一种用于智能船的档位控制器的制作方法

1.本实用新型涉及机器人控制设备领域，尤其是一种用于智能船的档位控制器。


背景技术：

2.随着人工智能的不断发展，越来越多的智能化装备或无人整机装置成为研发热点，其中智能船在加装精确卫星定位和自身传感后，可成为名副其实的水面机器人，可自动完成预设任务，降低运营成本、减小随船人员数量、最大化体现水域机器人的价值。
3.然而，智能船上的档位传控装置成为短板，传统船舶上的档位控制采用机械档位拉线系统，控制手感差，而且精度低，安装时需要较高的配合精度，整体智能程度低，控制方式单一，尤其是难以同时满足智能船单档位执行系统和双档位执行系统。
4.鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型需要解决的技术问题是：现有船用档位操控装置集成度低，控制准确度差，不利于智能船单档位执行系统的性能拓展。
6.本实用新型通过如下技术方案达到上述目的：提供一种用于智能船的档位控制器，包括盒体、传动部件、摆臂和底座；
7.所述底座安装于盒体的底部，可支撑整个档位控制器的重量，底座周边均匀设置有定位孔，可用螺栓穿过定位孔，将底座固定于驾驶室指定位置；
8.所述传动部件设置于盒体内部，可确定档位控制器的档位值；所述传动部件的一端设置有传动轴，所述传动轴的顶端贯穿地伸在盒体外；
9.所述摆臂的下部套接于所述传动部件的传动轴的顶端；
10.所述底座上端面设置有pcb主控板，所述底座下端面设置有数据接口和电源接口；
11.所述pcb主控板作为档位控制器的控制中枢，连接并监测传动部件、数据接口和电源接口的工况信息；所述pcb主控板可通过数据接口与第三方设备通信，所述电源接口可引入外部电源，并转化为多路直流电源，供档位控制器内电子设备使用；所述pcb主控板可实时读取传动部件的档位信息，当用户操控摆臂时，摆臂带动传动轴同步旋转，从而改变传动部件的档位值，pcb主控板根据传动部件的档位值，生成对应的档位指令，经由数据接口下发给档位执行系统。
12.进一步的，所述传动部件包括端盖、固定座、卡销、弹簧柱、顶珠、磁铁块和角度传感器；
13.所述端盖上均匀设置有定位孔，可通过螺栓将端盖固定在所述盒体的端侧面；
14.所述固定座的前端设置有定位孔，可通过螺栓将固定座固定在所述端盖上；所述固定座的中轴线上开设有圆柱通孔；
15.所述传动轴可旋转地设置于固定座的圆柱通孔中，圆柱通孔的大小与传动轴相对应，刚好使传动轴紧贴在圆柱通孔中，传动轴的前端设置有多角形卡头，后端设置有磁铁
块；
16.所述角度传感器设置于固定座的后端内侧面的中心，安装位置与磁铁块相对应，即磁铁块正对着角度传感器，当传动轴带动磁铁块转动时，角度传感器可将磁铁块转动的角度传送给pcb主控板；
17.所述固定座的中端的一侧设置三个档位孔，分别定义为d档位孔、n档位孔和r档位孔，其中n档位孔位于d档位孔与r档位孔的正中间（n档位孔对应功能为停车档，d档位孔对应功能为前进档，r档位孔对应功能为后退档）；另一侧设置有限位孔；
18.所述传动轴中端部位设置有档位销孔，所述卡销插入档位销孔中，卡销的尾部设置限位帽并固定在档位销孔上端口，限位帽可确保传动轴转动时卡销仅限于限位孔内活动；所述弹簧柱全部设置于档位销孔中，一端顶住卡销的前端面，另一端挂载一个顶珠，当弹簧柱处于自然伸缩状态时，所述顶珠的60%至95%体积位于档位销孔中，即顶珠剩余的40%至5%体积突出档位销孔外；当档位销孔与档位孔对齐时，顶珠在弹簧柱的挤压下可将突出的部分卡入档位孔中，角度传感器将此档位状态对应的角度值传送给pcb主控板，pcb主控板解析角度值后生成对应的档位指令，经由数据接口下发给档位执行系统。
