CN107137218A - 仿真器官及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种仿真器官及其控制方法，该仿真器官包括主体支架、驱动组件以及柔性套。驱动组件包括驱动机构和伸缩连杆机构，该驱动机构具有输出摇摆运动的摆臂，摆臂绕一支点摆动设置。伸缩连杆机构安装在摆臂上，摆臂的摆动驱动伸缩连杆机构伸缩运动。其中，伸缩连杆机构包括至少一组交叉连杆组，每组交叉连杆组包括两根连杆，两根连杆呈交叉设置并在交点处铰接。该驱动机构由摆臂输出摇摆运动，该摇摆运动配合上交叉连杆组可以很好的实现伸缩作用，同时摆臂的摇摆还会带动伸缩连杆机构在柔性套的径向产生摇摆，从而给使用者带来更丰富的体验。

Description

仿真器官及其控制方法

技术领域

本申请涉及一种仿真用品，尤其是一种仿真器官及其控制方法。

背景技术

目前，在市场上现有的仿真器官一般是采用旋转电机进行驱动。以仿真男性外生殖器官为例，其抖动，一般是通过偏心振动电机来实现，且用空心杯振动电机的多，只需控制其转动，其振动频率与电机的额定转速相关，变化范围很小，振动方向不定；且千篇一律，不能根据不同的使用者变化，也不能根据使用者的不同状态来变化。该类旋转电机，还有工作电流大和寿命短的缺点，尤其是启动时和堵转时工作电流异常大，也影响电池的安全使用和寿命。

发明内容

本申请提供一种新型的仿真器官及其控制方法。

一种仿真器官，包括主体支架、驱动组件以及柔性套，所述柔性套装套在所述主体支架和驱动组件上；所述驱动组件安装在主体支架上，所述驱动组件包括：

驱动机构，所述驱动机构具有输出摇摆运动的摆臂，所述摆臂绕摆臂轴摆动设置，所述摆臂轴为摆臂的支点，安装在主体支架上；

以及伸缩连杆机构，所述伸缩连杆机构安装在摆臂上，所述摆臂的摆动驱动伸缩连杆机构伸缩运动；所述伸缩连杆机构包括驱动连杆和至少两组交叉连杆组，所述交叉连杆组包括两根连杆，所述两根连杆呈交叉设置并在交点处铰接；所述至少两组交叉连杆组依序在连杆端头首尾铰接，位于首位的交叉连杆组中两根连杆交点的铰接轴安装在主体支架上；所述驱动连杆一端铰接在摆臂上，另一端与位于首位的交叉连杆组中的一根连杆端头铰接。

作为所述仿真器官的进一步可选方案，在首位的交叉连杆组中，未与驱动连杆铰接的连杆固定在主体支架上。

作为所述仿真器官的进一步可选方案，在首位的交叉连杆组中，两根连杆交点的铰接轴与摆臂轴共轴。

作为所述仿真器官的进一步可选方案，所述伸缩连杆机构为两组，其并列设置在摆臂的两侧，且两组伸缩连杆机构中并排的两个连杆之间共轴摆动。

作为所述仿真器官的进一步可选方案，还包括套环，所述套环套设在伸缩连杆机构的外周上，所述柔性套安装在套环上。

作为所述仿真器官的进一步可选方案，所述套环包括至少两个半环，所述半环卡接在连杆的端头铰接轴上。

作为所述仿真器官的进一步可选方案，所述半环上设置有用于容置铰接轴的容置孔，且在容置孔处设置有对铰接轴进行轴向限位的限位块。

作为所述仿真器官的进一步可选方案，所述套环上设置有凸起结构和/或凹陷结构，所述柔性套的内壁对应设置有凹陷结构和/或凸起结构进行配合，从而使套环带动柔性套移动。

作为所述仿真器官的进一步可选方案，所述凸起结构具有蘑菇形的第一凸头，对应的凹陷结构具有对应的第一凹坑。

作为所述仿真器官的进一步可选方案，还包括连接头，所述连接头安装在最末位的交叉连杆组两根连杆之间的铰接轴上，所述连接头设置有凸起结构和/或凹陷结构，所述柔性套端部的内壁对应设置有凹陷结构和/或凸起结构形成可拆式连接，从而使伸缩连杆机构在伸缩时能够带动柔性套端部移动。

作为所述仿真器官的进一步可选方案，所述凸起结构具有蘑菇形的第二凸头，对应的凹陷结构具有蘑菇形的第二凹坑。

作为所述仿真器官的进一步可选方案，所述连接头具有导槽，所述导槽延伸到与最末位的交叉连杆组相邻的前一个交叉连杆组内，使导槽卡在所述前一个交叉连杆组中两个连杆之间的铰接轴上。

作为所述仿真器官的进一步可选方案，所述柔性套的内壁设置有凸起，所述凸起位于摆臂的摇摆路径上，使摆臂在摇摆的过程中撞击凸起，引起柔性套对应凸起处的振动。

作为所述仿真器官的进一步可选方案，所述凸起为柔性的锥形凸起。

作为所述仿真器官的进一步可选方案，所述柔性套的圆周方向上设置有凸起结构，用以与器具的顶端一起限定出有效使用长度。

作为所述仿真器官的进一步可选方案，所述主体支架远离伸缩连杆机构的一端设置有向柔性套凸起的限位部，所述柔性套对应的部位也设置有凸起的凸套，所述凸套套在限位部上。

作为所述仿真器官的进一步可选方案，所述驱动机构包括输出摆动运动的摆动电机，所述摆动电机包括控制单元、用于形成磁场的线圈和用于在磁场下摆动的永磁体，所述摆臂与永磁体一体连接，所述线圈产生的交变磁场可驱动永磁体及摆臂实现往复摇摆运动。

