專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于曲面上的運(yùn)動(dòng)滑塊控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滑塊運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，尤其是涉及一種用于曲面上的運(yùn)動(dòng)滑塊控制方法。
背景技術(shù)：
由于曲面(如球曲面)三維運(yùn)動(dòng)環(huán)境較為復(fù)雜，對(duì)于基于其上的運(yùn)動(dòng)滑塊，既要實(shí) 現(xiàn)其精確定位控制又要實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)軌跡可控是件非常麻煩的事情，現(xiàn)有技術(shù)中有根據(jù)曲面 曲率和外形結(jié)構(gòu)計(jì)算設(shè)計(jì)滑塊上電機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間或者其他依附滑塊的滑軌運(yùn)動(dòng)，來(lái)實(shí) 現(xiàn)三維曲面上的滑塊任意軌跡運(yùn)動(dòng)的控制，但這樣的控制方法對(duì)控制模塊的要求很高，編 程算法也十分復(fù)雜，對(duì)于應(yīng)用在如頭部按摩器、洗頭機(jī)等小成本的機(jī)械產(chǎn)品上來(lái)說(shuō)成本過(guò) 尚ο至今，采用電磁鐵陣列通斷來(lái)控制用于曲面上的運(yùn)動(dòng)滑塊的方法尚未見(jiàn)報(bào)道。中國(guó)專(zhuān)利CN2016^K)72U公開(kāi)了一種模具的防撞滑塊結(jié)構(gòu)，由滑塊座、通過(guò)導(dǎo)滑槽 在滑塊座上往復(fù)移動(dòng)的滑塊、控制滑塊運(yùn)動(dòng)的斜楔和對(duì)滑塊定位的擋塊組成，所述滑塊與 斜楔配合的斜導(dǎo)孔在靠近擋塊一側(cè)的斜面上端為曲面形式。該實(shí)用新型對(duì)滑塊與斜楔配 合的斜導(dǎo)孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，易于加工，既有效消除了合模時(shí)斜楔與滑塊之 間的干涉，很好地保證側(cè)向抽芯結(jié)束時(shí)滑塊的靈活可靠定位以及合模時(shí)滑塊的安全順利回 位，同時(shí)又可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低模具成本，具有很好的應(yīng)用前景和實(shí)際意義。中國(guó)專(zhuān)利CN201215085公開(kāi)一種用于變化滑片圓心式旋轉(zhuǎn)流體機(jī)械的弓形滑塊 結(jié)構(gòu)及該弓形滑塊。該弓形滑塊結(jié)構(gòu)包括弓形滑塊、以及供弓形滑塊安裝的安裝件；弓形滑 塊包括第一安裝曲面、以及設(shè)置在第一安裝曲面內(nèi)側(cè)的第二安裝曲面；第一安裝曲面和第 二安裝曲面分別形成至少一段防脫段；安裝件上設(shè)有與第一安裝曲面和第二安裝曲面配合 安裝槽。在弓形滑塊上形成兩個(gè)安裝曲面，并在安裝件(如變化滑片圓心式旋轉(zhuǎn)流體機(jī)械 的轉(zhuǎn)子)上增加與第一安裝曲面和第二安裝曲面配合的安裝槽，從而增加了控制弓形滑塊 擺動(dòng)圓弧長(zhǎng)度和約束能力，提高了弓形滑塊穩(wěn)定性和密封效果，完善了變化滑片圓心形式 的流體機(jī)械實(shí)用推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種成本低、控制簡(jiǎn)單、可實(shí)現(xiàn)精確移動(dòng)和定位的用于曲面 上的運(yùn)動(dòng)滑塊控制方法。本發(fā)明包括以下步驟1)設(shè)置電磁鐵陣列根據(jù)運(yùn)動(dòng)滑塊需要完成的曲面軌跡制成曲面軌跡曲線，依照曲面軌跡曲線制作出 曲面基板，然后在曲面基板表面安裝電磁鐵陣列，所述運(yùn)動(dòng)滑塊設(shè)于曲面基板底面，所述電 磁鐵陣列由至少2個(gè)電磁鐵組成；2)設(shè)置電磁鐵陣列的驅(qū)動(dòng)控制電路
