本发明涉及控制技术领域，特别涉及一种用于3d按摩机的三轴电机控制方法及控制系统。
背景技术：
按摩椅时一种能实现自动对人体背部进行按摩的座椅，在按摩椅上设置按摩机芯，通过按摩机芯来实现对人体背部进行自动控制按摩的过程。现有的按摩机芯大体分为两类，一类为2d按摩机芯，也就是采用独立驱动的两个电机，使按摩头沿着椅子靠背上下运动、椅子宽度方向左右运动，形成空间二维的按摩效果。随着市场需求以及技术发展，上述的2d按摩机芯已经基本很少了。另一类为3d按摩机芯，通过按摩头沿着椅子靠背上下运动、椅子宽度方向左右运动以及椅子靠背垂直相交的面上所进行的前后运动相组合，来实现按摩的过程。3d按摩机芯由于能够从三个方向对人体背部按摩，能够达到更加的按摩效果，现有技术中专利号为200580034604.7的技术方案通过三轴电机配合实现了按摩头空间三维轨迹运动。但是现有的按摩机芯的三轴电机的每一轴电机仍然是独立运动，电机在每一方向上独立运动，对人体背部的按摩仍然不能更加真实的模拟人工按摩的揉捏按摩手法。
一个方面，现有的按摩机芯在电机加速和减速阶段加速度恒定运动，速度突变明显，使速度突变作用在按摩头上，给人体带来明显的顿感。
另一个方面，现有的按摩机芯通过给定目标位置，当三轴电机都到达目标位置后再进行下一个动作，由于不同人体质量差异，作用于按摩机芯的负载不同，当某一轴向的负载变大，电机运动速度变慢，就会出现这一轴向电机比预设时间晚到预定位置，就出现其它轴向等待该轴向到位的情况，使得按摩手法变形。
因此，需要一种有效防止按摩机芯导致按摩头出现顿感，同时又能精确控制按摩手法的用于按摩椅的三轴电机控制方法。
技术实现要素：
本发明的一个方面在于提供一种用于3d按摩机的三轴电机控制方法，所述3d按摩机包含有按摩机芯，所述按摩机芯具有左右一对按摩构件，三轴电机分别为控制左右一对按摩构件沿3d按摩机宽度方向活动的x轴电机、控制左右一对按摩构件沿3d按摩机上下方向活动的y轴电机和控制左右一对按摩构件沿3d按摩机前后方向活动的z轴电机，所述x轴电机、y轴电机和z轴电机为无刷电机，所述控制方法包括如下步骤：
a）通过三轴同步位移和时间给定单元为三轴电机的每一轴电机提供目标a）通过三轴同步位移和时间给定单元对三轴电机的每一轴电机进行时序图解析，其中所述三轴电机分别为x轴电机、y轴电机和z轴电机；
b）为所述x轴电机、y轴电机和z轴电机提供目标位移和时间；
c）通过正弦速度曲线控制单元计算x轴电机、y轴电机和z轴电机的位移-时间关系、速度-时间关系和加速度-时间关系，控制电机的速度；
d）将所述时序图输入到x轴电机、y轴电机和z轴电机的正弦速度曲线执行单元，通过实际位移和理论位移的位移差对比调节所述x轴电机、y轴电机和z轴电机的速度。
优选地，所述x轴电机、y轴电机和z轴电机的时序图按照如下顺序进行解析：
t0时刻，x轴电机按照3d按摩机的宽度方向最先开始运动；
t1时刻，y轴电机按照3d按摩机的上下方向开始运动；
t2时刻，z轴电机按照3d按摩机的前后方向开始运动；
t3时刻，x轴电机、y轴电机和z轴电机同时运动至预定位置，所述x轴电机、y轴电机和z轴电机开始同步运动。
优选地，所述正弦速度曲线控制单元包括位移余弦计算模块、速度正弦计算模块和加速度余弦计算模块，其中
所述位移余弦计算模块，计算得到3d按摩机的三轴电机的每一轴电机位移和时间的余弦关系；
所述速度正弦计算模块，计算得到3d按摩机的三轴电机的每一轴电机速度和时间的正弦关系；
所述加速度余弦计算模块，计算得到3d按摩机的三轴电机的每一轴电机加速度和时间的余弦关系。
优选地，所述正弦速度曲线控制单元通过加速度-时间关系改变电机加速控制电机的速度。