作为所述仿真器官的进一步可选方案，所述驱动机构还包括信号接收单元、心跳检测单元和信号发送单元，所述信号接收单元与控制单元连接，所述心跳检测单元用于检测远端控制装置使用者心跳规律，所述信号发送单元能够与信号接收单元建立通信连接，将检测的心跳规律发送至信号接收单元。

作为所述仿真器官的进一步可选方案，还包括远端控制装置，所述远端控制装置还包括指令输入单元，所述心跳检测单元、信号发送单元和控制键单元集成在远端控制装置，所述信号发送单元将指令输入单元信号发送至信号接收单元。

作为所述仿真器官的进一步可选方案，所述控制单元在接收到使用者心跳规律后，控制摆动电机按照使用者心跳规律进行摆动，其中包括使摆动电机的摆动频率与使用者心跳频率成倍数关系和/或使摆动电机的摆动频率呈周期或随机变化。

一种用于仿真器官的控制方法，包括：

设置和/或接收脉冲参数；

所述控制单元根据所述脉冲参数，输出由第四交变脉冲和第五交变脉冲构成的复合交变脉冲，以使摆臂以复合摆动模式进行往复摆动；

其中，所述第四交变脉冲的脉冲宽度大于或等于满幅摆动最小脉冲宽度Tb；所述第四交变脉冲的频率大于0，且小于或等于交变脉冲占空比为100％时满幅摆动最小脉冲宽度Tb对应的频率Fb，Fb＝1/(2*Tb)；

所述第五交变脉冲的脉冲宽度小于满幅摆动最小脉冲宽度Tb，且大于或等于起摆最小脉冲宽度Td；所述第五交变脉冲的频率大于0，且小于或等于交变脉冲占空比为100％时起摆最小脉冲宽度Td对应的频率Fd，Fd＝1/(2*Td)；

所述第四交变脉冲和第五交变脉冲以正负电平在时序上互不交叠的形式构成所述复合交变脉冲。

作为所述控制方法的进一步可选方案，所述复合脉冲是第四交变脉冲的每个正或反脉冲的后沿，跟随一段第五交变脉冲，直到下一个第四交变脉冲的反向脉冲的前沿结束。

作为所述控制方法的进一步可选方案，所述脉冲参数通过以下方式设置：

检测和/或接收用户的心跳频率信号；

根据所述心跳频率信号来设置脉冲参数，使得交变脉冲的频率与心跳频率成对应关系。

本申请的有益效果是：

本仿真器官包括主体支架、驱动组件以及柔性套。驱动组件包括驱动机构和伸缩连杆机构，该驱动机构具有输出摇摆运动的摆臂，摆臂绕一支点摆动设置。伸缩连杆机构安装在摆臂上，摆臂的摆动驱动伸缩连杆机构伸缩运动。其中，伸缩连杆机构包括至少一组交叉连杆组，每组交叉连杆组包括两根连杆，两根连杆呈交叉设置并在交点处铰接。该驱动机构由摆臂输出摇摆运动，该摇摆运动配合上交叉连杆组可以很好的实现伸缩作用，同时摆臂的摇摆还会带动伸缩连杆机构在柔性套的径向产生摇摆，从而给使用者带来更丰富的体验。

尤其是还可以设置心跳检测单元，用于使用者的心跳检测，并根据心跳控制仿真器官的摆动，真正做到根据不同使用者和使用时的不同阶段，自动适应使用者。

本仿真器官结合控制方法的变化，还可以在伸到最长位置或缩至最短位置时产生抖动，给使用者带来不同的使用体验。

本仿真器官既可以仿真雄性生殖器官，也可以仿真手指，或其它有伸长弯曲功能的器官。

附图说明

图1为本申请仿真器官一种实施例示意图的剖视图；

图2为图1所示实施例缩回和摇摆状态示意图；

图3为本申请仿真器官一种实施例中伸缩连杆机构的剖视图；

图4为图3所示实施例缩回和摇摆状态示意图；

图5为本申请仿真器官一种实施例中伸缩连杆机构和套环结构示意图；

图6为图5所示实施例部分结构分解示意图；

图7为图5所示实施例中半环与伸缩连杆机构安装结构局部示意图；

图8为本申请仿真器官一种实施例中柔性套的剖视图；

图9为本申请仿真器官一种实施例中连接头示意图；

图10为图9所示实施例伸出和摇摆状态示意图；

图11为本申请仿真器官一种实施例中带心跳检测单元的结构示意图。

图12为本申请仿真器官另一种实施例中带远端控制装置的结构示意图；

图13为本申请仿真器官另一种实施例中带限位部的结构示意图；

图14为本申请一种实施例中摆动电机的控制方法流程图；

图15为本申请一种实施例中设置脉冲参数的示意图；

图16(a)为一种实施例的心电图，16(b)、(c)、(d)、(e)则分别为根据图16(a)所示的心电图可设置的几种用于摆动电机的交变脉冲的例子，其中16(b)为一倍心率摆动信号，16(c)为摆动和抖动信号、16(d)为二倍心率摆动信号、16(e)为另一种摆动和抖动信号。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右、前、后等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。

