本发明涉及机械
技术领域：
，特别是涉及一种机载可调姿人机交互显控台。
背景技术：
：机载显控台是预警机、侦察机等特种飞机中最重要的人机界面，为操作员提供传感器控制和信息处理显示控制等人机交互功能。现有机载显控台由显控台机架、显示器、键盘/鼠标、控制盒、综合显控计算机等设备组成，现有机载显控台机架为框架式结构，外形尺寸大约为750mm×1350mm×895mm(宽×高×深)，而随着技术的不断迭代和人机功效的需求，迫切需要研发出人机交互更好的机载显控台机架。技术实现要素：本发明提供一种机载可调姿人机交互显控台，用以解决现有机载显控台机架人机交互性较差的问题。本发明提供了一种机载可调姿人机交互显控台，包括：相互连接的上机架和下机架，以及设置在所述上机架上的人机交互一体机、控制单元、输入单元和伺服系统，其中，所述下机架用于支撑所述上机架；所述上机架进一步包括凸台、斜面台和水平台，所述斜面台将所述凸台与所述水平台进行连接；所述凸台上设有所述伺服系统，在所述伺服系统上设有传动件，通过所述传动件将所述人机交互一体机固定到所述伺服系统上，且通过控制所述传动件以调整所述人机交互一体机的姿态；所述斜面上设有所述控制单元，所述水平台上设有所述输入单元，通过所述控制单元和所述输入单元对所述人机交互一体机和所述伺服系统进行控制。优选地，所述伺服系统进一步包括外壳、传动件和控制板；所述传动件的一端与所述外壳连接，另一端与所述人机交互一体机连接，用于根据所述控制板的控制，调整所述人机交互一体机的姿态。优选地，所述传动件为电动推杆，所述电动推杆为多个，以能够调整人机交互一体机的姿态布局在所述外壳上。优选地，所述电动推杆为4个，设置在所述外壳的背板上。优选地，所述控制板进一步包括：驱动模块、运动控制模块和测量反馈模块；所述运动控制模块，用于基于所述电动推杆的位置信息以及各个电动推杆的电机的转速，通过所述驱动模块控制各个电动推杆的电机，以使所述电动推杆之间协同动作；所述驱动模块，用于给各个电动推杆的电机提供正转和反转的动力；所述测量反馈模块，用于检测各个电机的转速，以及各个电动推杆的位置信息，并将检测到的电机的转速和电动推杆的位置发送给所述运动控制模块。优选地，所述控制单元进一步包括控制盒和触摸屏，所述斜面台上进一步包括供氧单元，所述输入单元包括键盘和鼠标；根据操作需求来设置所述控制盒、所述触摸屏、所述供氧单元和所述键盘的位置。优选地，所述上机架通过热压罐成型工艺一次成型，所述下机架包括第一支撑腿、第二支撑腿、第一连接梁和第二连接梁，所述第一支撑腿、所述第二支撑腿、所述第一连接梁和所述第二连接梁采用模压工艺成型；所述第一连接梁和所述第二连接梁的两侧分别与所述第一支撑腿和所述第二支撑腿连接，所述上机架固定在所述第一支撑腿和第二支撑腿上。优选地，所述第一连接梁和所述第二连接梁之间设有纵向加强筋和横向加强筋，通过所述第一支撑腿和第二支撑腿以及所述纵向加强筋和横向加强筋对所述上机架进行支撑。优选地，相对于与所述纵向加强筋和所述横向加强筋连接的另一端，所述第一支撑腿和所述第二支撑腿之间均通过转接梁与横梁进行连接；所述第一支撑腿和所述第二支撑腿上均布有多个减重孔。优选地，所述上机架和所述下机架均为碳纤维。本发明有益效果如下：本发明从结构与功能一体化设计的角度出发，贯彻以人为本的设计理念，提供一款重量更轻、人机交互更好，并能够满足机载环境要求的显控台。本发明的机架各零部件在生产时根据外形设计要求选择更加合理的成型工艺，可以有效控制机架重量，并且本发明的人机交互一体机屏幕大、姿态可调，满足不同操作员对视距、视角的差异性需求，增强使用舒适感。附图说明图1是本发明实施例的一侧机载可调姿人机交互显控台的结构示意图；图2是本发明实施例的另一侧机载可调姿人机交互显控台的结构示意图；图3是本发明实施例的上机架的结构示意图；图4是本发明实施例的下机架的结构示意图；图5是本发明实施例的转接梁连接示意图；图6是本发明实施例的伺服系统组件结构示意图；图7是本发明实施例的伺服系统同步控制原理框图；图8是本发明实施例的电动推杆反馈控制示意图；图9是本发明实施例的显控台调姿效果示意图。具体实施方式为了解决现有机载显控台体验效果差、使用舒适性低的问题，本发明提供了一种机载可调姿人机交互显控台，本发明从结构与功能一体化设计的角度出发，贯彻以人为本的设计理念，提供一款重量更轻、人机交互更好，并能够满足机载环境要求的显控台。