用于儿童支撑设备的运动感测装置制造方法

用于儿童支撑设备的运动感测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型的多种实施方式涉及一种用于运动的儿童支撑设备的运动感测装置（530）。所述运动感测装置包括：外壳，所述外壳限定纵轴；至少一个压电传感器，所述压电传感器包括置于所述外壳内的感测表面；以及重量构件，所述重量构件被置于所述外壳内，且被配置为沿所述外壳的纵轴方向运动；其中，所述重量构件被配置为响应运动感测装置的运动而向压电传感器的所述感测表面施加变化的力，并且其中所述压电传感器被配置为输出与所述重量构件施加的变化的力的幅值相对应的电压信号，所述输出的电压信号表征运动感测装置相对所述外壳纵轴的运动。
【专利说明】用于儿童支撑设备的运动感测装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于娱乐和安抚儿童的装置领域，更具体地，涉及用于儿童支撑设备 的运动感测装置。

【背景技术】
[0002] 儿童弹跳装置用于为儿童提供一种座椅，用于通过以模拟家长或看护人将婴儿抱 在怀里并温柔地晃动婴儿的方式上下振动来娱乐和抚慰儿童。一般的儿童弹跳装置包括座 椅部，该座椅部通过支撑框架悬挂在支撑表面(例如，地板)上方。支撑框架通常包括基部和 半刚性支撑臂，该基部被配置为安放在支撑表面上，该半刚性支撑臂向基部上方延伸，用以 支撑在支撑表面上方的座椅部。在这些实施方式中，施加在儿童弹跳装置框架的座椅部上 的激振力将引起弹跳装置以弹跳装置的固有频率垂直的振动。例如，家长可以通过向下推 动弹跳装置的座椅部、偏置支撑框架并释放座椅部来提供激振力。在这一实施例中，座椅部 会以其固有频率弹跳，同时振幅稳定地减小，直至弹跳装置达到静止。同样地，儿童可以在 弹跳装置座椅部中通过移动(例如，通过踢其足部）来提供激振力。
[0003] -般的弹跳装置设计的缺陷在于除非由家长或儿童重复地提供激振力，否则这种 弹跳装置则不能弹跳。另外，由于一般的弹跳装置的支撑臂必须具有足够的刚度来支撑座 椅部及儿童，激振力引起的振动运动的振幅将相对较快地降低至零。因此，家长或儿童必须 频繁地提供激振力，以维持弹跳装置的运动。另外的弹跳装置设计试图通过使用多种电机 使儿童座椅上下振动来克服这一缺陷。例如，在一种设计中，直流电机和机械连杆被用于上 下提动儿童座椅。在另一种设计中，弹跳装置附接有一个包括直流电机的单元，该直流电机 驱动一个绕轴旋转的偏心质量。转动的偏心质量产生离心力，引起弹跳装置在能够抚慰儿 童的频率上弹跳。
[0004] 然而，这些设计时常产生不受欢迎的量的噪音，含有易于磨损及失效的机械部件， 并且使用能源的效率低。所以，在本领域仍存在对能重复弹跳且自驱动、安静、耐久以及能 效高的儿童弹跳装置的需求。更进一步，具有对改进的运动感测装置的需求，这种装置能够 适应于与这类弹跳装置一同使用，以精确地、可靠地感测弹跳装置振动的频率，并且主动地 向控制系统提供表征感测到的频率的反馈，该控制系统被配置为至少部分基于感测装置的 反馈来驱动弹跳装置运动。
[0005] 另外，现有的弹跳装置设计通常限于提供一种弹跳运动，该弹跳运动区别于婴儿 在产前阶段或产后阶段体验的特定运动，例如当被家长或看护人看护或以其它方式被紧密 地抱着时。所以，由现有弹跳装置设计提供的运动所引起的感受可能不能抚慰所有的儿童。 因此，本领域具有对一种婴儿支撑装置的需求，这种婴儿支撑装置被配置为向置于婴儿支 撑装置中的儿童提供一种抚慰性的感受，这种感受不同于现有弹跳装置设计提供的一般弹 跳运动。 实用新型内容
[0006] 本实用新型的多种实施方式涉及一种用于运动的儿童支撑设备的运动感测装置。 根据多种实施方式，该运动感测装置包括限定纵轴的外壳，至少一个具有感测表面且置于 外壳内的感测压电传感器，以及置于外壳中的重量构件，该重量构件被配置为用于沿外壳 的纵轴方向在外壳内的运动。该重量构件被配置为响应运动感测装置的运动而向压电传感 器的感测表面施加变化的力，而压电传感器被配置为对应由重量构件所施加的变化的力的 量而输出电压信号。得到的输出电压信号表征运动感测装置相对于外壳的纵轴的运动。
[0007] 根据本实用新型的一个方面，当运动感测装置振动时，输出的电压信号表征运动 感测装置相对外壳纵轴的振动频率。