在一些例子中，由于一些实施方式属于现有或常规技术，因此并没有描述或没有详细的描述。此外，本文中记载的技术特征、技术方案还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，在合理情况下(不构成自相矛盾的情况下)，均包括直接和间接连接(联接)。

实施例一：

本实施例提供一种仿真器官，其可以逼真的模仿器官，尤其是男性生殖器官的活动。

请参考图1和2，该仿真器官包括主体支架230、柔性套100以及驱动组件，驱动组件安装在主体支架上，柔性套100装套在主体支架和驱动组件上。柔性套100可用橡胶、硅胶等材料制成。

驱动组件能够发生形状的变化，实现伸缩，上下摆动，周长变化，甚至摇摆抖动的功能。

该驱动组件包括驱动机构210和伸缩连杆机构220。

该主体支架230起支撑作用，该驱动机构210安装在主体支架230上，其具有输出摇摆运动的摆臂211，该摆臂211绕摆臂轴摆动，所述摆臂轴为摆臂的支点，安装在主体支架上。该摆臂211能够绕支点完成摇摆运动。驱动机构210可采用摇摆电机或其他能够输出摇摆运动的驱动机构。

该主体支架230通常保持不动，主要是伸缩连杆机构220一侧产生伸缩和偏移运动。

请参考图3和4，该伸缩连杆机构220安装在摆臂211上，摆臂211的摆动驱动伸缩连杆机构220伸缩运动。伸缩连杆机构220包括至少一组交叉连杆组221，每组交叉连杆组221包括两根连杆，该两根连杆呈交叉设置并在交点处铰接；且第一组连杆的交点铰接轴安装在主体支架上。为简化机械结构，第一组连杆的交点铰接轴与摆臂轴共轴。当然，交叉连杆组221的两个连杆可以交叉成X形状，也可以交叉成＞形状，例如通常位于最末位的交叉连杆组221中的两个连杆为了便于与柔性套100连接，通常可设置成＞形状。

其中，本实施例所说的首尾是指以靠近摆臂211的一侧为首位，远离摆臂211的一侧为末位。

该驱动机构210由摆臂211输出摇摆运动，该摇摆运动配合上交叉连杆组221可以很好的实现伸缩作用，同时摆臂211的摇摆还会带动伸缩连杆机构220在柔性套的径向产生摇摆，从而给使用者带来更丰富的体验。

请参考图3和4，在一种实施例中，该伸缩连杆机构220还包括驱动连杆222，该交叉连杆组221为至少两组，该至少两组交叉连杆组221依序首尾铰接，位于首位的交叉连杆组221中两根连杆2211、2212之间的铰接轴223为摆臂211的支点，驱动连杆222一端铰接在摆臂211上，另一端与位于首位的交叉连杆组221中的一根连杆2212铰接。

其中，在首位的交叉连杆组221中，还可将未与驱动连杆222铰接的连杆2211固定设置安装在主体支架230上，即连杆2211始终保持在固定位置。使得连杆在伸长过程中，产生上翘和周长的减小的变化。这里所说连杆2211的固定，可以是该连杆端头之一的铰接轴固定，也可以是该连杆被固定，还可以是该连杆2211与下一组交叉连杆铰接一起的铰接轴被固定，从而简化省略该连杆2211。

这样的设置可以使摆臂211能够更好地驱动伸缩连杆机构220，使其能够产生多方向的移动，进而带动柔性套100产生更丰富的变化，即实现伸缩，上下摆动，周长变化，甚至摇摆抖动的功能。

为了保证伸缩连杆机构220运动的平稳性，请参考图5和6，可以将伸缩连杆机构220设置为两组，其并列设置在摆臂211的两侧，由摆臂211同时带动两组伸缩连杆机构220。同时，使两组伸缩连杆机构220中对应并排的连杆都采用同一根旋转轴，即并排的两个连杆在连接处都共轴摆动。

另一方面，柔性套100可以直接安装到主体支架和伸缩连杆机构220上。

或者，还可以包括套环，该套环套设在伸缩连杆机构220的外周上，该柔性套100安装在套环上。套环可以是一个以上，设置套环可以方便在柔性套100和套环上设计装配结构，同时有利于使柔性套100保持在一个较硬的圆柱体形状。

请参考图5和6，在一种实施例中，套环包括至少两个半环310、320，该至少两个半环310、320组合形成一个套环。

该半环310、320卡接在连杆的铰接轴上。如图7所示，可以在半环310(或320)上设置有用于容置铰接轴的容置孔311，且在容置孔311处设置有对铰接轴进行轴向限位的限位块312。

此外，还可以在半环上设置限位槽313，连杆的旋转轴容置在该限位槽313内，以避免半环相对各连杆晃动。

柔性套100可通过可拆卸式结构安装在套环上，这样可便于对内部结构的清理或维修；也便于更换相同或不同厚度的柔性套，使得外径周长不变或变大变小。当然，也可将柔性套100以不可拆卸式固定方式安装在套环上，形成永久固定。

