專利名稱：動態(tài)嬰兒支撐及操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模擬子宮內(nèi)環(huán)境中的嬰兒所經(jīng)歷的運動刺激的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
也許哺乳動物一生中需要進行的最難轉(zhuǎn)變就是出生時從子宮內(nèi)環(huán)境向子宮外環(huán)境的轉(zhuǎn)變。嬰兒環(huán)境的每個參數(shù)都是突然變化的?，F(xiàn)代社會大多數(shù)婦女生產(chǎn)的醫(yī)院產(chǎn)房內(nèi)的條件加劇了溫度、觸覺、音頻刺激、運動和光的改變。即使是充滿愛的家的環(huán)境也很令人擔(dān)憂地生疏，并且許多嬰兒表現(xiàn)出可能與轉(zhuǎn)變緊張有關(guān)的啼哭和睡眠延長。要相信，這些環(huán)境中的突然變化易于增強嬰兒從子宮內(nèi)至子宮外的轉(zhuǎn)變并且會造成傷害，所述傷害在他或她的整個余生隨著適應(yīng)的或環(huán)境的變化影響著人們的情緒和身體。所以，嬰兒從子宮內(nèi)環(huán)境至子宮外環(huán)境的漸進和有效轉(zhuǎn)變基本具有長期和短期的益處。
一個有效的轉(zhuǎn)變系統(tǒng)應(yīng)該盡可能方便地復(fù)制嬰兒出生前所感知的子宮內(nèi)條件。還應(yīng)該隨著時間內(nèi)漸進地改變環(huán)境刺激直到他們符合自然的子宮外環(huán)境。
環(huán)境刺激在模擬或控制的復(fù)雜性和難易度方面不同。運動參數(shù)很獨特。

圖1a示出了孕婦行走時典型的盆骨的位移圖。復(fù)制這些運動的線性和旋轉(zhuǎn)的部件需要很復(fù)雜的懸掛、運動控制和驅(qū)動系統(tǒng)。此外，當(dāng)重現(xiàn)心血管和呼吸、與嬰兒出生前所經(jīng)歷的子宮內(nèi)環(huán)境關(guān)聯(lián)的消化聲音以傳送給出生后的嬰兒時就變成熟悉的具有撫慰和平靜效果的刺激。因此，希望提供圖1b所示的一種結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)包括運動系統(tǒng)，該運動系統(tǒng)的尺寸和高度上足夠小從而在限制性的包圍體中支承嬰兒，還包括用于在一定的時間內(nèi)以變化的角度模擬運動的設(shè)備和控制裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括一種結(jié)構(gòu)中的運動定向環(huán)境，該結(jié)構(gòu)包括懸掛、運動控制和驅(qū)動系統(tǒng)，該系統(tǒng)非常接近地復(fù)制胎兒在母親行走時所經(jīng)歷的子宮內(nèi)運動。所想要的基于電子集成電路的微處理器改變運動和其他刺激，以將嬰兒逐漸從模擬的子宮內(nèi)環(huán)境轉(zhuǎn)變至子宮外環(huán)境，并提供廣泛范圍的系統(tǒng)靈活性。
本發(fā)明產(chǎn)生具有高安全性、可靠性和低維護性的安靜、平滑和連續(xù)的運動。電動機和驅(qū)動機構(gòu)可設(shè)置在與控制模塊分離的結(jié)構(gòu)中。在一個實施例中，支承所述結(jié)構(gòu)的主鏈接支承板的撓曲模塊由來自電動機和驅(qū)動系統(tǒng)的直接機械聯(lián)接來激勵，該電動機和驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)置在所述結(jié)構(gòu)的主支承板之下。
附圖的簡要描述圖1a為孕婦行走時典型的盤骨運動模式圖，該模式圖由本發(fā)明的運動參數(shù)模仿；圖1b為本發(fā)明的一個產(chǎn)品實施例的透視圖；圖2a-2d為所述結(jié)構(gòu)的主支承板和子系統(tǒng)的透視圖、仰視圖、正視圖和端視圖，該主支承板和子系統(tǒng)容納在本發(fā)明環(huán)境轉(zhuǎn)變系統(tǒng)的所述結(jié)構(gòu)的中心部內(nèi)；圖3為本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)和操作子系統(tǒng)和的分解透視圖；圖4為所述結(jié)構(gòu)和關(guān)聯(lián)操作控制方案的系統(tǒng)圖表；圖5a-5d為所述結(jié)構(gòu)內(nèi)第一撓性支承件的正視圖、俯視圖、透視圖和端視圖；圖6a-6d為所述結(jié)構(gòu)內(nèi)第二撓性支承件的正視圖、俯視圖、透視圖和端視圖；