本发明的机架各零部件在生产时根据外形设计要求选择更加合理的成型工艺，可以有效控制机架重量，并且本发明的人机交互一体机屏幕大、姿态可调，满足不同操作员对视距、视角的差异性需求，增强使用舒适感。以下结合附图以及实施例，对本发明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发明，并不限定本发明。实施例一本发明实施例提供了一种机载可调姿人机交互显控台，参见图1和图2，包括：相互连接的上机架和下机架，以及设置在所述上机架上的人机交互一体机、控制单元、输入单元和伺服系统，其中，所述下机架用于支撑所述上机架；所述上机架进一步包括凸台、斜面台和水平台，所述斜面台将所述凸台与所述水平台进行连接；所述凸台上设有所述伺服系统，在所述伺服系统上设有传动件，通过所述传动件将所述人机交互一体机固定到所述伺服系统上，且通过控制所述传动件以调整所述人机交互一体机的姿态；所述斜面上设有所述控制单元，所述水平台上设有所述输入单元，通过所述控制单元和所述输入单元对所述人机交互一体机和所述伺服系统进行控制。其中，本发明实施例的所述上机架和所述下机架均为碳纤维。具体实施时，本发明实施例中，所述伺服系统进一步包括外壳、传动件和控制板；所述传动件的一端与所述外壳连接，另一端与所述人机交互一体机连接，用于根据所述控制板的控制，调整所述人机交互一体机的姿态。本发明显控台调姿效果具体图9所示。具体地，本发明所述传动件为电动推杆，所述电动推杆为多个，以能够调整人机交互一体机的姿态布局在所述外壳上。例如，具体实施时，本领域技术人员可以将4个电动推杆为分别均匀且对称的设置在所述外壳的背板上。，具体如图6所示。如图7和图8所示，具体实施时，本发明实施例中，所述控制板进一步包括：驱动模块、运动控制模块和测量反馈模块；所述运动控制模块，用于基于所述电动推杆的位置信息以及各个电动推杆的电机的转速，通过所述驱动模块控制各个电动推杆的电机，以使所述电动推杆之间协同动作；所述驱动模块，用于给各个电动推杆的电机提供正转和反转的动力；所述测量反馈模块，用于检测各个电机的转速，以及各个电动推杆的位置信息，并将检测到的电机的转速和电动推杆的位置发送给所述运动控制模块。本发明实施例中所述控制单元进一步包括控制盒和触摸屏，所述斜面台上进一步包括供氧单元，所述输入单元包括键盘和鼠标；根据操作需求来设置所述控制盒、所述触摸屏、所述供氧单元和所述键盘的位置。如图3和图4所示，本发明实施例的所述上机架通过热压罐成型工艺一次成型，所述下机架包括第一支撑腿、第二支撑腿、第一连接梁和第二连接梁，所述第一支撑腿、所述第二支撑腿、所述第一连接梁和所述第二连接梁采用模压工艺成型；所述第一连接梁和所述第二连接梁的两侧分别与所述第一支撑腿和所述第二支撑腿连接，所述上机架固定在所述第一支撑腿和第二支撑腿上。从图3和图4可知，所述第一连接梁和所述第二连接梁之间设有纵向加强筋和横向加强筋，通过所述第一支撑腿和第二支撑腿以及所述纵向加强筋和横向加强筋对所述上机架进行支撑。且所述第一支撑腿和所述第二支撑腿上均布有多个减重孔，以减轻整体的重量，并且达到美观的效果。并且，在相对于与所述纵向加强筋和所述横向加强筋连接的另一端，所述第一支撑腿和所述第二支撑腿之间均通过转接梁与横梁进行连接，具体如图5所示。在上机架框架凸台上安装伺服系统组件，斜面安装各类控制盒、小触摸屏、供氧单元等设备，水平台面安装键盘、鼠标。上机架采用热压罐成型工艺一次性成型固化，内部承力和薄弱部位用加强筋支撑固定以保证整体刚度。下机架用于支撑上机架并通过底部安装孔与载机连接固定，如图4所示，下机架可将其拆分为左右支撑腿、加强筋、以及若干横梁、纵梁组成，各组成部分单独成型后通过先胶接后铆接的方式连接，图5为一种典型连接方式。下机架支撑腿、横梁、纵梁采用模压成型工艺，其中支撑腿采用分步成型工艺，先将内部填充的pmi泡沫加工成需要的尺寸和形状，其次将泡沫夹心和预埋件进行粘接固化，然后在夹心外面敷制碳纤维预浸料，最后进行合模加温固化。本发明的人机交互一体机是具备图形显示、图形计算、音视频采集、语音识别和人脸识别等功能的一体化显示控制终端设备，总体架构基于vpx高速串行总线技术，实现标准化、模块化设计，内部各模块符合vita相关标准规范。