專利名稱：用于兒童運(yùn)動(dòng)裝置的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和用戶接口控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容大體涉及兒童運(yùn)動(dòng)裝置，而更具體地，涉及用于控制此類裝置中運(yùn)動(dòng) 的裝置和裝置方法。
背景技術(shù)：
兒童運(yùn)動(dòng)裝置(諸如傳統(tǒng)的鐘擺式秋千)普遍用于娛樂兒童，而有時(shí)更重要的是 安慰兒童或使兒童平靜。通常將兒童放在裝置的座椅中，然后該裝置用于以往復(fù)鐘擺運(yùn)動(dòng) 來擺蕩兒童。遺憾地是，許多兒童運(yùn)動(dòng)裝置表現(xiàn)出缺乏操作的可調(diào)節(jié)性或適應(yīng)性。以往的嬰兒 秋千和其它兒童運(yùn)動(dòng)裝置常常不能適應(yīng)變化的操作條件。此類裝置可能僅適用于有限范圍 的兒童或操作環(huán)境。以往裝置不能達(dá)到預(yù)期操作目的的一個(gè)例子是兒童乘坐者超過一定體 重范圍時(shí)便不能夠適當(dāng)?shù)匕l(fā)揮功用。缺少定制選項(xiàng)是功效低下的另一根源。乘坐者的喜好可隨著不同的兒童而顯著地 不同，并且對(duì)于一個(gè)兒童來說喜好也會(huì)隨時(shí)間而不同。因此，不具備可用調(diào)節(jié)或定制選項(xiàng)的 兒童運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品可能僅適用于小部分兒童并且僅適用較短的一段時(shí)期。以往兒童運(yùn)動(dòng)裝置中所依賴的控制技術(shù)已知受到多種限制的困擾。這些控制技術(shù) 以及實(shí)施這些技術(shù)所涉及的電子器件和其它組件常常不精確，效率低下，或是其二者。這常 常會(huì)導(dǎo)致操作缺陷。例如，由于裝置通常達(dá)不到預(yù)期的操作目的，因此所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)會(huì)使兒 童乘坐者感到顛簸或搖晃?？刂齐娮悠骷拖嚓P(guān)組件的其它限制會(huì)導(dǎo)致低效的操作，這在 許多兒童運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品配置為電池供電時(shí)為更明顯。則電池容量的快速消耗可能導(dǎo)致進(jìn)一步的 操作問題?？刂萍夹g(shù)和相關(guān)組件的這些和其它限制可最終導(dǎo)致裝置無法有效地平靜、安慰或 娛樂兒童乘坐者或嬰兒乘坐者。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是，提供一種兒童運(yùn)動(dòng)裝置，該兒童運(yùn)動(dòng)裝置包含用于驅(qū)使運(yùn) 動(dòng)的電動(dòng)機(jī)；電容傳感器陣列，其響應(yīng)于運(yùn)動(dòng)來產(chǎn)生指示運(yùn)動(dòng)的反饋信息；控制電路，其耦 接至電容傳感器陣列，以基于反饋信息來控制電動(dòng)機(jī)；及用戶接口，其具有配置用于識(shí)別與 用戶接口相互的操作者的電容傳感器元件；其中控制電路耦接至電容傳感器元件，以根據(jù)操作者的交互來控制兒童運(yùn)動(dòng)裝置的操作。優(yōu)選地，電容傳感器陣列和電容傳感器元件設(shè)置在共同的電路板上。優(yōu)選地，反饋信息指示電動(dòng)機(jī)的位置。優(yōu)選地，電容傳感器陣列包含多個(gè)鋸齒形跡線。優(yōu)選地，該兒童運(yùn)動(dòng)裝置耦接至電動(dòng)機(jī)以與運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)地運(yùn)動(dòng)，并與電容傳感器 間隔開以經(jīng)過鋸齒形跡線，從而捕捉指示運(yùn)動(dòng)的信息。優(yōu)選地，運(yùn)動(dòng)包含鐘擺弧形運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選地，電容傳感器元件與電動(dòng)機(jī)速度的選擇相關(guān)聯(lián)，使得對(duì)操作者交互的識(shí)別 指引控制電路，以根據(jù)選擇來控制電動(dòng)機(jī)。優(yōu)選地，控制電路包含微控制器，微控制器耦接至電容傳感器陣列和電容傳感器 元件，并且配置為執(zhí)行檢測例行程序以檢測電容傳感器陣列和電容傳感器元件的電容變 化。
結(jié)合圖示閱讀以下說明書，本公開的目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)將變得顯然，圖示中相同 的參考編號(hào)表示圖中相同的元件，并且其中圖1是根據(jù)本公開各方面進(jìn)行控制的示例性兒童運(yùn)動(dòng)裝置的透視圖。圖2是圖1兒童運(yùn)動(dòng)裝置的透視圖，其中以分解視圖示出以數(shù)種坐騎取向中的一 種安裝的座椅。圖3是圖1的兒童運(yùn)動(dòng)裝置的透視圖，其中座椅安裝成數(shù)種坐騎取向中的一種。圖4是以分解視圖示出的圖1兒童運(yùn)動(dòng)裝置的支承框架的支柱和座椅底座的透視 圖。圖5是圖4支柱的一部分的透視圖，用于更詳細(xì)地示出用戶接口面板。圖6是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例配置的示例性驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)機(jī)控制反饋系統(tǒng)的透視圖，并且 其中示出該系統(tǒng)設(shè)置在其中的圖4支柱的外殼經(jīng)拆除。圖7是驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)機(jī)控制反饋系統(tǒng)更詳細(xì)的正視圖。圖8是驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)機(jī)控制反饋系統(tǒng)的仰視圖。圖9是根據(jù)本公開某些方面的圖1和圖9其中一個(gè)兒童運(yùn)動(dòng)裝置的電動(dòng)機(jī)控制反 饋系統(tǒng)和/或用戶接口的示例性傳感器板的示意圖。圖10是根據(jù)本公開一個(gè)方面的適于并入圖9傳感器板以促進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制和用戶 接口功能的可選兒童運(yùn)動(dòng)裝置的透視圖。圖11是根據(jù)本公開各方面的控制系統(tǒng)的示意性電路圖。圖12繪示根據(jù)本公開一個(gè)方面的可由圖11控制系統(tǒng)產(chǎn)生的施加電動(dòng)機(jī)電壓的簡 化圖。圖13是根據(jù)本公開一個(gè)方面的可由圖11控制系統(tǒng)實(shí)施的電動(dòng)機(jī)電壓校準(zhǔn)技術(shù)的 流程圖。圖14是根據(jù)本公開一個(gè)方面的可由圖11控制系統(tǒng)實(shí)施的音頻控制技術(shù)的流程 圖。圖15是根據(jù)本公開一個(gè)方面的可由圖11控制系統(tǒng)實(shí)施的操作模式控制技術(shù)的流程圖。盡管本文公開的系統(tǒng)、裝置和方法可具有各種形式的實(shí)施例，但是在附圖中仍示 出(并將在下文進(jìn)行描述)本發(fā)明的具體實(shí)施例，同時(shí)應(yīng)理解本公開旨在舉例說明，而不旨 在將本發(fā)明限制于本文所描述和例示的具體實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式本公開大體致力于兒童運(yùn)動(dòng)裝置以及用于實(shí)施這種裝置的基于運(yùn)動(dòng)的功能和操 作的控制技術(shù)。本公開的幾個(gè)方面致力于一種兒童運(yùn)動(dòng)裝置以及在寬廣操作條件范圍下以高效 并且有效的方式提供安全、舒適、和安慰環(huán)境的控制方法。本公開的這些方面通過以下多 個(gè)方面使兒童和照看者都受益為照看者與他們的孩子和裝置互動(dòng)創(chuàng)造了多樣而新穎的方 式；提供將有助于使煩躁的兒童平靜下來的新型安慰特征；以及更好地發(fā)揮兒童運(yùn)動(dòng)裝置 的功能。本公開的幾個(gè)方面涉及或包括應(yīng)用機(jī)電技術(shù)，如電容式感測。如下文所述，一些實(shí) 施例在用戶接口和運(yùn)動(dòng)控制環(huán)境中都包含了如電容感測的技術(shù)，從而簡化了兒童裝置的電 路布局，并且還提供了新穎特征。本公開的一些方面包含絕對(duì)秋千角度感測的應(yīng)用，以便無論操作條件如何變化都 可提供更為可靠和反復(fù)的秋千(擺蕩，swing)運(yùn)動(dòng)。其它方面涉及自動(dòng)自校準(zhǔn)例行程序， 從而讓裝置驅(qū)動(dòng)組件中使用的更大公差和性能范圍(performance band)，節(jié)省了成本并降 低裝置組件的復(fù)雜性。本公開的又一些方面涉及或包括將多種產(chǎn)品功能聯(lián)到預(yù)定的或用戶 定義的模式中。以此方式，便可將兒童裝置特制為最好地安慰或娛樂兒童乘坐者，同時(shí)還最 小化原本由照看著負(fù)責(zé)的設(shè)置和配置難題。雖然結(jié)合嬰兒或兒童秋千進(jìn)行了描述，但是本公開的方法、裝置和系統(tǒng)很適于與 多種不同的兒童運(yùn)動(dòng)裝置結(jié)合使用。因此，本公開的方法、裝置和系統(tǒng)的實(shí)踐并不局限于本 文描述的示例性秋千。根據(jù)本公開的一個(gè)方面，本文描述的方法和裝置實(shí)時(shí)地確定位置數(shù)據(jù)，以在兒童 運(yùn)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)路徑內(nèi)的正確點(diǎn)處施加電力。例如，當(dāng)以如下所述的準(zhǔn)確方式確定基礎(chǔ)的 位置(或秋千角度)數(shù)據(jù)時(shí)，在鐘擺弧線期間的正確點(diǎn)處施加電力可提供效率優(yōu)勢(shì)。可以使用如下所述的各種位置和角度感測技術(shù)來實(shí)施運(yùn)動(dòng)控制反饋以外的功能。 在一些情況下，相同的技術(shù)既可來支持運(yùn)動(dòng)控制，又可用來支持其它功能。另外，一些技術(shù) 可以結(jié)合起來使用，以補(bǔ)充或促進(jìn)運(yùn)動(dòng)控制反饋或其它功能。根據(jù)本公開的其它方面，通過實(shí)施電動(dòng)機(jī)電壓的周期或定期校準(zhǔn)的方法和技術(shù)來 解決電動(dòng)機(jī)的操作優(yōu)化。這種自動(dòng)校準(zhǔn)可以調(diào)節(jié)在(例如)起動(dòng)或其它使用狀況期間最佳 地或最有效地工作的電壓。在一些情況下，實(shí)施這些方法和技術(shù)導(dǎo)致適當(dāng)電壓的范圍，控制 器可從該范圍選擇操作的期望電平?，F(xiàn)在翻到附圖，圖1-3示出包含本公開各方面的兒童運(yùn)動(dòng)裝置20的一個(gè)實(shí)例。在 該實(shí)例中，裝置20大體包括框架組合件21，框架組合件21配置為用于將乘坐者座椅22支 承在裝置20所設(shè)置的表面上方?？蚣芙M合件21的底座部分24置放于用于在使用中為裝 置20提供穩(wěn)定底座的表面上?？蚣芙M合件21還包括座椅支承框架26，座椅22安裝在座椅 支承框架26上。座椅框架26通常懸置在底座部分24上方以允許操作期間座椅22往復(fù)地