19.进一步的，所述传动轴的尾端还设置有摩擦盘，所述摩擦盘包括扎口部位、刹车片和限位凸台；
20.所述刹车片可包裹在传动轴上，提供摩擦阻力，刹车片包裹的力度越大，提供的摩擦力越大，只需提供适度的摩擦阻力；
21.所述扎口部位设置有螺纹杆，通过调节螺纹杆状态改变摩擦盘上刹车片对传动轴的刹车强度，从而改善用户操控摆臂时的手感；
22.所述固定座上设置有与限位凸台相对应的限位凹口；所述摩擦盘的限位凸台可卡扣在固定座上的限位凹口中，使摩擦盘与固定座连接为一体，防止摩擦盘随传动轴旋转。
23.进一步的，所述摆臂的下部设置套盘，所述套盘的侧旋上设置指示头，所述摆臂的上部设置手把；所述套盘的内侧设置有与卡头相对应的套孔，具体的，当卡头卡入套孔后，摆臂与传动轴连为一体。
24.进一步的，所述盒体两侧各设置一个摆臂，每个摆臂对应设置一个传动部件，每个传动部件可单独控制一个档位执行系统。
25.进一步的，盒体两侧的摆臂的手把之间设置一个或二个连杆，
26.当设置一个连杆时，所述连杆使两侧摆臂的手把连接为一体，即两侧摆臂可同步动作，同步控制对应的档位执行系统，适合于智能传上只设置单动机的单档位执行系统；
27.当设置二个连杆时，即每个手柄上单独设置一个所述连杆，两侧摆臂可单独动作，各自控制对应的档位执行系统，适合于智能传上设置有双动机，且需要分开操控的双档位执行系统。
28.进一步的，所述盒体顶部还设置有与pcb主控板相连的按键板；所述按键板安装于盒体上侧面，包括功能按钮和显示板；功能按钮包括急停按钮和复位按钮，所述显示板用于显示当前档位信息，具体显示包括d档/n档/r档。
29.进一步的，所述端盖与盒体连接的接口处设置有橡胶垫和/或密封圈，用于提升档位控制器的防盐雾能力。
30.进一步的，所述数据接口包括can接口和/或rs232接口。
31.进一步的，所述刹车片材质为橡胶、塑料或磨砂。
32.本实用新型相比现有技术具有以下优点。
33.1、通过设置卡销、弹簧柱、顶珠和档位孔；尤其是d档位孔、n档位孔和r档位孔之间的中间地带能将把手的抖动指令有效过滤掉，避免智能船在波浪中震动产生的档位误操作。
34.2、当用户操控摆臂时，摆臂带动传动轴旋转，传动轴带动磁铁块同步转动，角度传感器可将磁铁块转动的角度监测值传送给pcb主控板，pcb主控板解析角度值后生成对应的档位指令，经由数据接口下发给档位执行系统，实现智能档位控制。
35.3、只需确定盒体两侧的摆臂的手把之间连杆数量，即可使档位控制器方便的适应单档位执行系统或双档位执行系统。
36.4、通过在所述扎口部位设置螺纹杆，只需调节螺纹杆状态即可改变摩擦盘上刹车片对传动轴的刹车强度，从而改善用户操控摆臂时的手感。
附图说明
37.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1为图1为实施例1中档位控制器俯视立体图。
39.图2为实施例1中档位控制器仰视立体图。
40.图3为实施例1中盒体孤立显示时的立体图。
41.图4为实施例1中传动部件孤立显示时的立体图。
42.图5为实施例1中传动部件孤立显示时的剖面立体图。
43.图6为实施例1中摩擦盘孤立显示时的立体图。
44.图7为实施例1中固定座孤立显示时的立体图。
45.图8为实施例1中传动轴和摩擦盘孤立显示时的立体图。
46.图9为实施例1中传动轴和摩擦盘孤立显示时的剖面立体图。
47.图10为实施例1中摆臂孤立显示时的立体图。
48.图11为实施例1中底座的仰视立体图。
49.图12为实施例1中底座的俯视立体图。