本显控台所加装人机交互一体机是内部模块与现有货架产品相同、外壳为适应显控台造型重新设计的一款产品，一体机内部由电源模块、计算及图形模块、音视频采集模块、语音识别模块、显示器、内嵌式摄像头、背板、及总线组成，显示屏幕为27英寸触摸屏。人机交互一体机在功能上替代了显示器加综合显控计算机的模式，重量在15kg以内。人机交互一体机位于显控台最上端，背部通过安装模块与伺服系统组件连接。即，本发明实施例的显示设备采用27英寸一体机与2个小触摸屏“一大两小”的配置。如图6所示，本发明实施例的伺服系统组件由机箱外壳、电动推杆、电机控制板、调姿控制盒等组成，其中电机控制板包括运动控制模块、驱动模块和测量反馈模块。伺服系统组件通过机箱外壳安装在机架上框架凸台上，调姿控制盒安装在机架上框架斜面区域，电动推杆前部接头与人机交互一体机的后部连接。电动推杆作为伺服系统组件的核心部件，根据一体机的调姿需求和机载环境条件要求进行设计选型。参考目前已有系列产品的参数，电动推杆的设计选型如表2所示。表2电动推杆设计参数产品参数数值丝杠形式梯形丝杆式额定电压24v额定电流2a最大推/拉力1000n推杆行程150mm速度12mm/s推杆直流电机驱动，蜗轮蜗杆传动，伸缩杆只能伸缩不能旋转。伸缩杆材料0cr17ni4cu4nb限位开关备置伺服系统各组件同步控制原理如图7所示。运动控制模块主要完成4个电动推杆的状态信息采集(电机转速、推杆行程位置)，控制4个电机的转速和通电相序(正转、反转)来实现电动推杆的伸长和收缩，并保证4个电机协同动作；驱动模块为电机提供驱动功率，并当运动控制模块做出正转或者反转的逻辑判断后，完成电机相应转动通电相序的输出；测量反馈模块主要提供电机转速和推杆位置反馈，由电机编码器、接触式位移传感器以及通讯接口组成；电动推杆作为传动与执行机构，将电机的旋转运动转化为推杆的直线运动。也就是说，本发明实施例的伺服系统组件由运动控制模块、驱动模块、测量反馈模块以及传动与执行机构(电动推杆)组成，可实现电动推杆在行程范围内随时运动、停止，并具有一键复位和操作记忆功能。电动推杆反馈控制框图如图8所示，控制系统根据由位置传感器反馈回来的位置信息，做出电机正转或反转、加速或减速的判断，并根据速度反馈实时调节电机转速。通过位置、速度双闭环反馈控制，可以很容易改变多个电机的同步关系，提高控制精度，同时减小机械结构内部齿隙和齿轮的磨损。可调姿机载人机交互显控台通过伺服系统驱动控制一体机实现其姿态调整。伺服系统控制4个电动推杆同时前移或者同时后移可实现一体机的前后移动；翻转调节时，上部两个电动推杆保持不动，下端两个电动推杆前后移动，通过4个电动推杆的上下分开控制即可实现一体机俯仰姿势调节。显控台调姿效果如图9所示。实施例二下面将结合图1-9对本发明所述的方法进行详细的解释和说明：如图1和图2所示，本发明实施例的机载显控台由显控台机架(即本发明实施例一所述的上机架1和下机架2，通过螺栓连接固定)、人机交互一体机11、键盘17/鼠标16、控制盒14、触摸屏13、供氧单元12、照明灯18以及一体机调姿伺服系统15等设备组成，具体如图1所示，另外还包括：照明灯18、供氧单元12、或者其他各种小触摸屏和各种控制盒等产品。当人机交互一体机处于初始复位状态下，显控台外形尺寸为750mm×898mm×1409mm(宽×深×高)。显控台所有设备安装在显控台机架上，机架采用碳纤维t700材料加工成型，该材料基本性能如表1所示。表1碳纤维t700基本性能如图3和图4所示，本发明实施例的上机架1进一步包括凸台、斜面台和水平台。本发明的下机架2上进一步包括第一支撑腿21和二支撑腿22，即左右支撑腿，以及第一连接梁23和第二连接梁24，所述第一支撑腿21、所述第二支撑腿22、所述第一连接梁23和所述第二连接梁24采用模压工艺成型；所述第一连接梁23和所述第二连接梁24的两侧分别与所述第一支撑腿21和所述第二支撑腿22连接，所述上机架1固定在所述第一支撑腿21和第二支撑腿22上。总体来说，本发明的优点在于显控台碳纤维机架根据各部分外观造型采用不同的成型工艺，既保证了显控台机架的减重，也有利于整体外观造型设计；其次，采用“一大两小”触摸屏的显示配置有利于提升操作员的观察效果和更好的人机互动；再次，人机交互一体机姿态可调并具有记忆功能，提高了操作员的使用舒适性和工作效率，使得该显控台的设计更加符合人机工程学的要求。尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。当前第1页1 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技术特征：1.一种机载可调姿人机交互显控台，其特征在于，包括：相互连接的上机架和下机架，以及设置在所述上机架上的人机交互一体机、控制单元、输入单元和伺服系统，其中，所述下机架用于支撑所述上机架；
所述上机架进一步包括凸台、斜面台和水平台，所述斜面台将所述凸台与所述水平台进行连接；
所述凸台上设有所述伺服系统，在所述伺服系统上设有传动件，通过所述传动件将所述人机交互一体机固定到所述伺服系统上，且通过控制所述传动件以调整所述人机交互一体机的姿态；
所述斜面上设有所述控制单元，所述水平台上设有所述输入单元，通过所述控制单元和所述输入单元对所述人机交互一体机和所述伺服系统进行控制。
2.根据权利要求1所述的人机交互显控台，其特征在于，所述伺服系统进一步包括外壳、传动件和控制板；
所述传动件的一端与所述外壳连接，另一端与所述人机交互一体机连接，用于根据所述控制板的控制，调整所述人机交互一体机的姿态。
3.根据权利要求2所述的人机交互显控台，其特征在于，
所述传动件为电动推杆，所述电动推杆为多个，以能够调整人机交互一体机的姿态布局在所述外壳上。
4.根据权利要求2所述的人机交互显控台，其特征在于，
所述电动推杆为4个，设置在所述外壳的背板上。
5.根据权利要求4所述的人机交互显控台，其特征在于，所述控制板进一步包括：驱动模块、运动控制模块和测量反馈模块；
所述运动控制模块，用于基于所述电动推杆的位置信息以及各个电动推杆的电机的转速，通过所述驱动模块控制各个电动推杆的电机，以使所述电动推杆之间协同动作；
所述驱动模块，用于给各个电动推杆的电机提供正转和反转的动力；
所述测量反馈模块，用于检测各个电机的转速，以及各个电动推杆的位置信息，并将检测到的电机的转速和电动推杆的位置发送给所述运动控制模块。
6.根据权利要求1所述的人机交互显控台，其特征在于，
所述控制单元进一步包括控制盒和触摸屏，所述斜面台上进一步包括供氧单元，所述输入单元包括键盘和鼠标；
根据操作需求来设置所述控制盒、所述触摸屏、所述供氧单元和所述键盘的位置。
7.根据权利要求1所述的人机交互显控台，其特征在于，
所述上机架通过热压罐成型工艺一次成型，所述下机架包括第一支撑腿、第二支撑腿、第一连接梁和第二连接梁，所述第一支撑腿、所述第二支撑腿、所述第一连接梁和所述第二连接梁采用模压工艺成型；
所述第一连接梁和所述第二连接梁的两侧分别与所述第一支撑腿和所述第二支撑腿连接，所述上机架固定在所述第一支撑腿和第二支撑腿上。
8.根据权利要求6所述的人机交互显控台，其特征在于，
所述第一连接梁和所述第二连接梁之间设有纵向加强筋和横向加强筋，通过所述第一支撑腿和第二支撑腿以及所述纵向加强筋和横向加强筋对所述上机架进行支撑。
9.根据权利要求6所述的人机交互显控台，其特征在于，
相对于与所述纵向加强筋和所述横向加强筋连接的另一端，所述第一支撑腿和所述第二支撑腿之间均通过转接梁与横梁进行连接。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的人机交互显控台，其特征在于，
所述上机架和所述下机架均为碳纤维。
技术总结本发明公开了一种机载可调姿人机交互显控台，本发明从结构与功能一体化设计的角度出发，贯彻以人为本的设计理念，提供一款重量更轻、人机交互更好，并能够满足机载环境要求的显控台。本发明的机架各零部件在生产时根据外形设计要求选择更加合理的成型工艺，可以有效控制机架重量，并且本发明的人机交互一体机屏幕大、姿态可调，满足不同操作员对视距、视角的差异性需求，增强使用舒适感。
技术研发人员：孙兆兵;程丽珠;罗祥振;徐永利
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司电子科学研究院
技术研发日：2020.01.07
技术公布日：2020.06.05