圖7a-7e為凸輪組件的俯視圖、側(cè)視圖、剖視圖和透視圖，該凸輪組件用于產(chǎn)生主支承件繞其中心軸線的搖擺運動；圖8a-8e為曲柄組件的側(cè)視圖、剖視圖和上、下透視圖，該曲柄組件用于產(chǎn)生主支承件繞其中心軸線的平移運動；圖9a-9c為帶有球面軸承的連桿的平面圖和剖視圖，該球面軸承用于在連桿每端轉(zhuǎn)動；圖10a-10d為用在圖3結(jié)構(gòu)中的驅(qū)動電動機和防震墊的俯視圖、側(cè)視圖和上、下透視圖；圖11a-11c為圖3結(jié)構(gòu)中的惰輪組件的側(cè)視圖、透視圖和剖視圖；圖12a-12d為圖3結(jié)構(gòu)中的皮帶張緊組件的俯視圖、側(cè)視圖和上、下透視圖；圖13-29為例證和描述圖3結(jié)構(gòu)用的操作控制的流程圖。
本發(fā)明的詳細描述綜述所述結(jié)構(gòu)是圖1b所示的一種機電轉(zhuǎn)變系統(tǒng)，用于模擬產(chǎn)前環(huán)境。支承板9的運動模擬圖1a所示的運動，胎兒在母親行走(白天模式)和休息(夜間模式)時所經(jīng)歷的聲音用裝在支承板9下面的揚聲器來模擬和再現(xiàn)。所述系統(tǒng)將這些刺激提供給子宮外環(huán)境中的嬰兒，并基本從嬰兒出生時開始操作、在連續(xù)或間隔的17周的操作時間內(nèi)，幫助嬰兒從模擬的環(huán)境轉(zhuǎn)變到自然的子宮外環(huán)境中來。
所述系統(tǒng)通過模仿母親的行為來改變嬰兒的環(huán)境，這些行為包括改變聲音模式(心搏)的速率和音量，以及隨機改變動作的持續(xù)時間。具有稱為夜間模式和白天模式的兩種操作模式。白天操作模式設(shè)立了基本搖籃周期和頻率比夜間模式高的心律，由此模擬在白天的較多活動的母親。結(jié)果，聲音模式的頻率和音量隨著搖動的緩慢加速和減度而增加和減低。當(dāng)系統(tǒng)已經(jīng)啟動并返回至一個周期的非活動(沒有運動)部分時，聲音模式返回至先前所設(shè)立的初始狀態(tài)。隨著嬰兒長大，系統(tǒng)操作的關(guān)聯(lián)時間間隔增加，系統(tǒng)減少所模擬的刺激(全部的動作和音量)以使嬰兒戒絕所述結(jié)構(gòu)。
如圖4所示，所述系統(tǒng)包括電子控制器11、外部電源13和搖籃機械組件15?？刂破?1基于P89C51RC2微控制器10，該微控制器10負責(zé)各種任務(wù)包括控制搖籃的運動速度以響應(yīng)用戶通過小鍵盤17輸入數(shù)據(jù)，更新顯示19，以及產(chǎn)生聲音。所述控制器經(jīng)由互連導(dǎo)線與安裝在機械組件中的揚聲器21和電動機23連接，如圖3所示。搖籃和電動機速率反饋信號也被送回至控制器10，如后面將要描述。如圖1b、2a-2b所示，搖籃機械組件包括用圖5a-5d和6a-6d所示的金屬彈性撓曲件25、26吊懸的可移動的上部支承板9。撓曲件25、26經(jīng)由凸輪27和曲柄29機構(gòu)激勵，該凸輪和曲柄由圖3、7a-7e、8a-8d、9a-9c、11a-11c和12a-12d所示的鏈輪傳動帶驅(qū)動機構(gòu)來驅(qū)動，并由圖10a-10d所示的電動機23驅(qū)動以產(chǎn)生周期性的運動。設(shè)置在支承板9上的負載包括放在一個限制性容器例如搖籃31中的嬰兒，并且該負載從撓曲件和支承軸承傳送至基板33上。柔韌、有彈性的撓曲件25、26按可旋轉(zhuǎn)方式支撐在軸承座35之間的軸上，用于僅靠電動機23的額定轉(zhuǎn)矩就可進行的平移和旋轉(zhuǎn)運動的控制。
用戶從在控制面板的小鍵盤7上所輸入的“出生后的周數(shù)”選擇所想要的模擬環(huán)境參數(shù)。隨著嬰兒年齡(出生后的周數(shù))的增加減少整個系統(tǒng)的運動時間并降低心搏音量。選擇夜間操作模式可將每分鐘的搖籃周期的額定數(shù)從15降到10，并在夜間模式的定時持續(xù)時間內(nèi)降低音量和心律。