50.图13为实施例2中档位控制器俯视立体图。
51.图中：1-盒体；2-传动部件；3-摆臂；4-底座；5-pcb主控板；6-数据接口；7-电源接口；8-摩擦盘；9-按键板；201-传动轴；202-端盖；203-固定座；204-卡销；205-弹簧柱；206-顶珠；207-磁铁块；208-角度传感器；209-圆柱通孔；210-卡头；211-d档位孔；212-n档位孔；213-r档位孔；214-限位孔；215-档位销孔；216-限位帽；217-限位凹口；301-套孔；302-套盘；303-指示头；304-手把；305-连杆；801-扎口部位；802-刹车片；803-限位突台；804-螺纹杆；901-功能按钮；902-显示板。
具体实施方式
52.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
53.在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本实用新型的限制。
54.此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本实用新型。
55.实施例1，如图1-12所示，提供一种用于智能船的档位控制器，包括盒体1、传动部件2、摆臂3和底座4；
56.所述底座4安装于盒体1的底部，可支撑整个档位控制器的重量，底座4周边均匀设置有四个定位孔，可用螺栓穿过定位孔，将底座4固定于驾驶室的驾驶台上，便于驾驶员手动操控；
57.所述传动部件2设置于盒体1内部，传动部件2的不同工作状态对应档位控制器的不同档位值；所述传动部件2的一端设置有传动轴201，所述传动轴201的顶端贯穿地伸在盒体1外；
58.所述摆臂3的下部套接于所述传动部件2的传动轴201的顶端，具体为，摆臂3的下部套接于伸出盒体1外的传动轴201上；
59.所述底座4上端面设置有pcb主控板5，所述底座4下端面设置有数据接口6和电源接口7；
60.所述pcb主控板5作为档位控制器的控制中枢，连接并监测传动部件2、数据接口6和电源接口7的工况信息；所述pcb主控板5可通过数据接口6与第三方设备通信，尤其是与监控中心通信，所述电源接口7可引入外部电源，并转化为多路直流电源，供档位控制器内电子设备使用；所述pcb主控板5可实时读取传动部件2的档位信息，当用户操控摆臂3时，摆臂3带动传动轴201同步旋转，从而改变传动部件2的档位值，pcb主控板5根据传动部件2的档位值，生成对应的档位指令，经由数据接口6下发给智能船上安装的档位执行系统。
61.本实施例中，所述传动部件2包括端盖202、固定座203、卡销204、弹簧柱205、顶珠206、磁铁块207和角度传感器208；
62.所述端盖202上均匀设置有四个定位孔，可通过螺栓将端盖202固定在所述盒体1的端侧面；
63.所述固定座203的前端设置有四个定位孔，可通过螺栓将固定座203固定在所述端盖202上；所述固定座203的中轴线上开设有圆柱通孔209；
64.所述传动轴201可旋转地设置于固定座203的圆柱通孔209中，圆柱通孔209的大小与传动轴201相对应，刚好使传动轴201紧贴在圆柱通孔209中，传动轴201的前端设置有三角形卡头210，露出长度为1cm，后端设置有磁铁块207；
65.所述角度传感器208设置于固定座203的后端内侧面的中心，安装位置与磁铁块207相对应，即磁铁块207正对着角度传感器208，距离为5mm，当传动轴201带动磁铁块207转
动时，角度传感器208可将磁铁块207转动的角度传送给pcb主控板5；