优选地，所述正弦速度曲线执行单元通过位移反馈机制对电机实际位移和理论位移进行对比。
本发发明的另一个方面在于提供一种3d按摩机的三轴电机的控制系统，所述控制系统包括三轴同步位移和时间给定单元、正弦速度曲线控制单元和正弦速度曲线执行单元，其中
所述三轴同步位移和时间给定单元，用于提供三轴电机的每一轴电机提供目标位移和时间，并对电机进行时序图解析；
所述正弦速度曲线控制单元，用于计算电机的位移-时间关系、速度-时间关系和加速度-时间关系，控制电机的速度；
所述正弦速度曲线执行单元，用于通过位移反馈机制调整电机速度。
本发明提供的一种用于3d按摩机的三轴电机控制方法及控制系统通过正弦速度曲线控制单元控制三轴电机的启动、运行和停止，减少换向时间，平缓的控制电机的运行速度，有效解决了电机启动和停止的顿感问题。同时，本发明对三轴电机的x轴电机、y轴电机和z轴电机的时序图进行解析，并将时序图输入设有反馈机制的正弦速度曲线执行单元，使三轴电机按照预定的设定的运动轨迹保持不变形，实现三轴电机的x轴电机、y轴电机和z轴电机同步运行，提高了按摩手法的准确性。
应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。
附图说明
参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：
图1示意性示出了示出了一个实施例中应用本发明三轴电机控制方法及控制系统的按摩椅；
图2示出了一个实施例中应用本发明三轴电机控制方法及控制系统的按摩机芯；
图3示出了本发明控制系统的结构框图；
图4示出了本发明用于按摩椅的三轴电机控制方法的流程图；
图5示出了本发明正弦速度曲线控制单元的模块框图；
图6a示出了本发明三轴电机的每一轴电机的位移-时间关系；
图6b示出了本发明三轴电机的每一轴电机的速度-时间关系；
图6c示出了本发明三轴电机的每一轴电机的加速度-时间关系；
图7示出了本发明正弦速度曲线控制单元对三轴电机的每一轴电机速度控制的流程图；
图8示出了本发明三轴电机的时序图解析示意图；
图9示出了本发明正弦速度曲线执行单元的反馈机制框图。
具体实施方式
通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。
根据本发明提供的一种用于3d按摩机的三轴电机控制方法及控制系统，本实施例中首先对应用本发明的按摩椅进行示例性的说明，应当理解的是，以下的实施例说明仅仅是为了使发明内容更加清晰的得以解释，不应当受到实施例对发明内容保护范围的限定。如图1所示一个实施例应用本发明三轴电机控制方法及控制系统的按摩椅，在按摩椅的后背位置20设置按摩机芯10，通过三轴电机调节按摩机芯10在人体背部运动，实现类似人手的按摩手法。本实施例中上述的三轴电机为三个方向的运动的电机，如图2所示实施例中应用本发明三轴电机控制方法及控制系统的按摩机芯，按摩机芯上的按摩轮101通过三轴电机控制按摩轮运动，进一步来说，三轴电机为三个方向运动的电机，即：x轴电机，控制按摩机芯的按摩轮101左右运动，也就是使按摩轮101沿着按摩椅后背的宽度方向运动；y轴电机，控制按摩机芯的按摩轮101上下运动，也就是使按摩轮101沿着按摩椅后背的上下方向运动；z轴电机，控制按摩机芯的按摩轮101前后方向运动，也就是使按摩轮101沿着垂直于按摩椅后背的方向的方向运动。三轴电机可都为无刷电机，无刷电机可满足按摩椅需要快速变换按摩动作的需要。
为了使本发明的所提供的三轴电机控制方法得以更加清晰的说明，实施例中对本发明的控制系统给出说明，如图3所示本发明控制系统的结构框图300，用于按摩椅的三轴电机控制方法的控制系统，包括三轴同步位移和时间给定单元301、正弦速度曲线控制单元302和正弦速度曲线执行单元303，其中