[0008] 根据本实用新型的一个方面，压电传感器的感测表面被置于临近外壳的一端；并 且，当运动感测装置相对于重力被大体上坚直地定向以使得感测表面处于外壳的下端时： 重量构件被配置为放置在感测表面上，并且当运动感测装置静止时，向感测表面施加恒定 的静态压力；重量构件被配置为当运动感测装置加速地向上运动以及减速地向下运动时， 施加具有比静态压力大的量级的压力；以及重量构件被配置为当运动感测装置加速地向下 运动以及减速地向上运动时，施加具有比静态压力小的量级的压力或无压力。
[0009] 根据本实用新型的一个方面，重量构件包括重量球。
[0010] 根据本实用新型的一个方面，外壳包括中空圆柱。
[0011] 根据本实用新型的一个方面，压电传感器的感测表面被垂直于外壳的纵轴定向。

【专利附图】

【附图说明】
[0012] 参考附图，附图并不一定按比例绘制，其中：
[0013] 图1示出根据本实用新型的一种实施方式的儿童弹跳装置的立体图；
[0014] 图2示出根据本实用新型的一种实施方式的弹跳装置控制设备的内部的立体图；
[0015] 图3示出根据本实用新型的一种实施方式的弹跳装置控制设备的内部的另一立 体图；
[0016] 图4示出根据本实用新型的一种实施方式的弹跳装置控制设备的内部的示意性 截面图；
[0017] 图5示出根据本实用新型的一种实施方式的运动感测装置、放大器以及弹跳装置 控制电路的示意性框图；
[0018] 图6A示出根据本实用新型的一种实施方式的表示弹跳装置座椅在特定时间段运 动的曲线图；
[0019] 图6B示出根据本实用新型的一种实施方式的表示运动感测装置以及放大器响应 图6A中示出的运动而产生的频率指示信号的曲线图；
[0020] 图6C示出根据本实用新型的一种实施方式的表示由弹跳装置控制电路触发的用 于响应接收图6B中示出的频率指示信号而驱动儿童弹跳装置的电子脉冲的曲线图。

【具体实施方式】
[0021] 本实用新型将参考附图在后文被更全面的描述，其中示出了本实用新型的实施方 式。但是，本实用新型可以被实施为多种不同的形式且不应被解释为限定在本文陈述的实 施方式中。更确切地说，这些实施方式被提供的目的是使本公开透彻、完整，并将能向本领 域技术人员完全传达实用新型的范围。自始至终相似附图标记指示相似零部件。
[0022] 如图1所示，本实用新型的多种实施方式涉及一种用于为儿童提供可控的弹跳座 椅的儿童弹跳装置10。该装置10包括支撑框架20、座椅组件30,以及弹跳装置控制设备 40。
[0023] 支撑框架与座椅鉬件
[0024] 根据多种实施方式，支撑框架20为弹性构件，形成基部210以及一个或多个支撑 臂220。在示出的实施方式中，一个或多个平坦防滑构件213、214被附接在支撑框架20的 基部210上。所述平坦防滑构件213、214被配置为放置在支撑表面上，并且为基部210提 供稳定平台。一个或多个支撑臂220为拱形，并由基部210向上延伸。支撑臂220被配置 为通过将座椅组件30悬挂在基部210上方来支撑座椅组件30。支撑臂220为半刚性，并被 配置为在负载下弹性地弯曲。由此，座椅组件30将在激振力的作用下大体上坚直地振动， 如图1中的运动箭头所示。
[0025] 在示出的实施方式中，座椅组件30包括被配置为用于舒适地支撑儿童的有软垫 的座椅部310。所述座椅部310进一步包括束带312,所述束带312被配置为被可选地连接 在座椅部310上，以将儿童固定在座椅部310上。座椅组件30进一步包括控制设备接纳部 (未示出），其被配置为接纳并选择性地将弹跳装置控制设备40固定在座椅组件30上。在 其它实施方式中，弹跳装置控制设备40被永久地固定在座椅组件上30。
[0026] 弹跳裝置控制设各
[0027] 如图2所示，根据多种实施方式，弹跳装置控制设备40包括外壳410、用户输入控 制器415、磁力驱动组件420、弹跳装置运动传感器430,以及弹跳装置控制电路440。在示 出的实施方式中，弹跳装置控制设备40进一步包括电源450。在其它实施方式中，弹跳装置 控制设备40被配置为由置于外部的电源接收电源。外壳410包括多个壁，所述壁限定用于 收纳磁力驱动组件420、弹跳装置运动传感器430、弹跳装置控制电路440、以及电源450的 腔部。如上文所述，外壳410被配置为被选择性地连接在座椅组件30上。用户输入控制器 415 (图1示出了更多细节）被附接在外壳410的前壁上，并被配置为允许用户控制儿童弹 跳装置的多个方面(例如，运动和声音)。在示出的实施方式中，用户输入控制器415包括瞬 时（momentary)开关，所述瞬时开关被配置为用于控制座椅组件30的振动运动的振幅。在 图2中，示出了弹跳装置控制设备40,其中用户输入控制器415和外壳410的上部被移除。
