CN106724392A - 一种闭环式自动控制的婴儿摇床 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种闭环式自动控制的婴儿摇床，包括动力系统、传动系统、支撑装置、婴儿床体及附件、自动控制系统，所述的动力系统连接传动系统，所述的传动系统连接设置在支撑装置上的婴儿床体及附件，所述的自动控制系统连接动力系统，控制动力系统驱动传动系统带动婴儿床体及附件在支撑装置上摇动。与现有技术相比，本发明具有智能控制、成本低、结构简单、维修方便等优点。
Description
技术领域
本发明涉及婴儿摇床，尤其是涉及一种闭环式自动控制的婴儿摇床。
背景技术
众所周知，婴儿车和婴儿床在市场上占有很大的份额。随着一个新的生命的诞生，每个家庭都少不了去市场上购买婴儿车和婴儿床，并且随着宝宝的成长，一些家庭会购买不止一个。但是，市面上绝大多数的婴儿车床都没有自动摇床的功能，即便有，很多也是需要人工控制它的开关状态，至于那种自动控制，无需家长看护的婴儿车床，简直是凤毛麟角。
传统的手动摇篮摆幅大小不稳定，摆的速度也不稳定，在摇动过程中会出现头昏、吐奶等现象。目前，市场上的婴儿摇床大多是电动摇床，且以国外进口为主，国内的电动摇床一般有强制式和协振式两种，强制式电动摇床的功率太大，不适合婴儿娇嫩的身体，而协振式电动摇床的负载能力往往不够，摇动幅度小，起不到摇动的作用。
通过查阅国内外一些资料可得知，凡是涉及到自动控制功能的婴儿车床，其价格都是一般婴儿车的好几倍，动辄就是上千上万，一般的家庭难以承受。而且，具有这种功能的婴儿车床在国内市场上一般都是从外国进口的，其中的大部分利润都是被提供技术的国家所赚去，而且一旦哪个零部件损坏，也要从相应的去购买相应的标准配件，很不方便。因此，开发出一款具有自动控制功能的婴儿摇床对我们国内的工程师来说刻不容缓。
中国专利ZL201310351075.X公开了一种婴儿摇床自动摇摆方法和装置及其婴儿摇床，其内床通过悬挂杆悬挂在外床内，悬挂杆与内床相固连，悬挂杆垂直连接摆杆，摆杆与拨杆相连，且拨杆与悬挂杆平行，悬挂杆位于擒纵爪的拨叉内，利用悬挂杆、摆杆和拨杆与摇摆装置相连，接受来自摇摆装置的能量，摇床摇摆过程中又推动擒纵爪，解放擒纵轮，摇摆装置四周设置有用于密封摇摆装置、摆杆和拨杆的隔音板，隔音板围成矩形箱体，悬挂杆一端伸入矩形箱体中，且悬挂杆与矩形箱体接触处设置有密封轴套；手柄设置于矩形箱体外，且连接手柄的第一传动轴与矩形箱体接触处设置有密封轴套，以便降低摇摆装置运行中的噪音。但是该发明结构复杂、系统庞大、费用高、由于涉及到的零部件多，易损件也多，更换困难。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种智能控制、成本低、结构简单、维修方便的闭环式自动控制的婴儿摇床。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种闭环式自动控制的婴儿摇床，其特征在于，包括动力系统、传动系统、支撑装置、婴儿床体及附件、自动控制系统，所述的动力系统连接传动系统，所述的传动系统连接设置在支撑装置上的婴儿床体及附件，所述的自动控制系统连接动力系统，控制动力系统驱动传动系统带动婴儿床体及附件在支撑装置上摇动。
所述的婴儿床体及附件包括床体、及其下方设置的轮子支架和轮子；
所述的支撑装置包括轨道及其下方设置的轨道支撑架，所述的婴儿床体及附件在所述轨道上滑动。床体下面的轨道用特殊性质的轨道来代替圆弧型轨道，以便更加真实的模拟宝宝在妈妈怀抱中的感受。
所述的轮子支架上还设有磁铁，所述的轨道两端设有控制感受器，该控制感受器探测磁铁的位置信号，并将其传输给自动控制系统，自动控制系统控制动力系统转向，从而控制床体在轨道上转向。
所述的控制感受器为霍尔传感器。
