CN102256513B - 电磁式摇摆装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的各种实施方式涉及动力儿童摇摆装置。在各种实施方式中，摇摆装置包括座位、摇摆装置框架、一个或更多个摇摆臂、第一磁组件、第二磁组件、摇摆运动传感器以及摇摆控制电路。磁组件被构造成产生沿摇摆路径驱动座位的磁力。摇摆控制电路被构造成至少基于来自摇摆运动传感器的输入来控制磁组件，并且产生控制信号使座位以由使用者指定的基本恒定的振幅摇摆。

Description

电磁式摇摆装置
背景技术
一般地，通过提供沿弧形的路径平稳地摇摆的座位，儿童摇摆装置用于娱乐和使儿童包括婴儿入睡。动力儿童摇摆装置特别有利，因为它们被构造成自动地摇摆座位而不需要父母或儿童持续地提供原动力以使座位保持运动。这种动力儿童摇摆装置已知为通过与摇摆装置座位机械联接的电机(例如，直流电机)以不同的设置来提供动力。其它的动力儿童摇摆装置利用磁驱动系统，该磁驱动系统由于它们出众的可靠性和安静的运行而比电机驱动摇摆装置有利。例如，某一个磁驱动的儿童摇摆装置利用电磁体，该电磁体被构造成推开与摇摆装置座位相连的单个永磁体，从而沿座位的弧形路径驱动座位。
然而，当前的磁驱动的儿童摇摆装置有许多缺点。当前的摇摆装置只被构造成以排斥磁力驱动摇摆装置座位。因而，当前的磁驱动系统只有在摇摆装置座位移动离开其中一个磁组件时才有效。这限制了这种摇摆装置控制摆动的动力学和提供平稳且持续的驱动力的能力。另外，由于两个磁性物体之间的磁力随着距离的增加而减小，当前的摇摆装置的磁驱动组件之间显著的间隔降低了它们的磁驱动系统的功率效率。
相应地，在本领域中需要带有改进的磁驱动系统的磁驱动的儿童摇摆装置，该磁驱动系统提供了改进的摇摆装置动力学和更高的功率效率。
发明内容
本发明的多种实施方式涉及动力儿童摇摆装置，该动力儿童摇摆装置包括磁驱动系统，该磁驱动系统由摇摆控制电路控制而且被构造成驱动摇摆装置座位使得座位以使用者指定的振幅摇摆。根据各种实施方式，磁驱动系统包括构造成选择性地产生驱动摇摆装置座位的磁力的至少两个磁组件。在一个实施方式中，磁驱动系统是电磁驱动系统，该电磁驱动系统包括电磁体，该电磁体以可操作的方式连接于摇摆装置座位并构造成与另一磁组件一起产生吸引磁力和排斥磁力，从而驱动摇摆装置座位。在另一个实施方式中，磁驱动系统是螺线管驱动系统，该螺线管驱动系统包括电磁线圈和被构造成装配在线圈内并产生驱动摇摆装置座位的磁力的磁组件。在磁驱动系统的每一个实施方式中，摇摆控制电路被构造成监控座位的振幅并产生促使磁驱动系统以使用者限定的振幅驱动摇摆装置座位的控制信号。
根据多种实施方式，动力儿童摇摆装置包括座位、摇摆装置框架、一个或更多的摇摆臂、第一磁组件、第二磁组件、摇摆运动传感器以及摇摆控制电路。一个或更多个摇摆臂被可旋转地支撑在摇摆装置框架上，将座位悬置，并允许座位沿路径摇摆。第一磁组件以可操作的方式连接至摇摆装置框架，且第二磁组件以可操作的方式连接至座位。磁组件中的至少一个包括电磁体。摇摆运动传感器被构造成产生指示座位摆动的振幅的信号。摇摆控制电路被构造成接收来自摇摆运动传感器的信号，将该信号与摇摆装置的目标振幅进行比较，并产生基于比较的电信号，该电信号使电流被供应至电磁体，从而在第一磁组件与第二磁组件之间产生吸引磁力，这使得座位以比较接近目标振幅的振幅摇摆。
根据多种其它的实施方式，动力儿童摇摆装置包括座位、摇摆装置框架、一个或更多个摇摆臂、第一磁组件以及第二磁组件。摇摆装置框架支撑座位并限定至少一个弧形支撑件。一个或更多个摇摆臂被可旋转地支撑在摇摆装置框架上并支撑座位，从而将座位悬置并允许座位沿路径摇摆。弧形支撑件设置成与座位的摇摆路径相邻，并且被弯曲成与座位的摇摆路径大体平行。第一磁组件由弧形支撑件支撑。当座位沿其摇摆路径摇摆时，第二磁组件以可操作的方式连接至座位并被构造成沿着与弧形支撑件大体平行且相邻的路径移动。磁组件中的至少一个包括被构造成选择性地与其它磁组件一起产生磁力从而使座位沿其摇摆路径摇摆的电磁体。
根据多种其它的实施方式，动力儿童摇摆装置包括座位、摇摆装置框架、一个或更多个摇摆臂、第一磁组件以及第二磁组件。摇摆装置框架被构造成支撑座位并限定至少一个支撑件。一个或更多个摇摆臂被可旋转地支撑在摇摆装置框架上，并且摇摆臂中的至少一个支撑座位，从而将座位悬置并允许座位沿着路径摇摆。第一磁组件由支撑件支撑。第二磁组件以可操作的方式连接至座位并包括具有中央腔的电磁线圈。当第二磁组件经过第一磁组件时，第一磁组件位于中央腔内。第二磁组件被构造成选择性地与第一磁组件一起产生磁力，从而使座位沿其摇摆路径摇摆。
附图说明
现在将参照附图，附图不必按照比例画出，其中：
图1示出了根据本发明的一个实施方式的动力儿童摇摆装置的前立体图；
图2A示出了根据本发明的一个实施方式的动力儿童摇摆装置的后立体图；
图2B示出了图2A所示的动力儿童摇摆装置的局部的放大的后立体图；
图3示出了根据本发明的一个实施方式的电磁驱动系统的组件的内部的立体图；
图4A示出了根据本发明的一个实施方式的电磁驱动系统的示意性截面图；
图4B示出了根据本发明的一个实施方式的电磁驱动系统的另一个示意性截面图；
图4C示出了根据本发明的一个实施方式的电磁驱动系统的另一个示意性截面图；
图4D示出了根据本发明的一个实施方式的电磁驱动系统的另一个示意性截面图；
图5示出了根据本发明的一个实施方式的电磁驱动系统的示意性截面图；
图6示出了根据本发明的一个实施方式的动力儿童摇摆装置的前立体图；
图7A示出了根据本发明的一个实施方式的螺线管驱动系统的示意性截面图；
图7B示出了根据本发明的一个实施方式的螺线管驱动系统的另一个示意性截面图；
图7C示出了根据本发明的一个实施方式的螺线管驱动系统的另一个示意性截面图；
图7D示出了根据本发明的一个实施方式的螺线管驱动系统的另一个示意性截面图；
图8A示出了根据本发明的一个实施方式的动力儿童摇摆装置的组件的前立体图；
图8B示了根据本发明的一个实施方式的动力儿童摇摆装置的组件的后立体图；
图9示出了根据本发明的一个实施方式的螺线管驱动系统的示意性截面图；
图10示出了根据一个实施方式的动力儿童摇摆装置的摇摆控制电路、摇摆运动传感器、电源以及电磁线圈的示意图。
具体实施方式
现在将参照在其中示出了发明的实施方式的附图在下文中更加充分地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，而且不应该解释为只限于本文提出的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将是彻底和完整的，而且将向本领域技术人员充分地表达本发明的范围。全文中相似的数字适用于相似的元件。
如上所述，本发明的各种实施方式涉及设置有座位的动力儿童摇摆装置，该座位由磁驱动系统以受控振幅沿着摇摆路径驱动。根据各种实施方式，动力儿童摇摆装置通常包括摇摆装置框架、座位、摇摆臂、磁驱动系统、电源、摇摆运动传感器以及摇摆控制电路。如上所述，在一个实施方式中，磁驱动系统是电磁驱动系统。在另外一个实施方式中，磁驱动系统是螺线管驱动系统。本文描述了这些驱动系统和它们各自的控制电路的各种实施方式。
带有电磁驱动系统的揺摆装置