[0028] 根据多种实施方式，磁力驱动组件420包括第一磁性部件、第二磁性部件，以及驱 动部件。驱动部件被配置为用于响应第一磁性部件和第二磁性部件之间的磁力向座椅组件 30传递驱动力。第一磁性部件和第二磁性部件中的至少一个为电磁铁(例如，电磁线圈)，所 述电磁铁被配置为当被施加电流时产生电磁力。例如，根据第二磁性部件为电磁铁的实施 方式，第一磁性部件可以是任何磁铁(例如，永磁铁或电磁铁）或能够响应由第二磁性部件 产生的磁力的磁性材料(例如，铁)。同样地，根据第一磁性部件为电磁铁的实施方式，第二 磁性部件可以是任何磁铁或能够响应由第一磁性部件产生的磁力的磁性材料。
[0029] 图3示出了移除活动构件424与电磁线圈422后图2中弹跳装置控制设备40的 内部。在图2-3示出的实施方式中，第一磁性部件包括永磁铁421 (如图4所示)，所述永磁 铁421由三个较小的永磁铁在磁铁外壳423中沿长度方向堆叠而构成。第二磁性部件包括 电磁线圈422,该电磁线圈422被配置为从电源450接收电流。驱动部件包括活动构件424 以及往复设备。活动构件424为刚性构件，具有自由端425以及延伸至枢转端427的两个 臂426a、426b。所述臂426a、426b分别在枢接点427a和427b枢转地连接至外壳410的内 部。活动构件424的自由端425固定地支撑电磁线圈422且能够支撑两个对称地位于电磁 线圈422临近处的重物428。如下文所详细描述的，活动构件424被配置为响应永磁铁421 和电磁线圈422之间的磁力而绕枢接点427a和427b转动。
[0030] 根据多种实施方式，往复设备被配置为提供驱动活动构件424的力，驱动的方向 大体上与永磁铁421和电磁线圈422产生的磁力驱动活动构件424的方向相反。在图2-3 示出的实施方式中，往复设备为置于活动构件424的自由端425下面的弹簧429,并且大体 上与电磁线圈422同心。磁铁外壳423为拱形，具有大体上为圆形的截面，且被大体上置于 弹簧429之内。另外，磁铁外壳423的形状使其配合在电磁线圈422的腔部422a内。如下 文详细描述，磁铁外壳423的位置使其截面在沿电磁线圈422运动范围的所有点上与电磁 线圈422对心。在其它实施方式中，磁铁外壳423在形状上大体坚直。
[0031] 根据多种实施方式，弹跳装置运动传感器430为一传感器，其被配置为在任何给 定的时间点感测座椅组件30在坚直方向上振动的频率，并产生表示该频率的频率信号。 根据一种实施方式，弹跳装置运动传感器430包括被光学传感器(例如，光中断器（light interrupter))识别的可移动部件。根据另一种实施方式，弹跳装置运动传感器430包括加 速度计。如本领域技术人员所能理解的，根据多种实施方式，弹跳装置运动传感器430可以 是任何能够感测座椅组件30的振动运动的传感器，包括霍尔效应传感器。
[0032] 在一种实施方式中，弹跳装置运动传感器430包括压电运动传感器。图5提供了 根据一种实施方式的压电运动传感器530的不意性框图。在不出的实施方式中，压电运动 传感器530包括外壳531、压电传感器533,以及形式为重量球（weighted ball)535的重量 构件。外壳531大体上为中空圆柱，并限定具有中心纵轴536的狭长的内部槽道532。根 据多种实施方式，外壳531与槽道532大体上相对弹跳装置控制设备40垂直定向。重量球 535被置于槽道532之中，且被配置为在槽道532中移动。如图5所示，槽道532的尺寸设 计为使得重量球的运动大体上限制在沿槽道的纵轴536方向的运动。
[0033] 运动传感器530也包括置于外壳531中位于槽道532的下端的压电传感器533。 特别地，压电传感器533包括感测表面534,且其被定向为使得感测表面534大体上垂直于 槽道的纵轴536。另外，根据多种实施方式，运动传感器530被固定在弹跳装置控制设备40 的外壳410内，以使当座椅组件30静止时，感测表面534大体上与放置弹跳装置支撑框架 20的支撑表面平行。