66.所述固定座203的中端的一侧设置三个档位孔，直径为4mm，分别定义为d档位孔211、n档位孔212和r档位孔213，其中n档位孔212位于d档位孔211与r档位孔213的正中间，具体的，n档位孔212对应功能为智能船的停车档，d档位孔211对应功能为智能船的前进档，r档位孔213对应功能为智能船的后退档；另一侧设置有限位孔214；
67.所述传动轴201中端部位设置有档位销孔215，直径为6mm，具体的，初始停船状态下，档位销孔215与n档位孔212同心对齐，需前进时档位销孔215与d档位孔211同心对齐，需后退时档位销孔215与r档位孔213同心对齐，所述卡销204插入档位销孔215中，卡销204的尾部设置限位帽216并固定在档位销孔215上端口，限位帽216厚度为3mm，可确保传动轴201转动时卡销204仅限于限位孔214内活动；所述弹簧柱205全部设置于档位销孔215中，一端顶住卡销204的前端面，另一端挂载一个顶珠206，顶珠206直径为5.8mm，当弹簧柱205处于自然伸缩状态时，所述顶珠206的80%体积位于档位销孔215中，即顶珠206剩余的20%体积突出档位销孔215外；当档位销孔215与档位孔对齐时，顶珠206在弹簧柱205的挤压下可将突出的部分卡入档位孔中，角度传感器208将此档位状态对应的角度值传送给pcb主控板5，pcb主控板5解析角度值后生成对应的档位指令，经由数据接口6下发给智能船上安装的档位执行系统。
68.本实施例中，所述传动轴201的尾端还设置有摩擦盘8，所述摩擦盘8包括扎口部位801、刹车片802和限位凸台；
69.所述刹车片802可包裹在传动轴201上，提供摩擦阻力，刹车片802包裹的力度越大，提供的摩擦力越大，为调节摆臂3的手感，只需提供适度的摩擦阻力；
70.所述扎口部位801设置有螺纹杆804，螺纹杆804的螺帽端与扎口部位801之间可设置一个弹簧；通过调节螺纹杆804状态改变扎口部位801的间距，进而改变摩擦盘8上刹车片802对传动轴201的刹车强度，从而改善用户操控摆臂3时的手感；具体的，顺时针旋转螺纹杆804将压缩弹簧减小扎口部位801的间距即增大刹车强度，逆时针旋转螺纹杆804将弹簧放松增大扎口部位801的间距即减小刹车强度；其中，可最大顺时针旋转30圈，相对应的可最大逆时针旋转30圈；
71.所述固定座203上设置有与限位凸台相对应的限位凹口217；所述摩擦盘8的限位凸台可紧密地卡扣在固定座203上的限位凹口217中，使摩擦盘8与固定座203连接为一体，防止摩擦盘8整体上随传动轴201旋转。
72.本实施例中，所述摆臂3的下部设置套盘302，所述套盘302的侧旋上设置指示头303，所述摆臂3的上部设置手把304；所述套盘302的内侧设置有与卡头210相对应的三边形套孔301，具体的，当卡头210卡入套孔301后，摆臂3与传动轴201连为一体。
73.本实施例中，所述盒体1两侧各设置一个摆臂3，每个摆臂3对应设置一个传动部件2，每个传动部件2可单独控制一个档位执行系统。
74.本实施例中，盒体1两侧的摆臂3的手把304之间设置一个连杆305，所述连杆305使两侧摆臂3的手把304连接为一体，即两侧摆臂3可同步动作，同步控制同一个档位执行系统，适合用于智能船上只设置单发动机的单档位执行系统，或者适合需要同步控制的多档位执行系统；
75.本实施例中，所述盒体1顶部还设置有与pcb主控板5相连的按键板9；所述按键板9
安装于盒体1上侧面，包括功能按钮901和显示板902；功能按钮901包括急停按钮、复位按钮、闭锁按钮和/或返航按钮，所述显示板902用于显示智能船当前的档位信息，具体显示包括d档/n档/r档。