如图1所示，根据一个实施方式的动力儿童摇摆装置100包括摇摆装置框架120、座位130、摇摆臂140、电源150、电磁驱动系统、摇摆运动传感器180(如图3所示)以及摇摆控制电路190(如图2A所示)。摇摆装置框架120包括基础部分122和竖直部分124。基础部分122被构造成搁置在支撑表面(例如，地板)上并提供一个稳固的基础，在此基础上支撑摇摆装置100的其它的组件。竖直部分124从基础部分122向上延伸，形成升高的弧件，座位130悬挂在该弧件上。竖直部分124还包括支撑件126(如图2A所示)，该支撑件从竖直部分124的一侧弧形地延伸到竖直部分124的相反侧。另外，支撑件126的弧形形状与座位130的摇摆路径基本平行。竖直部分124还包括位于由竖直部分124形成的孤的顶部附近的使用者输入控制器128(例如，按钮，刻度盘，开关)。如以下将关于摇摆控制电路190所更详细地描述的，使用者输入控制器128允许使用者控制座位130的运动的多个方面(例如，振幅)，以及摇摆装置100的附加特征(例如，计时器，声音和音乐控制)。
座位130被构造成支撑儿童或婴儿，并且通过摇摆臂140以可旋转的方式连接到摇摆装置框架120的竖直部分124。摇摆臂140由合适的弹性材料构成，该弹性材料能够支撑座位130以及占用该座位130的儿童的重量。摇摆臂140的上端在枢转点141处连接于竖直部分124。摇摆臂140从枢转点141向下延伸并弯曲到座位130下的一个或更多个连接点。在例示实施方式中，摇摆臂140连接到直接支撑座位130的座位框架上。在一个实施方式中，使用者可以根据需要从摇摆臂140上移除座位130。枢转点141允许摇摆臂140和座位130绕着枢转点141并沿着弧形摇摆路径侧向摇摆(如图2A中运动箭头所示)。为了避免摇摆装置框架120的竖直部分124与座位130的摇摆路径相干涉，摇摆臂140的底部向前延伸以将座位130悬置在竖直部分124和枢转点141的略微前方。
摇摆装置100还包括电磁驱动单元，该电磁驱动单元包括第一磁组件和第二磁组件，该第一磁组件和第二磁组件构造成产生沿着座位130的摇摆路径对座位130进行驱动的磁力。在一个实施方式中，第一磁组件位于支撑件126内。第二磁组件位于连接到摇摆臂140的壳体142(如图2A和图2B所示)内，而且被构造成沿着座位130的摇摆路径的至少一部分与第一磁组件紧邻。
在图2B所例示的实施方式中，第一磁组件包括永磁体160，该永磁体160定位于支撑件126中间部分内，与支撑件126的端部等距，并介于座位130(如图1所示)与摇摆臂140(如图1所示)之间。永磁体160在支撑件126内竖直地定向使得永磁体160的其中一个磁极向上朝向枢转点141，而另一磁极向下朝向支撑表面。根据一个实施方式，永磁体160由与钕磁体竖直叠置的铁磁体组成。在这样的实施方式中，其中一个磁体在支撑件126内通过内部壳体紧固而且牢固地吸住另外一个磁体，从而防止任一磁体响应于磁力而在支撑件126内移动。根据各种其它的实施方式，永磁体160可以由一个或更多个其它的合适的磁体组成，并且可以以任何合适的方式紧固在支撑件126内。
如图2B所示，第二磁组件包括位于壳体142内的电磁线圈170。壳体142连接于摇摆臂140使得壳体142的上端143位于支撑件126的下方并与支撑件126相邻。当摇摆臂140绕着枢转点141旋转时，壳体142的上端143保持与支撑件126相邻。电磁线圈170在壳体142内竖直定向使得电磁线圈170的最上端磁极设置成接近壳体142的上端143。因而，当摇摆臂140绕着枢转点141旋转时，电磁线圈170的最上端磁极保持与支撑件126最接近。另外，当电磁线圈170摇摆靠近永磁体160时，电磁线圈170的最上端磁极与永磁体160的最下端磁极最接近。根据一个实施方式，电磁线圈170包括金属芯(例如，钢、铁)，这增强了由电磁线圈170产生的磁力。然而，在其它的实施方式中，电磁线圈170不包括金属芯。
电磁线圈170构造成当供应有来自电源150(如图1所示)电流时与永磁体160一起产生磁力。在例示实施方式中，电源150由一个或更多个电池(例如，干电池、锂离子电池、镍镉电池)组成，所述一个或更多个电池位于与摇摆装置框架120的基础部分122相连接的电池壳体内。根据各种实施方式，电源150可以是任何合适的电流源(例如，插座插入式AC/DC电源)。
因为供应至电磁线圈170的电流的方向指定了电磁线圈的极性，所以传输至电磁线圈170的电流脉冲可以产生将电磁线圈170从永磁体160推开的磁力(此处为“推脉冲”)或将电磁线圈170吸引至永磁体160的磁力(此处为“拉脉冲”)。因为永磁体160在支撑件126内被保持于固定位置中且电磁线圈170以可操作的方式连接至座位130，所以由磁组件产生的磁力将沿着座位130的摇摆路径驱动座位130。通过当电磁线圈170经过永磁体160时反复地向电磁线圈170传输电流，可以沿着座位130的摇摆路径持续地驱动座位130。
因为座位130被悬置于枢转点141的略微前方，所以座位130以及任何放置在座位130上的载荷(例如，儿童的重量)的组合重量绕枢转点141在摇摆臂140上产生转矩(例如，与枢转轴相倾斜的转矩)。因而，摇摆臂140向下并朝向摇摆装置框架120的竖直部分124略微弯曲。为了优化电磁驱动系统的功率效率，摇摆臂140被构造成响应于目标载荷而朝目标位置弯曲。在一些实施方式中，当处于目标位置时，永磁体160和电磁线圈170轴向对齐，使得永磁体160的最下端磁极与电磁线圈170的最上端磁极能够彼此紧邻。例如，在特别设计成容纳婴儿的摇摆装置100的实施方式中，目标重量可能等于婴儿的重量(例如，10磅)。相应地，当重10磅的婴儿被放在座位130中时，摇摆臂140会弯曲至目标位置。同样地，在设计成容纳更大范围的儿童的实施方式中，目标重量可能是中等儿童的重量(例如，20磅)。虽然电磁驱动系统被构造成在摇摆装置设计容差内的任何载荷条件下(例如，当座位上没有儿童，或者当重的儿童坐在座位中时)驱动座位130，但是电磁驱动系统在摇摆臂140弯曲至目标位置时更加有效地运行。
另外，通过将由电磁线圈170产生的磁力应用到摇摆臂140的下端，摇摆装置100能降低驱动座位130所需的功率。当电磁线圈170设置于摇摆臂140的底部、距离枢转点141相当远时，摇摆臂140对枢转点141有高程度的杠杆作用。这使得电磁驱动系统能够以比具有较少机械杠杆作用的驱动系统少的功率来产生驱动座位130所必需的转矩。
如下面将会更详细地描述，座位130的摆动的振幅由摇摆控制电路190控制，该摇摆控制电路190构造成基于来自摇摆运动传感器180(如图3所示)的输入(例如，信号)来控制供应到电磁线圈170的电流的定时、方向和幅度。根据各种实施方式，摇摆运动传感器180被构造成感应座位130的运动特征并产生指示座位130的振幅的信号。例如，在例示实施方式中，摇摆运动传感器180被构造成在沿着座位130的摇摆路径的目标感应点处感应座位130的速度并产生指示所感应到的速度的信号(例如，具有时间宽度的信号，其与座位130在其经过感应点时的速度相对应)。因为座位130的运动振幅与座位130的速度有关，所以由摇摆运动传感器180产生的信号指示了座位的振幅。如本领域的技术人员将理解的，由摇摆运动传感器180产生的振幅指示信号可以表示速度和速率。在其它的实施方式中，摇摆运动传感器180被构造成感应座位130何时改变方向(例如，在座位130的摇摆路径的顶点处)。例如，与在座位130的方向的改变之间所经历的时间相对应的信号、或者与在座位130的方向的改变之间所移动的弧长相对应的信号也可以指示座位130的振幅。