采用電子和機械零件可實現(xiàn)平滑、安靜、隨機的周期運動。驅(qū)動機構(gòu)包括無刷直流電(BLDC)電動機23，如圖3、10a-10d所示，增加系統(tǒng)可靠性以及降低電動機噪音。BLDC電動機23將組裝在電動機23內(nèi)的霍爾效應(yīng)磁性傳感器的旋轉(zhuǎn)反饋信號提供給控制器10，這些反饋信號允許該控制器更精確地保持和控制速度，并帶有較高的更新率，以便使搖籃性能更好以及錯誤處理能力更好。
如詳細的分解透視圖3、7-12所示，市售的八極無刷直流電(BLDC)電動機23通過周期運動經(jīng)由激勵機構(gòu)15激勵上部支承板9。電動機23包含有一體的霍爾效應(yīng)傳感器并用+15伏的直流電源13進行操作，所述傳感器與控制器10共同操作以控制電場的換向。小鍵盤的輸入和電動機霍爾效應(yīng)的輸出與微控制器10連接，以在根據(jù)由小鍵盤17所輸入的嬰兒年齡數(shù)據(jù)所確定的設(shè)置時，建立閉合環(huán)式電動機速度控制，如圖13-23的控制程序的流程圖所示。微控制器10產(chǎn)生32kHz的脈寬調(diào)制(PWM)信號81，83和提供給電動機23的可變占空度。增加PWM的占空度(duty cycle)，電動機速度就會增加，并且該電動機速度用電動機霍爾效應(yīng)輸出信號的頻率來表示。電動機軸的每轉(zhuǎn)一圈就產(chǎn)生四個霍爾效應(yīng)脈沖(每旋轉(zhuǎn)90度產(chǎn)生一個脈沖)，用作控制搖籃速度的反饋信號。
搖籃速度根據(jù)電動機速度用固定的標(biāo)度值來計算，該標(biāo)度值基于驅(qū)動機構(gòu)沒有滑動的事實。隨著電動機皮帶73與凸輪組件27之間的傳動比近似為46.5∶1、及電動機軸每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生四個霍爾效應(yīng)脈沖，在額定速度為15圈/分時，速度更新約每21毫秒發(fā)生一次。這令控制回路相對較快地響應(yīng)測定速度與目標(biāo)速度之間的誤差，以便按比例調(diào)節(jié)提供給電動機23的PWM信號。提供給電動機23的PWM(32kHz)信號隨著脈沖寬度的改變每50毫秒更新一次，所述脈沖寬度與速度誤差成比例。
霍爾效應(yīng)輸入信號也可由激勵凸輪27獲得并可用來檢測圖24、25的流程中所示的附加的動作誤差，且還可與電動機霍爾效應(yīng)輸入信號一起用來檢測操作和制造動作誤差。通過計算每個凸輪霍爾效應(yīng)脈沖發(fā)生時所累計的電動機霍爾效應(yīng)脈沖數(shù)目來檢測這些誤差。電動機霍爾效應(yīng)脈沖87的預(yù)期數(shù)目應(yīng)該在可接受的范圍內(nèi)。這個范圍之外的所累計脈沖計數(shù)是表示皮帶打滑(電動機脈沖太多)所產(chǎn)生的誤差或不正確制造的機械傳動所產(chǎn)生的誤差。
上部支承板9由懸掛系統(tǒng)支承，該懸掛系統(tǒng)包括安裝在該支承板9相對端附近的兩撓曲組件25、26，如圖2a-2d所示。第一撓曲組件25安裝在圖7a-7d的凸輪27鄰近并包括兩個彈簧鋼或其他柔韌、有彈性的材料(例如片狀玻璃纖維)的彈性撓曲件，如圖5a-5d所示。這兩個彈性撓曲件背對背地安裝并通過內(nèi)側(cè)彈性塊37和外側(cè)彈性塊39固定在一起，該內(nèi)側(cè)和外側(cè)彈性塊保持所述撓曲件并在與基板33連接的支撐座35之間的軸上旋轉(zhuǎn)。圖5b所示的凸輪隨動件41與該組件上的內(nèi)側(cè)彈性塊37相連并搭載在凸輪27的凹槽43中，如圖7a-7e所示。由于凸輪隨動件41在垂直旋轉(zhuǎn)的凸輪27的凹槽43中上下浮動，支承板9圍繞著其中心軸進行搖動。該彈性撓曲組件具有垂直剛性和增加的抗旋轉(zhuǎn)力，該旋轉(zhuǎn)力在負載作用下施加在該撓曲件上。彈性撓曲件的端部通過四個固定件45-47與支承板9的兩側(cè)相連。
第二撓曲組件26包括單一的彈性撓曲件，如圖6a-6d所示。該組件26經(jīng)由兩個固定件48、49安裝在支承板9的相對端。放置在上部支承板9上的嬰兒負載由撓曲組件25、26承載，該兩撓曲組件需要最小的傳動轉(zhuǎn)矩來產(chǎn)生縱向撓曲，以沿著支承板9的中心軸產(chǎn)生安靜、平滑、低維護的周期撓曲運動。
