主機(jī)，驅(qū)動(dòng)虛擬掘進(jìn)機(jī)運(yùn)動(dòng)。
[0033]如圖6?7所示，所述自恢復(fù)模塊7包括小齒輪701、大齒輪702、支撐架體、彈簧705、霍爾角度傳感器706、回轉(zhuǎn)軸707、接插頭709v接插座710、滑動(dòng)軸715和連桿716，兩塊支撐板703通過(guò)連接塊704相連形成所述支撐架體，在所述支撐架體兩側(cè)分別設(shè)有接插頭709和接插座710，所述接插頭709和接插座710通過(guò)銷釘711定位并通過(guò)螺柱712鎖緊安裝在所述支撐架體的支撐板703上。所述回轉(zhuǎn)軸707、滑動(dòng)軸715和連桿716均設(shè)置于所述支撐架體內(nèi)，其中所述回轉(zhuǎn)軸707通過(guò)軸承708支承安裝在所述支撐架體上端，所述操控手柄35即與所述回轉(zhuǎn)軸707固連，所述滑動(dòng)軸715可移動(dòng)地設(shè)置于所述支撐架體下端，如圖7所示，所述滑動(dòng)軸715兩端均設(shè)有軸承713，所述軸承713通過(guò)所述滑動(dòng)軸715的軸肩和彈簧擋圈714固定，如圖6所示，在支撐架體的支撐板703上設(shè)有開口，所述開口下側(cè)面為光滑