76.本实施例中，所述端盖202与盒体1连接的接口处，以及固定座203和端盖202的接口处，均设置有橡胶垫和/或密封圈，用于提升档位控制器的防盐雾能力。
77.本实施例中，所述数据接口6包括can接口和/或rs232接口。
78.本实施例中，所述刹车片802材质为橡胶、塑料或磨砂。
79.实施例2，如图13所示，在实施例1的基础上，盒体1两侧的摆臂3的手把304上分别设置单独的连杆305，即当设置二个连杆305时，每个手柄上单独设置一个所述连杆305，两侧摆臂3可单独动作，各自控制对应的档位执行系统，适合用于智能船上设置有双发动机，且需要分开操控的双档位执行系统。
80.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于智能船的档位控制器，其特征在于，包括盒体（1）、传动部件（2）、摆臂（3）和底座（4）；所述底座（4）安装于盒体（1）的底部，可支撑整个档位控制器的重量；所述传动部件（2）设置于盒体（1）内部，可确定档位控制器的档位值；所述传动部件（2）的一端设置有传动轴（201），所述传动轴（201）的顶端贯穿地伸在盒体（1）外；所述摆臂（3）的下部套接于所述传动部件（2）的传动轴（201）的顶端；所述底座（4）上端面设置有pcb主控板（5），所述底座（4）下端面设置有数据接口（6）和电源接口（7）；所述pcb主控板（5）作为档位控制器的控制中枢，连接并监测传动部件（2）、数据接口（6）和电源接口（7）的工况信息；所述pcb主控板（5）可通过数据接口（6）与第三方设备通信，所述电源接口（7）可引入外部电源，并转化为多路直流电源，供档位控制器内电子设备使用；所述pcb主控板（5）可实时读取传动部件（2）的档位信息，当用户操控摆臂（3）时，摆臂（3）带动传动轴（201）同步旋转，从而改变传动部件（2）的档位值，pcb主控板（5）根据传动部件（2）的档位值，生成对应的档位指令，经由数据接口（6）下发给档位执行系统。2.根据权利要求1所述的用于智能船的档位控制器，其特征在于，所述传动部件（2）包括端盖（202）、固定座（203）、卡销（204）、弹簧柱（205）、顶珠（206）、磁铁块（207）和角度传感器（208）；所述端盖（202）上均匀设置有定位孔，可通过螺栓固定在所述盒体（1）的端侧面；所述固定座（203）的前端设置有定位孔，可通过螺栓固定在所述端盖（202）上；所述固定座（203）的中轴线上开设有圆柱通孔（209）；所述传动轴（201）可旋转地设置于固定座（203）的圆柱通孔（209）中，传动轴（201）的前端设置有多角形卡头（210），后端设置有磁铁块（207）；所述角度传感器（208）设置于固定座（203）的后端内侧面的中心，安装位置与磁铁块（207）相对应；所述固定座（203）的中端的一侧设置三个档位孔，分别定义为d档位孔（211）、n档位孔（212）和r档位孔（213）；另一侧设置有限位孔（214）；所述传动轴（201）中端部位设置有档位销孔（215），所述卡销（204）插入档位销孔（215）中，卡销（204）的尾部设置限位帽（216）并固定在档位销孔（215）上端口；所述弹簧柱（205）全部设置于档位销孔（215）中，一端顶住卡销（204）的前端面，另一端挂载一个顶珠（206），当弹簧柱（205）处于自然伸缩状态时，所述顶珠（206）的60%至95%体积位于档位销孔（215）中，即顶珠（206）剩余的40%至5%体积突出档位销孔（215）外；当档位销孔（215）与档位孔对齐时，顶珠（206）在弹簧柱（205）的挤压下可将突出的部分卡入档位孔中，角度传感器（208）将此档位状态对应的角度值传送给pcb主控板（5），pcb主控板（5）解析角度值后生成对应的档位指令，经由数据接口（6）下发给档位执行系统。