如图3中的例示实施方式所示，摇摆运动传感器180由红外传感器181、第一反射面182以及第二反射面183组成。红外传感器181和第一反射面182被构造成产生速度指示信号，而红外传感器181和第二反射面183被构造成产生方向指示信号。红外传感器181设置成与位于壳体142的上端143的电磁线圈170相邻。如此，当座位130(未图示)沿着它的摇摆路径移动时，红外传感器181持续性地和支撑件126相邻。第一反射面182设置成与位于支撑件126的下侧的永磁体160相邻，使得当摇摆臂140设置成与支撑件126的端部等距时，第一反射面182位于红外传感器181的正上方并与其相邻。如下面将会关于摇摆控制电路190而更详细地描述的，座位130在经过支撑件126的中心(即，速度感应点)时的速度可以通过测量红外传感器181在感应第一反射面182的反射时所产生的信号的宽度来确定。
虽然对于某些实施方式的控制而言不必要，但是第二反射面183允许摇摆控制电路190判定座位130移动的方向。第二反射面183设置成与处于支撑件126的下侧的第一反射面182最接近，使得当红外传感器181经过第一反射面182和第二反射面183时，座位130的速度是基本相同的。另外，第二反射面183的宽度与第一反射面182的宽度不同。相应地，摇摆控制电路190能够在对应于第一反射面182的信号与对应于第二反射面183的信号之间进行辨别。通过判定首先接收到与反射面182、183相对应的一对信号中的哪一个，摇摆控制电路190判定座位130在经过支撑件126的中心时的移动方向。
根据另一个实施方式(未图示)，摇摆运动传感器由光学传感器(例如，计算机鼠标传感器)组成，该光学传感器构造成对以可操作的方式连接于摇摆臂140(例如，在枢转点181处)的目标(例如轮或轮部)的运动进行感应。在这样的实施方式中，摇摆运动传感器180能够通过对轮的运动进行检测来感应座位130的运动。轮也可以包括一个或更多个切口部以为摇摆控制电路190提供参考点。例如，在一个实施方式中，参考点指示摇摆臂140的位置。摇摆运动传感器180的这个实施方式的有利之处在于，它能够在沿座位130的摇摆路径的任一个点处提供座位130的绝对位置和速度。
另外，根据各种其它的实施方式，摇摆运动传感器180可以是霍耳(Hall)效应传感器、激光传感器、加速计、光断续器、或者能够适于产生指示座位130的运动振幅且在必要的情况下指示座位130的运动方向的信号的其它传感器。根据又一实施方式，摇摆运动传感器可以由多个传感器组成，所述多个传感器构造成指示在沿座位130的摇摆路径的一个或更多个点处的座位130的位置、速度和/或方向。
带有电磁驱动系统的摇摆振幅控制
根据各种实施方式，摇摆控制电路190包括集成电路，该集成电路被构造成接收来自使用者输入控制器128和摇摆运动传感器180的信号，并且产生控制信号以控制座位130的运动的振幅。图10示出了摇摆控制电路190的一个实施方式的示意图，包括其内部存储器和比较器、以及摇摆控制电路190与摇摆运动传感器180、电磁线圈170、以及电源150之间的连接。在图1中的例示实施方式中，摇摆控制电路190设置成与壳体内的使用者输入控制器128最接近，所述壳体位于由摇摆装置框架120的竖直部分124所形成的弧件的顶部处。如上简述，由摇摆控制电路190产生的控制信号被配置成对从电源150传输至电磁线圈170的电流的定时、方向和幅度进行控制。基于来自摇摆运动传感器180和使用者输入控制器128的输入，摇摆控制电路190构造成产生使摇摆装置100以使用者期望的振幅摇摆的控制信号。
在控制摇摆装置100期间，摇摆控制电路190首先接收指示座位130的运动的目标振幅的来自使用者输入控制器128中的一个或更多个的一个或更多个控制信号。在例示实施方式中，使用者可以经由使用者输入控制器128从六个预先限定的振幅设定中选择。例如，在一个实施方式中，第一设定表示使用者希望座位130的振幅保持在9度与10度之间，此处，零度是垂直于支撑表面。其余的五个设定递增性地对应于更高的振幅范围(例如，14-15°，17-18°，22-23°，26-27.5°、以及29.5-30.5°)。当使用者通过使用者控制器128选择所述预先限定的振幅设定中的一个时，摇摆控制电路190将对应的振幅范围设定为目标振幅。另外，使用者输入控制器128提供了手动振幅设定，这允许使用者亲自将座位130移动到期望的振幅并释放座位130。当摇摆控制电路190检测到使用者已经选择了手动振幅设定时，摇摆控制电路190判定座位130在由使用者释放座位130的点处的振幅，而且将所判定的振幅设定为目标振幅。使用者输入控制器128还为使用者提供选择摇摆时间的选项，摇摆时间限定将以目标振幅来动座位130多久(例如，10分钟)。
基于从使用者输入控制器128接收到的控制信号，摇摆控制电路190确定目标振幅以及摇摆时间(如果指定)。接着，摇摆控制电路190确定与目标振幅相对应的目标速度。目标速度表示这样的速度，当座位130以与目标振幅相等的振幅摇摆时座位130将以该速度经过摇摆运动传感器180的速度感应点。在一个实施方式中，摇摆控制电路190从指示用于各种范围的振幅的目标速度的查找表中获取目标速度。在另一个实施方式中，摇摆控制电路190基于目标振幅计算目标速度。在又一个实施方式中，由使用者输入控制器128产生的控制信号被配置成直接指示与由使用者选定的振幅相对应的程序化目标速度。
在确定目标速度后，摇摆控制电路190等待接收来自摇摆运动传感器180的第一信号。在例示的实施方式中，使用者将座位130从它的静止位置移开并释放座位130，使得座位130摇摆经过摇摆运动传感器180的速度感应点(即，支撑件126的中心)。座位130在被使用者释放之后的移动的初始方向在此将被称为“第一方向”。当电磁线圈170沿第一方向摇摆经过速度感应点时，摇摆控制电路190接收到来自摇摆运动传感器180的两个初始信号。如上所述，其中一个初始信号对应于第一反射面182(此处为“速度信号”)，而另一个初始信号对应于第二反射面183(此处为“方向信号”)。
基于初始速度信号，摇摆控制电路190接着确定座位130的初始速度。如以上关于图3中的例示实施方式所述的，速度信号指示红外传感器181感应到第一反射面182的存在。所得到的速度信号具有：前沿，指示红外传感器181位于第一反射面182的下方；以及后沿，指示红外传感器181不再位于第一反射面182的下方。通过测量在速度信号的前沿与后沿之间所经历的时间，摇摆控制电路190确定信号的宽度(例如，以毫秒计)。因为红外传感器181以与座位130相同的速度移动经过第一反射面182时，速度信号的宽度与座位130的速度成反比。相应地，摇摆控制电路190通过这样的方式来确定当座位130经过速度感应点时的座位130的速度(例如，以米/秒为单位)：将第一反射面182的宽度(例如，以毫米计)除以从摇摆运动传感器180接收到的速度信号的宽度。在另一个实施方式中，目标速度与期望的速度信号宽度相对应并且摇摆控制电路190被构造成将速度信号的宽度与目标信号宽度进行比较，而不是计算座位130的实际速度。