驅(qū)動(dòng)控制電路設(shè)有單片機(jī)、排線插槽和電源接口，電源接口外接電源，單片機(jī)電源 輸入端接電源接口，單片機(jī)控制信號(hào)輸出端接排線插槽，排線插槽的各插口分別接各個(gè)電 磁鐵；3)編制控制程序根據(jù)運(yùn)動(dòng)滑塊的運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)電磁鐵陣列中的各電磁鐵進(jìn)行工況確定，確定各電磁 鐵依次通斷的速度和順序，并將所確定的內(nèi)容作為控制程序存儲(chǔ)于單片機(jī)內(nèi)；4)運(yùn)動(dòng)控制開(kāi)啟電源，單片機(jī)工作，單片機(jī)向各電磁鐵發(fā)出控制指令，各電磁鐵按照設(shè)定程序 依次通斷，各電磁鐵按照通斷順序依次與運(yùn)動(dòng)滑塊吸合，可使運(yùn)動(dòng)滑塊精確移動(dòng)、停止和復(fù) 位，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)滑塊曲面軌跡進(jìn)行精確控制。在步驟1)中，所述曲面基板最好是中空曲面基板，所述中空曲面基板用于安裝步 驟2)中所述的驅(qū)動(dòng)控制電路。在步驟1)中，所述運(yùn)動(dòng)滑塊可為磁性金屬運(yùn)動(dòng)滑塊。在步驟1)中，所述運(yùn)動(dòng)滑塊可為非磁性運(yùn)動(dòng)滑塊，在非磁性運(yùn)動(dòng)滑塊設(shè)置磁體， 磁體的N極面對(duì)電磁鐵陣列。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明具有如下突出優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明控制非常簡(jiǎn)便，即使是非常復(fù)雜的滑塊三維曲線運(yùn)動(dòng)也能通過(guò)控制電磁陣 列的各電磁鐵通斷實(shí)現(xiàn)控制，而無(wú)需采用電機(jī)控制。將本發(fā)明應(yīng)用于洗頭機(jī)、按摩器等器械 上時(shí)，滑塊上設(shè)置手爪，這樣手爪就可以精準(zhǔn)到達(dá)按摩穴位處，避免了手爪按摩運(yùn)動(dòng)偏差。 當(dāng)運(yùn)動(dòng)滑塊為磁性運(yùn)動(dòng)滑塊時(shí)，運(yùn)動(dòng)滑塊上不必設(shè)置磁體就可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)精確控制。當(dāng)運(yùn)動(dòng) 滑塊為非磁性運(yùn)動(dòng)滑塊時(shí)，可在運(yùn)動(dòng)滑塊上設(shè)置磁體，利用同相磁極的相斥和異相磁極的 相互吸引特性，使磁性運(yùn)動(dòng)滑塊精確控制。本發(fā)明具有3個(gè)顯著創(chuàng)新點(diǎn)1)將復(fù)雜的三維空 間曲線運(yùn)動(dòng)控制轉(zhuǎn)化為二維平面曲線通斷控制；幻打破了傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)方式， 利用了無(wú)形的磁極運(yùn)動(dòng)控制有形的滑塊運(yùn)動(dòng)；幻可利用磁極同極性相斥、異極性相吸的特 點(diǎn)實(shí)現(xiàn)精確控制滑塊靜止后的位置。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案原理示意圖。圖2為本發(fā)明應(yīng)用在洗頭機(jī)上的示意圖。圖3為圖2的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖2的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖1，本發(fā)明所述用于曲面上的運(yùn)動(dòng)滑塊控制方法，包括以下步驟1)設(shè)置電磁鐵陣列根據(jù)運(yùn)動(dòng)滑塊1需要完成的曲面軌跡制成曲面軌跡曲線，再依照曲面軌跡曲線制 作出中空曲面基板2，然后在曲面基板2表面安裝電磁鐵陣列3，電磁鐵陣列3由多個(gè)電磁 鐵31組成；運(yùn)動(dòng)滑塊1設(shè)于曲面基板2底面；2)設(shè)置電磁鐵陣列的驅(qū)動(dòng)控制電路(圖1和2中未畫(huà)出)