5運(yùn)動(dòng)。為此，框架組合件21的豎立支柱28從底座部分24向上延伸以用做提升裝置或“脊 柱”，支承臂30從豎立支柱28沿徑向向外延伸，從而與座椅框架26相遇。在該示例中，支柱或“脊柱” 28相對(duì)于其縱向長度定向?yàn)榇篌w垂直的取向。支柱 28具有外殼29，外殼29可以以任何期望的或適當(dāng)?shù)姆绞綐?gòu)造，以提供令人愉悅的或期望的 優(yōu)美外觀。殼體29也可具有功能性，或者功能性和裝飾性兼?zhèn)洹＠?，殼體29可用作裝置 20的內(nèi)部組件(諸如驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))的保護(hù)性蓋體。殼體29的一部分或全部可以形成可拆卸 式蓋體，以便如果需要可以檢查裝置20的內(nèi)部或內(nèi)部工作情況。在任何情況下，殼體29，更 一般而言，以及支柱28都可以在取向、形狀、尺寸、構(gòu)造等方面大大地不同于本文公開的示 例?？蚣芙M合件21的其它組件(諸如底座部分24)也可以在取向、尺寸、形狀、構(gòu)造等 方面有很大的不同。本文公開的方法和裝置的實(shí)踐并不局限于結(jié)合圖1-3描述和示出的示 例性框架組合件21的構(gòu)造。盡管如此，框架組合件21的一個(gè)或多個(gè)組件可以很適合實(shí)施 本公開如下所述的一個(gè)或多個(gè)方面。如圖2和4中最佳示出，支承臂30的從動(dòng)端32耦接至支柱28的結(jié)構(gòu)支承部分34 或承重部分34。在該實(shí)例中，支承臂30在從動(dòng)端32處從支柱28伸出構(gòu)成懸臂。支承臂 30安裝為用于在基本水平的運(yùn)行路徑范圍內(nèi)、繞其從動(dòng)端32作樞轉(zhuǎn)式左右運(yùn)動(dòng)。關(guān)于該運(yùn) 行路徑以及其它示例性運(yùn)行路徑的進(jìn)一步細(xì)節(jié)可在標(biāo)題為“Child MotionDevice"的美國 專利公開No. 2007/0111809中找到，該公開的全部內(nèi)容以引用方式并入本文。如本文所描 述的，支承臂30可在預(yù)定角度的局部軌道或弧段范圍內(nèi)運(yùn)行并可繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，該轉(zhuǎn)動(dòng) 軸線可偏離豎直參考線并且可還可偏離支柱28的軸線?？蛇x地，轉(zhuǎn)動(dòng)軸可與垂直參考線、 支柱28的軸線、或如果需要的話可與其兩者對(duì)準(zhǔn)。更一般而言，從動(dòng)端32耦接至驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) (圖6-8)，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)置在殼體29內(nèi)并設(shè)計(jì)為使支承臂30的遠(yuǎn)端35往復(fù)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)， 座椅框架26附接至遠(yuǎn)端35以產(chǎn)生占據(jù)者座椅22的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)。如下文所述，裝置20包括用于控制和/或促進(jìn)裝置20的運(yùn)動(dòng)和其它功能的多個(gè) 組件。在示出的實(shí)例中，這些控制組件中的數(shù)個(gè)設(shè)置在支柱28的控制塔36上或其中。在 一些情況下，控制塔36還可包含裝置20的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)支承元件的多個(gè)部分。在該實(shí) 例中，控制塔36具有上面板37，上面板37為照看者展現(xiàn)儀表接口或控制接口，從而指引裝 置20的操作。儀表接口元件和其它接口元件的定位和構(gòu)造可以與圖中所示的大大不同。例 如，儀表無需布置在整體式面板中，而是可以分布在裝置20的控制塔36或其它組件上的多 個(gè)位置上。下文將進(jìn)一步描述用戶接口的元件和方面。在圖1-3中示出的實(shí)例中，框架組合件21的底座部分24呈橢圓箍或環(huán)的形式，該 橢圓箍或環(huán)的大小適合為使用中的裝置20提供穩(wěn)定的底座。底座部分24的構(gòu)造可以不同 于以上提及的公開中所討論的箍。底座部分24大體定位在座椅支承框架26的下方，以抵 消施加給支柱28的并且由放在支承懸臂30的座椅22中的兒童產(chǎn)生的負(fù)載或力矩。座椅支承框架26可以有相當(dāng)大的變化，但這仍歸屬于本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。在 該實(shí)例中，座椅支承框架26是方形或矩形的環(huán)，限定了接納座椅22的開口 38 (圖2)。如圖 4中所示，座椅框架26可以具有從一側(cè)向外延伸的一對(duì)銷釘39，以接合支承臂30的遠(yuǎn)端35 中的對(duì)應(yīng)鎖定插孔。盡管座椅支承框架26的其它構(gòu)造和結(jié)構(gòu)是可行的，但座椅支承框架26的對(duì)稱形狀允許座椅22以多個(gè)可選取向安裝在支承臂30上。在該實(shí)例中，兒童座椅22可具有成形 底部或底座40，成形底部或底座40構(gòu)造有與座椅支承框架26的多個(gè)部分接合的特征，使得 兒童座椅22置放在座椅支承框架上時(shí)被牢固地保持在適當(dāng)位置。在該實(shí)例中，座椅支承框 架26由管狀且直線的側(cè)部區(qū)段形成。座椅底座40可以具有置放在支承框架26的相應(yīng)直 線側(cè)部區(qū)段上或與其接合的多個(gè)側(cè)部區(qū)域或端部區(qū)域42。座椅底座40的懸掛區(qū)域44 (圖 3)的大小適合配合在支承框架26的開口 38中。底座40的另一端具有一個(gè)或多個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽 口 46，該一個(gè)或多個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽口 46構(gòu)造成接納保持架的相對(duì)的直線側(cè)部區(qū)段。懸掛區(qū)域44 和槽口 46將兒童座椅22保持在保持架上的適當(dāng)位置。僅依靠重力便可將座椅保持就位。 在另一實(shí)例中，可采用一個(gè)或多個(gè)主動(dòng)式手動(dòng)或自動(dòng)的閂銷48(圖2)。在該實(shí)例中，閂銷 48設(shè)置為座椅支承框架26的一部分?？蛇x地或另外地，可在座椅22的一端或兩端處以及 /或在座椅支承框架26的一端或兩端處將閂銷48形成為座椅22的一部分，以將兒童座椅 22牢固地保持在座椅支承框架26上的適當(dāng)位置。閂銷48可由彈簧偏置，從而當(dāng)將座椅放 在保持架上時(shí)便自動(dòng)接合。在該實(shí)例中，閂銷48，更一般而言，以及座椅支承框架26的幾何形狀和對(duì)稱性允 許座椅22以多個(gè)可選座椅取向放置在保持架中。在圖1中，座椅22定向成使得座椅22的 一側(cè)最靠近支柱。通過從座椅支承框架26分離座椅22，座椅22可重新定向成圖3中示出 的位置，使得兒童不面對(duì)支柱28。關(guān)于座椅取向選擇的進(jìn)一步信息闡述于以上提及的公開 中。同樣如該公開中論述的，還可以將座椅22和/或座椅支承框架26構(gòu)造為允許調(diào)節(jié)座 椅22或框架26的傾斜度至不同的斜倚角度。更一般地，本文公開的裝置和方法很適合與 多種座椅、座椅取向、和座椅安裝構(gòu)造配合使用。例如，在一些情況下，座椅框架26可構(gòu)造 成接納并支承來自另一產(chǎn)品的座椅或其它兒童運(yùn)載裝置，諸如汽車座椅。現(xiàn)在參考圖5，結(jié)合一般表示為50的示例性用戶接口來描述裝置20的操作和功 能。如上所述，用戶接口 50設(shè)置在上面板37上，但是用戶接口 50的任何一個(gè)或多個(gè)元件的 物理位置和布置都可以有相當(dāng)大的變化。一般而言，用戶接口 50包括提供供用戶選擇的功 能和操作的多個(gè)元件。用戶接口 50還向用戶提供關(guān)于裝置20的當(dāng)前選擇或其它操作狀態(tài) 的信息?？梢砸匀魏纹谕某潭燃捎脩艚涌?50的用戶選擇和狀態(tài)信息的各個(gè)方面。例 如，用戶接口 50的元件可以展現(xiàn)用戶選項(xiàng)以及狀態(tài)信息兩者。為此，用戶接口元件可以包 括由照看者致動(dòng)的用戶選擇或按鈕，以及輸出指示器或指示燈，指示器或指示燈的激活可 與按鈕的選擇一起發(fā)生。下述用戶接口 50的每個(gè)元件都可以，但無需，提供這種雙重功能。 用戶接口 50的任何一個(gè)或多個(gè)元件還可以結(jié)合裝置20的多個(gè)操作、功能或方面來提供這 種功能。另外，取決于照看者選擇元件的方式，一些用戶接口元件可以提供多個(gè)控制選項(xiàng)。 例如，取決于按鈕被按下多久(例如，“按下并保持”的致動(dòng))、或用戶接口元件是否對(duì)運(yùn)動(dòng) 作出響應(yīng)(例如，滑塊)，用戶接口元件可以啟動(dòng)不同的控制動(dòng)作。在該實(shí)例中，用戶接口 50包括布置在運(yùn)動(dòng)開/關(guān)選擇54(motion0N/0FF select) 周圍的一組速度選擇52。致動(dòng)標(biāo)號(hào)為“1”的速度選擇52會(huì)指引裝置20在小運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)并 且相應(yīng)地以低速驅(qū)動(dòng)座椅22 (圖1-3)。逐漸增高的速度選擇號(hào)碼會(huì)增大裝置20的運(yùn)動(dòng)范 圍和速度，其中標(biāo)號(hào)為“6”的速度選擇52與裝置20的全范圍運(yùn)動(dòng)和最高速度相關(guān)聯(lián)。致 動(dòng)運(yùn)動(dòng)0N/0FF選擇54會(huì)間斷裝置20的運(yùn)動(dòng)或以上一次選擇的速度來激活裝置20。在可 選實(shí)施例中，選擇54可以控制裝置20的激活和停止，而非僅僅是控制裝置20的運(yùn)動(dòng)方面。
