一种转轮手枪自动锁定系统及控制方法

1.本发明涉及电机控制和结构设计领域，具体设计一种转轮手枪自动锁定系统及控制方法。


背景技术：

2.智能枪械的概念早在20年前就开始研发，但是一直处在争议中停滞不前。在一线执法的过程中，存在枪支被抢夺的风险，或者被偷的情况，而造成一线警察生命安全威胁。近年来，美国多家公司开始研发智能枪械，但其仍存在一些待解决的问题。常规的智能枪械往往是通过增添外部配件实现，且配件是金属，当磁铁放置在枪体某个特定角度时，枪械将会失去开火限制；并且采用外部射频芯片与枪械通信进行授权时，做不到绝对的安全，一旦信号传输出现问题，很容易被找到破绽。智能化势必是未来武器发展的趋势，因此有必要设计一种具备自动锁定功能的转轮手枪系统，以解决上述问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种转轮手枪自动锁定系统及控制方法，以实现转轮手枪的自动锁定功能。
4.本发明的技术方案为：一种转轮手枪自动锁定系统，包括控制模块、机械锁定块、手枪握把模块和智能手表；机械锁定块与控制模块中的微动电机转轴固定连接，用于实现对手枪的解锁/锁定；机械锁定模块与控制模块共同安装在握把模块中，控制模块与智能手表通过蓝牙芯片建立通信联系，用于实现解锁/锁定命令的接收与反馈。
5.一种转轮手枪自动锁定系统的控制方法，步骤1：判断用户授权状态；未授权获得使用的用户会限制其访问权限，授权用户通过密码登入系统；步骤2：授权用户的状态下，进行检测和反馈控制；智能手表对使用者进行生命体征检测，电子围栏检测，设备识别检测；当使用者存在生命体征，所处位置在预设电子围栏范围内部，智能手表连接至蓝牙芯片时，才可对手枪进行控制。三者若有一项及其以上不满足，则进行警告并锁定手枪设备。
6.与现有技术相比，本发明专利的有益效果是：本发明的转轮手枪自动锁定系统及控制方法；
7.(1)通过程序编写，与智能手表端进行配合，能实现诸如密码验证登录、解锁/锁定、断线自锁、电子围栏设置、实时定位等功能，很大程度上提高了使用者对于枪械的控制，提高了安全性。
8.(2)握把设计结合人体工效学设计，曲线弧面更贴合手，提高了使用者握持射击时的舒适性，同时，握把的制作采取光敏树脂3d打印，具备较好的机械强度，不会干扰蓝牙信号传输，并且能有效降低制造成本，满足大规模生产需求。
9.(3)本发明的主控单片机端与智能手表端的交互采用自定的通讯协议进行信号传输，报文包含五个字节使通信更加安全；且协议定义了反馈转轮手枪状态，与智能手表端结合可实时查看转轮手枪状态。
10.(4)本发明通过结构设计，设计出新结构手枪握把，直接将锁定机构置于手枪内部，锁定结构简单，无需配件，枪锁一体，方便使用。
附图说明
11.图1为转轮手枪自动锁定系统流程示意图；
12.图2为转轮手枪自动锁定系统结构示意图；其中(a)为左握把，(b)为右握把；(c)为智能手表；
13.图3为左右握把与转轮手枪的枪体配合示意图；其中(a)为左握把配合，(b)为右握把配合示意图；
14.图4为系统锁定/解锁示意图，其中(a)为系统锁定状态，(b)为系统解锁状态；
15.图5为系统整体配合三视图，其中(a)为正视图，(b)为侧视图，(c)为俯视图；
16.图6为微动电机控制结构图；
17.图7为系统控制方法流程图。
18.图中:1、主控单片机芯片；2、蓝牙芯片；3、锂电池；4、微动电机；5、机械锁定块；6、左握把；7、右握把；8、智能手表；9、转轮手枪；10、击锤簧杆。
具体实施方式
19.下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。下面结合本发明专利实施中的附图，对本发明专利实施中的技术方案进行清楚地、完整地描述，显然，所描述地实施仅仅是本发明专利一部分实施，而不是全部地实施例。基于本发明专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明专利保护的范围。
20.请参阅图1-3，本发明专利提供一种技术方案；一种转轮手枪自动锁定系统，包括控制模块、机械锁定块5、手枪握把模块和智能手表8。机械锁定块5卡入控制模块中的微动电机4转轴中，通过微动电机转轴带动机械锁定块转动，实现对手枪的解锁/锁定；握把模块中根据结构设计，预留出孔槽，将机械锁定模块5与控制模块共同安装在握把模块中；控制模块与智能手表8通过蓝牙芯片建立通信联系，实现解锁/锁定命令的接收与反馈。
21.所述控制模块包括主控单片机芯片1、蓝牙芯片2、锂电池3和微动电机4。蓝牙芯片2的rx(接收端)和tx(发送端)引脚分别与主控单片机芯片1的tx(发送端)和rx(接收端)引脚连接，蓝牙芯片2的status(状态)引脚与主控单片机芯片的一使能引脚连接；所述微动电机4的pmw(脉冲宽度调制)引脚与主控单片机芯片1的pmw(脉冲宽度调制)引脚连接，所述锂电池3与主控单片机芯片1，蓝牙芯片2，微动电机4进行共地连接。