所述的自动控制系统包括控制面板、微控制器、继电器，所述的微控制器连接所述霍尔传感器，并通过继电器连接动力系统；当霍尔传感器感受周围的磁场强度大于设定值时，霍尔传感器信号引脚变低电平，微控制器对霍尔传感器信号引脚电平进行读取，判断婴儿车是否运行到两边限，当微控制器读取到霍尔传感器信号引脚低电平，控制继电器的通断来使动力系统改变转向，自动的改变动力系统两端电压从而改变动力系统转向，使轮子再向右或左运动，如此往复，完成自动摇篮的功能。在合适的位置设置控制面板，只需操作面板即可实现机构的运转。
所述的动力系统包括电动机；
所述的传动系统包括齿轮轴、小齿轮、轴、齿条、推力杆、大齿轮；
所述的电动机连接齿轮轴，齿轮轴与小齿轮啮合，小齿轮与大齿轮通过轴连接，所述的齿条位于大齿轮底部，并与大齿轮啮合，所述的推力杆一端固定在齿条上，另一端固定在婴儿床体底部；
电动机驱动齿轮轴，带动小齿轮转动，并通过轴带动大齿轮转动，驱动齿条前后移动，带动推力杆推动婴儿床体移动。
所述的电动机通过轴套连接齿轮轴，所述的小齿轮和大齿轮通过齿轮轴轴套和轴承与轴连接。
该机构的传动系统的结构做得更加紧凑一些，减少装置的空间，可以再加上一个外壳将整个传动机构包住，增加机构美观性的同时也提高安全性。
所述的支撑装置包括底部支撑板、齿条支撑架、电机座、电动机支撑架、轴承支撑座、轨道支撑架，所述的齿条支撑架设有至少两个，固定在支撑板上，用于支撑齿条，所述的电机座固定在支撑板上，其上方设有电动机支撑架，所述的轴两端固定在所述轴承支撑座上，所述的轨道支撑架设置在轨道下方。
所述的床体底部设有湿度感应器，当宝宝尿床以后可以及时发出提示，当婴儿陷入美梦时，可以伴随着床体的停止自动关闭音乐。
所述的床体四周装有音乐播放器，伴随着摇床的摆动而工作。
这种闭环式的自动控制装置可以在无人看护的情况下运行，在婴儿的手上戴上一个手环式的心率传感器，可以采集并反馈婴儿的心率状况(婴儿在睡眠状态下和清醒状态下的心率会有20次/分左右的差异，睡眠状态下的心率会比清醒状态下低)。
为了提高这种装置运行的可靠性，该装置在运行初期一段时间内是按设定的默认值运行的，这段时间内心率传感器会采集那几天中婴儿的心率状态(高峰区间和低谷区间)并且反馈给主板。主板中已经存在的程序会根据反馈的数据进行处理，并且判断和估算该婴儿在睡眠状态下和清醒状态下的平均心率，将计算所得数据(睡眠心率值Rmin和清醒心率值Rmax)存储于内存中。
采集完数据以后该装置可以进入正常运行，首先它会根据心率传感器反馈的数据来判断此时婴儿是否处于睡眠状态，如果是，则该装置不运行；如果不是，主板会控制电路控制器使电动机处于运行状态。但是市面上一般的电动机都是单向转动，如果强行用程序控制电动机的旋转状态，很容易造成控制器的运行失误，因此，该装置采用另外一种自动控制电动机旋转状态的方法。
使用时，先在小车轮子支架上安装两块磁铁，再在轨道的两个极限位置安装两个霍尔传感器，霍尔传感器由单片机提供5V电压，霍尔传感器信号引脚外部加上拉电阻。霍尔传感器可以感受周围的磁场，当它周围的磁场强度大于一定值时(也就是磁铁和霍尔传感器的距离小于一定值时)，霍尔传感器信号引脚变低电平。微控制器数字输入I/O口对霍尔传感器信号引脚电平进行读取，便可判断婴儿车是否运行到两边限，并在程序中加入延时防抖避免误判断。当微控制器读取到霍尔传感器信号引脚低电平，会控制继电器的通断来使电动机改变转向。这样一来，一旦小车运行到最左(右)端位置时，微控制器会自动的改变电机两端电压从而改变电机转向，从而小车再向右(左)运动，如此往复，完成自动摇篮的功能。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)智能控制：可以根据宝宝的睡眠状态自动调节控制机器的运行情况，是国内市场上绝大多数婴儿车不具有的功能。