[0034] 根据多种实施方式，压电传感器533被配置为对应施加在传感器的感测表面534 的压力的量产生电压信号。当座椅组件30静止时，重量球535将保持静止，其重量向感测 表面534施加恒定的静态力。如此，当座椅组件30静止时，压电传感器533将输出恒定的 电压。然而，当座椅组件30在坚直方向振动时，运动传感器530随座椅组件30运动，并且 随着座椅组件30上下加速和减速、，引起重量球535向感测表面534施加变化的压力的量。
[0035] 例如，当座椅组件30在最低位置并开始向上加速时，由于重力将重量球压在感测 表面534上，重量球535经历超过lg的重力。因此，重量球535施加的压力大于静态压力。 随着座椅组件30继续向上并通过静止位置，座椅组件30开始减速。结果，重量球535经历 小于lg的重力，且重量球535施加的压力减小至小于静态压力的量。当座椅组件30达到 最高位置且开始向相反方向向下加速时，重量球535继续经历小于lg的重力且施加小于静 态压力的压力。确实，在特定实施方式中，在座椅组件向上减速或向下加速的特定阶段，重 量球535可能被抬升而离开感测表面534,并且不施加压力。随着座椅组件30继续向下，再 次通过静止位置，座椅组件30开始减速。结果，重量球535再次经历大于lg的重力，且向 感测表面534施加的压力大于静态压力。当座椅组件30达到最低位置时，振动循环再次开 始。
[0036] 由于重量球535向感测表面534施加变化的压力，压电传感器533产生随座椅组 件30的运动而变化的电压信号。所以，压电运动传感器530产生的信号大体上代表运动传 感器530的运动，并且指示运动传感器相对纵轴536的振动频率。如下文具体描述，压电运 动传感器530可以被配置为使其输出信号被放大器539滤波，并且被传输至弹跳装置控制 电路440,用于控制弹跳装置控制设备40的运作。
[0037] 如根据本说明书所理解的，压电运动传感器530的多个方面可以根据传感器的多 种其它实施方式被改动。例如，在特定实施方式中，重量球535可以被限制在槽道532之内， 使其一直接触压电传感器533的感测表面534,但允许其随运动传感器530的运动施加不同 量的压力。在其它实施方式中，重量构件可以被附接在感测表面534上，且被配置为响应传 感器530的运动而施加压力和/或拉力。另外，根据多种实施方式，外壳531与槽道532可 以为圆柱形、矩形，或其它适合的形状，且重量构件可以为具有能被压电传感器533感测到 的足够质量的任意移动物体。
[0038] 弹跳装置控制电路440可以是集成电路，该集成电路被配置为通过触发电源450 根据一种控制算法(下文将详细描述）向电磁线圈422传输电流脉冲来控制磁力驱动组件 420。在示出的实施方式中，电源450包括一个或多个电池(未示出），且被配置为根据弹跳 装置控制电路440产生的控制信号向电磁线圈422提供电流。根据特定实施方式，所述一 个或多个电池可以为一次性的（例如，AAA或C号电池）或可充电(例如，镍镉电池或锂离子 电池)。在多种其它实施方式中，电源450包括线性的交流/直流电源或其它使用外部动力 源的电源。
[0039] 图4示出了根据一种实施方式的弹跳装置控制设备40的示意性截面图。在示出 的实施方式中，永磁铁421由置于磁铁外壳423中的三个独立的永磁铁形成，虽然可以使用 更少的或更多的独立的磁铁。阻尼垫474被置于永磁铁421的顶端和底端，用来牢固地保 持永磁铁421就位，并且防止其随着电磁线圈422的磁力在磁铁外壳423中运动，这种运动 可能产生噪声。根据特定实施方式，阻尼材料(未示出）也可以被置于外壳410内部活动构 件424的自由端425上方，来防止活动构件424冲击外壳410。
[0040] 在示出的实施方式中，弹簧429由外壳410向上延伸至活动构件424的自由端的 底边。如上文所述，磁铁外壳423被置于弹簧429之中，并且向上延伸穿过电磁线圈422的 腔部422a (如图2所示)的一部分。如图4所示，活动构件424可以绕枢接点427a和427b 在上部位置471和下部位置472之间自由转动。随着活动构件424在上部位置471和下部 位置472之间转动，电磁线圈422遵循由活动构件424的长度限定的弧形路径。相应地，磁 铁外壳423是弯曲的，使得在活动构件424在上部位置471和下部位置472之间转动时，电 磁线圈422不接触磁铁外壳423。根据其它实施方式，磁铁外壳423大体上坚直造型，且尺 寸设计使得其不阻碍活动构件424的路径。