抗扭剛度通過與支承板9剛性連接的彈性撓曲組件25、26提供，如圖2a-2d所示，該支承板9用作嬰兒容器31例如搖籃用的平臺。在圖3所示的結(jié)構(gòu)中，周圍的裙緣可以與支承板連接以將移動的機械元件圍起來并限制裸露的移動部件進入。
支承板9的縱向運動通過圖9a-9c所示的連桿51產(chǎn)生，該連桿聯(lián)接支承板9和安裝至機軸組件53上的曲柄臂29的端部。曲柄臂29通常在與支承板9相同的水平面中旋轉(zhuǎn)并通過球窩式接頭55與連桿51的一端相連。連桿51的另一端包括一個滾珠軸承，用于圍繞曲柄臂29上的曲柄銷旋轉(zhuǎn)。連桿51的一端或兩端圍繞曲柄樞轉(zhuǎn)和/或圍繞支承板9的安裝件樞轉(zhuǎn)以適應(yīng)搖動。連桿51相對于支承板沿著縱向在搖籃從一側(cè)搖動至另一側(cè)的一個周期過程中往復(fù)兩個行程(向前-向后)。連桿51上的滾珠軸承和球窩式接頭55、57以最小的磨損和摩擦損失提供安靜、低維護的操作。
圖7a-7e所示的凸輪組件27由帶齒皮帶驅(qū)動以消除通常與齒輪驅(qū)動關(guān)聯(lián)的噪音和振動。
圖8a-8d的曲柄組件53通過帶齒皮帶來驅(qū)動圖7a-7e的凸輪組件27以消除打滑和正齒輪噪音。圖12a-12d所示的滾珠軸承惰輪59和張緊輪置于曲軸皮帶輪和凸輪皮帶輪之間以保持皮帶的張力。如圖11a-11c所示，傳動組件中的中間惰輪61包括與緊固到在中間軸65上的輪轂相連的大皮帶輪63，用于通過電動機23進行皮帶傳動式旋轉(zhuǎn)。軸穿過安裝在軸承支承基板69上的中間軸承殼體67。軸承殼體內(nèi)的滾珠軸承使得該軸平滑且安靜地旋轉(zhuǎn)。鏈齒皮帶輪71連接在該軸的上端以容納使曲柄組件53旋轉(zhuǎn)的帶齒皮帶。通過松開將軸承支承板69固定到基板33上的四個螺釘、適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)張力、然后重新固定螺釘，可調(diào)節(jié)兩皮帶上的張力。皮帶輪63上的微V型皮帶增加了皮帶與皮帶輪之間的摩擦系數(shù)并提供了極好的最大負載作用下的抗打滑性。
圖10a-10d所示的驅(qū)動電動機23為帶有整體式驅(qū)動電子的八極無刷直流電動機。該電動機裝有朝下的電動機軸73。微V型皮帶輪73利用輥銷連接到電動機軸的端部相連并且排列在與中間惰輪的大皮帶輪63相同的平面上。無刷電動機23具有較長的故障前平均時間(MTBF)額定值并由于缺少電刷而更安靜地運轉(zhuǎn)。
操作固件駐留于圖4所示的P89CRC2微控制器10的閃速存儲器中。固件代碼用C編程語言編寫以提供跨多硬件平臺的可移值性。所述代碼主要負責(zé)讀取并處理用戶輸入(從小鍵盤17)，控制搖籃速度，及通過揚聲器21的播放產(chǎn)生子宮內(nèi)的心搏聲，如圖3所示。在圖13-29的流程圖中示出并描述了這些操作中的一些選定操作，其包括自動診斷和將錯誤記錄于非易失存儲器中。特別是，當(dāng)搖籃首先接通時，控制器執(zhí)行初始化程序。如果音頻增益調(diào)節(jié)用的鍵序選為增加，用戶可通過增加或降低增益來調(diào)節(jié)音量。
在初始化程序完成之后，控制器10檢查是否應(yīng)該進入搖籃應(yīng)用程序或測試模式應(yīng)用程序。在測試模式中，控制器10通過異步串行通信鏈路例如RS232鏈路75處理來自主機(未示出)的命令。這種模式用于制造和測試目的。
在進入搖籃應(yīng)用程序的過程中，單元對電源電壓、音頻驅(qū)動電路、內(nèi)部FLASH校驗和、以及防障電動機電路的完整性進行自動診斷檢查。如果檢測到誤差，在7段式LED顯示器19上顯示正確的誤差數(shù)并記錄至非易失存儲器(EEPROM)上。
在自動診斷完成之后，控制器10繼續(xù)從非易失存儲器(EEPROM)加載參數(shù)。參數(shù)按可更改的或固定的的方式存儲到非易失存儲器中。關(guān)鍵的可更改參數(shù)作為三個獨立拷貝存儲到EEPROM中，其中每個拷貝包含一個校驗和。這樣確保了在參數(shù)寫入/存儲的周期過程中如果沒電就可恢復(fù)先前的值。關(guān)鍵的可更改參數(shù)是嬰兒年齡、音頻增益(揚聲器音量)和當(dāng)前搖籃循環(huán)計數(shù)。
在能夠提供+15伏電源以連接電動機的前提下，搖籃應(yīng)用程序開始轉(zhuǎn)換自動防障信號。當(dāng)啟動按鈕按下時，電子和機械搖籃組件變速直至達到最終的目標(biāo)速度(額定為夜晚模式10周期/分，白天模式15周期/分)。心律和音量也隨著變速至目標(biāo)速度而增加。