(2)无需家长监护：一般有摇床功能的婴儿车床都需要家长在旁边辅助，该装置可以彻底解放父母的双手。
(3)成本低：该装置采用的零件多数都是标准零件，大大降低了制造成本。
结构简单，维修方便：该装置的内部各个系统的结构相对而言比较简单，没有太多复杂的结构，一旦损坏，其维修也是比较简单的。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明侧视图；
图中标识：支撑板1、齿条支撑架2、电机座3、电动机支撑架4、电动机5轴套6、齿轮轴7、齿轮轴轴套8、轴承9、小齿轮10、控制感受器11、轨道12、轮子13、轮子支架14、床体15、磁铁16、推力杆17、齿条18、轴19、大齿轮20、轴承支撑座21、轨道支撑架22。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1～2所示，一种闭环式自动控制的婴儿摇床，包括动力系统、传动系统、支撑装置、婴儿床体及附件、自动控制系统，所述的动力系统连接传动系统，所述的传动系统连接设置在支撑装置上的婴儿床体及附件，所述的自动控制系统连接动力系统，控制动力系统驱动传动系统带动婴儿床体及附件在支撑装置上摇动。
其中：
动力系统：包括电动机5，电动机5通过传动系统驱动床体15左右摆动；
传动系统：包括齿轮轴7、小齿轮10、轴19、齿条18、推力杆17、大齿轮20；所述的电动机5通过轴套6连接齿轮轴7，齿轮轴7与小齿轮10啮合，小齿轮10和大齿轮20通过齿轮轴轴套8和轴承9与轴19连接，所述的齿条18位于大齿轮20底部，并与大齿轮20啮合，所述的推力杆17一端固定在齿条18上，另一端固定在婴儿床体底部；电动机5驱动齿轮轴7，带动小齿轮10转动，并通过轴19带动大齿轮20转动，驱动齿条18前后移动，带动推力杆17推动婴儿床体移动。传动系统的结构做得更加紧凑一些，减少装置的空间，可以再加上一个外壳将整个传动机构包住，增加机构美观性的同时也提高安全性。
支撑装置:包括支撑板1、齿条支撑架2、电机座3、电动机支撑架4、轴承支撑座21、轨道12、轨道支撑架22，所述的支撑板1位于整个系统的底部，所述的齿条支撑架2设有至少两个，固定在支撑板1上(本实施例中设有3个)，用于支撑齿条18，所述的电机座3固定在支撑板1上，其上方设有电动机支撑架4，用来固定电动机5，所述的轴19两端固定在所述轴承支撑座21上，所述的轨道支撑架22设置在轨道12下方，所述的婴儿床体及附件在所述轨道12上滑动。
婴儿床体及附件：包括床体15、及其下方设置的轮子支架14和轮子13；所述的轮子支架14上还设有磁铁16，所述的轨道12两端设有控制感受器11，该控制感受器11探测磁铁16的位置信号，并将其传输给自动控制系统，自动控制系统控制动力系统转向，从而控制床体15在轨道12上转向。所述的控制感受器11为霍尔传感器。先在床体15的轮子支架14上安装两块磁铁16，再在轨道12的两个极限位置安装两个霍尔传感器，霍尔传感器由单片机提供5V电压，霍尔传感器信号引脚外部加上拉电阻。霍尔传感器可以感受周围的磁场，当它周围的磁场强度大于一定值时(也就是磁铁和霍尔传感器的距离小于一定值时)，霍尔传感器信号引脚变低电平。
自动控制系统：包括控制面板、微控制器、继电器，所述的微控制器连接所述霍尔传感器，并通过继电器连接动力系统；微控制器数字输入I/O口对霍尔传感器信号引脚电平进行读取，便可判断婴儿床体是否运行到两边限，并在程序中加入延时防抖避免误判断。当微控制器读取到霍尔传感器信号引脚低电平，会控制继电器的通断来使电动机改变转向。这样一来，一旦婴儿床体运行到最左(右)端位置时，微控制器会自动的改变电机两端电压从而改变电机转向，从而婴儿床体再向右(左)运动，如此往复，完成自动摇篮的功能。在合适的位置设置控制面板，只需操作面板即可实现机构的运转。
所述的床体15底部还可以安装湿度感应器，当宝宝尿床以后可以及时发出提示。