[0041] 根据多种实施方式，弹跳装置控制电路440被配置为控制通过电源450传导至电 磁线圈422的电流。在示出的实施方式中，电源450传导电流的方向能引起电磁线圈422 产生磁力，这种磁力向远离永磁铁421的方向排斥电磁线圈422。当电磁线圈422不被供应 电流时，在永磁铁421与电磁线圈422之间不产生磁力。结果，如图4所示，活动构件424 静止于其上部位置471。然而，当通过向电磁线圈422供应电流而产生磁力时，磁力推动电 磁线圈422向下并引起活动构件424向其下部位置472转动。这种情况的出现是因为永磁 铁421安装在固定的磁铁外壳423中，而电磁线圈422附接在活动构件424上。根据其它 实施方式，电源450传导电流的方向能引起电磁线圈422产生磁力，这种磁力向朝向永磁铁 421的方向吸引电磁线圈422。
[0042] 当提供的电流具有足够大的安培量时，电磁线圈422产生的磁力将导致活动构件 424压缩弹簧429,并且只要电流被供应给电磁线圈422,将导致活动构件424仍保持在其 下部位置472。然而，当电源450停止向电磁线圈422传导电流时，电磁线圈422将停止产 生将活动构件424保持在其下部位置472上的磁力。因此，弹簧429将解压并向上推动活 动构件424,从而转动活动构件424至其上部位置471。同样的，如果足够强的电流脉冲被 传导至电磁线圈422,产生的磁力将导致活动构件424向下移动，压缩弹簧429。活动构件 424转动的角距离以及其转过该距离的角速度取决于电流脉冲的持续时间以及幅值。当脉 冲产生的磁力消散，弹簧429将解压并推动活动构件424重新回到其上部位置471。
[0043] 根据上文所述的动态性质，活动构件424将响应一系列被传导至电磁线圈422的 电脉冲坚直地在上部位置471和下部位置472之间振动。在示出的实施方式中，活动构件 424振动运动的频率和振幅由发送至电磁线圈422的电流脉冲的频率和持续时间决定。例 如，持续时间长的电脉冲将引起活动构件424以高振幅振动(例如，向下转动至其极点，下 部位置472)，而持续时间短的电脉冲将引起活动构件424以低振幅振动(例如，向下转动至 下部位置472以上的非极点）。相似地，以高频率传导的电脉冲将导致活动构件424以高频 率振动，而以低频率传导的电脉冲将导致活动构件424以低频率振动。如下文将详细描述 的，活动构件424的振动根据由弹跳装置运动传感器430识别的支撑框架20和座椅组件30 的频率来控制。
[0044] 根据多种实施方式，弹跳装置控制设备40被配置为通过引起活动构件424在外壳 410中振动向座椅组件30传递动力。由于弹跳装置控制设备40被附接在座椅组件30上， 活动构件424的振动运动产生的动量引起座椅组件30大体上沿其自身的坚直路径振动，如 图1中的箭头所示。这一效应因固定在活动构件424的自由端425上的重物428而加强， 其作用于增加活动构件424的运动产生的动量。如下文所要详细描述的，通过以控制的频 率和振幅来振动活动构件424,弹跳装置控制设备40引起座椅组件30以需要的频率和振幅 振动。
[0045] 弹跳裝置控制电路
[0046] 根据多种实施方式，弹跳装置控制电路440包括一种集成电路，该集成电路被配 置为从一个或多个用户输入控制器415以及弹跳装置运动传感器430接收信号，并产生控 制信号来控制座椅组件30的运动。在示出的实施方式中，弹跳装置控制电路440产生的控 制信号控制电流从电源450向电磁线圈422的传导，从而控制活动构件424的振动运动。如 上文所述，高能效是通过以儿童弹跳装置10的固有频率驱动座椅组件30来实现的。然而， 儿童弹跳装置10的固有频率会变化，这种变化至少取决于在座椅组件30中的儿童的重量 和位置。例如，如果一个相对较重的儿童坐在座椅组件30中，儿童弹跳装置10将呈现出低 的固有频率。然而，如果一个相对较轻的儿童(例如，刚出生的婴儿)坐在座椅组件30中，儿 童弹跳装置10将呈现出高的固有频率。因此，弹跳装置控制电路440被配置为检测儿童弹 跳装置10的固有频率，并引起活动构件424以检测到的固有频率驱动座椅组件30。