例如，可以在套环上设置有凸起结构和/或凹陷结构，而柔性套100的内壁对应设置有凹陷结构和/或凸起结构进行配合，通过凸起结构和凹陷结构形成可拆式连接，从而使套环带动柔性套100移动。

请参考图5和8，在一种实施例中，该凸起结构具有蘑菇形的第一凸头110，对应的凹陷结构具有对应的第二凹坑330，第二凹坑330可以是倒锥形的圆孔。

在图5和8中，第一凸头110设置在柔性套100的内壁，而第二凹坑330设置在套环的外壁上。

当然，在其他实施例中，第一凸头110和第二凹坑330的位置也可对调或组合使用。而凸起结构和凹陷结构还可有其他的形状选择，这里就不再一一赘述。

另一方面，为了使柔性套100具有更好的跟随性，如图9和10所示，在一种实施例中，还可包括连接头224，该连接头224安装在最末位的交叉连杆组221b两根连杆之间的铰接轴225上，可随伸缩连杆机构220伸缩运动。

该连接头224设置有凸起结构和/或凹陷结构，柔性套100端部的内壁对应设置有凹陷结构和/或凸起结构形成可拆式连接，以便伸缩连杆机构220在伸缩时能够带动柔性套100端部移动。

请继续参考图9和10，在一种实施例中，该凸起结构可具有蘑菇形的第二凸头2241，对应的凹陷结构具有蘑菇形的第二凹坑120。该第二凸头2241可伸入到蘑菇形的第二凹坑120内形成可拆式紧配合。当然，在其他实施例中，第二凸头2241和第二凹坑120的位置也可调换或组合使用。而凸起结构和凹陷结构还可有其他的形状选择，这里就不再一一赘述。

进一步地，请继续参考图9和10，在一种实施例中，连接头224具有导槽2242，该导槽2242延伸到与最末位的交叉连杆组221相邻的前一个交叉连杆组221内，使导槽2242卡在该前一个交叉连杆组221中两个连杆之间的铰接轴226上，从而保证连接头224的移动能够与伸缩连杆机构220的铰接轴保持在同一方向上，避免连接头224在运动过程中发生偏移。

请参考图8-10，在一种实施例中，该柔性套100的内壁设置有凸起130，该凸起130位于摆臂211至少一侧的摇摆路径上，使摆臂211在摇摆的过程中撞击凸起130，引起柔性套100的相应位置产生跳动。

该凸起130可设置为柔性的锥形凸起130或其他形状。该摆臂211撞击凸起130所产生的振动可在柔性套100外相应位置形成一种快速的跳动，配合上器具的其他运动，使整个器具在运动过程中产生丰富的变化，给使用者带来多样的触感。

进一步地，弹性套的圆周方向上设置有凸起结构，用以与器具的顶端一起限定出有效使用长度，即自凸起结构的凸起位置至器具顶端(伸缩连杆机构220所在一端)为有效使用长度。

请参考图13，在一种实施例中，主体支架230远离伸缩连杆机构220的一端设置有向柔性套100外周凸起的限位部231，柔性套100对应的部位也设置有凸起的凸套140，该凸套140套在限位部231上。该限位部231和凸套140在柔性套100的轴向上限定出一个有效使用长度，即自限位部231和凸套140凸起位置至器具顶端(即图13所示结构的右端)为有效使用长度。

该限位部231和凸套140可以为一个以上，当其数量为多个时，可以均匀或不均匀地排列在柔性套100的圆周方向上。

另外，限位部231和凸套140也可以是一个完整的圆形，在柔性套100的圆周上形成一圈完整的圆形凸起结构。

在其他实施例中，也可以主体支架230不设置限位部231，而直接在柔性套100上设置实心凸起，实心凸起的形状可以是块状，也可以是上述的圆形凸起。其数量可以为一个，也可以为两个以上。

另一方面，请参考图11，在一种实施例中，驱动机构210包括输出摆动运动的摆动电机，该摆动电机包括控制单元212、用于形成磁场的线圈213和用于在磁场下摆动的永磁体214，摆臂211与永磁体214一体连接，线圈213产生的交变磁场可驱动永磁体214及摆臂211实现往复摇摆运动。

该线圈213安装在一个U型磁轭215上，U型磁扼215安装在主体支架230上，控制单元212控制线圈213产生交变的磁场。四个永磁体214安装在第二磁轭216上，第二磁轭216同时与摆臂211连接为一体，摆臂211的支点轴安装在主体支架230上。四个永磁体214在线圈213磁场的控制下实现往复摇摆运动，进而带动摆臂211绕支点进行摆动。

采用以上摆动电机的好处在于，U型磁轭的每个支脚对应两个永磁体，这种永磁体冗余的设计比同功率的旋转电机转矩更大，作用磁通大，驱动功率则相应的减小。该电机直接驱动伸缩连杆机构，不需要凸轮机构或偏心连杆结构，噪音小，寿命长，驱动电流小且稳定，也没有像旋转电机那样的启动大电流，堵摆时电流变化不大，摆动频率不随阻力变化，可用充电电池供电，便于便携性设计，电池更安全耐用。

