CN104133406A - 一种用于按摩床压力调整的自动控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种按摩床压力自动控制***，包括主控制模块以及按摩床装置，所述的按摩床装置的设定部位设置有压力传感器和螺旋升降器，所述的主控制模块包括单片机以及与之连接的A/D转换器以及D/A转化器1和D/A转化器2，所述的接D/A转化器1连接按摩球驱动电机M1；所述的A/D转换器输入端连接传感器，所述的D/A转化器2输出端连接螺旋升降器的驱动电机M2；所述的单片机采用积分分离式PID方案处理压力传感器的压力信号并根据该处理结果驱动升降器电机，进而调整按摩球高度，控制按摩球压力，本装置解决了按摩床按摩球与人体背部之间压力稳定控制的技术问题，提高了按摩床的自动化水平。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动控制***，特别涉及一种用于按摩床的按摩压力可设置的闭环自动控制***。
背景技术
目前，中医按摩已被人们广泛认同，通过按摩，刺激人体穴位，达到医疗保健功效。在已有的按摩手段里，分人工按摩与器械按摩。其中人工按摩手段在按摩的冲击力、持续时间等方面受局限，和按摩这的技术相关度大，影响疗效；传统的器械按摩手段虽然解决了人工按摩手段的不足，但是其压力不易人工控制，因为传统的器械按摩手段或其它按摩手段均没有按摩压力自动控制装置。由于以上原因，目前在医疗保健界流行的其他器械按摩手段的疗效不尽理想，需要进一步改进提高。
发明内容
本发明的目的是克服现有按摩床技术中压力调整时的不足，为按摩床添加一种压力自动控制***，通过在按摩床上设定部位安装压力传感器、升降器以及单片机控制***达到按摩床自我调节压力的目的。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种用于按摩床压力调整的自动控制***，包括单片机和按摩床装置，其特征在于：所述的单片机的一个输入端连接人机交互界面，与之对应的输出端连接D/A转化器1的输入端，所述的接D/A转化器1输出端连接按摩球驱动电机M1，所述的单片机将人机交互界面设定的有关按摩球按摩力度、时间等的参数信号通过D/A转化器1转化为模拟信号驱动按摩球振动工作；所述单片机的另一个输入端连接A/D转换器输出端，所述的A/D转换器输入端连接安装在按摩床设定部位的传感器，与之对应的输出端连接D/A转化器2的输入端，所述的D/A转化器2输出端连接安装在按摩床设定部位的螺旋升降器的驱动电机M2，所述的压力传感器件将实施采集到的按摩球按摩力度通过A/D转换器转化为数字信号传输给单片机，所述的单片机采用积分分离式PID方案处理该信号，并把处理结果通过D/A转化器2转化为模拟信号驱动升降机电机。
所述的按摩床装置包括按摩球，所述的按摩球安装在实心双曲弯梁上端，所述的实心双曲弯梁下端固定安装在传动摇摆杆上，所述的传动摇摆杆作为关节球头轴承的球头杆嵌套于关节球头轴承的内壳中，所述的传动摇摆杆下部分置于匹配的传动摇摆杆导套中，所述的传动摇摆杆下端连接螺旋弹簧，所述的弹簧下端依次设置有压力垫片和压力传感器；所述的传动摇摆杆导套置于平行四边形滑槽的一侧滑槽1中，另一侧平行滑槽2中设有螺旋升降器，所述的螺旋升降器丝杆的顶端固定安装有十字形支撑扶臂的竖直臂，所述的十字形支撑扶臂的水平臂和所述的关节球头轴承的球壳杆固定安装；，所述的螺旋升降器的丝杆上下移动并配合调整按摩床高度，进而调整按摩球按摩人体的实时压力f，当反馈回来的实际压力f’和设定值F的偏差在一定范围内以后，升降器的升降动作停止，从而达到精确控制按摩球与人体背部压力的目的。