22.其中，主控单片机芯片1具备多个模拟接口和数字接口，同时，其还自带usbtype-c接口，可使用接口进行供电、下载代码以及接收信号。通过编程，在单片机内部设计转轮手枪自动锁定系统的控制程序。
23.蓝牙芯片2，用于和智能手表8进行配对，并将接收到来自手表的信号并通过发送端传输至主控单片机芯片1的接收端，进而实现对微动电机4的转动控制。蓝牙芯片2的状态端与主控单片机芯片1使能引脚连接，当蓝牙正常连接时，蓝牙芯片2的状态端输出高电平，当蓝牙断开时，蓝牙芯片2的状态端输出低电平。通过高低电平信号反馈蓝牙的连接情况，
当低电平时，主控单片机芯片1将执行锁定指令，实现断线自锁。考虑到整个模块耗电及续航问题，蓝牙芯片2采用低功耗蓝牙模块，电池采用大容量可充电池，可以通过主控单片机端usbtype-c口接入外部电源进行充电，改善传统锁定模块的续航问题，正常使用情况下，能达到5-6小时的续航，足够满足大多数使用情况。
24.微动电机4包括直流电机、减速齿轮组、角度传感器和控制电路；具体如图6所示，
25.其中控制电路接收主控单片机1的控制信号，并驱动直流电机转动；直流电机连接齿轮组的输入轴，并带动齿轮组转动；齿轮组用于成倍减小电机的速度且成倍放大电机的输出扭矩，进而对扭矩进行输出；齿轮组的输出轴和角度传感器一起转动，角度传感器实时将齿轮组输出轴的转动角度传送给控制电路，通过反馈控制齿轮组的输出轴转动到目标角度或保持在目标角度，从而使得机械锁定5块转动角度，限制击锤杆10或让位给击锤杆10。其中齿轮组的输出轴作为微动电机4的转轴。
26.所述机械锁定块5上设有安装孔，安装孔尺寸与微动电机4转轴大小相同；机械锁定块5通过安装孔与微动电机4转轴固定连接，微动电机4旋转时带动机械锁定块5旋转。处于锁定状态下，机械锁定块5置于击锤簧杆10下端，导致击锤簧杆10无法继续向下移动击发；处于解锁状态下，微动电机4带动机械锁定块5转动，让出下端位置，击锤簧杆10进而可以向下移动击发。其中机械锁定块5由3d打印光敏树脂制成，在满足机械强度的同时，与传统金属相比，质量更轻，成本更低，握持舒适感更佳，且并不会干扰蓝牙信号传输。
27.所述手枪握把模块包括转轮手枪9左握把6和右握把7；所述主控单片机芯片1与蓝牙芯片2装入具有特定形状卡槽的右握把7中，所述锂电池3、微动电机4和机械锁定块5装入具有特定形状卡槽的转轮手枪左握把6中，所述转轮手枪9左握把6和右握把7通过螺钉螺母连接，且握把的制作采取光敏树脂3d打印。
28.所述智能手表与主控单片机芯片1通过蓝牙配对连接。智能手表8通过程序开发，在手表面板上可实时显示手枪解锁/锁定状态，同时结合智能手表8自带的定位功能及心率检测功能，可实现使用者的状态信息的检测上报。同时智能手表8设有蜂鸣器，用于枪支丢失时启动报警功能。
29.本发明的设计的一种转轮手枪自动锁定系统中智能手表8和主控单片机芯片1的通讯协议包含控制命令和状态返回信息。报文包含5个字节，包含帧头，帧长度，命令字，数据，帧尾，例如{0xaa,0x05,0x01,0x01,0xb5}表示解锁命令。在解锁锁定的同时，单片机端也会进行实时状态信息反馈，例{0xaa,0x05,0x06,0x06,0xb7}表示手枪已解锁，同时智能手表8的面板上可以显示出此时手枪的状态。
30.工作原理：转轮手枪自动锁定系统中，先通过蓝牙芯片2与智能手表8配对连接，接收到来自智能手表8的解锁/锁定信号后，主控单片机1的pwm(脉冲宽度调制)端输出相应的电平信号，微动电机4接收到电平信号进行转动。处于锁定状态下，机械锁定块5置于击锤簧杆10下端，导致击锤簧杆10无法继续向下移动击发；处于解锁状态下，微动电机4带动机械锁定块5转动，让出下端位置，击锤簧杆10进而可以向下移动击发。
31.本发明涉及的一种转轮手枪自动锁定系统的控制方法如图7所示，其具体为步骤为：
32.步骤1：判断用户授权状态；未授权获得使用的用户会限制其访问权限，授权用户通过密码登入系统；
33.步骤2：授权用户的状态下，智能手表8对使用者进行生命体征检测，电子围栏检测，设备识别检测；当使用者存在生命体征，所处位置在预设电子围栏范围内部，智能手表8连接至蓝牙芯片2时，才可对手枪进行控制。三者若有一项及其以上不满足，则进行警告并锁定手枪设备；
34.具体的，系统对手枪设备状态进行实时检测，并进行状态回报。智能手表8每一分钟进行一次心率检测，当使用者失去生命体征信息时，系统将发出警告并下达锁定指令，锁定手枪；主控芯片程序端通过预先测量规定距离时蓝牙的rssi(接收信号的强度指示)值，设为阈值，当蓝牙超过此距离断线时，系统也将发出警告并下达锁定指令，锁定手枪。

