一种婴儿爬行训练机及其控制系统和控制方法与流程

文档序号:11095397阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种婴儿爬行训练机,其特征在于:包括第一行走单元、第二行走单元和腿部牵引机构,所述第一行走单元和第二行走单元沿其行进方向相对往复运动设置,且第二行走单元的至少部分结构位于第一行走单元的后方;婴儿趴在所述第一行走单元上,所述牵引装置包括设置在第一行走单元上的第一牵引单元,以及设置在第二行走单元上的第二牵引单元;所述第一牵引单元包括第一牵引绳(3)和第一牵引绳牵拉驱动装置,所述第一牵引绳牵拉驱动装置安装在第一行走单元内,所述第一牵引绳(3)的一端与第一牵引绳牵拉驱动装置相连,另一端连接在婴儿大腿处的衣物上;所述第二牵引单元包括第二牵引绳(4)和第二牵引绳牵拉驱动装置(14),所述第二牵引绳牵拉驱动装置(14)安装在所述的位于第一行走机构后方的第二行走机构的结构上,所述第二牵引绳(4)的一端与第二牵引绳牵拉驱动装置(14)相连,另一端与婴儿脚部的衣物相连。

2.根据权利要求1所述的婴儿爬行训练机,其特征在于:所述第二行走机构包括顶架(2),顶架(2)具有前、后各两条支腿(11a、11b、11c、11d),各支腿(11a、11b、11c、11d)底部设有滚轮(15a、15b、16a、16b),其中至少前侧两条支腿(11a、11b)的滚轮(16a、16b)是连有驱动部件的主动轮;所述第二牵引绳牵拉驱动装置(14)分别安装在后侧的两条支腿(11c、11d)上。

3.根据权利要求2所述的婴儿爬行训练机,其特征在于:所述顶架(2)下方安装有一导轨(5),所述导轨(5)与第二行走单元的的行进方向平行,所述导轨(5)上设有滑块(6),以及用于驱动滑块(6)沿导轨(5)滑动的滑块驱动单元,所述第一行走单元位于顶架(2)下方,第一行走单元通过连接架(10)与所述滑块(6)固定连接。

4.根据权利要求3所述的婴儿爬行训练机,其特征在于:所述第一行走单元包括托板(1),托板(1)底部设有万向滚珠(18),所述连接架(10)分别连接在托板(1)的左、右两侧。

5.根据权利要求3所述的婴儿爬行训练机,其特征在于:所述顶架(2)的四条支腿(11a、11b、11c、11d)的高度均为可调式设置,所述导轨(5)与顶架(2)之间的垂直距离为可调式设置。

6.根据权利要求2所述的婴儿爬行训练机,其特征在于:所属顶架(2)后侧两支腿(11c、11d)底部的滚轮(15a、15b)为万向滚轮。

7.根据权利要求4所述的婴儿爬行训练机,其特征在于:所述托板(1)的上表面设有左、右两个压力传感器(17a、17b),所述顶架(2)上安装有用于捕捉婴儿手部和腿部动作的摄像头(9)。

8.一种权利要求1至7任意一项所述婴儿爬行训练机的控制系统,其特征在于:包括左、右压力传感器(17a、17b)、摄像头(9)、托板运动状态检测传感器、驱动控制器、编码器、第一、第二牵引绳牵拉驱动装置、顶架前侧支腿滚轮驱动部件、以及滑块驱动单元;所述驱动控制器分别与左、右压力传感器(17a、17b)、摄像头(9)、托板运动状态检测传感器、第一、第二牵引绳牵拉驱动装置、顶架前侧支腿滚轮驱动部件、滑块驱动单元、以及编码器电连接,所述编码器内储存有用于控制婴儿爬行训练机动作的软件编码,所述驱动控制器能够根据左、右压力传感器(17a、17b)、摄像头(9)、托板运动状态检测传感器采集的信号或编码器内储存的软件编码来控制第一、第二牵引绳牵拉驱动装置、顶架前侧支腿滚轮驱动部件、以及滑块驱动单元动作。

9.一种应用权利要求8所述控制系统控制权利要求1至7任意一项所述婴儿爬行训练机的控制方法,其特征在于:驱动控制器读取编码器中的软件编码,对婴儿爬行训练机进行自动控制,具体过程如下:

步骤1:托板(1)左、右两端的第一牵引绳(3)收回,带动婴儿大腿向托板(1)方向靠进,;第二牵引绳(4)放松,随着婴儿腿部的移动而伸长;

步骤2:第一牵引绳(3)放松,第二牵引绳(4)保持长度不变;滑块驱动单元驱动滑块(6)和托板(1)向前运动,进而带动婴儿身体向前运动;此时婴儿脚部在第二牵引绳(4)的牵引下保持位置不变,故婴儿腿开始伸直;

步骤3:顶架前侧支腿滚轮驱动部件动作,驱动顶架(2)向前运行托板(1)在步骤2中前进的距离,同时滑块(6)保持与顶架(2)等速的反向运动,使托板(1)的绝对位置保持不变,此时第一牵引绳(3)和第二牵引绳(4)回到初始长度,托板(1)相对于顶架(2)回到初始位置;

步骤4:返回步骤1执行。

10.一种应用权利要求8所述控制系统控制权利要求1至7任意一项所述婴儿爬行训练机的控制方法,其特征在于:驱动控制器根据左、右压力传感器(17a、17b)、摄像头(9)、托板运动状态检测传感器采集的信号来控制婴儿爬行训练机动作,具体过程如下:

步骤1:摄像头(9)识别婴儿手臂和腿部的动作,若只有手臂动或只有腿部动,则训练机静止;若婴儿手臂和腿部都在动,则左压力传感器(17a),右压力传感器(17b)分别获取托板(1)表面的压力P1,P2,并输出给驱动控制器;

步骤2,驱动控制器判断P1和P2之间差值的绝对值是否小于执行阈值P’,若|P1-P2|<P’,则驱动控制器计算PWM信号值并输出至顶架前侧支腿滚轮驱动部件;使顶架(2)前侧两支腿(11a、11b)的滚轮(16a、16b)的转速V1、V2相等,即V1=V2=V,V表示训练机的基础速度,此时训练机直线运动;若|P1-P2|≥P’,则驱动控制器计算PWM信号值并输出至顶架前侧支腿滚轮驱动部件,使左前支腿(11a)的滚轮(16a)的转速V1和右前支腿(11b)滚轮(16b)的转速V2不同,即V1=[1-(P1-P2)/P)]×V,V2=[1+(P1-P2)/P)]×V,P为婴儿的总压力,此时训练机转弯,转弯方向为:当V1<V2时,训练机向左转弯,当V1>V2时,训练机向右转弯;

步骤3,当婴儿仅通过手臂活腿部的活动爬行时,摄像头(9)判定婴儿活动失效,婴儿带动托板(1)运动,托板运动状态检测传感器采集托板(1)运动状态信号,并将该信号输出给驱动控制器;

步骤4,驱动控制器计算PWM信号并输出至顶架前侧支腿滚轮驱动部件;使顶架(2)前侧的两支腿(11a、11b)的滚轮(16a、16b)按同样转速转动以带动训练机整体运动,同时滑块(6)保持等速反向运动,使托板(1)回到训练机初始位置;

步骤5,返回步骤1执行。

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