致動(dòng)用戶選擇52和54的方式可以有很多種。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)用戶選擇52、 54都是機(jī)械致動(dòng)的按鈕開關(guān)?？蛇x地，可以通過諸如感測電容的另一種機(jī)制來致動(dòng)對(duì)用戶 選擇52、54。在其它情況下，用戶選擇52、54可能牽涉機(jī)械致動(dòng)和電容式致動(dòng)機(jī)制的組合。 在又一些情況下，可以將用戶選擇52集成為滑塊接口，而非一組單獨(dú)的二進(jìn)制開關(guān)。下面 將闡述關(guān)于電容式開關(guān)或傳感器的致動(dòng)和操作的進(jìn)一步信息。用戶接口 50包括通常用于控制裝置20的聲音或音樂功能的一組選擇。一般而言， 照看者可以選擇再現(xiàn)不同類型的聲音或音樂。在該實(shí)例中，通過分別致動(dòng)用戶選擇56和 58，可獲得兩種不同風(fēng)格的音樂，嬉戲風(fēng)格的以及安慰風(fēng)格的。通過反復(fù)致動(dòng)選擇56、58中 的一個(gè)可以選取多個(gè)音樂軌道(音軌，track)，否則，會(huì)依次地再現(xiàn)音樂軌道并然后再從第 一首軌道開始。如果不需要音樂，通過致動(dòng)用戶選擇60便可再現(xiàn)安慰型聲音。反復(fù)地致動(dòng) 選擇60會(huì)使得在多種安慰型聲音之間切換，諸如溪流、森林、遠(yuǎn)方風(fēng)暴、或子宮的聲音。如 下所述，所選聲音的再現(xiàn)會(huì)一直繼續(xù)，直到選擇了不同的聲音，直到不同的用戶選擇導(dǎo)致了 音樂重放，或直到重放暫停為止。用戶選擇62支持再現(xiàn)存儲(chǔ)于音樂重放裝置(諸如MP3播放器)(未示出)上或由 其提供的音樂或其它聲音。于是可以通過音樂重放裝置指引對(duì)音樂播放的進(jìn)一步控制，在 一些情況下包括音量控制。隔室或抽屜64(圖1)可以包括用于存放重放裝置的托盤。于 是，隔室內(nèi)設(shè)有電纜或其它接口，用于將播放裝置連接到裝置20。用戶接口 50還包括選擇66、68，分別用于向上和向下的音量控制。致動(dòng)0N/0FF選 擇70會(huì)激活或停止音樂或聲音的再現(xiàn)或重放。致動(dòng)定時(shí)器選擇72會(huì)起動(dòng)預(yù)定時(shí)段(諸如 30分鐘)的裝置定時(shí)器，在時(shí)段結(jié)束時(shí)，聲音功能和運(yùn)動(dòng)功能都會(huì)被關(guān)閉。最后，用戶接口 50包括家長鎖定選擇74，可致動(dòng)該選擇，通過按住(按下并保持，press-and-hold)操作來 鎖定或解鎖用戶接口 50。以此方式，便可將裝置20鎖定在涉及任何一個(gè)或多個(gè)裝置功能的 任何當(dāng)前操作狀態(tài)中。用戶接口 50的布局和功能變化相當(dāng)多。例如，用戶接口選擇和其它元件的布置、 形狀和大小可與圖5中所示明顯不同。此外，通過(例如)觸敏顯示屏或其它支持可變顯 示的面板，可以綜合和訪問通過用戶接口選擇提供的任何數(shù)量的功能。以這些和其它方式， 相同的一個(gè)或多個(gè)用戶選擇可用于控制完全不同的功能。例如，觸敏滑塊元件可支持多個(gè) 控制選項(xiàng)的漸變調(diào)節(jié)或模擬調(diào)節(jié)。于是，其它的用戶選擇(諸如常規(guī)開關(guān)按鈕或電容式感 測性質(zhì)的按鈕)可用于確定滑塊元件控制的是何種功能。例如，可通過一個(gè)或多個(gè)滑塊元 件調(diào)節(jié)音量控制、秋千運(yùn)動(dòng)速度、和定時(shí)器功能。于是，用戶接口可包括一系列反映滑塊元 件的致動(dòng)程度的視覺元件。結(jié)合用戶接口 50描述的功能和操作可單獨(dú)地或共同地控制或選擇。如下所述，可 對(duì)一組功能進(jìn)行分組或關(guān)聯(lián)，使得用戶對(duì)該組功能的選擇共同地激活、停止或控制裝置20 的多個(gè)方面。由此，該組功能或操作與特定的選擇一同定義裝置20的操作模式?？梢砸愿?種方式對(duì)操作模式進(jìn)行預(yù)定。在一些情況下，一個(gè)或多個(gè)模式被定義或存儲(chǔ)為原廠設(shè)置?？?選地或另外地，該一個(gè)或多個(gè)模式可由用戶定義并存儲(chǔ)。圖6示出總體(普遍)表示為80的示例性支承和驅(qū)動(dòng)組合件。組合件80的多個(gè)組 件可對(duì)應(yīng)于支柱28 (圖1-4)的多個(gè)部分。然而，為便于示出內(nèi)部工作情況、或內(nèi)部組件，圖 中未示出組合件80的蓋體或殼體。同樣，也未示出組合件80附接至底座部分24 (圖-1-3)時(shí)所牽涉的組件，這些組件在提供結(jié)構(gòu)支承的同時(shí)可以有相當(dāng)多的變化。在一個(gè)實(shí)例中，這 些結(jié)構(gòu)連接組件包括盒形框架(未示出)，該盒形框架通過使底座部分24及一對(duì)支承柱82 二者接合而將底座部分24耦接至組合件80。為此，可通過該框架來鎖定每個(gè)柱82的下端 84。柱82從該下部連接處向上延伸至骨架構(gòu)架86，骨架構(gòu)架86將柱82連結(jié)至總體表示為 86的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。構(gòu)架86包括多個(gè)肋板(rib) 88，肋板88將環(huán)繞驅(qū)動(dòng)軸92的套筒90結(jié)構(gòu) 性地連結(jié)至保持器94，保持器94包含位于其上端96附近的柱82。在該實(shí)例中，軸92是管狀桿，連接在組合件80內(nèi)以將來自總體以98表示的驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)傳遞到支承臂30。當(dāng)軸92延伸超過套筒90時(shí)，軸92從驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)98相對(duì)于大 體豎立的柱82以一定角度向上延伸到達(dá)支承臂30。在操作中，電機(jī)100 (例如DC電機(jī))驅(qū) 動(dòng)具有蝸輪102和從動(dòng)蝸輪103的齒輪組，從而帶動(dòng)用作曲軸的銷釘或螺栓104。在這種情 況下，電動(dòng)機(jī)100總是沿同一方向旋轉(zhuǎn)。銷釘104移位離開從動(dòng)蝸輪103的旋轉(zhuǎn)軸線，這樣 從動(dòng)蝸輪103的旋轉(zhuǎn)就致使銷釘或螺栓104沿環(huán)形或旋轉(zhuǎn)路徑運(yùn)動(dòng)。銷釘104的自由端伸 入耦接至軸92的U-形或槽型托架106的豎直定向縫槽中。以此方式，銷釘104沿著環(huán)形 路徑的運(yùn)動(dòng)就從純粹的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成軸92的擺動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)。盡管電動(dòng)機(jī)100沿同一方向 旋轉(zhuǎn)，但是槽型托架106在半周期期間沿一個(gè)方向上移位，而在另一半周期期間沿相反方 向移位。于是，通過彈簧(未示出)，傳遞到槽型托架106的曲軸能量便會(huì)作用于秋千樞軸 107。然后，秋千樞軸107連結(jié)或耦接至驅(qū)動(dòng)軸92，從而通過其運(yùn)動(dòng)方式擺動(dòng)支承臂30。彈簧可用作轉(zhuǎn)動(dòng)阻尼機(jī)構(gòu)以及蓄能裝置?？梢詫椈蓪?shí)施為用作類似離合器的元 件，從而通過允許電動(dòng)機(jī)100與軸92之間的不同步運(yùn)動(dòng)來保護(hù)電動(dòng)機(jī)。因此，在這種情況 下，軸92并不直接連接到電動(dòng)機(jī)100 (即，間接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu))。在此類情況下，軸92的轉(zhuǎn)動(dòng)移 位以及因此支承臂30的運(yùn)行可受到軸92伸出的螺栓108的限制。螺栓作用于的物理硬質(zhì) 止塊(諸如骨架構(gòu)架86的一部分)，從而限定最大秋千角度。本文公開裝置和方法的實(shí)踐并非局限于上述的間接驅(qū)動(dòng)技術(shù)，而是可選地可能牽 涉多種不同的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方案和技術(shù)的任何一種。因此，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組件可以有相當(dāng)多的 變化，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。示例性驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)98提供很適于與兒童運(yùn)動(dòng)裝置結(jié)合 使用的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這是因?yàn)轵?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及其機(jī)械連桿裝置允許電動(dòng)機(jī)與乘坐者座椅的聯(lián)接中 存在一定程度的滑動(dòng)。然而，肯定還存在許多其它的能可選地用于將期望的擺動(dòng)或往復(fù)運(yùn) 動(dòng)施加給本文公開裝置的支承臂30的可行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或系統(tǒng)。