而且摆动电机可直接通过输入的电信号控制摆臂的摆幅和摆频，可以快速地改变器具的振动频率，使得器具的振动频率可以有丰富的变化，这给使用者带来的触觉享受与现有器具具有明显的区别。

该控制单元212同时连接有控制开关2121，来控制摆动电机的工作状态。除此之外，还连接有充电单元2122、充电电池单元2123和信号指示单元2124，以实现各种基本功能。

进一步地，驱动机构210还可以包括信号接收单元2125、心跳检测单元410和信号发送单元420，该信号接收单元2125与控制单元212连接，心跳检测单元410用于检测使用者心跳规律，信号发送单元420能够与信号接收单元2125建立通信连接，将检测的心跳规律发送至信号接收单元2125。

其中，心跳检测单元410可以采用各种能够实现心跳检测的传感器。心跳检测单元410检测的心跳规律可以是心跳频率或其他对象。

心跳检测单元410和信号发送单元420可以集成在一个远端控制装置400上。此外，远端控制装置400还包括指令输入单元430，该指令输入单元430与心跳检测单元410、信号发送单元420一起集成在远端控制装置400，信号发送单元将指令输入单元430信号发送至信号接收单元。该远端控制装置400可设置为手环等各种形式，佩戴在人体上能够检测到心跳的部位，如手腕，胸口、颈部等。

信号接收单元2125和信号发送单元420之间的通信可以采用无线和/或有线的方式实现。为了提高便利性，优选采用无线的通信方式。

当控制单元212在接收到使用者心跳规律后，控制摆动电机按照使用者心跳规律进行摆动。其中，请参考图16，控制单元212对摆动电机的调整包括使摆动电机的摆动频率与使用者心跳频率成倍数关系和/或使摆动电机的摆动频率呈周期或随机变化；并根据需要调整心跳和摆动之间的相位差。

心跳规律信号也可以在远端控制装置400中直接处理成摆动电机需要的驱动信号，发送给控制单元212，驱动电机摆动。

该倍数关系既可以是整数倍，也可以是非整数倍。该倍数关系既可以是大于1，也可以是小于或等于1。该倍数关系既可以是从始至终保持同一个倍数，也可能是不同的时间段设置不同的倍数，例如可以采用心跳低倍数频率和心跳高倍数频率相结合的波形，驱动电机摆动。

例如，如图16(a)所示为检测到的心电图，可以将摆动电机的摆动频率设置成如图16(b)所示的一倍心率摆动频率的交变脉冲或16(d)所示的两倍心率摆动频率的交变脉冲，或者，还可以将摆动电机的摆动频率设置成如图16(c)所示的复合交变脉冲，其中图16(c)的复合交变脉冲由一个一倍心率摆动频率且脉冲宽度可以使电机做满幅摆动或次幅摆动的交变脉冲，以及若干个使电机做原位抖动的交变脉冲所构成。该满幅摆动、次幅摆动和原位抖动将在下文再做具体解释。

进一步地，控制单元212在具体对该摆动电机进行控制时，其根据设置和/或接收的脉冲参数输出具有对应脉冲宽度和频率的交变脉冲，以使摆臂211以该脉冲参数对应的摆动模式进行摆动。其中，摆动模式包括满幅摆动模式、次幅摆动模式、原位抖动模式和复合摆动模式的至少一种。该复合摆动模式由满幅摆动模式和原位抖动模式构成；或者，该复合摆动模式由次幅摆动模式和原位抖动模式构成。

满幅摆动：指的是摆动电机或者说摆臂211以最大摆幅进行往复摆动；例如，图1中摆臂211为向一个方向摆动到了最大摆幅的位置，图2中摆臂211为向反方向摆动到了最大摆幅的位置。

次幅摆动：指的是摆动电机或者说摆臂211以小于最大摆幅的幅度进行往复摆动。

以上两种摆动在负载，电压和控制脉冲频率等条件不变时，其摆幅是以中心对称的。

原位抖动：指的是摆动电机或者说摆臂211在一个稳定的位置处以小的摆幅进行往复摆动。在实际过程中，为了区别原位抖动和次幅摆动，对摆幅中心对称的小于满幅的摆动，且推到最大摆幅处能自己回归中心对称地摆动，定义其为次幅摆动；对推到最大摆幅处不能自己回归中心，在原位小幅地摆动，定义其为原位抖动。

对于一个摆动电机，当其应用在一个具体的场合或者被做成一个具体的电器时，就有了对应的满幅摆动最小脉冲宽度Tb及其对应的频率Fb，满幅摆动最大交变脉冲频率Fa，起摆最小脉冲宽度Td及其对应的频率Fd，下面对这几个参数进行说明。

交变脉冲是由正向脉冲和一个对应的反向脉冲构成，交变脉冲的脉冲宽度指的是其正向脉冲或反向脉冲的宽度。例如，一个交变脉冲，先是一个2ms的正电平，然后接着3ms的零电平，再接着一个2ms的负电平，再接着3ms的零电平，由此构成了一个完整的交变脉冲，交变脉冲的脉冲宽度为其正向脉冲或反向脉冲的宽度，即2ms。