所述积分分离式PID算法，其工作流程包括以下步骤：
(1)、所述的单片机程序接收所述的人机交互界面设备输入的包括按摩球按摩力度F的按摩参数，并进行参数初始化，驱动按摩球动作；
(2)、所述的单片机程序接受实时按摩床压力f’，并计算F与f’的实际偏差e(kT)，并和设定阈值e0比较，当e(kT)≤e0采用比例-积分-微分(PID)控制算法计算输出量控制参数更新，当e(kT)≥e0采用比例-微分(PD)控制算法计算输出量控制参数更新。
所述的传动摇摆杆下端为细杆状，所述的细杆穿在螺旋弹簧内，其长度短与螺旋弹簧长度。
所述的平行四边形滑槽位于底座上。
本发明对照现有技术的有益效果是：
1、本方案采用在按摩床装置的设定部位设置压力传感器以及螺旋升降器，结合单片机控制***实现按摩床装置按摩力度的智能调节与控制；
2、本方案采用积分分离式PID控制方法，螺旋升降器无需频繁调动就可以稳定压力，使得本方案对于按摩球的压力控制更加稳定，同时，减少了螺旋升降器的升降频率，使得升降器在连续工作中磨损小，寿命长。
附图说明
图1为本发明所涉及的按摩床的自动控制示意图；
图2为本发明所涉及的按摩床机械结构图；
图3为本发明所涉及的积分分离式PID流程图；
其中，图2中1为按摩床，2为按摩球，3为双曲弯梁，4为传动摇摆杆，5为关节球头轴承，6为关节球头轴承球壳杆，7为传动摇摆杆导套，8为螺旋弹簧，9为压力垫片，10为压力传感器，11为平行四边形滑槽的一侧滑槽1，12为底座，13为平行四边形滑槽的一侧滑槽2，14为螺旋升降器及电机，15为螺旋升降器丝杆，16为十字形支撑扶臂；
具体实施方式
参见图2，一种用于按摩床压力调整的自动控制***，包括主控制模块和按摩床装置，如图1所示，所述的控制***的主控制模块包括单片机，所述的单片机的一个输入端连接人机交互界面，与之对应的输出端连接D/A转化器1的输入端，所述的接D/A转化器1输出端连接按摩球驱动电机M1，所述的单片机将人机交互界面设定的有关按摩球按摩力度、时间等的参数信号通过D/A转化器1转化为模拟信号驱动按摩球振动工作；所述单片机的另一个输入端连接A/D转换器输出端，所述的A/D转换器输入端连接安装在按摩床设定部位的传感器，与之对应的输出端连接D/A转化器2的输入端，所述的D/A转化器2输出端连接安装在按摩床设定部位的螺旋升降器的驱动电机M2，所述的压力传感器件将实施采集到的按摩球按摩力度通过A/D转换器转化为数字信号传输给单片机，所述的单片机采用积分分离式PID方案处理该信号，并把处理结果通过D/A转化器2转化为模拟信号驱动升降机电机。
所述的按摩床装置包括按摩球2，所述的按摩球2安装在实心双曲弯梁3上端，所述的实心双曲弯梁3下端固定安装在传动摇摆杆4上，所述的传动摇摆杆4作为关节球头轴承的球头杆嵌套于关节球头轴承5的内壳中，所述的传动摇摆杆5下部分置于匹配的传动摇摆杆导套7中，所述的传动摇摆杆7下端连接螺旋弹簧8，所述的螺旋弹簧8下端依次设置有压力垫片9和压力传感器10；所述的传动摇摆杆导套7置于平行四边形滑槽的一侧滑槽1中11，另一侧平行滑槽2中13设有螺旋升降器14，所述的螺旋升降器丝杆15的顶端固定安装有十字形支撑扶臂16的竖直臂，所述的十字形支撑扶臂16的水平臂和所述的关节球头轴承5的球壳杆6固定安装；所述的螺旋升降器14的丝杆15上下移动并配合调整按摩床高度，进而调整按摩球按摩人体的实时压力f，当反馈回来的实际压力f’和设定值F的偏差在一定范围内以后，螺旋升降器的升降动作停止，从而达到精确控制按摩球与人体背部压力的目的。