一種這樣的技術(shù)牽涉直接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中電動(dòng)機(jī)軸機(jī)械地聯(lián)接到秋千樞軸，而不 允許任何的滑動(dòng)。在這種情況下，可以通過切換電動(dòng)機(jī)電壓極性(即，前向和反向驅(qū)動(dòng)信 號(hào))沿不同方向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。然后，將機(jī)械連桿裝置構(gòu)造成適應(yīng)雙向運(yùn)動(dòng)， 這不同于上述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)98中的蝸輪102和其它機(jī)械連桿組件。電動(dòng)機(jī)可以以開路或閉路 的方式供電。在開路系統(tǒng)中，電源以交變極性施加于電動(dòng)機(jī)，使得可以通過調(diào)節(jié)施加電壓、 電流、頻率、或占空比來控制秋千速度(或秋千角幅度)?？蛇x的系統(tǒng)以固定極性施加電力， 并通過機(jī)械連桿裝置產(chǎn)生往復(fù)式運(yùn)動(dòng)。直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的閉路控制可以牽涉類似于開路控制 中實(shí)施的控制技術(shù)，但可如下所述通過反饋技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。利用反饋信息，可調(diào)節(jié)和優(yōu)化施 加的電壓和其它參數(shù)，以最有效地獲得或控制成期望的振蕩幅度。其它的可選驅(qū)動(dòng)技術(shù)可包括或牽涉彈簧驅(qū)動(dòng)式卷緊機(jī)構(gòu)、磁性系統(tǒng)、電磁系統(tǒng)、或 其它裝置，從而將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)能量和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成本文公開裝置的往復(fù)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)。
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在圖7和圖8中，結(jié)合傳感器組合件110的一個(gè)實(shí)例更詳細(xì)地示出上述的驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)98，傳感器組合件110配置為根據(jù)本發(fā)明的不同方面提供關(guān)于電動(dòng)機(jī)控制和其它裝置功 能的反饋。盡管傳感器組合件110很適于與間接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)98實(shí)施在一起，但傳感器組合件 110也可以與上述不同驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的任何一個(gè)集成在一起和結(jié)合使用。傳感器組合件110設(shè)置成接近于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)98，以捕捉關(guān)于其運(yùn)動(dòng)的信息。該信息 可以指示運(yùn)動(dòng)中的秋千或其它元件的相對(duì)或絕對(duì)位置、運(yùn)動(dòng)方向、或速度。在該實(shí)例中，傳 感器組合件110安裝至驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)98，位于套筒90的下端、電動(dòng)機(jī)100和齒輪組的附近，但未 必如此。在其它情況下，可以將傳感器組合件110安裝在沿著驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)98的任何位置，且 更一般地，安裝在提供通向待捕捉信息的運(yùn)動(dòng)的任何位置處。例如，傳感器組合件108可以 與位于套筒90的上端處或附近的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)98通信。傳感器組合件110通常用于改進(jìn)兒童裝置的運(yùn)動(dòng)控制，且在一些情況下實(shí)現(xiàn)兒童 裝置的額外功能。例如，改進(jìn)后的運(yùn)動(dòng)控制可包括、牽涉或?qū)е虏煌僮鳁l件期間可重復(fù) 性更佳的秋千運(yùn)動(dòng)和更一致的秋千運(yùn)動(dòng)、提高的產(chǎn)品可靠性、和更穩(wěn)健和更復(fù)雜的裝置操 作。這些和其它優(yōu)點(diǎn)可導(dǎo)致更有益的裝置性能，裝置效能在兒童安慰和娛樂方面得到改進(jìn) 可證明這一點(diǎn)。如下所述，由傳感器組合件110收集的信息還可用于以其它方式來控制兒 童裝置。這些其它方式可牽涉或包括實(shí)施兒童裝置的非運(yùn)動(dòng)功能，諸如音頻功能。出于這些和其它目的，傳感器組合件110包括監(jiān)視驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)98的往復(fù)運(yùn)動(dòng)(或其 它運(yùn)動(dòng))的反饋傳感器112。反饋傳感器112可以是電傳感器、械電傳感器、電磁傳感器(例 如，光學(xué)傳感器)、感應(yīng)傳感器、超聲波傳感器、壓電傳感器、或其各種組合。在一些情況下， 傳感器組合件110包括多個(gè)反饋傳感器、或反饋感測機(jī)構(gòu)，以提供不同類型的信息和/或數(shù) 據(jù)冗余。因此，傳感器組合件110與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)98通信的方式可以有相當(dāng)多的變化。在該實(shí)例中，反饋傳感器112包括電容式傳感器板114，電容傳式感器板114與耦 接至驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)98的金屬圓盤116隔開。如圖7和圖8中最佳示出，圓盤116攜載于指狀物 118上。指狀物118通過止動(dòng)銷120耦接至槽型托架106和秋千樞軸107。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)98的 這些元件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)致使圓盤116 (例如，從下方)穿過電容式傳感器板114。電容式傳感 器板114可為弧形以適應(yīng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并通過從套筒90徑向延伸的臂或平臺(tái)122緊密地固定 至驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)98。電容式感測技術(shù)的操作通常牽涉檢測因金屬盤116接近設(shè)置在感測板114上的導(dǎo) 線或跡線(圖10)而導(dǎo)致的電容變化。為此，可以使用任何改變電容的物體?？梢愿鶕?jù)跡 線間的間隔選擇園盤118或其它物體的表面積或?qū)挾取＠?，物體寬度與跡線間隔的比率 可約為3 2。盡管將在下文描述中闡述關(guān)于通過圖6-8中示出的示例性傳感器實(shí)施的電容式 感測技術(shù)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，但值得注意的是該技術(shù)(以及本文所述的其它技術(shù))通常可獲得 關(guān)于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所操作秋千的絕對(duì)角度或位置的指示。該絕對(duì)角度或位置將與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)98 所操作秋千的相對(duì)角度或位置進(jìn)行對(duì)比。相對(duì)秋千角度是指因裝置20的座椅22 (圖1-3) 的“重心”移動(dòng)而導(dǎo)致的秋千角度的終點(diǎn)可相對(duì)于地表移動(dòng)的事實(shí)。更具體地，在沒有更多 信息的情況下，秋千行程的終點(diǎn)在特定的公差內(nèi)與地面上的固定位置無關(guān)。相對(duì)秋千角度 是指秋千所運(yùn)行的總角度的一半。當(dāng)與垂線比較時(shí)，該總角度可在秋千行程的前半段或后 半段中更大。調(diào)節(jié)秋千角度直接與兒童坐在座椅中時(shí)感覺的“速度”有關(guān)。較大的角度等同于較大的秋千速度。因此，形成對(duì)相對(duì)角度并將秋千運(yùn)動(dòng)控制成預(yù)定幅度進(jìn)行監(jiān)視的反 饋環(huán)路是有益的。適于捕捉信息(諸如相對(duì)秋千角度)的其它反饋技術(shù)包括或牽涉(i)超聲波技 術(shù)，其使用安裝在裝置上多個(gè)點(diǎn)處的壓電傳感器來測量隨裝置運(yùn)動(dòng)而變化的距離；(ii)激 光或其它光學(xué)技術(shù)，其類似地測量變化的距離；(iii)基于編碼器的技術(shù)，其由樞軸運(yùn)動(dòng)來 驅(qū)動(dòng)以提供指示運(yùn)動(dòng)的脈沖串；(iv)磁阻裝置，其定位為通過感測磁場中的對(duì)應(yīng)變化來檢 測運(yùn)動(dòng)；(V)限位開關(guān)、近程式傳感器及霍爾效應(yīng)傳感器的組合，位于裝置上的不同位置 中，使得秋千運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的激勵(lì)和停止可指示秋千的位置；以及(Vi)電動(dòng)機(jī)控制反饋環(huán) 路，其基于電動(dòng)機(jī)線圈中感應(yīng)的電壓，即“反電勢(shì)”(電動(dòng)勢(shì))技術(shù)。在反電勢(shì)技術(shù)中，電動(dòng) 機(jī)線圈在轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)期間發(fā)揮位置傳感器的作用。為此，工作于傳感器_位置模式的電動(dòng)機(jī) 線圈與電源線斷開。