控制器10將PWM輸出提供給電動機23用的整體式驅(qū)動電子以設(shè)定電動機速度。在啟動的過程中，PWM占空度的初始的高啟動值用于確保電動機23在最不利的負載條件下啟動。電動機速度反饋隨著電動機霍爾效應(yīng)輸出被提供給控制器，所述霍爾效應(yīng)輸出按電動機軸73每轉(zhuǎn)一圈就產(chǎn)生四個霍爾效應(yīng)脈沖的比率進行?？刂破?0利用微控制器(P89C51RC2)外圍的捕獲/比較單元捕獲每個脈沖之間的間隔時間。在每個下降沿上，在捕獲連續(xù)的霍爾效應(yīng)脈沖沿之間的間隔時間時產(chǎn)生中斷。所述間隔時間用于基于電動機23與凸輪組件27之間固定的機械傳動比率計算實際的搖籃速度。將所測定的速度與目標(biāo)速度進行比較，并且速度誤差用于按比例地以漸進變速的模式來調(diào)節(jié)提供給電動機23的PWM驅(qū)動信號。
輸入至控制器10的另一個霍爾效應(yīng)信號基于安裝在凸輪組件27上的磁體77測定搖籃速度。這種輸入在凸輪27每轉(zhuǎn)一圈就產(chǎn)生一個脈沖，或者每一個搖籃循環(huán)就產(chǎn)生一個脈沖。這種輸入以4毫秒的系統(tǒng)時鐘中斷頻率進行輪詢。該輸入過程中的下降沿表明來自凸輪27的霍爾信號中斷已經(jīng)發(fā)生，并且當(dāng)前循環(huán)計數(shù)增加。每16個周期當(dāng)前循環(huán)計數(shù)被保存至EEPROM中以延長EEPROM的壽命。這種輸入不是用來控制搖籃速度而是用來檢測搖籃操作和制造誤差，例如皮帶打滑和不當(dāng)尺寸的皮帶輪/鏈輪。
當(dāng)STOP按鈕按下時，如果搖籃已經(jīng)在運動，控制器將其從當(dāng)前的目標(biāo)速度逐漸減至約7周期/分的安全停止速度，并且還降低心律和音量。當(dāng)搖籃到已經(jīng)達到安全停止速度時，控制器10響應(yīng)來自凸輪27的下一個霍爾效應(yīng)信號。當(dāng)檢測該信號時，控制器10關(guān)閉電動機23。這確保了支承板9在與基板33基本平行的平面中停止和啟動。
按下小鍵盤17上的增加年齡在1周到17周的年齡范圍內(nèi)以增加或減少一周的方式調(diào)節(jié)嬰兒年齡。7段式顯示器19相應(yīng)地更新，新的年齡保存于EEPROM中。在運動的隨機間隔中，基于其程序的操作特征，增加年齡就降低音量以及搖籃處于運動時的所有時間。
通過有效地減少LED接通的時間，LED顯示器在夜間模式中就變黯淡。這通過驅(qū)動帶有PWM信號的顯示器段獲得，而顯示器變暗是通過減少提供給LED顯示器的PWM信號占空度而獲得。
7段式顯示器19和單個LED顯示器是顯示典型顯示信息(例如，啟動、停止、白天和夜間)的多路復(fù)用顯示器。LED顯示器的多路復(fù)用以4毫秒的系統(tǒng)時鐘中斷頻率發(fā)生。隨著7段式顯示器每兩個連續(xù)周期進行一次更新，所述啟動、停止、夜間和白天信息的LED顯示器每三個連續(xù)4毫秒間隔進行一次更新用于顯示。多路復(fù)用在下面的系統(tǒng)時鐘上重復(fù)。
聲音發(fā)生是通過單步調(diào)試在子宮內(nèi)所檢測的心搏(或其他聲音)的儲存樣本的數(shù)字化表格而實現(xiàn)。計時器中斷周期性地發(fā)生。每次發(fā)生中斷，從表格讀取一個數(shù)值，該數(shù)值用有效的音頻增益度量并用于產(chǎn)生32kHz的PWM輸出。計時器的中斷頻率設(shè)定心搏頻率，而音頻增益設(shè)定音量。來自微控制器10的用于聲音發(fā)生的PWM輸出被低通的過濾，以產(chǎn)生提供給揚聲器21的心搏信號。
由于P89C51RC2微控制器10沒有整體的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，按照本發(fā)明的一個實施例，模數(shù)轉(zhuǎn)換通過將待取樣的模擬信號提供給比較器的反相輸入端而實現(xiàn)。起始為100％(0xFF)占空度的32kHzPWM信號被提供給比較器的非反相輸入端。PWM值每4毫秒減小0.4％(0x01)，直到比較器的輸出變小，此時促使比較器輸出變小的PWM值為數(shù)字化模擬值。模擬通道多路復(fù)用、調(diào)整延遲、取樣都是在系統(tǒng)時鐘定時中斷時進行。