[0047] 根据多种实施方式，弹跳装置控制电路440首先从一个或多个用户输入控制器 415接收信号，该信号指出座椅组件30需要的振动的振幅。在示出的实施方式中，用户可以 通过用户输入控制器415中的瞬时开关从两种振幅设置(例如，高和低）中选择。在其它实 施方式中，用户可以通过用户输入控制器415上的表盘或其它控制设备从两种或更多的预 设的振幅设置(例如，低、中、高)中选择。通过使用振幅备查表以及用户输入控制器415接收 的理想振幅，弹跳装置控制电路440确定适合的电子脉冲的持续时间D-amp，所述脉冲将被 发送至电磁线圈422,用于以儿童弹跳装置10的固有频率驱动座椅组件30。确定的D-amp 值而后被弹跳装置控制电路440储存，用于在弹跳装置控制电路440确定弹跳装置的固有 频率后使用。
[0048] 根据示出的实施方式，为确定弹跳装置的固有频率，弹跳装置控制电路440执行 一编程的启动顺序。该启动顺序开始于弹跳装置控制电路440产生初始控制信号，引起电 源450将持续时间为D1的初始电脉冲传输至电磁线圈422,从而引起活动构件424向下转 动并激发座椅组件30。例如，图6C示出指示传输至电磁线圈422的初始脉冲的曲线图，图 6A示出指示座椅组件30的响应动作的曲线图。电磁线圈422响应初始脉冲产生的磁力引 起活动构件424停留在大体上向下的位置，持续大体上等于D1的一段时间。如上文所述，当 持续的电流被提供至电磁线圈422,活动构件424被固定地保持在或邻近其下部位置472， 并且不驱动座椅组件30。因此，在D1时间段内，座椅组件30以其固有频率振动。
[0049] 当活动构件424被固定地保持并且座椅组件30以其固有频率振动时，弹跳装置控 制电路440从弹跳装置运动传感器430接收一个或多个信号，，表征座椅组件30的振动运 动的频率，并且根据这些信号确定弹跳装置10的固有频率。例如，根据一种实施方式，每次 当弹跳装置运动传感器430检测到座椅组件30已完成一个振动周期时，弹跳装置运动传感 器430向弹跳装置控制设备440发出信号。而后弹跳装置控制电路440计算从弹跳装置运 动传感器430接收信号之间经过的时间，以确定弹跳装置10的固有频率。
[0050] 在弹跳装置运动传感器430包括前文所述的压电运动传感器530的特定实施方式 中，压电运动传感器530输出的表征频率的电压信号被传输至放大器539。如前文所述，压 电运动传感器530输出与座椅组件30的振动相对应的变化的电压。根据多种实施方式，放 大器539被配置为对运动传感器的变化的电压信号进行滤波，并输出表征座椅组件运动的 三个信号之一。
[0051] 例如，在一种实施方式中，放大器539被配置为对与第一电压范围(例如，大体上 由座椅组件30静止时压电感测表面534上的静态压力产生的电压范围)相对应的传感器电 压信号的部分进行滤波，并且为第一滤波范围输出第一电压(例如，2V)。另外，放大器539 被配置为对与第二电压范围（例如，大体上由座椅组件30向上加速或向下减速时压电感测 表面534上的高压力产生的电压范围)相对应的传感器电压信号的部分进行滤波，并且为第 二滤波范围输出第二电压(例如，3V)。进一步，放大器539被配置为对与第三电压范围（例 如，大体上由座椅组件30向上减速或向下加速时压电感测表面534上的高压力产生的电压 范围）对应的传感器电压信号的部分进行滤波，并且为第三滤波范围输出第三电压(例如， IV)。结果，放大器539产生被滤波的信号，该信号当座椅组件30静止时具有第一电压，当 座椅组件30向上加速或向下减速时具有第二电压，当座椅组件30向上减速或向下加速时 具有第三电压。
[0052] 如图6A和6B所示，当座椅组件30坚直振动时，放大器539 (如图6B所示)输出的 被滤波的信号的电压变化与座椅组件振动的半循环周期相对应。由此，在特定实施方式中， 弹跳装置控制电路440被配置为识别被滤波的信号电压的变化之间经过的时间，以及确定 在D1时间段过程中座椅组件的振动频率。在其它实施方式中，弹跳装置控制电路440可以 被配置为分析压电运动传感器530的信号输出，而无需使用放大器539。