当控制单元212给线圈213一个正向脉冲或反向脉冲使摆臂211可以摆动到最大摆幅位置时，存在一个最小的脉冲宽度，只有交变脉冲中的正向脉冲/反向脉冲的脉冲宽度大于或等于该最小的脉冲宽度时，摆臂211才能够被驱动到最大摆幅位置，否则的话，摆臂211就不能被驱动到最大摆幅位置，该最小的脉冲宽度就定义其为上述的满幅摆动最小脉冲宽度Tb。满幅摆动最小脉冲宽度Tb对应的频率Fb，指的是交变脉冲占空比为100％时满幅摆动且正向脉冲/反向脉冲的脉冲宽度等于满幅摆动最小脉冲宽度Tb的频率，所以可以计算得到此时交变脉冲的周期为2*Tb，因此此时交变脉冲的频率Fb＝1/(2*Tb)。

当控制单元212给线圈213一个脉冲宽度大于或等于满幅摆动最小脉冲宽度Tb的交变脉冲时，除了出现摆臂211在做往复摆动时每次都摆动到最大摆幅位置的这种情况，在交变脉冲频率增加时，还有可能出现另一种情况，即在摆臂211在往最大摆幅位置摆动的过程中，还没有到达最大摆幅位置，此时反向脉冲就已经到来，使得摆臂211在没有到达最大摆幅位置就又要开始反向摆动。这时，存在这样一个交变脉冲的最大频率，当此时交变脉冲的频率小于或等于该最大频率时，摆臂211可以顺利往复摆动到最大摆幅位置，当交变脉冲的频率大于该最大频率时，则摆臂211不能够往复摆动到最大摆幅位置，即摆臂还未摆动到最大摆幅位置其就要反向摆动，即以一个小于最大幅摆的幅度进行往复摆动的运动，这样的一个最大频率，就定义其为上述的满幅摆动最大交变脉冲频率Fa。

总结起来，当交变脉冲的脉冲宽度≥满幅摆动最小脉冲宽度Tb时，若0＜交变脉冲的频率≤满幅摆动最大交变脉冲频率Fa，则摆臂211以满幅摆动的形式进行往复摆动；若满幅摆动最大交变脉冲频率Fa＜交变脉冲的频率≤频率Fb，则摆臂211以次幅摆动的形式进行往复摆动。在这两种情况下，由于交变脉冲的脉冲宽度是不变的，所以不论频率怎么变，其输出的力矩是保持稳定的。

当交变脉冲的脉冲宽度＜满幅摆动最小脉冲宽度Tb时，交变脉冲驱动线圈213产生的电磁力不足以带动摆臂211往复摆动到最大摆幅位置，同时还存在一个使摆臂211能够摆动的最小脉冲宽度，只有交变脉冲的脉冲宽度大于该能够摆动的最小脉冲宽度，摆臂211才能够被驱动摆动起来，否则摆臂211就停在原位，因为交变脉冲驱动线圈213产生的电磁力不足以带动摆臂211开始摆动，该能够摆动的最小脉冲宽度就被定义为上述的起摆最小脉冲宽度Td；相应地，可以计算得到，交变脉冲占空比为100％时起摆最小脉冲宽度Td对应的频率Fd，Fd＝1/(2*Td)。

当起摆最小脉冲宽度Td＜交变脉冲的脉冲宽度＜满幅摆动最小脉冲宽度Tb，且0＜交变脉冲的频率≤频率Fd时，摆臂211以一个极小的摆幅在原来停止的位置进行往复摆动，称其为摆臂以原位抖动的形式进行往复摆动。

因此，用于摆动电机的交变脉冲的规律如下表(1)所示：

表(1)

在此，本申请提出一种用于该仿真器官的摆动电机的控制方法，请参考图14，该控制方法可以包括步骤S10-S30，下面具体说明。

步骤S10：设置/接收脉冲参数，例如，根据具体应用来设置/接收脉冲参数。设置/接收脉冲参数这一步骤，可以在摆动电机应用确定时就预设好，也可以由用户进行手动设置或接收检测信号进行设置(连线或遥控设置，或根据传感器信号设置)，还可以由摆动电机根据负载自动设置等。在一实施例中，请参照图15，步骤S10包括步骤S12和步骤S13，在一实施例中，还可以包括步骤S11。

步骤S11：检测用户的心跳频率信号。例如，通过上述的心跳检测单元410等来检测用户的心跳频率信号。

步骤S12：接收用户的心跳频率信号。

步骤S13：根据所述心跳频率信号来设置脉冲参数，使得交变脉冲的频率与心跳频率成对应关系。例如，对应关系可以是成整数倍关系，即交变脉冲的频率是心跳频率的整数倍。

本发明可以根据心跳感应信号，让摆动电机的摆动频率与心跳频率成对应关系，并跟随心跳的变化，这样能将摆动更好地作用与人体或生物体，或者让人或生物更好地感觉摆动的作用。

步骤S30：控制单元212根据设置的脉冲参数，输出具有脉冲参数对应脉冲宽度和频率的交变脉冲，以使摆臂211以上述脉冲参数对应的摆动模式进行摆动。

在一实施例中，步骤S30中控制单元212输出第一交变脉冲，以使摆臂211以满幅摆动模式进行往复摆动；其中,第一交变脉冲的脉冲宽度大于或等于满幅摆动最小脉冲宽度Tb；第一交变脉冲的频率大于零且小于或等于满幅摆动最大交变脉冲频率Fa。在一实施例中，控制单元212增加输出的第一交变脉冲的频率，以使摆臂211往复摆动的频率加快，且力矩稳定。