周期性地檢查系統(tǒng)電源電壓水平，從而如果電源在公差范圍之外就設(shè)定誤差標(biāo)志。
用戶輸入處理小鍵盤17上的用戶輸入開關(guān)的讀取和防反跳在系統(tǒng)時鐘定時器中斷時每20毫秒發(fā)生一次。用戶輸入處理允許記錄多鍵程序。這些多鍵操作通常保留用于非典型的系統(tǒng)操作，例如調(diào)節(jié)音頻增益。重復(fù)鍵的操作也是為那些需要“重復(fù)”動作的鍵提供。
搖籃應(yīng)用程序的第二個任務(wù)是進行誤差處理。誤差限定為最低級(0)至最高優(yōu)先級(3)，其中不可屏蔽的誤差設(shè)定為等級3。存儲在EEPROM中的誤差掩碼使0至3等級的誤差能夠處理或不能處理。例如，將誤差掩碼設(shè)為2使等級為2或更高的誤差能夠處理。字段中特定的位和每個單獨誤差類型表明如果發(fā)生誤差所要采取的動作。如果誤差類型字段表明誤差應(yīng)該儲存到EEPROM中，已發(fā)送的誤差另存為允許記錄多個誤差的位掩碼。當(dāng)顯示誤差記錄時，EEPROM中的誤差記錄被復(fù)位。
權(quán)利要求
1.一種用于控制面向嬰兒的環(huán)境的操作的裝置，包括嬰兒支承平臺，用于平移和轉(zhuǎn)滾運動；凸輪結(jié)構(gòu)，按可旋轉(zhuǎn)的方式相對于所述平臺安裝并與其聯(lián)接，用于隨著該凸輪結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)形成平臺的平移和轉(zhuǎn)滾運動；驅(qū)動電動機，以選定的相對于該驅(qū)動電動機的旋轉(zhuǎn)減速比使凸輪結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)；針對驅(qū)動電動機和凸輪結(jié)構(gòu)設(shè)置的多個傳感器，用于產(chǎn)生表示其角旋轉(zhuǎn)位置的信號；與所述傳感器通訊的控制器，響應(yīng)從所述多個傳感器所接收的信號以選定的轉(zhuǎn)速激勵所述驅(qū)動電動機，用于使所述平臺周期性地進行平移和轉(zhuǎn)滾運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中控制器激勵所述驅(qū)動電動機以在轉(zhuǎn)速的變化率為非零的時間間隔內(nèi)獲得選定的轉(zhuǎn)速。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，用于從大體與嬰兒出生相應(yīng)的初始操作開始的面向嬰兒的環(huán)境的控制操作，其中控制器根據(jù)一天中的時間和從初始操作開始的總流逝時間之一來改變選定的轉(zhuǎn)速。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述控制器激勵所述驅(qū)動電動機以在加速的時間間隔內(nèi)獲得選定的轉(zhuǎn)速。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述控制器激勵所述驅(qū)動電動機以在減速的時間間隔內(nèi)獲得選定的轉(zhuǎn)速。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述選定的轉(zhuǎn)速為非零值，所述轉(zhuǎn)速減速至該非零值；控制器響應(yīng)來自凸輪結(jié)構(gòu)的信號，用于在轉(zhuǎn)速為非零值的期間終止對所述驅(qū)動電動機的激勵，從而以選定的平移和轉(zhuǎn)滾靜態(tài)姿勢定位平臺。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中控制器響應(yīng)來自驅(qū)動電動機和來自凸輪結(jié)構(gòu)的信號，以隨著選定的減速比的改變而產(chǎn)生輸出誤差指示。