所述三轴同步位移和时间给定单元301，用于对电机进行时序图解析并为三轴电机的每一轴电机提供目标位移和时间。例如使用者使用按摩椅时，确定一种按摩手法，则由三轴同步位移和时间给定单元对三轴电机进行时序图解析，并且为三轴电机的每一轴电机（x轴电机、y轴电机和z轴电机）提供其运动的目标位移和运动时间。
所述正弦速度曲线控制单元302，用于计算电机的位移-时间关系、速度-时间关系和加速度-时间关系，控制三轴电机的每一轴电机（x轴电机、y轴电机和z轴电机）的速度，具体地，通过正弦速度曲线控制单元302对三轴电机速度的控制过程在下文中给出具体地说明。
所示正弦速度曲线执行单元303，用于通过位移反馈机制调整电机速度。具体地，将三轴电机的时序图输入至正弦速度曲线执行单元，对每一轴电机引入位移反馈，通过对每一轴电机运行过程中的当前时间点实际位移s和理论位移s’进行对比，根据位移差调节三轴的电机的每一轴电机（x轴电机、y轴电机和z轴电机）的速度。
如图4所示本发明用于按摩椅的三轴电机控制方法的流程图，用于按摩椅的三轴电机控制方法，包括如下步骤：
步骤s101，对三轴电机的每一轴电机进行时序图解析，在启动三轴电机前，通过三轴同步位移和时间给定单元对三轴电机的每一轴电机进行时序图解析，其中所述三轴电机分别为x轴电机、y轴电机和z轴电机；
步骤s102，提供目标位移和时间，通过三轴同步位移和时间给定单元为三轴电机的每一轴电机提供目标位移和时间；
步骤s103，控制电机速度，通过正弦速度曲线控制单元计算x轴电机、y轴电机和z轴电机的位移-时间关系、速度-时间关系和加速度-时间关系，控制电机的速度；
步骤s104，调整电机速度，将所述时序图输入到x轴电机、y轴电机和z轴电机的正弦速度曲线执行单元，通过实际点位移和理论位移的位移差对比调节所述x轴电机、y轴电机和z轴电机的速度。
上述控制方法，通过对三轴电机的每一轴电机时序图进行解析，使三轴电机的每一轴电机分别给定目标位置后，三轴电机的每一轴电机都到达目标位置后再进行下一个动作，从而实现三轴电机按照时序图同步运动控制那摩机芯。有效解决了按摩椅由于负载不同人体质量时，作用于按摩机芯的负载不同，导致的某一轴电机运动速度变慢，从而造成比预设时间晚到预定位置的问题。从而使按摩手法更加准确并具有人性化。
下面对本发明用于按摩椅的三轴电机控制方法做进一步的展开说明，对于控制三轴电机的速度，本实施例中采用了本发明所提供的正弦速度曲线单元进行控制电机速度，如图5所示本发明正弦速度曲线控制单元的模块框图500，所述正弦速度曲线控制单元包括位移余弦计算模块501、速度正弦计算模块502和加速度余弦计算模块503，其中
所述位移余弦计算模块501，计算得到按摩椅的三轴电机的每一轴电机位移和时间的余弦关系；
所述速度正弦计算模块502，计算得到按摩椅的三轴电机的每一轴电机速度和时间的正弦关系；
所述加速度余弦计算模块503，计算得到按摩椅的三轴电机的每一轴电机加速度和时间的余弦关系。
如图6a所示本发明三轴电机的每一轴电机的位移-时间关系，位移余弦计算模块501通过给定的目标位移s和时间t对三轴电机的每一轴电机计算得到按摩椅的三轴电机的每一轴电机位移s和时间t的余弦关系。
如图6b所示本发明三轴电机的每一轴电机的速度-时间关系，速度正弦计算模块502通过给定的目标位移s和时间t对三轴电机的每一轴电机计算得到按摩椅的三轴电机的每一轴电机速度和时间的正弦关系。
如图6c所示本发明三轴电机的每一轴电机的加速度-时间关系，加速度余弦计算模块503通过给定的目标位移s和时间t对三轴电机的每一轴电机计算得到按摩椅的三轴电机的每一轴电机加速度和时间的余弦关系。