3.根据权利要求2所述的用于智能船的档位控制器，其特征在于，所述传动轴（201）的尾端还设置有摩擦盘（8），所述摩擦盘（8）包括扎口部位（801）、刹车片（802）和限位凸台；所述刹车片（802）可包裹在传动轴（201）上，提供摩擦阻力；所述扎口部位（801）设置有螺纹杆（804），通过调节螺纹杆（804）状态改变摩擦盘（8）上刹车片（802）对传动轴（201）的刹车强度；
所述固定座（203）上设置有与限位凸台相对应的限位凹口（217）；所述摩擦盘（8）的限位凸台可卡扣在固定座（203）上的限位凹口（217）中，使摩擦盘（8）与固定座（203）连接为一体。4.根据权利要求3所述的用于智能船的档位控制器，其特征在于，所述摆臂（3）的下部设置套盘（302），所述套盘（302）的侧旋上设置指示头（303），所述摆臂（3）的上部设置手把（304）；所述套盘（302）的内侧设置有与卡头（210）相对应的套孔（301），具体的，当卡头（210）卡入套孔（301）后，摆臂（3）与传动轴（201）连为一体。5.根据权利要求4所述的用于智能船的档位控制器，其特征在于，所述盒体（1）两侧各设置一个摆臂（3），每个摆臂（3）对应设置一个传动部件（2），每个传动部件（2）可单独控制一个档位执行系统。6.根据权利要求5所述的用于智能船的档位控制器，其特征在于，盒体（1）两侧的摆臂（3）的手把（304）之间设置一个或二个连杆（305），当设置一个连杆（305）时，所述连杆（305）使两侧摆臂（3）的手把（304）连接为一体，即两侧摆臂（3）可同步动作，同步控制对应的档位执行系统；当设置二个连杆（305）时，即每个手柄上单独设置一个所述连杆（305），两侧摆臂（3）可单独动作，各自控制对应的档位执行系统。7.根据权利要求6所述的用于智能船的档位控制器，其特征在于，所述盒体（1）顶部还设置有与pcb主控板（5）相连的按键板（9）；所述按键板（9）安装于盒体（1）上侧面，包括功能按钮（901）和显示板（902）；功能按钮（901）包括急停按钮和复位按钮，所述显示板（902）用于显示当前档位信息。8.根据权利要求7所述的用于智能船的档位控制器，其特征在于，所述端盖（202）与盒体（1）连接的接口处设置有橡胶垫和/或密封圈，用于提升档位控制器的防盐雾能力。9.根据权利要求8所述的档位控制器，其特征在于，所述数据接口（6）包括can接口和/或rs232接口。10.根据权利要求9所述的档位控制器，其特征在于，所述刹车片（802）材质为橡胶、塑料或磨砂。

技术总结
本实用新型公开一种用于智能船的档位控制器，包括盒体、传动部件、摆臂和底座；所述底座安装于盒体的底部；所述传动部件设置于盒体内部；所述传动部件的一端设置有传动轴，所述摆臂的下部套接于所述传动轴的顶端；所述底座上端面设置有PCB主控板，所述底座下端面设置有数据接口和电源接口；所述PCB主控板作为档位控制器的控制中枢，连接并监测传动部件、数据接口和电源接口的工况信息；所述PCB主控板可通过数据接口与第三方设备通信，所述电源接口可引入外部电源，转化后供档位控制器内电子设备使用；所述PCB主控板可实时读取传动部件的档位信息，生成对应的档位指令，经由数据接口下发给档位执行系统。口下发给档位执行系统。口下发给档位执行系统。


技术研发人员：ꢀ(51)Int.Cl.F16H59/02
受保护的技术使用者：青岛无疆技术有限公司
技术研发日：2021.10.22
技术公布日：2022/5/25