接着，摇摆控制电路190将座位130的初始速度与目标速度进行比较以确定传输至电磁线圈170的电流的第一脉冲(即，“电流脉冲宽度”)。如果座位130的初始速度小于目标速度，则摇摆控制电路190将电流脉冲宽度设定成程序化初始脉冲宽度(例如，16毫秒)。如果座位130的初始速度大于目标速度，则摇摆控制电路190将下一个脉冲宽度设定成零，或者“无脉冲”。如上简述，在另一个实施方式中，摇摆控制电路190将速度信号的宽度与目标速度的宽度进行比较。在其它的优点中，这个方法使得摇摆控制电路190能够补偿由电源150提供的电压大小的减小(例如，由于电池电压低)。
在经过速度感应点之后，座位130沿第一方向向上摇摆，达到它的峰值振幅后，并开始沿第二方向向下朝永磁体160摇摆。摇摆控制电路190等待接收来自摇摆运动传感器180的下一个速度信号。紧随接收到速度信号以后，摇摆控制电路190产生使推脉冲被传输至电磁线圈170的控制信号，该推脉冲具有与所确定的电流脉冲宽度相等的脉冲宽度。图4A示出了当第一推脉冲被传输时电磁线圈170和永磁体160的位置和极性。另外，图4A-4B显示了根据一个实施方式的永磁体160和电磁线圈170的磁极的定向；“N”为北极，“S”为南极。
在速度信号的后沿处传输第一推脉冲。换句话说，一旦红外传感器181已经摇摆经过了第一反射面182，则电流被传输至电磁线圈170。在发生这种情况的点处，电磁线圈170的最上端磁极与永磁体160的最下端磁极在座位130运动的方向上略微偏心(如图4A所示)。因而，当电磁线圈170接收到推脉冲时，电磁线圈170在座位130的运动方向上被从永磁体160推开，从而沿座位130的摇摆路径驱动座位130。
根据特定的实施方式，上述的推脉冲是在速度信号的后沿之后伴随程序化点火延迟来传输的。电磁驱动系统的各种实施方式的测试已经显示这样的延迟能提高系统的效率，需要较少的动力以维持座位130的期望的振幅。在一个实施方式中，程序化点火延迟是通过摇摆控制电路190从查找表中确定的，该查找表使点火延迟和摇摆速度相关联，其中较低的摇摆速度对应于较长的点火延迟。例如，如果摇摆控制电路190确定适当的点火延迟是10毫秒，则摇摆控制电路190将在来自摇摆运动传感器180的速度信号的后沿之后10毫秒将推脉冲传输至电磁线圈170。另外，程序化点火延迟与电磁线圈170离开永磁体160的距离相对应。相应地，可以将点火延迟程序化以确保当电磁线圈170离开永磁体160一定距离时传输推脉冲。在另一个实施方式中，可以将点火延迟程序化以在速度信号的前沿之后存在许多时间。
根据另一个实施方式，上述的点火延迟可以通过这样的方式来实现：使用指示发射带的附加的位置以指示电磁线圈170的位置。例如，摇摆运动传感器180可以包括沿着支撑件126设置的一个或更多个附加反射带，以便指示目标位置或者摇摆控制电路190应该激发电磁线圈170的位置。在这种实施方式中，摇摆控制电路190被构造成在附加反射带之间进行区分，并且基于如附加反射带所指示的电磁线圈170的位置来向电磁线圈170激发推脉冲或拉脉冲。根据再一实施方式，摇摆运动传感器180包括能够感应与永磁体160相关联的电磁线圈170(例如，光学鼠标传感器)的绝对位置的传感器，并且摇摆控制电路190被构造成在由摇摆运动传感器180指示的一定位置处激发电磁线圈170。
刚好在推脉冲被传递之前，摇摆控制电路190接收最近的速度信号并存储速度信号的宽度。使用上述方法，摇摆控制电路190确定座位130的当前速度。如果当前速度低于目标速度，则摇摆控制电路190将新的电流脉冲宽度增加限定的增量。例如，在一个实施方式中，当确定当前速度低于目标速度时，摇摆控制电路190将电流脉冲宽度增加8毫秒，其中最大的脉冲宽度是200毫秒。同样地，如果当前速度大于目标速度，则摇摆控制电路190将电流脉冲宽度减小限定的增量。例如，在一个实施方式中，只要当前速度大于目标速度，摇摆控制电路190就将电流脉冲宽度减小8毫秒，并且只要电流脉冲宽度被计算成小于16毫秒，脉冲宽度就为零。根据一个实施方式，摇摆控制电路190被构造成将座位130的速度与目标速度进行比较并在每半个循环中(即，每次当座位130经过速度感应点时)调节脉冲宽度。根据其它的实施方式，摇摆控制电路190可以被构造成以频率较低的方式调节脉冲宽度(例如，每隔半个循环或每三个半个循环)。
在通过第一推脉冲沿着第二方向被推开后，座位130向上摇摆直至到达它的峰值振幅为止。当座位130沿着第一方向往回摇摆并靠近永磁体160时，摇摆控制电路190产生控制信号，使拉脉冲被传输至电磁线圈170，其中脉冲宽度与所确定的电流脉冲宽度相等。图4B示出当第一拉脉冲被传输时电磁线圈170的位置和极性。
如图4B所示，当电磁线圈170略微远离永磁体160时，摇摆控制电路190传输拉脉冲。摇摆控制电路190被构造成通过首先确定在先前两个速度信号之间所经历的时间来预测电磁线圈170何时会处于期望的位置。信号之间所经历的时间表示座位130的运动的最近完成的半个周期的持续时间。接着，摇摆控制电路190从半个周期的持续时间中减去程序化时间量(与当拉脉冲被传输时电磁线圈170离开永磁体160的距离相对应)并且确定激发拉脉冲的激发时间。在一个实施方式中，所减去的时间是根据查找表确定的，该查找表使减去时间与座位速度或半个周期的持续时间相关联。例如，如果所确定的激发时间是2.8秒，则摇摆控制电路190将在先前的速度信号的后沿之后2.8秒向电磁线圈170激发拉脉冲。根据其它的实施方式，其中摇摆运动传感器180被构造成指示电磁线圈170何时处于目标位置，摇摆控制电路190被构造成在摇摆运动传感器指示电磁线圈170处于目标拉脉冲位置时向电磁线圈170激发拉脉冲。
如图4B所示，拉脉冲在第一方向上沿着座位130的摇摆路径驱动座位130。在电磁线圈170经过速度感应点之后，具有与拉脉冲相同的脉冲宽度(即，电流脉冲宽度)的推脉冲被传输给电磁线圈170，如图4C所示，电磁线圈170相对于永磁体160的位置和极性和图4A中的它的位置基本类似。在推脉冲被传输之后，重复上述过程以确定随后的一对拉脉冲和推脉冲的电流脉冲宽度。图4D示出了当座位130沿着第二方向往回朝向永磁体160摇摆并且下一个拉脉冲被激发时的电磁线圈170的位置和极性。
摇摆控制电路190还被构造成考虑变化的支撑表面以及座位130的重心的改变可能对摇摆装置100的控制的影响。例如，在例示的实施方式中，摇摆运动传感器180被构造成在座位130的摇摆路径的中心(即，目标感应点)处感应座位130的速度，在理想条件下，这发生在支撑件126的中心。换句话说，在理想条件下，目标感应点和速度感应点是相同的。然而，如果摇摆装置100设置在不与重力的方向大致垂直的支撑表面上，则座位130的摇摆路径将相对于速度感应点偏移，使得速度感应点将与目标感应点(摇摆路径的中心)偏置。类似地，当儿童在座位130内变换其重量时，座位130的重心可影响摇摆路径相对于速度感应点的位置。在这些情况的任一种中，由摇摆运动传感器180感应的速度将低于座位130在其摇摆路径的真正中心处的速度。如果这个误差没有被考虑，则摇摆控制电路190将控制座位130就好像座位130摇摆得比实际的慢一样，导致不期望的高振幅。
在座位130已经完成一个完整的运动周期之后，摇摆控制电路190开始检查摇摆运动传感器180的速度感应点的位置相对于座位130的摇摆路径的改变。当摇摆运动传感器180在摇摆路径的中心(目标感应点)处感应座位130的速度时，座位130位于第一反射面182的每一侧的时间量基本相同。相应地，通过比较座位130位于第一反射面182的每一侧的时间，摇摆控制电路190判定摇摆运动传感器180是否正在偏置点处测量座位的速度。例如，如果对于一个运动周期而言，摇摆控制电路190判定座位130位于第一反射面182的第一侧的时间量大于座位130位于第一反射面182的第二侧的时间量，则摇摆控制电路190确定摇摆运动传感器180正在偏置点处感应摇摆的速度。