[0053] 在D1时间段过程中，如果弹跳装置控制电路440未能从弹跳装置运动传感器430 接收到足够确定弹跳装置10的固有频率的一个或多个信号，弹跳装置控制电路440引起电 源450向电磁线圈422发出第二初始脉冲，以进一步激发弹跳装置10。在一种实施方式中， 第二初始脉冲可以具有持续时间D2，D2为从备查表上检索到的时间段，其稍短于D1。弹跳 装置控制电路440被配置为重复这种启动顺序，直到其确定弹跳装置10的固有频率。
[0054] 在完成启动顺序来确定儿童弹跳装直10的固有频率后，弹跳装直控制电路440将 产生连续的控制信号，引起电源450传输以D-amp为持续时间、以等于儿童弹跳装置10的 固有频率为频率的电流脉冲。通过用弹跳装置运动传感器430检测座椅组件30的振动运 动，弹跳装置控制电路440能够将活动构件424的运动同步到与座椅组件30的运动，从而 以能源效率高的方式驱动座椅组件的运动。弹跳装置控制电路440随后将引起弹跳装置 10大体上以儿童弹跳装置10的固有频率连续弹跳。例如，如图6A-6C所示，弹跳装置控制 电路440可以被配置为基于从放大器539 (图6B)接收的被滤波的频率信号以及根据座椅 组件30 (图6A)的位置，为传输至电磁线圈422 (图6C)的脉冲定时，以保持座椅组件的振 动频率。如图6C示出的实施方式，当座椅组件30向其最低位置移动时，弹跳装置控制电路 440被配置为触发向电磁线圈422发送脉冲，使活动构件424向下转动，压缩弹簧429,并向 下驱动座椅组件30。由弹跳装置控制电路440触发的脉冲具有随座椅组件30向上运动而 终止的持续时间，从而引起活动构件424向上运动，同时弹簧429解压并向上驱动座椅组件 30 〇
[0055] 根据多种实施方式，随着弹跳装置控制电路440引起座椅组件30以确定的固有频 率振动，弹跳装置控制电路440继续监控座椅组件30的运动频率。如果弹跳装置控制电路 440检测到座椅组件30的运动频率超出了特定的公差，弹跳装置控制电路440将重新开始 前述的启动顺序，并再次确定弹跳装置10的固有频率。通过这样的做法，弹跳装置控制电 路440能够适应弹跳装置10的固有频率的变化，这种变化由座椅组件30中的儿童的重量 和位置引起。
[0056] 本实用新型的上述实施方式并不代表本实用新型唯一适合的配置。特别地，根据 多种实施方式，弹跳装置控制设备40的其它配置可以在儿童弹跳器装置10中被执行。例 如，根据特定实施方式，第一磁性部件与第二磁性部件被配置为产生吸引磁力。在其它实施 方式中，第一磁性部件与第二磁性部件被配置为产生排斥磁力。
[0057] 根据多种实施方式，磁力驱动组件420的活动构件424可以被配置为响应吸引或 排斥的磁力而向上或向下转动。在一种实施方式中，磁力驱动组件420的驱动部件被配置 为使得往复设备被置于活动构件424上方。因此，在由第一和第二磁性部件产生的磁力引 起活动构件424向下转动的特定实施方式中，置于活动构件424上方的往复设备为拉力弹 簧。在其它由第一和第二磁性部件产生的磁力引起活动构件424向上转动的实施方式中， 该往复设备为压力弹簧。
[0058] 另外，根据特定实施方式，第一磁性部件和第二磁性部件安装在支撑框架20的基 部210以及座椅组件30的底部前边缘或支撑臂220上。这种实施方式不需要弹跳装置控 制设备40的驱动部件，因为磁性部件产生的磁力将直接作用在支撑框架20以及座椅组件 30上。如同能被本领域技术人员所理解的，控制弹跳装置控制电路440的算法可以被调整， 以相应地适应这些多种实施方式。
[0059] 进一步，弹跳装置控制设备40的多种实施方式可以被配置为向弹跳装置10传递 平缓、重复的脉冲力，这种力可以被置于座椅组件30中的儿童感觉到。该脉冲力可以以等 于人类心跳的频率重复，以向置于座椅组件30中的儿童提供抚慰性的心跳感觉。
[0060] 例如，在特定实施方式中，弹跳装置控制电路440被配置为触发向电磁线圈422发 送电脉冲，使磁性驱动组件的活动构件424向上运动，碰到外壳410的上表面，从而向外壳 410传递平缓的脉冲力，这种力能够在座椅组件30中被感觉到。在一种实施方式中，控制 电路440被配置为通过首先触发发向电磁线圈422的电流的第一短脉冲(例如，一种具有 10-100毫秒持续时间、平均幅值大约22毫安的脉冲)来产生上述脉冲力。这个初始短脉冲 在422与永磁铁421之间产生吸引磁力，并引起驱动组件的活动构件424向下转动并压缩 弹簧429。