在一实施例中，步骤S30中控制单元212输出第二交变脉冲，以使摆臂211以次幅摆动模式进行往复摆动；其中，第二交变脉冲的脉冲宽度大于或等于满幅摆动最小脉冲宽度Tb；第二交变脉冲的频率大于满幅摆动最大交变脉冲频率Fa，且小于或等于交变脉冲占空比为100％时满幅摆动最小脉冲宽度Tb对应的频率Fb，Fb＝1/(2*Tb)。在一实施例中，控制单元212增加输出的第二交变脉冲的频率，以使摆臂211摆动的幅度减小，但力矩变化很小，即基本保持稳定。

在一实施例中，步骤S30中当控制单元212在输出第一交变脉冲或第二交变脉冲时，若摆动电机的供电电压变小或摆动电机的负载变大时，增加控制单元212输出的交变脉冲的脉冲宽度，这有利于保持摆动电机的力矩或摆幅的稳定。

在一实施例中，步骤S30中控制单元212输出第三交变脉冲，以使摆臂211以原位抖动模式进行摆动；其中,第三交变脉冲的脉冲宽度小于满幅摆动最小脉冲宽度Tb，且大于或等于起摆最小脉冲宽度Td；第三交变脉冲的频率大于0，且小于或等于交变脉冲占空比为100％时起摆最小脉冲宽度Td对应的频率Fd，Fd＝1/(2*Td)。在一实施例中，控制单元212增加输出的第三交变脉冲的脉冲宽度，以使摆臂211摆动的幅度增大。

在一实施例中，步骤S30中控制单元212输出由第四交变脉冲和第五交变脉冲构成的复合交变脉冲，以使摆臂以复合摆动模式进行往复摆动；其中，第四交变脉冲的脉冲宽度大于或等于满幅摆动最小脉冲宽度Tb；第五交变脉冲的脉冲宽度小于满幅摆动最小脉冲宽度Tb，且大于或等于起摆最小脉冲宽度Td；第五交变脉冲的频率大于0，且小于或等于交变脉冲占空比为100％时起摆最小脉冲宽度Td对应的频率Fd，Fd＝1/(2*Td)；第四交变脉冲和第五交变脉冲以正负电平在时序上互不交叠的形式构成上述复合交变脉冲，指的是，第四交变脉冲的正反向脉冲的中间加入第五交变脉冲，第五交变脉冲不与第四交变脉冲的正反向脉冲在时序上有重叠的区域。如图16(c)(e)所示的复合波形。

在一实施例中，步骤S30中控制单元212输出复合交变脉冲，如图16(c)所示的复合波形，其中，第四交变脉冲的每个正或反脉冲的后沿，跟随一段第五交变脉冲，直到下一个第四交变脉冲的反向脉冲的前沿结束。这样，既可让仿真器官产生心跳低倍数频率的伸缩摆动，同时并在伸缩摆动到前后位置时产生心跳高倍数频率的抖动，即能在伸到最长位置或缩至最短位置时同时产生抖动。这些动作都是由所述摆动电机实现。

当器具的振动能够根据使用者心跳而变化时，可以给使用者更为真实的感受，更有效地刺激使用者，带来完全不同的愉悦心情。真正做到根据不同使用者和使用时的不同阶段，自动根据心跳变化适应使用者。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (23)

1.一种仿真器官，其特征在于，包括主体支架、驱动组件以及柔性套，所述柔性套装套在所述主体支架和驱动组件上；所述驱动组件安装在主体支架上，所述驱动组件包括：

驱动机构，所述驱动机构具有输出摇摆运动的摆臂，所述摆臂绕摆臂轴摆动设置，所述摆臂轴为摆臂的支点，安装在主体支架上；

以及伸缩连杆机构，所述伸缩连杆机构安装在摆臂上，所述摆臂的摆动驱动伸缩连杆机构伸缩运动；所述伸缩连杆机构包括驱动连杆和至少两组交叉连杆组，所述交叉连杆组包括两根连杆，所述两根连杆呈交叉设置并在交点处铰接；所述至少两组交叉连杆组依序在连杆端头首尾铰接，位于首位的交叉连杆组中两根连杆交点的铰接轴安装在主体支架上；所述驱动连杆一端铰接在摆臂上，另一端与位于首位的交叉连杆组中的一根连杆端头铰接。

2.如权利要求1所述的仿真器官，其特征在于，在首位的交叉连杆组中，未与驱动连杆铰接的连杆固定在主体支架上。

3.如权利要求1所述的仿真器官，其特征在于，在首位的交叉连杆组中，两根连杆交点的铰接轴与摆臂轴共轴。

4.如权利要求1所述的仿真器官，其特征在于，所述伸缩连杆机构为两组，其并列设置在摆臂的两侧，且两组伸缩连杆机构中并排的两个连杆之间共轴摆动。

5.如权利要求1所述的仿真器官，其特征在于，还包括套环，所述套环套设在伸缩连杆机构的外周上，所述柔性套安装在套环上。

6.如权利要求5所述的仿真器官，其特征在于，所述套环包括至少两个半环，所述半环卡接在连杆的端头铰接轴上。

7.如权利要求6所述的仿真器官，其特征在于，所述半环上设置有用于容置铰接轴的容置孔，且在容置孔处设置有对铰接轴进行轴向限位的限位块。

8.如权利要求5所述的仿真器官，其特征在于，所述套环上设置有凸起结构和/或凹陷结构，所述柔性套的内壁对应设置有凹陷结构和/或凸起结构进行配合，从而使套环带动柔性套变形移动。