于是，通過旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上的磁鐵，線圈上便產(chǎn)生了感應(yīng)電壓。電壓 變化的符號(hào)和方向指示轉(zhuǎn)子極相對(duì)于固定定子線圈的位置。于是，電壓極性和幅值直接與 座椅角度的幅度相關(guān)。由于(例如)DC電機(jī)的設(shè)計(jì)，電壓將以脈沖形式產(chǎn)生，脈沖間的時(shí)間 和脈沖量值是電動(dòng)機(jī)正由秋千驅(qū)動(dòng)的速度的函數(shù)。可以將脈沖串(和幅值包絡(luò))轉(zhuǎn)換成秋 千運(yùn)動(dòng)曲線。如下所述，可通過帶有模擬電壓輸入的控制電路來監(jiān)視由反電勢(shì)技術(shù)、或任何 其它技術(shù)產(chǎn)生的輸出電壓，如下文結(jié)合圖10的示例性控制電路示出和描述的。通過添加索引裝置(諸如配置為在特定位置處激活的限位開關(guān)(未示出))，上述 技術(shù)可用來確定裝置的真實(shí)位置或秋千角度。在電動(dòng)機(jī)的第一次完整旋轉(zhuǎn)之后，索引裝置 會(huì)已經(jīng)確定后續(xù)位置數(shù)據(jù)可與之比較的參考點(diǎn)(即位置)。以此方式，上述技術(shù)便可在任何 距離處并且實(shí)時(shí)地產(chǎn)生指示電動(dòng)機(jī)、軸、秋千座椅等的準(zhǔn)確位置的數(shù)據(jù)。另外，如果用已知的初始參考點(diǎn)來索引運(yùn)動(dòng)，則可確定相對(duì)于地面的絕對(duì)秋千角 度或位置。例如，可以以機(jī)械方式(例如通過原廠設(shè)置的電動(dòng)機(jī)對(duì)準(zhǔn))或通過相應(yīng)定位的 另一開關(guān)或傳感器裝置來確定初始參考點(diǎn)。—般而言，實(shí)施一個(gè)或多個(gè)這些反饋機(jī)構(gòu)可促使以有效方式將電力施加給電動(dòng) 機(jī)。利用通過反饋機(jī)構(gòu)捕捉的信息或數(shù)據(jù)，更準(zhǔn)確地知道秋千的相對(duì)或絕對(duì)的位置或角度， 使得可對(duì)電動(dòng)機(jī)的電力施加進(jìn)行定時(shí)以產(chǎn)生最大效果。這種詳細(xì)程度與以往的感測技術(shù)形 成對(duì)比，以往感測技術(shù)僅提供運(yùn)動(dòng)方向、或位置或秋千角度的不準(zhǔn)確且相對(duì)的指示。此類技 術(shù)可牽涉單槽式光中斷器，即使兩個(gè)光中斷器并聯(lián)也只能提供相對(duì)位置和方向的指示。相 比之下，本文提出并描述的技術(shù)提供了關(guān)于絕對(duì)或真實(shí)位置的準(zhǔn)確指示，從而可促進(jìn)并支 持實(shí)施多種功能和操作。在一些情況下，本文提出的兩種或更多種技術(shù)可以組合實(shí)施以進(jìn)一步優(yōu)化電動(dòng)機(jī) 性能。例如，反電勢(shì)技術(shù)可以與上述的電容式感測技術(shù)組合起來。在該情況下，該組合從反 電勢(shì)技術(shù)提供的信號(hào)獲得速度和方向信息，并且從電容式感測獲得位置數(shù)據(jù)。如下所述，有 利地，這兩種技術(shù)還可以利用相同控制器或控制電路來進(jìn)行有效處理?，F(xiàn)在結(jié)合利用電容式感測技術(shù)的示例性實(shí)施例來闡述關(guān)于將角度或位置信息用 于電動(dòng)機(jī)控制和其它功能的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。如上所述，電容式感測技術(shù)可提供用于確定絕對(duì) 秋千角度測量的低成本、非接觸式機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)在參考圖9，感測板130的一個(gè)實(shí)例牽涉運(yùn)動(dòng)控制跡線組，其設(shè)置在總體以132 表示的區(qū)域中；以及用戶接口跡線組，其設(shè)置在總體以134表示的區(qū)域中。下面闡述關(guān)于用戶接口功能的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。每組跡線配置為當(dāng)物體接近于該組跡線時(shí)表現(xiàn)出能修改至可檢 測程度的電容水平。區(qū)域132中的跡線可為鋸齒狀，從而當(dāng)導(dǎo)電圓盤118(圖8)或其它物 體越過跡線(或從下方經(jīng)過)緊密地接近跡線時(shí)增大電容調(diào)制。板130可以包括呈網(wǎng)狀或 其它圖案(示出于區(qū)域132、134以外的區(qū)域中)的底板136，以增強(qiáng)電容水平的可變性。跡 線和底板可以、但無需設(shè)置在印刷電路板(PCB)或類似的介質(zhì)上。在一些情況下，跡線可以 設(shè)置在帶狀電纜或其它柔性介質(zhì)中?？蛇x地或另外地，跡線可以設(shè)置在相同介質(zhì)的相反側(cè) 上。在操作中，電動(dòng)機(jī)控制功能牽涉控制器，當(dāng)導(dǎo)電“指狀物”以該種布置所限定的特 定次序越過跡線時(shí)，該控制器交替地施加和讀取區(qū)域132中鋸齒狀跡線上的模擬電壓。在 一個(gè)實(shí)例中，該操作次序牽涉控制器對(duì)跡線充電，以及然后監(jiān)視放電以確定跡線的RC時(shí) 間常數(shù)。在一些情況下，在充電和監(jiān)視次序期間，控制器驅(qū)動(dòng)其它跡線至接地。利用RC時(shí) 間常數(shù)數(shù)據(jù)，控制器可計(jì)算所感測的電容以確定是否存在導(dǎo)電指狀物。該確定可能牽涉單 個(gè)跡線的閾值比較以及更復(fù)雜的程序(涉及與相鄰跡線相關(guān)聯(lián)的確定)。為此，控制器(或 控制電路)可以包括模擬電壓傳感器或模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，以對(duì)每條跡線上的電壓進(jìn)行采 樣和捕捉。然后，處理指示感測電壓的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以確定秋千的實(shí)際位置。下面結(jié)合圖11 進(jìn)一步描述示例性控制電路。根據(jù)本公開的一個(gè)方面，圖9中示出的示例性感測板130舉例說明了可以如何利 用電容感測技術(shù)的組件來實(shí)施電動(dòng)機(jī)控制和用戶接口功能兩者。在許多情況下，可以利用 相同的控制電路對(duì)與電動(dòng)機(jī)控制和其它功能(諸如用戶接口)相關(guān)聯(lián)的跡線進(jìn)行充電和放 電。在一些情況下，還可將相同的感測板用于電動(dòng)機(jī)控制和用戶接口功能兩者。例如，圖10 繪示具有典型A形框架構(gòu)造的兒童秋千140，其中乘坐者座椅142分別懸掛在框架支腿144 與146之間，框架支腿144和146布置為在樞轉(zhuǎn)聯(lián)接點(diǎn)148處匯合。座椅142通過吊臂150 耦接至樞轉(zhuǎn)聯(lián)接點(diǎn)，吊臂150以通過電容感測技術(shù)進(jìn)行檢測的往復(fù)式運(yùn)動(dòng)擺動(dòng)。在一個(gè)或 兩個(gè)樞轉(zhuǎn)聯(lián)接點(diǎn)148處，用于電容式感測技術(shù)的控制電路包含在殼體或外殼152中。在殼 體152面朝里的一側(cè)上(即，面對(duì)吊臂150和座椅142的一側(cè))，吊臂150 (或與其一起移動(dòng) 的其它組件)布置為經(jīng)過類似于圖9中所示實(shí)例的感測板。以此方式，類似于區(qū)域132 (圖 9)的區(qū)域便可用來檢測秋千的運(yùn)動(dòng)。于是，也可使用同一感測板來檢測是否有照看者的手 指與設(shè)置在殼體152的外面板154上的觸敏用戶接口交互(或接近觸敏用戶接口)。更具 體地，用戶接口可以具有配置為模擬傳統(tǒng)的“按下按鈕”的多個(gè)元件。請(qǐng)參見(例如)圖9 的示例性感測板130的區(qū)域134中的圓形元件?？蛇x地或另外地，用戶接口可以具有配置 為檢測滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)的觸敏區(qū)域。該滑動(dòng)元件可布置成圓形圖案并包括設(shè)置在中心處的電容式 “按鈕”。圖11繪示控制電路160的一個(gè)實(shí)例，其用于根據(jù)本公開的各方面實(shí)施多種控制技 術(shù)和其它功能，包括(例如)上述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)反饋控制技術(shù)。例如，控制電路160可配置 為實(shí)施用于電動(dòng)機(jī)控制的電容式感測方案，或可選地，電容式感測和反電勢(shì)技術(shù)的組合。一 般而言，控制電路160可配置為實(shí)施上述電動(dòng)機(jī)控制反饋技術(shù)中任何一種或多種。在該實(shí)例中，控制電路160從電池162或從一對(duì)AC端子164接收電力。開關(guān)166 選擇該兩個(gè)電源中一個(gè)，并可以以AC端164中不存在或存在插頭或其它接口的方式得到驅(qū) 動(dòng)。如下所述，控制電路160可以負(fù)責(zé)將電力分配給運(yùn)動(dòng)控制裝置的其它組件，諸如輸入/輸出元件和電機(jī)。為此，控制電路160可以包括功率轉(zhuǎn)換和/或調(diào)節(jié)電路167，其配置為將 一個(gè)或多個(gè)DC電壓電平提供給運(yùn)動(dòng)控制裝置的各個(gè)組件，包括控制電路160內(nèi)的那些組 件。在一些情況下，功率轉(zhuǎn)換和/或調(diào)節(jié)電路167包括或包含開關(guān)166的功能?？刂齐娐?60可以，但無需，設(shè)置在整體式電路板(例如PCB)上。在一些情況下， 圖11中示出的任何一個(gè)或多個(gè)組件可以設(shè)置在單獨(dú)的或?qū)Ｓ玫陌迳?。但是，在該?shí)例中， 控制電路160包括設(shè)置在電路板168上的多個(gè)組件。如果需要，將輸入和輸出連接端形成 至電路板168的方式可以有相當(dāng)多的變化?？刂齐娐?60自示意地示為170的用戶接口選擇和/或傳感器的接收多個(gè)輸入控 制信號(hào)。該示例性情況下的用戶接口選擇牽涉對(duì)應(yīng)數(shù)量的二元開關(guān)，以提供輸入控制信號(hào) 的陣列來指引控制電路160的操作。