技术特征：
1.一种转轮手枪自动锁定系统，其特征在于，包括控制模块、机械锁定块、手枪握把模块和智能手表；机械锁定块与控制模块中的微动电机转轴固定连接，用于实现对手枪的解锁/锁定；机械锁定模块与控制模块共同安装在握把模块中，控制模块与智能手表通过蓝牙芯片建立通信联系，用于实现解锁/锁定命令的接收与反馈。2.根据权利要求1所述的转轮手枪自动锁定系统，其特征在于，所述芯片控制模块包括主控单片机芯片、蓝牙芯片、锂电池和微动电机；其中蓝牙芯片与主控单片机芯片通过引脚连接；所述微动电机的与主控单片机芯片的通过引脚连接；所述锂电池与主控单片机芯片，蓝牙芯片，微动电机进行共地连接。3.根据权利要求1所述的转轮手枪自动锁定系统，其特征在于，所述手枪握把模块包括左握把和右握把；且左握把和右握把固定连接。4.根据权利要求2所述的转轮手枪自动锁定系统，其特征在于，所述微动电机包括直流电机、减速齿轮组、角度传感器和控制电路；控制电路连接主控单片机芯片，用于接收主控单片机的控制信号进而驱动直流电机转动；直流电机连接齿轮组的输入轴，并带动齿轮组转动，齿轮组用于传递转速和扭矩；角度传感器固定在齿轮组的输出轴上，用于实时反馈齿轮组的输出轴的转动角度。5.根据权利要求1所述的转轮手枪自动锁定系统，其特征在于，所述机械锁定块上设有安装孔，机械锁定块通过安装孔与微动电机转轴固定连接。6.根据权利要求3所述的转轮手枪自动锁定系统，其特征在于，所述左握把和右握把采取光敏树脂3d打印进行制作。7.根据权利要求1所述的转轮手枪自动锁定系统，其特征在于，所述智能手表设有蜂鸣器，用于枪支丢失时启动报警功能。8.一种转轮手枪自动锁定系统的控制方法，其特征在于，步骤1：判断用户授权状态；未授权获得使用的用户会限制其访问权限，授权用户通过密码登入系统；步骤2：授权用户的状态下，进行检测和反馈控制；智能手表对使用者进行生命体征检测，电子围栏检测，设备识别检测；当使用者存在生命体征，所处位置在预设电子围栏范围内部，智能手表连接至蓝牙芯片时，才可对手枪进行控制。三者若有一项及其以上不满足，则进行警告并锁定手枪设备。9.根据权利要求8所述的转轮手枪自动锁定系统的控制方法，其特征在于，系统对手枪设备状态进行实时检测，并进行状态回报。智能手表每一分钟进行一次心率检测，当使用者失去生命体征信息时，系统将发出警告并下达锁定指令，锁定手枪。10.根据权利要求8所述的转轮手枪自动锁定系统的控制方法，其特征在于，主控芯片程序端通过预先测量规定距离时蓝牙的阈值，当蓝牙超过此距离断线时，系统也将发出警告并下达锁定指令，锁定手枪。

技术总结
本发明涉及一种转轮手枪自动锁定系统及控制方法，转轮手枪自动锁定系统包括控制模块、机械锁定块、手枪握把模块和智能手表；机械锁定块与控制模块中的微动电机转轴固定连接，机械锁定模块与控制模块共同安装在握把模块中，控制模块与智能手表通过蓝牙芯片建立通信联系。转轮手枪自动锁定系统的控制方法包括用户状态的判断和授权状态下具体的检测和反馈控制。与现有技术，本发明应用简单的锁定结构和蓝牙通信控制，提高了使用者对于枪械的控制，提高了安全性，同时有效降低手枪握把的制造成本。造成本。造成本。


技术研发人员：温垚珂 沈鲁豫 贾益宁
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：2023.04.17
技术公布日：2023/7/25