根据另一个实施方式，摇摆控制电路190通过将座位130在座位130运动的一个样本周期期间处于速度感应点的每一侧的时间百分比与目标百分比进行比较，来判定摇摆运动传感器180是否正在偏置点处感应摇摆的速度。这种方法对于目标感应点不是摇摆路径中心的摇摆装置100的实施方式很有用。例如，在这种实施方式中，取决于座位130的振幅，座位130将在不同的时间量内处于速度感应点的每一侧，即使当速度感应点处于与目标感应点相同的位置时也如此。然而，当速度感应点处于与目标感应点相同的位置时，座位130处于速度感应点的每一侧的时间百分比(即，目标百分比)将保持基本恒定而无关摇摆装置的振幅。相应地，通过将计时的百分比与目标百分比进行比较，摇摆控制电路190能够确定速度感应点的任何偏置。
为了补偿由偏置的速度感应点所引起的误差，摇摆控制电路190被构造成与所检测到的偏置成比例地调节所感应到的速度。例如，在一个实施方式中，摇摆控制电路190被构造成计算摇摆时间之间的差异，并基于计算出的时间差异(例如，通过算法或查找表)来确定借以对所感应到的速度进行调节的校正系数。通过基于由摇摆运动传感器180所感应的偏置速度来估计座位130的摇摆路径的中心点处的速度，摇摆控制电路190能够以目标振幅准确地驱动座位130。
另外，摇摆控制电路190被构造成基于所确定的偏置来为将来的拉脉冲设定时间。例如，如果座位130的摇摆路径相对于第一反射面182有偏移，则同样成立的是，电磁线圈140将不会在座位的摇摆路径的中心处经过永磁体160。相应地，摇摆控制电路190被构造成与所确定的偏置成比例地增加或减少用于传输拉脉冲的激发时间。这确保了在电磁线圈170相对于永磁体160处于适当的位置时传输拉脉冲。
根据各种实施方式，摇摆控制电路190被构造成重复上述过程以便以使用者指定的振幅持续驱动座位130，直至已经经历了由使用者指定的摇摆时间或者使用者以其它方式停止摇摆装置(例如，用手或通过使用者输入控制器)为止。另外，可以根据各种实施方式修改摇摆控制电路190的运行的各个方面。例如，在某种实施方式中，摇摆控制电路190被构造成对电磁驱动系统进行控制使得只有拉脉冲被用于驱动座位130。在其它实施方式中，摇摆控制电路190被构造成对电磁驱动系统控制使得只有推脉冲被用于驱动座位130。此外，摇摆控制电路190可以构造成基于各种不同的控制信号来运行(例如，上述各种振幅指示信号)。
带有电磁驱动系统的摇摆装置的替代性实施方式
根据要求保护的发明的各种其它的实施方式，动力儿童摇摆装置可以包括电磁驱动系统的变型以及与图1至图4中示出的实施方式相关的上述其它特征。例如，根据各种实施方式的电磁驱动系统包括至少一个磁体或磁性材料以及能选择性地吸引或排斥所述磁体或磁性材料的至少一个电磁体。在一个实施方式中，位于支撑件126内的第一磁组件是磁性材料(例如，铁)。在其它的实施方式中，第一磁组件是设置于支撑件126内的电磁线圈，而第二磁组件是设置于壳体142内的永磁体或磁性材料。在又一实施方式中，第一磁组件和第二磁组件两者是分别设置于支撑件126和壳体142内的电磁线圈。
根据各种实施方式，某些摇摆装置组件的位置和定向也可以修改。例如，在一个实施方式中，第一磁组件在支撑件126内位于偏心的位置(例如，与支撑件126的端部不等距的位置)。另外，第一磁组件和第二磁组件可以在支撑件126和壳体142内竖直定向或者水平定向。在某些实施方式中，第二磁组件和它的壳体可以设置成与支撑件126的侧边缘或顶边缘相邻(与如图1所示的与下边缘相邻相反)。在另一个实施方式中，壳体142、支撑件126以及电磁组件可以设置成更加靠近枢转点141并隐藏于驱动壳体内。
在其它的实施方式中，第一磁组件可以由多个磁体或磁性材料构件组成。例如，在图5示出的实施方式中，第一磁组件由在支撑件126内间隔分开的两列永磁体560组成。如同在图1至图3中示出的实施方式中一样，电磁线圈170以可操作的方式连接至摇摆臂140。永磁体560通过隔离件527(设置于永磁体560之间)和压缩弹簧528(设置于支撑件126的任一端部上)紧固于支撑件526内。在例示的实施方式中，永磁体526和电磁线圈170定向成与支撑件126垂直。
例示的实施方式包括摇摆控制电路190(未图示)，该摇摆控制电路190被构造成当电磁线圈170经过每个永磁体560时间歇地产生控制信号使推脉冲被传输至电磁线圈170。在一个实施方式中，摇摆控制电路190利用光学传感器(例如，上述计算机鼠标传感器)以检测电磁线圈170相对于永磁体560的位置，并且在适当的点处向电磁线圈170激发推脉冲。在另一个实施方式中，分离的传感器沿着支撑件126设置并且构造成向摇摆控制电路190指示每个永磁体560的位置，摇摆控制电路190构造成相应地激发推脉冲。在又一个实施方式中，摇摆控制电路190可以构造成基于与永磁体560的位置相对应的时序算法来向电磁线圈170传输推脉冲。通过在座位摆动路径的更大范围上使电磁线圈170被从永磁体560推开，可以改善座位运动的控制和驱动效率。在利用多个永磁体的各种其它的实施方式中，摇摆控制电路190可以构造成产生推脉冲和/或拉脉冲以驱动座位130。
如本领域的技术人员同样可以理解的，上述电磁驱动系统的一般原理可以并入到各种其它的摇摆装置实施方式中。例如，上述摇摆装置100的组件可以被修改以允许电磁驱动系统向前和向后驱动座位130(与侧向驱动相反)。另外，设想摇摆控制电路的实施方式可以被修改以适应电磁驱动系统的各种实施方式，使得摇摆装置座位的振幅可以如上所述得以控制。
带有螺线管驱动系统的摇摆装置
如图6所示，根据一个实施方式的动力儿童摇摆装置600包括摇摆装置框架620、座位630、摇摆臂640、螺线管驱动系统、摇摆运动传感器680、以及摇摆控制电路690。如在此处所使用的，术语“螺线管”指一种电磁体，该电磁体包括被构造成绕可移动芯部(例如，永磁体)缠绕的电磁线圈。摇摆装置框架620包括设置于座位630的每一侧的两个A型框架部分622。每个A型框架部分622都由两个腿部形成，所述两个腿部在上端处连接在一起并且构造成在下端处搁置在支撑表面(例如，地板)上。每个A型框架部分622也包括支撑件626，该支撑件626从一个A型框架腿部的中间部分呈弧形地延伸到相邻接的A型框架腿部的中间部分。支撑件626的弧形形状与座位630的摇摆路径基本平行。另外，摇摆装置框架620包括使用者输入控制器(未图示)，使用者输入控制器允许使用者控制座位630的运动的各个方面。在一个实施方式中，使用者输入控制器与图1中示出的与摇摆装置100相关的上述的那些使用者输入控制器基本类似。
座位630被构造成支撑儿童或婴儿，并且通过设置于座位630的每一侧的摇摆臂640枢转地连接至A型框架部分622。每个摇摆臂640的上端都在枢转点641处连接到其各自的A型框架部分622，枢转点641设置成接近每对A型框架腿部的最高点。从枢转点641，摇摆臂640向下朝支撑件626延伸。摇摆臂640以可操作的方式连接至座位630，从而将座位630悬置于支撑表面上方。枢转点641允许摇摆臂640和座位630绕着枢转点641且沿着弧形摇摆路径向前和向后摇摆(通过图6中的运动箭头指示)。
