CN102053625A - 一种用于曲面上的运动滑块控制方法 - Google Patents

Abstract

一种用于曲面上的运动滑块控制方法，涉及一种滑块运动机构。提供一种成本低、控制简单、可实现精确移动和定位的用于曲面上的运动滑块控制方法。先设置电磁铁阵列和电磁铁阵列的驱动控制电路，再编制控制程序，开启电源，单片机工作，单片机向各电磁铁发出控制指令，各电磁铁按照设定程序依次通断，各电磁铁按照通断顺序依次与运动滑块吸合，可使运动滑块精确移动、停止和复位，从而实现对运动滑块曲面轨迹进行精确控制。将复杂的三维空间曲线运动控制转化为二维平面曲线通断控制；打破了传统的电机驱动滑块运动方式，利用了无形的磁极运动控制有形的滑块运动；可利用磁极同极性相斥、异极性相吸的特点实现精确控制滑块静止后的位置。

Description

一种用于曲面上的运动滑块控制方法

技术领域

本发明涉及一种滑块运动机构，尤其是涉及一种用于曲面上的运动滑块控制方法。

背景技术

由于曲面(如球曲面)三维运动环境较为复杂，对于基于其上的运动滑块，既要实现其精确定位控制又要实现其运动轨迹可控是件非常麻烦的事情，现有技术中有根据曲面曲率和外形结构计算设计滑块上电机正反转运转时间或者其他依附滑块的滑轨运动，来实现三维曲面上的滑块任意轨迹运动的控制，但这样的控制方法对控制模块的要求很高，编程算法也十分复杂，对于应用在如头部按摩器、洗头机等小成本的机械产品上来说成本过高。

至今，采用电磁铁阵列通断来控制用于曲面上的运动滑块的方法尚未见报道。

中国专利CN201626072U公开了一种模具的防撞滑块结构，由滑块座、通过导滑槽在滑块座上往复移动的滑块、控制滑块运动的斜楔和对滑块定位的挡块组成，所述滑块与斜楔配合的斜导孔在靠近挡块一侧的斜面上端为曲面形式。该实用新型对滑块与斜楔配合的斜导孔结构进行了改进，结构简单合理，易于加工，既有效消除了合模时斜楔与滑块之间的干涉，很好地保证侧向抽芯结束时滑块的灵活可靠定位以及合模时滑块的安全顺利回位，同时又可以简化模具结构，降低模具成本，具有很好的应用前景和实际意义。

中国专利CN201215085公开一种用于变化滑片圆心式旋转流体机械的弓形滑块结构及该弓形滑块。该弓形滑块结构包括弓形滑块、以及供弓形滑块安装的安装件；弓形滑块包括第一安装曲面、以及设置在第一安装曲面内侧的第二安装曲面；第一安装曲面和第二安装曲面分别形成至少一段防脱段；安装件上设有与第一安装曲面和第二安装曲面配合安装槽。在弓形滑块上形成两个安装曲面，并在安装件(如变化滑片圆心式旋转流体机械的转子)上增加与第一安装曲面和第二安装曲面配合的安装槽，从而增加了控制弓形滑块摆动圆弧长度和约束能力，提高了弓形滑块稳定性和密封效果，完善了变化滑片圆心形式的流体机械实用推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低、控制简单、可实现精确移动和定位的用于曲面上的运动滑块控制方法。

本发明包括以下步骤：

1)设置电磁铁阵列

根据运动滑块需要完成的曲面轨迹制成曲面轨迹曲线，依照曲面轨迹曲线制作出曲面基板，然后在曲面基板表面安装电磁铁阵列，所述运动滑块设于曲面基板底面，所述电磁铁阵列由至少2个电磁铁组成；

2)设置电磁铁阵列的驱动控制电路

驱动控制电路设有单片机、排线插槽和电源接口，电源接口外接电源，单片机电源输入端接电源接口，单片机控制信号输出端接排线插槽，排线插槽的各插口分别接各个电磁铁；

3)编制控制程序

根据运动滑块的运动轨迹对电磁铁阵列中的各电磁铁进行工况确定，确定各电磁铁依次通断的速度和顺序，并将所确定的内容作为控制程序存储于单片机内；

4)运动控制

开启电源，单片机工作，单片机向各电磁铁发出控制指令，各电磁铁按照设定程序依次通断，各电磁铁按照通断顺序依次与运动滑块吸合，可使运动滑块精确移动、停止和复位，从而实现对运动滑块曲面轨迹进行精确控制。

在步骤1)中，所述曲面基板最好是中空曲面基板，所述中空曲面基板用于安装步骤2)中所述的驱动控制电路。

在步骤1)中，所述运动滑块可为磁性金属运动滑块。

在步骤1)中，所述运动滑块可为非磁性运动滑块，在非磁性运动滑块设置磁体，磁体的N极面对电磁铁阵列。

与现有技术比较，本发明具有如下突出优点：

本发明控制非常简便，即使是非常复杂的滑块三维曲线运动也能通过控制电磁阵列的各电磁铁通断实现控制，而无需采用电机控制。将本发明应用于洗头机、按摩器等器械上时，滑块上设置手爪，这样手爪就可以精准到达按摩穴位处，避免了手爪按摩运动偏差。当运动滑块为磁性运动滑块时，运动滑块上不必设置磁体就可实现运动精确控制。当运动滑块为非磁性运动滑块时，可在运动滑块上设置磁体，利用同相磁极的相斥和异相磁极的相互吸引特性，使磁性运动滑块精确控制。本发明具有3个显著创新点：1)将复杂的三维空间曲线运动控制转化为二维平面曲线通断控制；2)打破了传统的电机驱动滑块运动方式，利用了无形的磁极运动控制有形的滑块运动；3)可利用磁极同极性相斥、异极性相吸的特点实现精确控制滑块静止后的位置。