所述的床体15四周还可以安装音乐播放器，伴随着摇床的摆动而工作，当婴儿陷入美梦时，可以伴随着床体的停止自动关闭音乐。
Claims (10)
1.一种闭环式自动控制的婴儿摇床，其特征在于，包括动力系统、传动系统、支撑装置、婴儿床体及附件、自动控制系统，所述的动力系统连接传动系统，所述的传动系统连接设置在支撑装置上的婴儿床体及附件，所述的自动控制系统连接动力系统，控制动力系统驱动传动系统带动婴儿床体及附件在支撑装置上摇动。
2.根据权利要求1所述的一种闭环式自动控制的婴儿摇床，其特征在于，所述的婴儿床体及附件包括床体(15)、及其下方设置的轮子支架(14)和轮子(13)；
所述的支撑装置包括轨道(12)及其下方设置的轨道支撑架，所述的婴儿床体及附件在所述轨道(12)上滑动。
3.根据权利要求1所述的一种闭环式自动控制的婴儿摇床，其特征在于，所述的轮子支架(14)上还设有磁铁(16)，所述的轨道(12)两端设有控制感受器(11)，该控制感受器(11)探测磁铁(16)的位置信号，并将其传输给自动控制系统，自动控制系统控制动力系统转向，从而控制床体(15)在轨道(12)上转向。
4.根据权利要求3所述的一种闭环式自动控制的婴儿摇床，其特征在于，所述的控制感受器(11)为霍尔传感器。
5.根据权利要求4所述的一种闭环式自动控制的婴儿摇床，其特征在于，所述的自动控制系统包括控制面板、微控制器、继电器，所述的微控制器连接所述霍尔传感器，并通过继电器连接动力系统；当霍尔传感器感受周围的磁场强度大于设定值时，霍尔传感器信号引脚变低电平，微控制器对霍尔传感器信号引脚电平进行读取，判断婴儿车是否运行到两边限，当微控制器读取到霍尔传感器信号引脚低电平，控制继电器的通断来使动力系统改变转向，自动的改变动力系统两端电压从而改变动力系统转向，使轮子(13)再向右或左运动，如此往复，完成自动摇篮的功能。
6.根据权利要求1所述的一种闭环式自动控制的婴儿摇床，其特征在于，所述的动力系统包括电动机(5)；
所述的传动系统包括齿轮轴(7)、小齿轮(10)、轴(19)、齿条(18)、推力杆(17)、大齿轮(20)；
所述的电动机(5)连接齿轮轴(7)，齿轮轴(7)与小齿轮(10)啮合，小齿轮(10)与大齿轮(20)通过轴(19)连接，所述的齿条(18)位于大齿轮(20)底部，并与大齿轮(20)啮合，所述的推力杆(17)一端固定在齿条(18)上，另一端固定在婴儿床体底部；
电动机(5)驱动齿轮轴(7)，带动小齿轮(10)转动，并通过轴(19)带动大齿轮(20)转动，驱动齿条(18)前后移动，带动推力杆(17)推动婴儿床体移动。
7.根据权利要求6所述的一种闭环式自动控制的婴儿摇床，其特征在于，所述的电动机(5)通过轴套(6)连接齿轮轴(7)，所述的小齿轮(10)和大齿轮(20)通过齿轮轴轴套(8)和轴承(9)与轴(19)连接。
8.根据权利要求6所述的一种闭环式自动控制的婴儿摇床，其特征在于，所述的支撑装置还包括底部支撑板(1)、齿条支撑架(2)、电机座(3)、电动机支撑架(4)、轴承支撑座(21)、轨道支撑架(22)，所述的齿条支撑架(2)设有至少两个，固定在支撑板(1)上，用于支撑齿条(18)，所述的电机座(3)固定在支撑板(1)上，其上方设有电动机支撑架(4)，所述的轴(19)两端固定在所述轴承支撑座(21)上，所述的轨道支撑架(22)设置在轨道(12)下方。
9.根据权利要求2所述的一种闭环式自动控制的婴儿摇床，其特征在于，所述的床体(15)底部设有湿度感应器，当宝宝尿床以后可以及时发出提示。
10.根据权利要求2所述的一种闭环式自动控制的婴儿摇床，其特征在于，所述的床体(15)四周装有音乐播放器，伴随着摇床的摆动而工作。
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