8.一種用于面向嬰兒的環(huán)境的裝置，其包括電動機驅(qū)動的可移動平臺，所述控制器包括與驅(qū)動電動機連接的可控制開關(guān)，有選擇地從電源提供電源給電動機；與所述開關(guān)聯(lián)接的處理器，在脈寬調(diào)制控制下快速將應(yīng)用于電動機的電源有選擇地接通和關(guān)閉，從而隨著脈寬的調(diào)制改變電動機的速度；將所述驅(qū)動電動機連接至所述平臺的聯(lián)接結(jié)構(gòu)，用于隨著所述驅(qū)動電動機的旋轉(zhuǎn)以預(yù)定的運動周期移動所述平臺；針對所述聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)置的傳感器，以隨著運動周期將控制信號提供給處理器，所述處理器響應(yīng)從傳感器提供給該處理器的控制信號之間的時間間隔與驅(qū)動電動機的速度進行比較，作為驅(qū)動電動機與聯(lián)接結(jié)構(gòu)之間任何機械打滑的指示。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中處理器能通過所述開關(guān)對應(yīng)用于驅(qū)動電動機的電源的脈寬進行調(diào)制以便以中等速度操作所述驅(qū)動電動機，并關(guān)閉以中等速度在所述平臺的一個方向上運轉(zhuǎn)的驅(qū)動電動機的電源，所述方向是所述傳感器在運動循環(huán)中的某一選定位置上對齊的方向。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中在運動周期中，在控制信號以比一個時間間隔極限長的時間間隔或以比另一個時間間隔極限短的時間間隔再現(xiàn)的情況下，處理器關(guān)閉驅(qū)動電動機的電源，用于在驅(qū)動電動機的操作速度未處于與所述其中一個時間間隔極限和另一個時間間隔極限相對應(yīng)的極限速度范圍內(nèi)時安全關(guān)閉應(yīng)用于該驅(qū)動電動機的電源。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中處理器建立提供給驅(qū)動電動機的電源的再現(xiàn)間隔，該再現(xiàn)間隔根據(jù)從初始操作開始的總流逝時間、在一段持續(xù)時間和時間間隔中變化。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中處理器建立提供給驅(qū)動電動機的再現(xiàn)間隔，該再現(xiàn)間隔一天中的時間在一段持續(xù)時間和間隔時間中變化。
13.一種通過由平移和旋轉(zhuǎn)運動組合的運動的周期控制由電動機驅(qū)動的嬰兒支承平臺的移動的方法，該方法包括形成表明驅(qū)動電動機和平臺在其運動周期中的位置的信號；根據(jù)來自所述電動機的所述信號將電源有選擇地應(yīng)用于驅(qū)動電動機，以便以選定速度操作所述驅(qū)動電動機；根據(jù)來自平臺的表明其選定位置的信號，終止應(yīng)用于驅(qū)動電動機的電源，用于在其組合運動的周期內(nèi)以所想要的穩(wěn)定狀態(tài)定位平臺。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中將電源應(yīng)用于驅(qū)動電動機，用于在對驅(qū)動電動機終止應(yīng)用電源之前，其以中等速度運轉(zhuǎn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中在驅(qū)動電動機的速度變化率為非零的時間間隔內(nèi)將電源有選擇地應(yīng)用于驅(qū)動電動機。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中根據(jù)一天中的時間和從初始操作開始的總流逝時間之一，在持續(xù)時間和間隔時間內(nèi)改變一連串的時間間隔。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中在根據(jù)一天中的時間隨機確定的間隔內(nèi)，將電源隨機應(yīng)用于驅(qū)動電動機。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，包括根據(jù)表明驅(qū)動電動機位置和表明平臺位置的信號的重復(fù)率的不同而形成誤差指示，該重復(fù)率不同于選定的比率。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中有選擇地應(yīng)用電源包括將調(diào)制的電源脈沖提供給驅(qū)動電動機，從而提高與具有一個增加脈寬或增加幅值的脈沖有關(guān)的速度。