[0061] 下一步，弹跳装置控制电路440允许短暂的延迟(例如，1-100毫秒之间)，在这段 延迟中，没有电流被供应给线圈422。在延迟阶段，弹簧429解压并向上推动活动构件424。 下一步，弹跳控制电路440触发发向电磁线圈422的电流的第二短脉冲。第二短脉冲可能 稍长于第一脉冲(例如，一种具有20-200毫秒持续时间、平均幅值大约22毫安的脉冲)，并 且第二脉冲的电流方向与第一脉冲相反。如此，第二短脉冲在线圈422与永磁铁421之间 产生排斥磁力，并引起驱动组件的活动构件424向上转动并碰到外壳421的上表面。活动 构件424对外壳421的冲击引起平缓的脉冲力，这种力可以被置于座椅组件30中的儿童感 觉到。
[0062] 根据多种实施方式，弹跳装置控制电路440被配置为以特定频率重复上述步骤， 以在座椅组件30中产生重复、平缓的脉冲力。在特定实施方式中，弹跳装置控制电路440 被配置为以在每分钟60-100脉冲的恒定频率(例如，1. 00-1. 67Hz)在座椅组件30中重复地 产生平缓的脉冲力。通过以这一范围内的频率在座椅组件30中产生重复、平缓的脉冲力， 置于座椅组件30中的儿童感觉到模仿家长心跳的脉冲性感受。在特定实施方式中，弹跳装 置控制电路440的设置可以被调整(例如，通过一个或多个用户控制器)，以使脉冲性感受的 频率与家长用户的静息心跳相配。
[0063] 根据多种实施方式，传递至座椅组件30的脉冲力的幅值可以通过增加或减少传 递至线圈422的电脉冲的幅值来调节。另外，在特定实施方式中，阻尼板可以被置于外壳 421上表面的冲击部分，以缓冲座椅组件30中的儿童感觉到的脉冲性感受。
[0064] 在特定实施方式中，弹跳装置控制设备40可以被配置为具有多种控制模式，以使 设备40可以提供上文描述的固有频率弹跳运动控制以及上文所述的心跳感受效果。然而， 在其它实施方式中，设备40可以被特别地配置为实现一种功能或其它。例如，在特定实施 方式中，设备40被特别地配置为传递上文所述的心跳脉冲。在这种实施方式中，设备40可 以被重新配置使得活动构件424能够被驱动以响应单电流脉冲冲击外壳421(例如，外壳的 高度降低，从而减少活动构件424为冲击外壳421而必须通过的角度)。因此，弹跳装置控 制电路440可以根据设备40的特别配置被重新配置，以引起驱动组件420向座椅组件30 传递平缓的、重复的力脉冲。更进一步，弹跳装置控制设备40的多种实施方式可以被配置 为被连接在、或被集成在其它婴儿支撑装置(例如，汽车座椅，手推车）中，以在这些支撑装 置中提供上文所述的心跳感受。
[0065] 结论
[0066] 本领域的技术人员得益于上述描述和相关联图式中呈现的教示，将想到该实用新 型的许多修改和其它实施例。因此应了解，本实用新型不限于所揭示的特定实施例，且修改 和其它实施例既定包含在所附权利要求书的范围内。虽然本文采用特定术语，但其仅在一 般性且描述性的意义上使用且不用于限制的目的。
【权利要求】
1. 一种具有感测表面的运动感测装置，用于运动的儿童支撑设备，所述运动感测装置 包括： 外壳，所述外壳限定纵轴； 输出与施加到所述感测表面的变化的力的幅值相对应的表征运动感测装置相对所述 外壳纵轴的运动的电压信号的至少一个压电传感器，所述压电传感器包括置于所述外壳内 的所述感测表面；以及 响应所述运动感测装置的运动而向所述感测表面施加变化的力的重量构件，所述重量 构件被置于所述外壳内，且被配置为沿所述外壳的纵轴方向运动。
2. 根据权利要求1所述的运动感测装置，其特征在于，所述压电传感器的所述感测表 面被置于临近所述外壳的一端。
3. 根据权利要求1所述的运动感测装置，其特征在于，所述重量构件包括重量球。
4. 根据权利要求1所述的运动感测装置，其特征在于，所述外壳包括中空圆柱。
5. 根据权利要求1所述的运动感测装置，其特征在于，所述压电传感器的感测表面被 垂直于所述外壳的纵轴定向。
【文档编号】A47D13/10GK203897854SQ201320863749
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2011年9月8日 优先权日:2010年9月8日
【发明者】D·吉尔伯特, J·R·陈, 郑桥星 申请人:儿童二代公司