9.如权利要求8所述的仿真器官，其特征在于，所述凸起结构具有蘑菇形的第一凸头，对应的凹陷结构具有对应的第一凹坑。

10.如权利要求1所述的仿真器官，其特征在于，还包括连接头，所述连接头安装在最末位的交叉连杆组两根连杆之间的铰接轴上，所述连接头设置有凸起结构和/或凹陷结构，所述柔性套端部的内壁对应设置有凹陷结构和/或凸起结构形成可拆式连接，从而使伸缩连杆机构在伸缩时能够带动柔性套端部移动。

11.如权利要求10所述的仿真器官，其特征在于，所述凸起结构具有蘑菇形的第二凸头，对应的凹陷结构具有蘑菇形的第二凹坑。

12.如权利要求10所述的仿真器官，其特征在于，所述连接头具有导槽，所述导槽延伸到与最末位的交叉连杆组相邻的前一个交叉连杆组内，使导槽卡在所述前一个交叉连杆组中两个连杆之间的铰接轴上。

13.如权利要求1所述的仿真器官，其特征在于，所述柔性套的内壁设置有凸起，所述凸起位于摆臂的摇摆路径上，使摆臂在摇摆的过程中撞击凸起，引起柔性套对应凸起处的振动。

14.如权利要求13所述的仿真器官，其特征在于，所述凸起为柔性的锥形凸起。

15.如权利要求1-14任一项所述的仿真器官，其特征在于，所述柔性套的圆周方向上设置有凸起结构，用以与器具的顶端一起限定出有效使用长度。

16.如权利要求19所述的仿真器官，其特征在于，所述主体支架远离伸缩连杆机构的一端设置有向柔性套凸起的限位部，所述柔性套对应的部位也设置有凸起的凸套，所述凸套套在限位部上。

17.如权利要求1-14任一项所述的仿真器官，其特征在于，所述驱动机构包括输出摆动运动的摆动电机，所述摆动电机包括控制单元、用于形成磁场的线圈和用于在磁场下摆动的永磁体，所述摆臂与永磁体一体连接，所述线圈产生的交变磁场可驱动永磁体及摆臂实现往复摇摆运动。

18.如权利要求17所述的仿真器官，其特征在于，所述驱动机构还包括信号接收单元、心跳检测单元和信号发送单元，所述信号接收单元与控制单元连接，所述心跳检测单元用于检测使用者心跳规律，所述信号发送单元能够与信号接收单元建立通信连接，将检测的心跳规律发送至信号接收单元。

19.如权利要求18所述的仿真器官，其特征在于，还包括远端控制装置，所述远端控制装置还包括指令输入单元，所述心跳检测单元、信号发送单元和控制键单元集成在远端控制装置，所述信号发送单元将指令输入单元信号发送至信号接收单元。

20.如权利要求18所述的仿真器官，其特征在于，所述控制单元在接收到使用者心跳规律后，控制摆动电机按照使用者心跳规律进行摆动，其中包括使摆动电机的摆动频率与使用者心跳频率成倍数关系和/或使摆动电机的摆动频率呈周期或随机变化。

21.一种用于如权利要求1-20所述仿真器官的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

设置和/或接收脉冲参数；

所述控制单元根据所述脉冲参数，输出由第四交变脉冲和第五交变脉冲构成的复合交变脉冲，以使摆臂以复合摆动模式进行往复摆动；

其中，所述第四交变脉冲的脉冲宽度大于或等于满幅摆动最小脉冲宽度Tb；所述第四交变脉冲的频率大于0，且小于或等于交变脉冲占空比为100％时满幅摆动最小脉冲宽度Tb对应的频率Fb，Fb＝1/(2*Tb)；

所述第五交变脉冲的脉冲宽度小于满幅摆动最小脉冲宽度Tb，且大于或等于起摆最小脉冲宽度Td；所述第五交变脉冲的频率大于0，且小于或等于交变脉冲占空比为100％时起摆最小脉冲宽度Td对应的频率Fd，Fd＝1/(2*Td)；

所述第四交变脉冲和第五交变脉冲以正负电平在时序上互不交叠的形式构成所述复合交变脉冲。

22.如权利要求21所述的控制方法，其特征在于，所述复合脉冲是第四交变脉冲的每个正或反脉冲的后沿，跟随一段第五交变脉冲，直到下一个第四交变脉冲的反向脉冲的前沿结束。

23.如权利要求21所述的控制方法，其特征在于，所述脉冲参数通过以下方式设置：

检测和/或接收用户的心跳频率信号；

根据所述心跳频率信号来设置脉冲参数，使得交变脉冲的频率与心跳频率成对应关系。