如上所述，可以利用其它類型的用戶接口元件，在該情 況下輸入控制信號(hào)的性質(zhì)可以相應(yīng)地改變。在一些情況下，控制電路160可以自用戶接口 以外的來源接收指令或其它控制信號(hào)，諸如結(jié)合控制塔36 (圖1)描述的來源。因而，控制 電路160包括一個(gè)或多個(gè)對(duì)應(yīng)的輸入接口 171，諸如示出的控制開關(guān)陣列接口?？刂齐娐?160還配置為接收來自音頻重放裝置172(例如MP3播放器)的音頻輸入信號(hào)，音頻重放裝 置172可以在圖中所示的相應(yīng)線路上將左和右立體聲信號(hào)提供至板上音頻輸入接口 174。 在其它情況下，裝置172還可以將一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)提供至控制電路160，或從控制電路 160接收一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)，以便實(shí)施相關(guān)功能(例如，音量或軌道控制)。在該實(shí)例中，立體聲音頻信號(hào)由音頻輸入接口 174產(chǎn)生并發(fā)送至模擬開關(guān)176，模 擬開關(guān)176在外部音頻源172和一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部音頻源之間進(jìn)行選擇。模擬開關(guān)176可由 照看者通過用戶接口選擇(未示出)來控制，或通過響應(yīng)于或結(jié)合某音樂源或聲音源的激 活或選擇而產(chǎn)生于內(nèi)部的控制信號(hào)來控制。模擬開關(guān)176的輸出被提供給放大器178，放大 器178為對(duì)應(yīng)數(shù)量的揚(yáng)聲器180產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)輸出音頻信號(hào)。在圖1-3中示出的示例性 情況下，兒童運(yùn)動(dòng)裝置20包括在控制塔36上設(shè)置于儀表面板37附近的單個(gè)揚(yáng)聲器179。 可以實(shí)施涉及設(shè)置在兒童運(yùn)動(dòng)裝置20上不同位置的任何數(shù)量的揚(yáng)聲器的多種多樣的可選 配置。如下所述，例如，涉及一個(gè)以上揚(yáng)聲器的配置可有益于本公開的某些方面，本公開的 這些方面涉及根據(jù)座椅的位置和運(yùn)動(dòng)來產(chǎn)生音頻效果。模擬開關(guān)176和放大器178 二者的操作都可由微控制器180分別結(jié)合(例如)輸 入選擇控制及音量控制來進(jìn)行控制。在這種情況下，微控制器180并不專用于控制控制電 路160的音頻功能，而是通常牽涉控制由控制電路160所實(shí)施或支持的多種功能和操作。更 一般地，控制電路160的任何模塊、組件、或功能可以以任何期望的程度集成到整體式集成 電路芯片上，并且無需布置成圖11中所示的那樣。在一些情況下，除了微控制器180之外， 還可以利用一個(gè)或多個(gè)附加的控制器來解決特定任務(wù)，諸如音樂和聲音的重放。出于這些 原因，圖11電路圖中的整體式微控制器180無需對(duì)應(yīng)于用于實(shí)施控制電路160的功能和操 作的一個(gè)或多個(gè)物理集成電路。在一些示例性情況下，微控制器180是可自Cypress半導(dǎo)體公司(www, cypress, com)商購獲得的可編程單芯片系統(tǒng)。在將電容式感測用于電動(dòng)機(jī)控制或用戶接口控制的 情況下，可以利用商購型號(hào)為CY8C20234的Cypress芯片。下面提供關(guān)于支持混合信號(hào)I/ 0陣列的可編程芯片的功能的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。但是，一般而言，這種微控制器集成了通常由微 控制器提供的功能以及通常圍繞微控制器的多個(gè)模擬和數(shù)字組件的功能。由于該控制器可集成大量的外圍功能，所以微控制器180，更一般地，以及控制電路160在圖11中以簡化形 式示出。例如，可以將微控制器180配置成實(shí)施模擬功能，諸如放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)模轉(zhuǎn)換、 濾波、和比較器。還可以將微控制器180配置為實(shí)施諸如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、和脈寬調(diào)制(PWM) 的數(shù)字功能。如下所述，該多個(gè)模擬和數(shù)字功能可以在控制電路160中使用以實(shí)施電動(dòng)機(jī) 控制反饋和電動(dòng)機(jī)控制功能。圖11中示出的微控制器180的圖解以區(qū)分開ADC模塊182、 PWM模塊184、和存儲(chǔ)器186(例如閃存)的方式繪示了一些功能，但這些模塊僅構(gòu)成一部分 可用的功能。繼續(xù)參考圖11，示例性控制電路160還包括一個(gè)或多個(gè)輸出接口和/或寄存器 188，用于驅(qū)動(dòng)兒童運(yùn)動(dòng)裝置的多個(gè)用戶接口或其它視覺媒介元件。在該實(shí)例中，兒童運(yùn)動(dòng) 裝置包括可以(例如)設(shè)置在用戶接口 50(圖5)上的一組發(fā)光二極管(LED) 190?？蛇x實(shí) 施例可以包括任何數(shù)量的光指示器或其它視覺元件，以安慰兒童乘坐者或向照看者提供信 肩、ο兒童運(yùn)動(dòng)裝置還可以包括由振動(dòng)電動(dòng)機(jī)192支持的振動(dòng)特征。在一些情況下，如 圖1中所示，振動(dòng)電動(dòng)機(jī)192設(shè)置在座椅支承框架26上。在此類情況下，振動(dòng)電動(dòng)機(jī)192 的控制可在本地解決?？蛇x地或另外地，可以通過控制電路160來控制振動(dòng)電動(dòng)機(jī)192。為 此，可以將微控制器180產(chǎn)生的控制信號(hào)提供至負(fù)責(zé)給振動(dòng)電動(dòng)機(jī)192供電的調(diào)壓器194。針對(duì)用于裝置主要運(yùn)動(dòng)的電機(jī)198的進(jìn)一步電壓控制和/或調(diào)整由調(diào)整器196提 供。調(diào)整器196的操作由微控制器180根據(jù)本文描述的控制技術(shù)來控制。下面闡述關(guān)于這 些技術(shù)的進(jìn)一步信息。但是，作為一般性事實(shí)，本文描述的電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)牽涉一個(gè)或多個(gè)反饋機(jī)構(gòu)。為 此，示例性控制電路160包括模擬電壓傳感器200，模擬電壓傳感器200與載送電動(dòng)機(jī)電壓 至電動(dòng)機(jī)198的一個(gè)或多個(gè)線路相通信。如上所述，傳感器200可以結(jié)合實(shí)施用于確定電動(dòng) 機(jī)位置信息的反電勢(shì)技術(shù)來提供關(guān)于這些線路上所產(chǎn)生任何電壓的指示。在一些情況下， 模擬電壓傳感器200可以與微控制器180所提供的其它功能集成在一起。事實(shí)上，Cypress 微控制器具有內(nèi)置的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有可用于準(zhǔn)確測量實(shí)際電動(dòng)機(jī)電壓和電 流的參考電壓。關(guān)于電動(dòng)機(jī)位置信息(更一般地，以及裝置運(yùn)動(dòng))的進(jìn)一步反饋可由傳感器202 提供至微控制器180，傳感器202與(例如)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、支承臂、乘坐者座椅的元件204等通 信，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、支承臂、乘坐者座椅示意性地繪示為206。多個(gè)反饋線208可以載送指示位置 信息的信號(hào)回到微控制器180。例如，在電容式感測技術(shù)中，感測板上的跡線中產(chǎn)生的每個(gè) 模擬信號(hào)可由單獨(dú)的線路提供至微控制器180。在一些情況下，反饋線路208可以基本上或 完全地設(shè)置在板168上以避免由(例如)噪聲或寄生電容引起的問題。在一個(gè)實(shí)例中，板 168與載有跡線的感測板相對(duì)應(yīng)?，F(xiàn)在更詳細(xì)地描述電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的實(shí)施。一般而言，微控制器180利用感測技 術(shù)中的一種來檢測或確定轉(zhuǎn)子的位置。在一些情況下，該技術(shù)可能牽涉單獨(dú)地使用電壓產(chǎn) 生的反電勢(shì)、或與其它感測技術(shù)中的一種(諸如電容式感測)結(jié)合來使用電壓產(chǎn)生的反電 勢(shì)?；谖恢眯畔ⅲ⒖刂破?80以合力驅(qū)動(dòng)或幫助轉(zhuǎn)子沿期望方向旋轉(zhuǎn)的方式并且以其 它有效的方式產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)控制電壓。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定性因而得以提高。由微控制器180確定的位置信息還可用于以電動(dòng)機(jī)控制電壓施加定時(shí)以外的方