摇摆装置600还包括螺线管驱动系统，该螺线管驱动系统包括第一磁组件和第二磁组件，第一磁组件和第二磁组件被构造成产生沿着座位630的摇摆路径驱动座位630的磁力。在例示的实施方式中，第一磁组件是设置于支撑件626内的永磁体660(如图7A至图7D所示)。第二磁组件包括以可操作的方式连接至摇摆臂640的下端的电磁线圈670。根据各种实施方式，螺线管驱动系统的第一磁组件和第二磁组件可以设置于座位630的两侧，或者只设置于座位630的一侧。在此出于描述螺线管驱动系统的目的，所述部件将被描述为设置于座位630的一侧。
如图7A至7D中的例示实施方式所示，永磁体660设置于支撑件626的中间部分内，与支撑件626的端部等距。根据各种实施方式，永磁体626的宽度(沿着支撑件626的长度所测量到的)等于或大于电磁线圈670的宽度。根据一个实施方式，永磁体660在支撑件626内水平地定向，使得其磁极中的一个向前朝向摇摆装置600的前方，而另一磁极向后朝向摇摆装置600的后方。根据一个实施方式的永磁体660和电磁线圈670两者的磁极在图7A至图7D中用“N(北)”和“S(南)”来指示。如同以上关于图2B所示的永磁体160所描述的一样，永磁体660可以由一个或更多合适的磁体组成，并且可以以任何合适的方式紧固于支撑件626内。例如，在一个实施方式中，永磁体660由数个较小的、相连的永磁体组成，这些永磁体布置成与支撑件626的弯曲形状基本平行的弧形形状。而且，根据本发明的各种实施方式(包括但不限于摇摆装置100，600)，第一磁组件和第二磁组件中的一个或两个可以具有大致弧形的形状。
如图6和图7A-7D所示，电磁线圈670不包括金属芯部并且设置成使得电磁线圈670绕支撑件626装配。因而，当摇摆臂640绕着枢转点641旋转时，支撑件626的一部分保持位于电磁线圈670的腔内并且基本上与电磁线圈670同心。另外，当电磁线圈670摇摆经过支撑件626的中心时，永磁体660穿过电磁线圈670的腔。
电磁线圈670构造成当被供应有来自电源650的电流时与永磁体660一起产生磁力。如同以上关于电源150所描述的一样，电源650可以包括任何合适的电流源(例如，电池、插座插入式AC/DC电源)。与上述的电磁驱动系统类似，由电源650传输至电磁线圈670的电流脉冲可以被用于沿座位630的摇摆路径驱动座位630。然而，螺线管驱动系统允许通过永磁体660对存在于电磁线圈670腔内的集中磁场的反作用来驱动座位630。因而，由脉冲产生的磁力格外地强劲。另外，通过将由磁组件产生的磁力应用到摇摆臂640的端部，系统减少了驱动座位630所必需的力。因为需要较少功率以沿座位630的摇摆路径驱动座位630，所以螺线管驱动系统的这些特性增大了系统的整体效率。
如下面将会更详细地描述，座位630的摆动的振幅可以通过摇摆控制电路690来控制，摇摆控制电路190被构造成基于来自摇摆运动传感器680的输入来控制供应到电磁线圈670的电流的定时、方向以及宽度。在图6的例示实施方式中，摇摆运动传感器680是设置于枢转点641附近的光学传感器(例如，计算机鼠标传感器)。摇摆运动传感器680被构造成产生速度信号和方向信号，所述速度信号对座位630在经过支撑件626的中心(即，速度感应点)时的速度进行指示，所述方向信号指示座位630的移动方向。在另一个实施方式中，图6的摇摆运动传感器680还被构造成产生指示电磁线圈670相对于永磁体680的绝对位置的信号。
根据各种其它的实施方式，摇摆运动传感器180可以是能够产生指示座位630的振幅的信号并确定座位630的移动方向的传感器(例如，霍耳效应传感器、激光传感器、光断续器、加速计)。如上所述，与座位630的速度相对应或者指示座位630何时改变方向的信号可以指示座位630的振幅。如下面将会更详细地描述，摇摆装置600的某些实施方式包括能够确定座位630的位置的摇摆运动传感器(例如，上述摇摆运动传感器180的各种实施方式)。
带有螺线管驱动系统的摇摆振幅控制
根据各种实施方式，摇摆控制电路690包括集成电路，该集成电路构造成接收来自使用者输入控制器和摇摆运动传感器680的信号，并且产生控制信号以控制座位630的振幅。在图6中的例示实施方式中，摇摆控制电路690设置于摇摆装置框架620内，靠近枢转点641。基于来自摇摆装置控制传感器680和使用者输入控制器的输入，摇摆控制电路690被构造成产生使座位630以使用者期望的振幅摇摆的控制信号。
在控制摇摆装置600期间，摇摆控制电路690首先接收来自一个或更多个使用者输入控制器的一个或更多个控制信号。如同以上关于摇摆控制电路190所描述的一样，摇摆控制电路690首先基于从使用者输入控制器所接收到的控制信号来确定目标振幅以及(如果指定)摇摆时间。接着，摇摆控制电路190确定对应于目标振幅的目标速度。在一个实施方式中，这也可以使用以上关于摇摆控制电路190所述的方法来完成。
在确定目标速度之后，摇摆控制电路690等待接收来自摇摆运动传感器680的第一速度信号。与摇摆装置100类似，使用者首先将座位630从其静止位置移开并释放座位630，使得电磁线圈670摇摆经过摇摆运动传感器680的感应点。当电磁线圈170沿第一方向摇摆经过速度感应点时，摇摆控制电路690接收到来自摇摆运动传感器680的初始速度信号和初始方向信号。
基于初始速度信号，摇摆控制电路690接着确定座位630的初始速度。在一个实施方式中，这可以使用以上关于摇摆控制电路190所述的方法中的一个来完成。接着，摇摆控制电路690将座位630的初始速度与目标速度进行比较以确定传输至电磁线圈670的电流的第一脉冲的宽度(即，“电流脉冲宽度”)。在一个实施方式中，该电流脉冲宽度是基于相同的启动脉冲(16毫秒)来确定的，并且脉冲增量如同以上关于摇摆控制电路190所述的一样增加和减少。
在经过速度感应点之后，座位630沿第一方向向上摇摆，达到它的峰值振幅，并开始沿第二方向向下朝永磁体660摇摆。当电磁线圈670沿第二方向靠近永磁体660时，摇摆控制电路690等待接收来自摇摆运动传感器680的下一个速度信号。当摇摆控制电路690检测速度信号的后沿时，摇摆控制电路690产生控制信号使推脉冲被传输至电磁线圈670，该推脉冲具有与电流脉冲宽度相等的脉冲宽度。图7A示出了当第一脉冲被传输时电磁线圈670和永磁体660的位置和极性。如从图7A中可以看到的，推脉冲仅发生于当电磁线圈60的前端磁极移动经过永磁体660的端部时。根据各种其它的实施方式，由螺线管驱动系统产生的推脉冲也包括以上关于摇摆控制电路190所述的点火延迟。另外，根据各种实施方式，摇摆控制电路690可以被构造成使用许多不同的方法激发推脉冲，例如，在此关于摇摆控制电路190所述的方法。
在接收速度信号并激发推脉冲之后，摇摆控制电路690通过将座位630的当前速度与目标速度进行比较来确定新的电流脉冲宽度。摇摆控制电路690还通过确定适当的激发时间来为激发推脉冲做准备。在一个实施方式中，这两个功能可以根据以上关于摇摆控制电路190所述的方法来完成。