如图7所示本发明正弦速度曲线控制单元对三轴电机的每一轴电机速度控制的流程图，三轴电机的每一轴电机速度控制包括如下过程：
s201，给定位移和时间，由三轴同步位移和时间给定单元为三轴电机的每一轴电机给定目标位移和时间；
s202，位移余弦计算，通过位移余弦计算模块计算得到按摩椅的三轴电机的每一轴电机位移和时间的余弦关系；
s203，速度正弦计算，通过速度正弦计算模块计算得到按摩椅的三轴电机的每一轴电机速度和时间的正弦关系；
s204，加速度余弦计算，通过加速度余弦计算模块计算得到按摩椅的三轴电机的每一轴电机加速度和时间的余弦关系；
s205，控制电机加速度，通过计算得到三轴电机的每一轴电机加速度和时间的预先关系，控制电机加速度的改变；
s206，控制电机速度，通过控制电机加速度的改变，控制电机按照正弦速度曲线改变电机的速度。
本发明提供的用于按摩椅的用于按摩椅的三轴电机控制方法及控制系统通过正弦速度曲线控制单元以及上述电机速度控制过程，电机按照速度正弦曲线改变电机速度，使电机速度改变趋于平缓，有效解决了由于电机加速或减速过程中由于恒加速度造成的速度突变问题，减少按摩轮的突变给按摩椅使用者带来的顿感。
本发明中通过三轴电机时序图解析解决现有技术中出现的三轴电机中某一轴电机由于人体质量差异造成的电机比预设时间晚到预定位置，造成的按摩手法变形的问题，下面对三轴电机时序图解析过程进行详细说明。如图8所示本发明三轴电机的时序图解析示意图，按摩椅三轴电机的每一轴电机（x轴电机、y轴电机和z轴电机）的时序图按照如下顺序进行解析：
在t0时刻，控制按摩轮按照按摩椅后背宽度方向进行左右运动的x轴电机最先开始运动；
x轴电机运行至t1时刻，控制按摩轮按照按摩椅后背上下方向进行上下运动的y轴电机开始运动；
x轴电机和y轴电机运行至t2时刻，控制按摩轮按照垂直按摩椅后背前后方向进行前后运动的z轴电机开始运动；
当x轴电机、y轴电机和z轴电机全部运动至预定位置时到达时刻t3，在t3的下一个时刻t4时刻，x轴电机、y轴电机和z轴电机开始同时运动。
实施例中，通过上述的电机时序图解析，使在按摩机芯负载发生变化时仍然保持三轴电机的同步运行。
本实施例根据本发明提供的用于按摩椅三轴电机的控制方法，对电机速度调整通过正弦速度曲线执行单元的位移反馈进行，具体来说，实施例中，给定三轴电机的每一轴电机位移和时间，这里的位移和时间由解析后的三轴电机的每一轴电机时序图所提供，将三轴电机的每一轴电机时序图输入正弦速度曲线执行单元，正弦速度曲线执行单元根据所述的三轴电机的每一轴电机时序图对电机速度进行调节。实施例中，正弦速度曲线执行单元引入位移反馈机制，监测x轴电机、y轴电机和z轴电机的速度，当电机速度发生改变时，通过电机当前时刻的位移点进行位移反馈，改变电机速度。
本发明提供的用于按摩椅的三轴电机控制方法及控制系统控制电机按照速度正弦曲线改变电机速度，在运行过程中，速度变化平缓特别在启动和停止阶段，使得按摩机在做按摩手法时不会给人体带来顿感，尤其在颈肩部人体比较敏感部位，大大提高了按摩舒适度。同时本发明三轴电机同步运行，并采用位移反馈机制进行电机位移校准，使得按摩手法在负载变化时也能保持预先设定的运动轨迹不变形，提高了按摩手法准确性，使按摩手法更加接近人性化。
本发明的的控制方法和控制系统并不局限使用于按摩椅上，其亦可应用于其它3d按摩机，例如按摩靠垫上，按摩靠垫可放置汽车坐垫等带有靠背的椅架结构上，按摩靠垫的背部可形成有3d按摩机芯。
结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。