14式來控制電動(dòng)機(jī)控制電壓。例如，電動(dòng)機(jī)位置信息可以用于確定電動(dòng)機(jī)的軸速。軸速又可 用于檢測或確定電動(dòng)機(jī)負(fù)載的增加或減少。負(fù)載的變化可能因裝置的鐘擺式運(yùn)動(dòng)而自然發(fā) 生，或是由乘坐者體重變化造成。于是，微控制器180可以相應(yīng)地調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)電壓的幅值， 以維持期望的秋千速度或秋千角度。為此，微控制器180可結(jié)合關(guān)于電動(dòng)機(jī)負(fù)載的信息(例 如軸速度和電動(dòng)機(jī)電流的變化)來使用代表所期望秋千角度的設(shè)定點(diǎn)，從而改變所施加的 電動(dòng)機(jī)電壓。除了牽涉微控制器180的任何調(diào)節(jié)之外，以上調(diào)節(jié)還可實(shí)施為根據(jù)秋千運(yùn)動(dòng) 曲線來施加電壓，以優(yōu)化遞送至電動(dòng)機(jī)的電力，由此減少整體電力要求。圖12通過所施加電動(dòng)機(jī)電壓的曲線來繪示根據(jù)本公開一個(gè)方面的電動(dòng)機(jī)控制方 案的簡化圖。所示的電動(dòng)機(jī)電壓控制方案可由上述任何一種或多種電動(dòng)機(jī)控制反饋技術(shù)來 支持。無論采用的是哪種反饋技術(shù)，電力都通常在運(yùn)動(dòng)循環(huán)或路徑中的重要時(shí)刻處間歇地 施加給電動(dòng)機(jī)。如上所述，這些時(shí)刻基于秋千的位置或角度。在該實(shí)例中，電壓脈沖是在行 程結(jié)束后立刻或不久施加，行程的結(jié)束發(fā)生在秋千的最大位移處(例如，+20或-20度的秋 千角度)。該定時(shí)也可看作下一行程的開始。電壓脈沖的長度可以基于電動(dòng)機(jī)控制方案的操作條件和其它方面而有所不同。在 一些情況下，無論電力何時(shí)先施加，都可在大約行程中點(diǎn)之前間斷(中斷，discontinue)電 力的施加。更一般地，以電動(dòng)機(jī)電力的所選施加的定時(shí)和持續(xù)時(shí)間的方式來提高電動(dòng)機(jī)驅(qū) 動(dòng)的效率。圖12中表示的每個(gè)電壓脈沖實(shí)際上可與多個(gè)脈沖相對(duì)應(yīng)(即由多個(gè)脈沖組成)。 在許多情況下，所施加的電動(dòng)機(jī)電壓牽涉可由微控制器180內(nèi)部產(chǎn)生的脈寬調(diào)制(PWM)信 號(hào)。通過位置(或角度)測量、電動(dòng)機(jī)電壓和電流測量，可將Cypress微控制器配置為產(chǎn)生 傳統(tǒng)PWM輸出信號(hào)，PWM輸出信號(hào)通過調(diào)節(jié)器196(圖11)中的功率晶體管(未示出)時(shí)可 用來調(diào)整施加給電動(dòng)機(jī)的電壓(并因此秋千角度)。更一般地，PWM輸出可以涉及對(duì)電動(dòng)機(jī) 電壓幅值、頻率、和占空比中任何一者或多者的調(diào)制。雖然微控制器180的一些模塊可以單獨(dú)實(shí)施，但是PWM產(chǎn)生器184可以提供產(chǎn)生 抖動(dòng)或偽隨機(jī)的PWM輸出信號(hào)的選擇，該P(yáng)WM輸出信號(hào)有效改變輸出的頻率和占空比以最 小化噪聲的電磁傳播，由此有助于遵守EMI規(guī)定。更具體地，“抖動(dòng)的”PWM輸出具有使PWM 波形產(chǎn)生的諧波EMI噪聲分散在寬頻譜上的優(yōu)點(diǎn)。因此，可以使電噪聲的峰值減小到不同 調(diào)整需求的限制范圍內(nèi)的電平。圖13涉及根據(jù)本公開另一方面的用于確定最佳電動(dòng)機(jī)電壓幅值的技術(shù)。一般而 言，電動(dòng)機(jī)電壓的優(yōu)化可減少起動(dòng)秋千運(yùn)動(dòng)和/或獲得期望的秋千角度所需的時(shí)間量。改 變或調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)電壓(多個(gè)電壓)的需要可由下列原因引起組件公差的不同、裝配過程的 不同(制造公差)、操作期間正常的“磨損”、乘坐者差異(例如體重、重心)、或不同的裝置 特征或使用條件(例如添加遮篷或毯子)。這些和其它因素可改變最佳起動(dòng)電壓(即，從靜 止位置開始運(yùn)動(dòng))，以及在操作期間施加的用于維持一定秋千速度的最佳電壓。該技術(shù)可由上述的功能結(jié)合控制電路160，更具體地，以及微控制器180來實(shí)施。 該技術(shù)所優(yōu)化的電動(dòng)機(jī)電壓可與起動(dòng)電壓或自起動(dòng)電壓、或多個(gè)使用中電壓或操作電壓的 任何一個(gè)相關(guān)聯(lián)，使用中電壓或操作電壓與裝置速度設(shè)置相關(guān)聯(lián)。以此方式，控制電路160 可以自動(dòng)方式為多個(gè)可用的秋千速度(例如速度1-6)確定相應(yīng)最佳電動(dòng)機(jī)電壓。從可調(diào) 節(jié)或校準(zhǔn)兒童運(yùn)動(dòng)裝置以改進(jìn)操作或用于不同操作條件這個(gè)意義上來說，電動(dòng)機(jī)電壓的優(yōu)化可看成是諧調(diào)或校準(zhǔn)例行程序。諧調(diào)、校準(zhǔn)或調(diào)節(jié)可以以定期或周期的方式發(fā)生，或在感 測事件(諸如效率下降或不能維持期望的速度)之后發(fā)生。為此，例行程序的實(shí)施可以在 正常的使用狀況期間發(fā)生。在一個(gè)實(shí)例中，校準(zhǔn)技術(shù)大體涉及基于電動(dòng)機(jī)電流、電動(dòng)機(jī)軸速、和/或受測秋千 角度的反饋信息和/或測量來自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)電壓。更具體地，在塊210中，校準(zhǔn)例行程序 可始于施加初始的標(biāo)稱電壓。例如，如果自起動(dòng)電壓經(jīng)過校準(zhǔn)，則初始電壓可在約2. 5至約 2. 7伏的范圍內(nèi)。在塊212中，控制電路160捕捉指示由施加的電壓獲得的秋千運(yùn)動(dòng)的數(shù) 據(jù)和信息，使得微控制器180可監(jiān)視秋千運(yùn)動(dòng)。監(jiān)視步驟可以持續(xù)預(yù)定的持續(xù)時(shí)間，之后控 制轉(zhuǎn)到塊214，在塊214中，通過預(yù)置的時(shí)間間隔或比率增大所施加的電壓。在塊216中，控 制電路160再次捕捉和監(jiān)視指示所獲得秋千運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)和信息，之后在塊218中，通過相同 或類似的預(yù)置時(shí)間間隔或比率使施加的電壓從初始電壓降低。在塊220中監(jiān)視秋千運(yùn)動(dòng)， 之后在塊222中，微控制器180比較針對(duì)三個(gè)施加的電壓捕捉的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，以確定兩個(gè)范圍 (即高于或低于初始電壓)中的哪一個(gè)優(yōu)選用于達(dá)到期望的秋千速度或運(yùn)動(dòng)。然后，微控制 器180選擇該優(yōu)選的范圍。然后，控制轉(zhuǎn)到?jīng)Q定塊224，該塊致使微控制器180確定該所選范圍的寬度是否小 于預(yù)定閾值(例如0.025V)。如果為否定的，則在塊226中將初始電壓重設(shè)至所選范圍的 中點(diǎn)值，以進(jìn)行另一輪監(jiān)視。然后在塊228中，施加新的初始電壓并再次實(shí)施監(jiān)視循環(huán)。然 后，可以各種方式確定用于定義該范圍的新時(shí)間間隔。在一個(gè)實(shí)例中，時(shí)間間隔的寬度等于 前一次重復(fù)中所選范圍的一半。更一般地，由于(例如在塊226中)預(yù)置的時(shí)間間隔或比 率可隨每次循環(huán)重復(fù)而降低(或變窄)，所以在塊224中評(píng)估的所選范圍會(huì)最終小于閾值， 這樣控制就轉(zhuǎn)到塊230，在塊230中，可將所選范圍的中點(diǎn)存儲(chǔ)為經(jīng)校準(zhǔn)的使用條件的最佳 電壓(例如，5號(hào)速度級(jí))。還可將該最佳電壓存儲(chǔ)為用于后續(xù)校準(zhǔn)過程的新基線、或起動(dòng) 點(diǎn)ο在一個(gè)實(shí)例中，微控制器180在塊222中進(jìn)行的確定通?？蔂可姹容^秋千角度的 相對(duì)過沖或欠沖。這樣，該確定便可牽涉計(jì)算與期望角度的偏離，可將期望角度預(yù)定為某秋 千速度下的期望角度或啟動(dòng)后經(jīng)過的一段時(shí)間。在一些情況下，可多次地重復(fù)(例如，重復(fù)達(dá)幾個(gè)循環(huán))電壓校準(zhǔn)技術(shù)來確定平均 的最佳電壓。該重復(fù)的方法可有益于確定起動(dòng)、自起動(dòng)電壓。在任何情況下，隨著時(shí)間，可 以將平均的最佳電壓確定為繼動(dòng)平均值。根據(jù)本公開的另一方面，可結(jié)合控制功能來實(shí)施上述的電容式感測技術(shù)以便管理 或調(diào)整其操作。一般而言，微控制器180可評(píng)估與用戶接口相關(guān)聯(lián)的跡線上的感測電容變 化，以控制是否應(yīng)該識(shí)別“觸摸”動(dòng)作或其它動(dòng)作。為此，微控制器180獲取通常用于確定 是否正確檢測到電容變化的感測閾值和/或例行程序。在許多情況下，利用該閾值和例行 程序(例如比較器或一組比較)來避免假的肯定結(jié)果。但是，在本公開的這個(gè)方面中，可利 用閾值的比較來預(yù)定或控制應(yīng)該識(shí)別哪些故意的“觸摸”或其它的與用戶接口的人類交互。在本公開的這方面中，微控制器180配置為區(qū)分運(yùn)動(dòng)控制裝置的不同照看者或用 戶所導(dǎo)致的不同電容變化。該區(qū)分用于控制或限制與用戶接口的交互，這最終可以幫助避 免、抵制、或防止無意的裝置操作。由于用戶接口的電容式感測測量了通常由人類手指造成的人體電容，所以還可為這種測量設(shè)定可接受的范圍，使得成人手指與兒童手指之間的差別可以得到確定和/或利 用。簡言之，」L童手指具有相對(duì)更小的電容并因此呈現(xiàn)更小的電容變化效果。盡管手指大小 存在差別，尤其是按在按鈕上的力道存在差別(例如輕或重)，但是可以確定可用的范圍， 在該范圍內(nèi)識(shí)別出成人手指后方可允許用戶接口操作的發(fā)生。相反，兒童手指按下按鈕將 不足以激活控制元件。以此方式，便可將一些或全部用戶接口元件(以及與其相關(guān)聯(lián)的控 制操作)分類成僅供成人使用，即，拒絕兒童使用。還可建立相反情況的實(shí)施方案，例如，使 得某些控制可僅供兒童使用，即，“拒絕成人使用”。該類型的控制限制可在牽涉成人推送裝 置的情形下有用。為此，微控制器180可實(shí)施自校準(zhǔn)例行程序，對(duì)電容式感測系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便作 出會(huì)導(dǎo)致閾值調(diào)節(jié)的改變。