在被第一推脉冲沿着第二方向推开后，座位630向上摇摆、到达它的峰值振幅，并沿着第一方向往回朝向永磁体660摇摆。当经历了以上所确定的激发时间时，摇摆控制电路690产生控制信号使推脉冲被传输至电磁线圈670，该推脉冲具有与所确定的下一个脉冲宽度相等的脉冲宽度。图7B示出了当第一推脉冲被传输时电磁线圈670的位置和极性。如图7B中所示，当电磁线圈670略微远离永磁体660时，激发时间导致在摇摆控制电路690中激发推脉冲。另外，为了将电磁线圈170吸引向永磁体660，使电磁线圈670的极性颠倒。然而，如同以上关于摇摆控制电路190所描述的一样，由摇摆控制电路690限定的最大脉冲宽度限制了拉脉冲的宽度，并且确保拉脉冲在电磁线圈670变为与永磁体660对准之前终止。另外，根据各种实施方式，摇摆控制电路690可以被构造成使用许多不同的方法激发拉脉冲，例如，在此关于摇摆控制电路190所述的方法。
如图7B所示，拉脉冲在第一方向上沿着座位630的摇摆路径驱动座位630。在电磁线圈670经过速度感应点之后，摇摆控制电路690产生控制信号使推脉冲被传输至电磁线圈670，该推脉冲具有与拉脉冲宽度(即，电流脉冲宽度)相等的脉冲宽度。如图7C所示，电磁线圈670相对于永磁体660的位置和极性基本上与图7A中的它的位置和极性类似。
在图7C中的推脉冲被传输后，重复上述过程以确定用于下一对拉脉冲和推脉冲的新的电流脉冲宽度。例如，图7D示出了当座位630沿着第二方向往回朝向永磁体660摇摆时电磁线圈670的位置和极性。另外，使用以上关于摇摆控制电路190所述的方法，摇摆控制电路690还被构造成对由摇摆运动传感器680指示的速度进行调节以对任何检测到偏置速度感应点(例如，由于不平的支撑表面、或座位630的重心的改变)进行补偿。为了对偏置速度感应点进行补偿，摇摆控制电路690还被构造成对拉脉冲的激发时间进行调节。
根据各种实施方式，摇摆控制电路690被构造成重复上述过程以继续以使用者指定的振幅驱动座位630，直至已经经历了由使用者指定的摇摆时间或者使用者以其它方式停止摇摆装置(例如，用手或通过使用者输入控制器)为止。另外，可以根据各种实施方式修改摇摆控制电路190的运行的各个方面。例如，在某些实施方式中，摇摆控制电路690构造成控制螺线管驱动系统使得只有推脉冲被用于驱动座位130。而且，摇摆控制电路690可构造成基于各种不同的控制信号(例如，上述的各种振幅指示信号)来运行。
带有螺线管驱动系统的摇摆装置的替代性实施方式
根据要求保护的发明的各种其它的实施方式，动力儿童摇摆装置可以包括螺线管驱动系统的变型以及与图6至图7D中示出的实施方式相关的上述其它特征。例如，根据某些实施方式，摇摆装置框架620的构型可以改变。在一个实施方式中，支撑件626和磁组件可以设置成更加靠近枢转点641并隐藏于驱动壳体内。
在另一个实施方式中，如图8A和图8B所示，在与上述摇摆装置框架120相似的摇摆装置框架820上包括螺线管驱动系统。类似于摇摆装置框架120，摇摆装置框架820被构造成允许摇摆臂840绕枢转点841侧向摇摆。在例示的实施方式中，螺线管驱动系统包括被构造成沿着摇摆路径侧向地驱动座位(未图示)的电磁线圈870和永磁体(未图示)。类似于上述螺线管驱动系统，电磁线圈870绕支撑件826设置并构造成通过以可操作的方式连接到摇摆臂840的驱动臂899来驱动座位。
根据各种其它的实施方式，摇摆装置600的第一磁组件可以包括多个永磁体。例如，在图9中示出的实施方式中，第一磁组件由在支撑件626内间隔分开的两列永磁体960组成。永磁体960通过隔离件927和压缩弹簧928紧固于支撑件626内，所述隔离件927设置于永磁体960之间，压缩弹簧928设置于支撑件926每一端。根据一个实施方式，由标记“N(北)”和“S(南)”来指示的永磁体960的极性是镜像的使得磁体列相互排斥。
在例示的实施方式中，摇摆控制电路690(未图示)被构造成当电磁线圈670在电磁体960的排列之间沿着支撑件626移动时，通过对电磁线圈670施加脉冲来驱动座位630(未图示)。基于从摇摆运动传感器680(未图示)接收到的信号，摇摆控制电路690确定电磁线圈670的方向，并且当它的振幅达到峰值且摇摆方向改变时，使其极性颠倒。在图7A-7D中示出的以及以上所述的实施方式中，在特定的时间对电磁线圈670施加脉冲，该时间与电磁线圈670相对于永磁体660的位置一致。然而，在图9中的例示实施方式中，可以对电磁线圈670施加脉冲并通过在电磁线圈670运动的整个范围内在电磁线圈670与永磁体960之间产生的磁力来驱动电磁线圈670。例如，在一个实施方式中，摇摆运动传感器680是构造成感应电磁线圈170的绝对位置的传感器(例如，光学鼠标传感器)，并且将电磁线圈170和座位630的运动相对于摇摆控制电路190的处理器建立映射。另外，摇摆控制电路190被构造成基于如由摇摆运动传感器680指示的电磁线圈670的位置来在电磁线圈670的运动范围内在适当的点处对电磁线圈670施加脉冲。
通过保持配置成在座位630运动的方向上驱动电磁线圈670的电磁线圈670的极性，，摇摆控制电路690能够根据需要对电磁线圈670施加脉冲以维持座位630运动的振幅。相应地，摇摆控制电路690构造成如同以上关于摇摆装置600所描述的一样监控座位630的振幅(例如，通过将座位630的速度与目标速度进行比较、或者感应座位630的绝对位置)并且根据当需要产生向电磁线圈670激发脉冲的控制信号以维持目标振幅。在某些实施方式中，摇摆控制电路690被构造成自动启动、或者在没有由使用者提供的动力的情况下开始摇摆座位630。这可以通过以下方式来完成：将电流脉冲沿着交替的方向传输至电磁线圈670，从而使电磁线圈670(因而，座位630)在永磁体960的排列之间被向后和向前拉动。
如本领域的技术人员将理解的，包括在此所述的螺线管驱动系统的动力儿童摇摆装置的各种其它实施方式可以用于以使用者限定的、基本恒定的振幅来驱动摇摆装置座位。
结论
本发明所属领域的技术人员得益于前面的描述和相关附图中所显示的教导，能够想到本发明的许多改型和其它的实施方式。因此，应当理解，本发明不限于所公开的具体实施方式，并且意图将改型和其它的实施方式包括在所附权利要求的范围内。虽然此处采用了具体的术语，但是它们仅在一般的描述性的意义下使用，而并非用于限定的目的。

Claims (23)

1.一种动力儿童摇摆装置，用于对儿童进行摇摆，所述儿童摇摆装置包括：
座位；
摇摆装置框架，所述摇摆装置框架被构造成支撑所述座位；
一个或更多个摇摆臂，所述一个或更多个摇摆臂以可旋转的方式被支撑在所述摇摆装置框架上，其中，摇摆臂中的至少一个支撑所述座位，从而将所述座位悬置并允许所述座位沿路径摇摆；
第一磁组件，所述第一磁组件以可操作的方式连接至所述摇摆装置框架；
第二磁组件，所述第二磁组件以可操作的方式连接至所述座位，其中，磁组件中的至少一个包括电磁体；
摇摆运动传感器，所述摇摆运动传感器被构造成产生指示座位摆动的振幅的信号；以及
摇摆控制电路，所述摇摆控制电路被构造成：
接收来自所述摇摆运动传感器的信号；
将来自所述摇摆运动传感器的信号与指示摇摆的目标振幅的值进行比较；
基于比较来产生第一电信号，所述第一电信号使电流被供应至所述电磁体，从而在所述第一磁组件与所述第二磁组件之间产生吸引磁力，所述吸引磁力使所述座位以接近所述目标振幅的振幅摇摆；以及
基于比较来产生第二电信号，所述第二电信号使电流被供应至所述电磁体，从而在所述第一磁组件与所述第二磁组件之间产生排斥磁力，所述排斥磁力使所述座位以接近所述目标振幅的振幅摇摆。
2.如权利要求1所述的动力儿童摇摆装置，其中：
所述摇摆控制电路还被构造成：
确定所述第二磁组件何时与所述第一磁组件离开一定距离；