驅(qū)動(dòng)控制電路設(shè)有單片機(jī)、排線插槽和電源接口，電源接口外接電源，單片機(jī)電源 輸入端接電源接口，單片機(jī)控制信號(hào)輸出端接排線插槽，排線插槽的各插口分別接各個(gè)電 磁鐵；驅(qū)動(dòng)控制電路可安裝在曲面基板2內(nèi)腔。3)編制控制程序根據(jù)運(yùn)動(dòng)滑塊1的運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)電磁鐵陣列3中的各電磁鐵31進(jìn)行工況確定，即確 定各電磁鐵31依次通斷、反相的速度和順序；并將所確定的內(nèi)容作為控制程序存儲(chǔ)于單片 機(jī)內(nèi)；4)運(yùn)動(dòng)控制開(kāi)啟電源，單片機(jī)工作，單片機(jī)向各電磁鐵31發(fā)出控制指令，各電磁鐵31按照設(shè) 定程序依次通斷，磁場(chǎng)依次沿曲面移動(dòng)變化，各電磁鐵31依次與運(yùn)動(dòng)滑塊1吸合，可使運(yùn)動(dòng) 滑塊1精確移動(dòng)(箭頭表示移動(dòng)方向)、停止和復(fù)位，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)滑塊1曲面軌跡進(jìn)行 精確控制。在步驟1)中，所述運(yùn)動(dòng)滑塊1可為磁性金屬運(yùn)動(dòng)滑塊。也可為非磁性運(yùn)動(dòng)滑塊， 非磁性運(yùn)動(dòng)滑塊需增設(shè)磁體(圖1和2中未畫(huà)出)，磁體的N極面對(duì)電磁鐵陣列。參見(jiàn)圖2 4，本發(fā)明應(yīng)用于洗頭機(jī)上，驅(qū)動(dòng)控制電路未具體畫(huà)出。對(duì)手爪1’ (為 非磁性運(yùn)動(dòng)滑塊)控制的具體步驟為1)將洗頭機(jī)殼體P作為曲面基板，在殼體P表面設(shè)置電磁鐵陣列電磁鐵陣列3’ 設(shè)有等距(IOmm的間距)均布的的40個(gè)(數(shù)量可根據(jù)實(shí)際情況自定)電磁鐵31’，將各電 磁鐵31’進(jìn)行編號(hào)(如01，02，03...)各電磁鐵31’的接線用排線接到驅(qū)動(dòng)電路板上的排 線插槽上。2)將手爪1’作為非磁性運(yùn)動(dòng)滑塊，手爪1’設(shè)在洗頭機(jī)殼體P底面上，殼體P為中 空殼體，在手爪1，上設(shè)置磁體，磁體的的N極面對(duì)電磁鐵陣列3，，電磁鐵陣列驅(qū)動(dòng)電路設(shè)有 51單片機(jī)，5個(gè)3/8譯碼器(74HC138)，排線插槽和電源接口。電磁鐵陣列驅(qū)動(dòng)電路的接線 設(shè)于殼體P的中空腔中，51單片機(jī)和5個(gè)3/8譯碼器設(shè)于控制盒4內(nèi)。3)根據(jù)洗頭按摩需要來(lái)設(shè)計(jì)手爪1’的曲面運(yùn)動(dòng)軌跡，并將手爪1’的曲面運(yùn)動(dòng)軌 跡(三維立體曲線軌跡)投影到電磁鐵陣列3’曲面上，以此確定依次工作的各電磁鐵31 的通電順序，未投影到的電磁鐵通反相電壓產(chǎn)生與磁性反相的磁場(chǎng)，用以修正手爪1’運(yùn)動(dòng) 軌跡。并將對(duì)各電磁鐵31’的控制過(guò)程編為程序?qū)雴纹瑱C(jī)。4)手爪1’運(yùn)動(dòng)控制51單片機(jī)依照程序以設(shè)定速度和順序輸出控制信號(hào)，通過(guò)各 3/8譯碼器譯碼后到達(dá)各電磁鐵31’，各電磁鐵31’按設(shè)定的速度順次通電，手爪1’通過(guò)每 個(gè)電磁鐵單元時(shí)該單元反相通電，其余電磁鐵均反相通電不變。則手爪1’隨著磁極的運(yùn)動(dòng) 依照相應(yīng)曲線軌跡而運(yùn)動(dòng)。