20.一種用于支承面向嬰兒的環(huán)境的裝置，該環(huán)境用于組合的轉(zhuǎn)滾和平移運動，該裝置包括平臺，其具有上、下表面和沿著平臺縱向定向的下降側(cè)；位于平臺下表面附近的多個撓曲件，該下表面在該平臺兩側(cè)之間延伸，每個撓曲件包括柔韌有彈性的基本垂直于所述下表面定向的片材，并包括在沿著其長度的選定位置處連在平臺兩側(cè)的安裝件；所述多個撓曲件中的一個在其相對端在平臺一端的附近與平臺的對應(yīng)邊相連，多個撓曲件中的另一個在其相對端在與平臺一端相對的平臺另一端附近與平臺的對應(yīng)邊相連；多個所述撓曲件的每一個，對于與其縱軸對齊的側(cè)邊相對于每個撓曲件的中心區(qū)進行的平移運動都是柔韌有彈性的，而對于基本垂直于平臺上表面施加的壓力是剛性的；支承結(jié)構(gòu)，設(shè)置在多個撓曲件中的每一個的中心區(qū)以安裝撓曲件，用于圍繞與中心區(qū)對齊的軸線進行旋轉(zhuǎn)運動。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中多個撓曲件中的每一個包括與一基本在側(cè)邊之間延伸的橫向部成一角度并和該橫向部成一整體的端部。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中與端部附近的側(cè)邊相連的與所述一端相對的所述撓曲件中的另一個包括位于側(cè)邊之間的至少一個撓曲件，該撓曲件具有與每側(cè)邊相連的對應(yīng)端部、和與所述軸對齊的中心區(qū)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述撓曲件中的另一個包括連續(xù)背對背定向設(shè)置的所述多個撓曲件中的一對撓曲件，且當(dāng)連接到每一側(cè)邊時，相應(yīng)端部沿相反方向延伸。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述撓曲件中的另一個包括與其相連的凸輪隨動臂，該隨動臂從中心區(qū)與所述軸線基本垂直地延伸，用于圍繞所述軸線將旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)距施加在所述撓曲件中的另一個上。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述材料為柔韌有彈性的，平臺的兩側(cè)邊與撓曲件的端部剛性相連。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中與平臺的對應(yīng)邊相連的撓曲件端部的安裝件從橫向部開始設(shè)置，從而隨著沿所述軸線的縱向移動，允許端部相對于橫向部的撓曲補償其端部的安裝件與所述平臺的相應(yīng)側(cè)之間撓曲件的延長。
27.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中支承結(jié)構(gòu)包括具有弓形面的剛性元件，該弓形面連續(xù)地連接到撓曲件的中心區(qū)，以允許撓曲件沿著弓形面移動的接觸。
全文摘要
一種嬰兒環(huán)境轉(zhuǎn)變系統(tǒng)，提供子宮內(nèi)環(huán)境中的嬰兒所經(jīng)歷的受控模擬運動。該系統(tǒng)包括具有多個在基板(33)與移動的支承平臺(9)之間聯(lián)接的撓曲件(25、26)。凸輪軸組件(27)包括一凹槽(43)，所述凹槽與移動平臺相連的線性隨動件嚙合從而使該平臺(9)圍繞中心軸線旋轉(zhuǎn)，與平臺(9)相連的一曲柄和桿使平臺(9)沿著縱向往復(fù)運動。驅(qū)動電動機(23)的運行速度的操作控制由微處理器控制(10)，該微處理器響應(yīng)傳感器以提供速度調(diào)節(jié)用的操作反饋以及在過載或其他不利操作條件下安全關(guān)閉。脈寬調(diào)制技術(shù)產(chǎn)生聲音，并操作在控制面板的可視指示器。
文檔編號A47D9/02GK1646043SQ03808535
公開日2005年7月27日 申請日期2003年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月18日
發(fā)明者杰弗里·I·芬克爾斯泰因, 馬克·T·里昂, 庫爾特·K·普賴斯 申請人:帕倫特琪公司