确定所述第二磁组件何时朝向所述第一磁组件移动；以及
当所述第二磁组件与所述第一磁组件离开一定距离并且所述第二磁组件正在朝向所述第一磁组件移动时产生所述第一电信号。
3.如权利要求2所述的动力儿童摇摆装置，其中：
所述摇摆控制电路还被构造成：
确定所述第一磁组件相对于所述座位的摇摆路径的中心点的位置；以及
至少部分地基于所述第一磁组件相对于所述中心点的位置来设定产生所述第一电信号的时间。
4.如权利要求1所述的动力儿童摇摆装置，其中：
所述摇摆控制电路还被构造成：
确定所述第二磁组件何时与所述第一磁组件离开一定距离；
确定所述第二磁组件何时从所述第一磁组件移开；以及
当所述第二磁组件与所述第一磁组件离开一定距离并且所述第二磁组件正在从所述第一磁组件移开时，产生所述第二电信号。
5.如权利要求1所述的动力儿童摇摆装置，其中：
所述第一电信号和所述第二电信号与传输至所述电磁体的电流的持续时间相对应。
6.如权利要求1所述的动力儿童摇摆装置，其中，所述第二磁组件包括电磁体。
7.如权利要求6所述的动力儿童摇摆装置，其中，所述第一磁组件包括一个或更多个永磁体。
8.如权利要求6所述的动力儿童摇摆装置，其中，所述第一磁组件包括磁性材料。
9.如权利要求1所述的动力儿童摇摆装置，其中，所述第一磁组件包括电磁体。
10.如权利要求9所述的动力儿童摇摆装置，其中，所述第二磁组件包括一个或更多个永磁体。
11.如权利要求9所述的动力儿童摇摆装置，其中，所述第二磁组件包括磁性材料。
12.一种用于控制摇摆装置的方法，所述摇摆装置包括构造成沿着摇摆路径摇摆的座位，所述方法包括以下步骤：
感应所述座位在沿着所述座位的摇摆路径的第一点处的速度；
检测所述第一点何时沿着所述座位的摇摆路径与目标感应点离开；
响应于检测到所述第一点与所述目标感应点离开，至少部分地基于所感应到的在第一点处的座位速度来估计所述座位在目标感应点处的速度。
13.如权利要求12所述的方法，还包括以下步骤：
将所估计的所述座位在目标感应点处的速度与指示目标速度的值进行比较，所述目标速度与所述座位的目标振幅相对应；以及
基于比较来调节沿着所述摇摆路径驱动所述座位的力，从而使所述座位以接近所述目标振幅的振幅摇摆。
14.如权利要求12所述的方法，其中，
调节驱动座位的力的步骤是通过这样的方式来完成的：基于比较来产生电信号，所述电信号使电流被供应至电磁体，从而产生磁力，所述磁力使座位以接近目标振幅的振幅摇摆。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述电信号与传输至所述电磁体的电流的持续时间相对应。
16.如权利要求12所述的方法，其中，
检测所述第一点何时沿着所述座位的摇摆路径与目标感应点离开的步骤是通过以下方式来完成的：
确定对于座位摆动的样本周期而言，座位沿摇摆路径位于第一点的第一侧的时间量、座位沿摇摆路径位于第一点的第二侧的时间量，以及座位位于第一点的第一侧的样本周期的总持续时间的百分比；以及
将座位位于第一点的第一侧的样本周期的总持续时间的百分比与对应于目标感应点的目标百分比进行比较。
17.一种动力儿童摇摆装置，用于对儿童进行摇摆，所述儿童摇摆装置包括：
座位；
摇摆装置框架，所述摇摆装置框架被构造成支撑所述座位并限定至少一个弧形支撑件；
一个或更多个摇摆臂，所述一个或更多个摇摆臂以可旋转的方式被支撑在所述摇摆装置框架上，其中，摇摆臂中的至少一个支撑所述座位，从而将所述座位悬置并允许所述座位沿路径摇摆，其中，所述弧形支撑件设置成与所述座位的摇摆路径相邻并弯曲成与所述座位的摇摆路径大体平行；
第一磁组件，所述第一磁组件由所述弧形支撑件支撑；以及
第二磁组件，所述第二磁组件以可操作的方式连接至所述座位，其中：
所述第二磁组件被构造成当所述座位沿着它的摇摆路径摇摆时沿着与所述弧形支撑件大体平行和相邻的路径移动；并且
所述第一磁组件和所述第二磁组件中的至少一个包括电磁体，所述电磁体被构造成与所述第一磁组件和所述第二磁组件中的另一磁组件一起选择性地产生磁力，从而使所述座位沿着它的摇摆路径摇摆，
其中，支撑所述座位的至少一个摇摆臂被构造成响应于位于具有特定重量的座位中的载荷而弯曲，从而使所述第一磁组件和所述第二磁组件的磁极对准。
18.如权利要求17所述的动力儿童摇摆装置，其中：
所述第二磁组件是限定有中央腔的电磁线圈；
所述弧形支撑件的至少一部分沿着所述第二磁组件的路径设置于所述中央腔内；并且
所述第一磁组件设置于所述弧形支撑件内。
19.如权利要求18所述的动力儿童摇摆装置，其中：
所述第二磁组件的中央腔具有圆形的横截面；并且
所述弧形支撑件具有圆形的横截面且沿着所述第二磁组件的路径设置成与所述中央腔大致同心。
20.如权利要求19所述的动力儿童摇摆装置，其中：
所述座位被构造成向前和向后摇摆；并且
所述弧形支撑件设置于所述座位的侧面。
21.如权利要求17所述的动力儿童摇摆装置，其中：
所述座位被构造成侧向摇摆；
所述第二磁组件是电磁体；并且
所述弧形支撑件大致设置于所述座位后侧并且沿着所述第二磁组件的路径与所述第二磁组件相邻。
22.一种动力儿童摇摆装置，用于对儿童进行，所述儿童摇摆装置包括：
座位；
摇摆装置框架，所述摇摆装置框架被构造成支撑所述座位；
一个或更多个摇摆臂，所述一个或更多个摇摆臂以可旋转的方式被支撑在所述摇摆装置框架上，其中，摇摆臂中的至少一个支撑所述座位，从而将所述座位悬置并允许所述座位沿路径摇摆；
第一磁组件，所述第一磁组件以可操作的方式连接至所述摇摆装置框架；
第二磁组件，所述第二磁组件以可操作的方式连接至所述座位，其中，所述第一磁组件和所述第二磁组件中的至少一个包括电磁体；
摇摆运动传感器，所述摇摆运动传感器被构造成产生指示座位摆动的振幅的信号；以及
摇摆控制电路，所述摇摆控制电路被构造成：
接收来自所述摇摆运动传感器的信号；
将来自所述摇摆运动传感器的信号与指示摇摆的目标振幅的值进行比较；
确定所述第二磁组件何时与所述第一磁组件离开一定距离；
确定所述第二磁组件何时从所述第一磁组件移开；以及
基于比较来产生电信号，所述电信号使电流被供应至所述电磁体，从而在所述第一磁组件与所述第二磁组件之间产生磁力，所述磁力使所述座位以接近目标振幅的振幅摇摆，其中，当所述第二磁组件与所述第一磁组件离开一定距离并且所述第二磁组件正在从所述第一磁组件移开时产生所述电信号。
23.一种动力儿童摇摆装置，用于对儿童进行摇摆，所述儿童摇摆装置包括：
座位；
摇摆装置框架，所述摇摆装置框架被构造成支撑所述座位并允许所述座位沿路径摇摆；
驱动系统，所述驱动系统被构造成沿所述路径驱动所述座位；
摇摆运动传感器，所述摇摆运动传感器被构造成；
产生指示座位摆动的第一振幅的第一信号，所述座位摆动的第一振幅发生于第一时间点处并且是由于使用者移动座位所引起的；以及
产生指示座位摆动的第二振幅的第二信号，所述座位摆动的第二振幅发生于第二时间点处，其中所述第二时间点发生于所述第一时间点之后；
摇摆控制电路，所述摇摆控制电路被构造成：
接收来自所述摇摆运动传感器的所述第一信号；
接收来自所述摇摆运动传感器的所述第二信号；
将来自所述摇摆运动传感器的所述第一信号与来自所述摇摆运动传感器的所述第二信号进行比较；以及
基于比较来产生电信号，所述电信号使所述驱动系统驱动所述座位以接近所述第一振幅的振幅摇摆。
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