参见图3，具体的控制算法：采用的是PID控制算法，通过单片机来比较给定的压力设定值和传感器反馈回来的实际压力值，利用其偏差值来控制升降器的上升和下降，从而达到精确控制按摩球与人体背部压力的目的。当反馈回来的实际压力和设定值的偏差在一定范围内以后，停止升降器的升降动作，按摩球与人体背部压力达到平衡。其中
1、比例环节：增大比例系数Kp，可以使***动作灵敏、反应速度加快。但是Kp偏大，会导致震荡次数加多，调节时间加长；Kp过大，***不稳定。还有，增大Kp只能减小误差，不能完全消除稳态误差。
2、积分环节：能消除***的稳态误差，提高***的精度。积分作用的强弱取决于积分时间常数Ti，Ti越大，积分作用越弱，反之则越强。
3、微分环节：能反应偏差信号的变化趋势，并能在偏差信号的值变得太大之前，在***中引入一个有效地早期修正信号，进而加快***的动作速度，减小调节时间。
Claims (4)
1.一种用于按摩床压力调整的自动控制***，包括主控制模块，其特征在于：所述的主控制模块包括单片机，所述的单片机的一个输入端连接人机交互界面，与之对应的输出端连接D/A转化器1的输入端，所述的接D/A转化器1输出端连接按摩球驱动电机M1，所述单片机的另一个输入端连接A/D转换器输出端，所述的A/D转换器输入端连接安装在按摩床设定部位的传感器，与之对应的输出端连接D/A转化器2的输入端，所述的D/A转化器2输出端连接安装在按摩床设定部位的螺旋升降器的驱动电机M2；所述的单片机将人机交互界面设定的有关按摩球按摩力度、按摩时间的参数信号通过D/A转化器1转化为模拟信号驱动按摩球振动工作；所述的压力传感器件将实施采集到的按摩球按摩力度通过A/D转换器转化为数字信号传输给单片机，所述的单片机采用积分分离式PID方案处理该信号，并把处理结果通过D/A转化器2转化为模拟信号驱动升降机电机；
所述的按摩床装置包括按摩球，所述的按摩球安装在实心双曲弯梁上端，所述的实心双曲弯梁下端固定安装在传动摇摆杆上，所述的传动摇摆杆上部分作为关节球头轴承的球头杆嵌套于关节球头轴承的内壳中，所述的传动摇摆杆下部分置于匹配的传动摇摆杆导套中，所述的传动摇摆杆下端连接螺旋弹簧，所述的弹簧下端依次设置有压力垫片和压力传感器；所述的传动摇摆杆导套置于平行四边形滑槽的一侧滑槽1中，另一侧平行滑槽2中设有螺旋升降器，所述的螺旋升降器丝杆的顶端固定安装有十字形支撑扶臂的竖直臂，所述的十字形支撑扶臂的水平臂和所述的关节球头轴承的球壳杆固定安装。
2.根据权利要求1所述的一种用于按摩床压力调整的自动控制***，其特征在于：所述积分分离式PID算法，其工作流程包括以下步骤：
（1）、所述的单片机程序接收所述的人机交互界面设备输入的包括按摩球按摩力度F的按摩参数，并进行参数初始化，驱动按摩球动作；
（2）、所述的单片机程序接受实时按摩床压力f，并计算F与f的实际偏差e(kT)，并和设定阈值e0 比较，当e(kT)≤ e0采用比例-积分-微分（PID）控制算法计算输出量控制参数更新，当e(kT)≥ e0采用比例-微分（PD）控制算法计算输出量控制参数更新。
3.根据权利要求1所述的一种用于按摩床压力调整的自动控制***，其特征在于：所述的传动摇摆杆下端为细杆状，所述的细杆穿在螺旋弹簧内，其长度短于螺旋弹簧长度。
4.根据权利要求1所述的一种用于按摩床压力调整的自动控制***，其特征在于：
所述的平行四边形滑槽位于底座上。
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