5)運(yùn)動(dòng)結(jié)束后，手爪1’按程序選出最短路線回到運(yùn)動(dòng)起始點(diǎn)(中間最高位置)， 等待下一次運(yùn)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種用于曲面上的運(yùn)動(dòng)滑塊控制方法，其特征在于包括以下步驟1)設(shè)置電磁鐵陣列根據(jù)運(yùn)動(dòng)滑塊需要完成的曲面軌跡制成曲面軌跡曲線，依照曲面軌跡曲線制作出曲面 基板，然后在曲面基板表面安裝電磁鐵陣列，所述運(yùn)動(dòng)滑塊設(shè)于曲面基板底面，所述電磁鐵 陣列由至少2個(gè)電磁鐵組成；2)設(shè)置電磁鐵陣列的驅(qū)動(dòng)控制電路驅(qū)動(dòng)控制電路設(shè)有單片機(jī)、排線插槽和電源接口，電源接口外接電源，單片機(jī)電源輸 入端接電源接口，單片機(jī)控制信號(hào)輸出端接排線插槽，排線插槽的各插口分別接各個(gè)電磁 鐵；3)編制控制程序根據(jù)運(yùn)動(dòng)滑塊的運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)電磁鐵陣列中的各電磁鐵進(jìn)行工況確定，確定各電磁鐵依 次通斷、反相的速度和順序；并將所確定的內(nèi)容作為控制程序存儲(chǔ)于單片機(jī)內(nèi)；4)運(yùn)動(dòng)控制開(kāi)啟電源，單片機(jī)工作，單片機(jī)向各電磁鐵發(fā)出控制指令，各電磁鐵按照設(shè)定程序依次 通斷，各電磁鐵按照通斷順序依次與運(yùn)動(dòng)滑塊吸合，可使運(yùn)動(dòng)滑塊精確移動(dòng)、停止和復(fù)位， 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)滑塊曲面軌跡進(jìn)行精確控制。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于曲面上的運(yùn)動(dòng)滑塊控制方法，其特征在于在步驟1) 中，所述曲面基板是中空曲面基板，所述中空曲面基板用于安裝步驟2)中所述的驅(qū)動(dòng)控制 電路。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于曲面上的運(yùn)動(dòng)滑塊控制方法，其特征在于在步驟1) 中，所述運(yùn)動(dòng)滑塊為磁性金屬運(yùn)動(dòng)滑塊。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用于曲面上的運(yùn)動(dòng)滑塊控制方法，其特征在于在步驟1) 中，所述運(yùn)動(dòng)滑塊為非磁性運(yùn)動(dòng)滑塊，在非磁性運(yùn)動(dòng)滑塊上增設(shè)磁體，磁體的N極面對(duì)電磁 鐵陣列。
全文摘要
一種用于曲面上的運(yùn)動(dòng)滑塊控制方法，涉及一種滑塊運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。提供一種成本低、控制簡(jiǎn)單、可實(shí)現(xiàn)精確移動(dòng)和定位的用于曲面上的運(yùn)動(dòng)滑塊控制方法。先設(shè)置電磁鐵陣列和電磁鐵陣列的驅(qū)動(dòng)控制電路，再編制控制程序，開(kāi)啟電源，單片機(jī)工作，單片機(jī)向各電磁鐵發(fā)出控制指令，各電磁鐵按照設(shè)定程序依次通斷，各電磁鐵按照通斷順序依次與運(yùn)動(dòng)滑塊吸合，可使運(yùn)動(dòng)滑塊精確移動(dòng)、停止和復(fù)位，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)滑塊曲面軌跡進(jìn)行精確控制。將復(fù)雜的三維空間曲線運(yùn)動(dòng)控制轉(zhuǎn)化為二維平面曲線通斷控制；打破了傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)方式，利用了無(wú)形的磁極運(yùn)動(dòng)控制有形的滑塊運(yùn)動(dòng)；可利用磁極同極性相斥、異極性相吸的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)精確控制滑塊靜止后的位置。
文檔編號(hào)G05D1/10GK102053625SQ20101061491
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者姜?jiǎng)P, 張建寰, 謝沖宇, 陳貴順 申請(qǐng)人:廈門(mén)大學(xué)