附图说明

图1为本发明实施例的技术方案原理示意图。

图2为本发明应用在洗头机上的示意图。

图3为图2的俯视结构示意图。

图4为图2的侧视结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明所述用于曲面上的运动滑块控制方法，包括以下步骤：

1)设置电磁铁阵列

根据运动滑块1需要完成的曲面轨迹制成曲面轨迹曲线，再依照曲面轨迹曲线制作出中空曲面基板2，然后在曲面基板2表面安装电磁铁阵列3，电磁铁阵列3由多个电磁铁31组成；运动滑块1设于曲面基板2底面；

2)设置电磁铁阵列的驱动控制电路(图1和2中未画出)

驱动控制电路设有单片机、排线插槽和电源接口，电源接口外接电源，单片机电源输入端接电源接口，单片机控制信号输出端接排线插槽，排线插槽的各插口分别接各个电磁铁；驱动控制电路可安装在曲面基板2内腔。

3)编制控制程序

根据运动滑块1的运动轨迹对电磁铁阵列3中的各电磁铁31进行工况确定，即确定各电磁铁31依次通断、反相的速度和顺序；并将所确定的内容作为控制程序存储于单片机内；

4)运动控制

开启电源，单片机工作，单片机向各电磁铁31发出控制指令，各电磁铁31按照设定程序依次通断，磁场依次沿曲面移动变化，各电磁铁31依次与运动滑块1吸合，可使运动滑块1精确移动(箭头表示移动方向)、停止和复位，从而实现对运动滑块1曲面轨迹进行精确控制。

在步骤1)中，所述运动滑块1可为磁性金属运动滑块。也可为非磁性运动滑块，非磁性运动滑块需增设磁体(图1和2中未画出)，磁体的N极面对电磁铁阵列。

参见图2～4，本发明应用于洗头机上，驱动控制电路未具体画出。对手爪1’(为非磁性运动滑块)控制的具体步骤为：

1)将洗头机壳体P作为曲面基板，在壳体P表面设置电磁铁阵列：电磁铁阵列3’设有等距(10mm的间距)均布的的40个(数量可根据实际情况自定)电磁铁31’，将各电磁铁31’进行编号(如01，02，03...)各电磁铁31’的接线用排线接到驱动电路板上的排线插槽上。

2)将手爪1’作为非磁性运动滑块，手爪1’设在洗头机壳体P底面上，壳体P为中空壳体，在手爪1’上设置磁体，磁体的的N极面对电磁铁阵列3’，电磁铁阵列驱动电路设有51单片机，5个3/8译码器(74HC138)，排线插槽和电源接口。电磁铁阵列驱动电路的接线设于壳体P的中空腔中，51单片机和5个3/8译码器设于控制盒4内。

3)根据洗头按摩需要来设计手爪1’的曲面运动轨迹，并将手爪1’的曲面运动轨迹(三维立体曲线轨迹)投影到电磁铁阵列3’曲面上，以此确定依次工作的各电磁铁31的通电顺序，未投影到的电磁铁通反相电压产生与磁性反相的磁场，用以修正手爪1’运动轨迹。并将对各电磁铁31’的控制过程编为程序导入单片机。

4)手爪1’运动控制：51单片机依照程序以设定速度和顺序输出控制信号，通过各3/8译码器译码后到达各电磁铁31’，各电磁铁31’按设定的速度顺次通电，手爪1’通过每个电磁铁单元时该单元反相通电，其余电磁铁均反相通电不变。则手爪1’随着磁极的运动依照相应曲线轨迹而运动。

5)运动结束后，手爪1’按程序选出最短路线回到运动起始点(中间最高位置)，等待下一次运动。

Claims (4)

1.一种用于曲面上的运动滑块控制方法，其特征在于包括以下步骤：

1)设置电磁铁阵列

根据运动滑块需要完成的曲面轨迹制成曲面轨迹曲线，依照曲面轨迹曲线制作出曲面基板，然后在曲面基板表面安装电磁铁阵列，所述运动滑块设于曲面基板底面，所述电磁铁阵列由至少2个电磁铁组成；

2)设置电磁铁阵列的驱动控制电路

驱动控制电路设有单片机、排线插槽和电源接口，电源接口外接电源，单片机电源输入端接电源接口，单片机控制信号输出端接排线插槽，排线插槽的各插口分别接各个电磁铁；

3)编制控制程序

根据运动滑块的运动轨迹对电磁铁阵列中的各电磁铁进行工况确定，确定各电磁铁依次通断、反相的速度和顺序；并将所确定的内容作为控制程序存储于单片机内；

4)运动控制

开启电源，单片机工作，单片机向各电磁铁发出控制指令，各电磁铁按照设定程序依次通断，各电磁铁按照通断顺序依次与运动滑块吸合，可使运动滑块精确移动、停止和复位，从而实现对运动滑块曲面轨迹进行精确控制。

2.如权利要求1所述的一种用于曲面上的运动滑块控制方法，其特征在于在步骤1)中，所述曲面基板是中空曲面基板，所述中空曲面基板用于安装步骤2)中所述的驱动控制电路。

3.如权利要求1所述的一种用于曲面上的运动滑块控制方法，其特征在于在步骤1)中，所述运动滑块为磁性金属运动滑块。

4.如权利要求1所述的一种用于曲面上的运动滑块控制方法，其特征在于在步骤1)中，所述运动滑块为非磁性运动滑块，在非磁性运动滑块上增设磁体，磁体的N极面对电磁铁阵列。

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