校準(zhǔn)可以是周期性的或定期的，或者可由事件(諸如由用戶發(fā) 出的啟動(dòng)例行程序的請(qǐng)求)觸發(fā)。在一些情況下，可將校準(zhǔn)例行程序定義成使得“觸摸”時(shí)發(fā)生的受測電容變化通常 發(fā)生在預(yù)定的范圍值內(nèi)。校準(zhǔn)至標(biāo)準(zhǔn)范圍可為固定值留有噪聲容限，這促成了隨時(shí)間變化 的可靠操作。如果受測電容變化值超過預(yù)定范圍，則可以自動(dòng)執(zhí)行校準(zhǔn)例行程序。再次校 準(zhǔn)可由如下事件引起例如，電源的顯著變化(電池?fù)p耗)、環(huán)境變化(溫度、濕度等)、生產(chǎn) 過程期間發(fā)生的機(jī)械差異、不同的裝置裝配、或在使用過程中隨時(shí)間顯著的“磨損”。根據(jù)本公開的另一方面，可通過實(shí)施電容式感測的定制技術(shù)來促進(jìn)對(duì)電容敏感型 用戶接口的上述管理。一般而言，可以通過學(xué)習(xí)性例行程序來定制用于用戶接口電容式感 測的閾值，以針對(duì)具體的家庭或照看者情形使兒童裝置個(gè)性化。學(xué)習(xí)性例行程序的實(shí)施可 針對(duì)一個(gè)或多個(gè)感測閾值調(diào)節(jié)預(yù)設(shè)的或原廠的設(shè)置。以此方式，便可將某些手指的電容變 化效應(yīng)明確地指明為“兒童”的或“成人”的，從而分別阻止或允許對(duì)用戶接口的操作。在該方面中，在隨后使用中可能試圖與用戶接口交互的每個(gè)人都會(huì)參與到個(gè)人化 的或定制的例行程序中。在該例行程序中，通過為每個(gè)人存儲(chǔ)電容變化的示例性測量，使用 戶接口，更一般地，以及兒童運(yùn)動(dòng)裝置得到了個(gè)人化定制。為此，微控制器180可存儲(chǔ)一組 用戶配置文件，以便在后續(xù)操作期間進(jìn)行比較和/或匹配?？蛇x地或另外地，微控制器180 可為授權(quán)操作者組中的每個(gè)成員收集數(shù)據(jù)，并為未授權(quán)個(gè)人組中的每個(gè)成員收集數(shù)據(jù)，并 確定最能區(qū)分這兩組的閾值。在一些情況下，學(xué)習(xí)性例行程序的啟動(dòng)可以是由用戶選擇的選項(xiàng)。但在其它情況 下，學(xué)習(xí)性例行程序可作為預(yù)配置的設(shè)置過程的一部分自動(dòng)地啟動(dòng)。以此方式，在裝置裝配 后以及在操作使用前不久便可定制或個(gè)性化該裝置。圖14是針對(duì)本公開的另一方面，該方面牽涉微控制器180實(shí)施一個(gè)或多個(gè)例行程 序。在該方面中，兒童運(yùn)動(dòng)裝置的音頻輸出通常根據(jù)秋千的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行調(diào)制或控制。在一些 情況下，基于秋千的當(dāng)前位置或角度來調(diào)制或控制音頻輸出?？蛇x地或另外地，基于當(dāng)前秋 千速度來調(diào)制或控制音頻輸出。如上所述，運(yùn)動(dòng)控制裝置可包括多個(gè)揚(yáng)聲器位置中的任何數(shù)量的揚(yáng)聲器(單聲 道，立體聲，環(huán)繞聲等)。很多(如果不是全部)揚(yáng)聲器位置在秋千運(yùn)動(dòng)期間將處于與座椅 乘坐者有關(guān)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中。這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以產(chǎn)生有意的或無意的期望或不期望的效果。 盡管如此，通過使用上述反饋技術(shù)捕捉的實(shí)時(shí)秋千數(shù)據(jù)，可實(shí)時(shí)地知道秋千的位置、速度和 方向，并可使用其來提供與秋千位置相關(guān)的新穎且創(chuàng)新的兒童安慰聲音效果。以此方式，便可使音樂和聲音的重放與所選或預(yù)定的聲音效果協(xié)調(diào)起來，所選或預(yù)定的聲音效果基于座 椅在正常秋千運(yùn)動(dòng)或操作期間的具體位置、速度、或方向?qū)χ胤胚M(jìn)行調(diào)制。在一個(gè)實(shí)例中， 可對(duì)音頻進(jìn)行調(diào)制，從而為座椅乘坐者呈現(xiàn)方向性的效果。因此，聲音效果可與秋千運(yùn)動(dòng)相 “配合”。在另一實(shí)例中，可將嬰兒從子宮內(nèi)認(rèn)知到的嗖嗖流動(dòng)的血流再現(xiàn)為聲音，仿佛這種 流動(dòng)正更準(zhǔn)確地發(fā)生在嬰兒的周圍。通過更準(zhǔn)確的再現(xiàn)，兒童運(yùn)動(dòng)裝置便能更大可能地復(fù) 制令人安慰的子宮經(jīng)歷?？山Y(jié)合本公開的這個(gè)方面利用各種不同的調(diào)制方案。示例性列表可以包括音量調(diào) 節(jié)、平衡調(diào)節(jié)、聲音的扭曲、海洋效果、不同的音調(diào)變化、和增強(qiáng)的多普勒效果。在圖14的示例性流程圖中，在塊232中，通過(例如)致動(dòng)用戶選擇來啟動(dòng)方向 性音頻調(diào)制(或其它基于秋千運(yùn)動(dòng)的重放調(diào)制)。決定塊234可確定當(dāng)前選擇重放的聲音 類型。在該實(shí)例中，有三種不同類型的聲音或音樂可供重放。在其它實(shí)施例中，可有任何多 種的或類型的聲音或音樂，因此決定塊234可沿任何數(shù)量的路徑指引控制流程。在這種情 況下，音樂類型“A”可與立體聲音樂或快音樂相對(duì)應(yīng)，而音樂類型“B”可與單聲道音樂或慢 音樂相對(duì)應(yīng)。音樂類型之間的區(qū)別可限制或驅(qū)動(dòng)適于重放調(diào)制的那類聲音效果。例如，立 體聲或單聲道音樂可利用某些很適于或不適于某些重放調(diào)制類型的揚(yáng)聲器。最后的示例性 音樂類型或種類、聲音也可很適于并非可立即應(yīng)用于音樂重放的播放調(diào)制類型，由此證明 了單獨(dú)例行流程的合理性。如果即將重放音樂類型“A”，則控制轉(zhuǎn)到另一決定塊236，在塊236中，控制器180 確定照看者是否已通過(例如)用戶接口 50選擇了特定的聲音效果。如果沒有，則音樂類 型“A”通常不適于重放調(diào)制。因而，控制轉(zhuǎn)到塊238，塊238指引控制器180在未經(jīng)調(diào)制的 情況下重放音樂。如果選擇了聲音效果，則控制轉(zhuǎn)到塊240，在塊240中，控制器180進(jìn)而確定秋千位 置、速度和/或其它數(shù)據(jù)以實(shí)時(shí)地支持播放調(diào)制。最后，在塊242中，根據(jù)所選聲音效果、基 于秋千數(shù)據(jù)對(duì)音樂的重放進(jìn)行調(diào)制，直至軌道結(jié)束或發(fā)生一些其它的狀態(tài)改變事件，諸如暫停。如果即將重放聲音選項(xiàng)，則控制轉(zhuǎn)到塊244，塊244確定秋千數(shù)據(jù)以支持重放調(diào) 制。在這種情況下，調(diào)制是基于秋千位置而非基于秋千數(shù)據(jù)的一些其它組合，且聲音具有與 秋千位置相關(guān)聯(lián)的預(yù)定調(diào)制效果。然后，在塊246中基于秋千位置數(shù)據(jù)以及與聲音相關(guān)聯(lián) 的預(yù)定調(diào)制效果(例如聲音的扭曲)來實(shí)施音樂的重放。最后，音樂類型“B”的重放為方向性音頻技術(shù)提供了另一可能的選項(xiàng)。在該示例 性情況下，在塊248中，控制器180確定當(dāng)前的秋千速度并僅利用該數(shù)據(jù)對(duì)音樂的重放進(jìn)行 調(diào)制。再次，在塊250中，基于秋千速度數(shù)據(jù)以及所選或預(yù)定的調(diào)制效果來實(shí)施音樂重放， 直至軌道結(jié)束或發(fā)生一些其它的狀態(tài)改變事件。提供上述例行程序的同時(shí)應(yīng)理解其完全為示例性例行程序。更一般地，本文所公 開的方向性音頻技術(shù)的實(shí)踐可牽涉各種各樣的聲音或音樂配置文件、及與其相關(guān)的一個(gè) 或多個(gè)特定的秋千運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)變量、一組很多不同的調(diào)制效果、以及眾多其它的重放偏好或 標(biāo)準(zhǔn)。因此，這些和其它選項(xiàng)可能的排列組合的數(shù)量就非常寬廣和廣泛。這些因素的不同 組合可存儲(chǔ)在微控制器180中，并可由操作者創(chuàng)建和/或者預(yù)定為原廠設(shè)置?？蛇x地或另外地，音樂或聲音的重放調(diào)制可牽涉或包括組合形式的多個(gè)軌道。例如，可通過第一揚(yáng)聲器(以任何期望的調(diào)制效果)再現(xiàn)一個(gè)軌道，同時(shí)可通過第二揚(yáng)聲器重 放帶有不同調(diào)制效果的不同軌道。因此，本文公開技術(shù)的實(shí)踐并不局限于任一時(shí)刻的任何
一種聲音效果或重放方案。更一般地，上述方向性音頻技術(shù)的實(shí)施是在實(shí)時(shí)地了解秋千運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)之上。由 于上述位置和其它的數(shù)據(jù)捕獲技術(shù)所提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可具有改進(jìn)的準(zhǔn)確度并且具有絕對(duì) 性而非相對(duì)性，所以可實(shí)現(xiàn)原本無法得到的某些音頻效果。將結(jié)合圖15描述并示出本公開的由微控制器180實(shí)施的又一方面。在該方面中， 運(yùn)動(dòng)控制裝置的功能根據(jù)一個(gè)或多個(gè)操作模式共同地進(jìn)行管理或控制。每個(gè)操作模式可定 義任何數(shù)量的操作設(shè)置或功能設(shè)置(例如經(jīng)編程的特征組)，這些操作設(shè)置或功能設(shè)置可 以(但無需)指定每個(gè)可用的操作或功能?？晒餐刂频氖纠圆僮骱凸δ馨ɡ纾?頻輸入源、音頻音量、重放速度、重放類型或選擇，音頻方向性平衡、振動(dòng)電動(dòng)機(jī)激活、振動(dòng) 電動(dòng)機(jī)強(qiáng)度、秋千速度、照明選項(xiàng)、影像投影和其它視覺效果、附加物體(諸如移動(dòng)玩具或 其它玩具)的速度變化、以及以遙控方式安裝在產(chǎn)品上的其它玩具功能。這些玩具/安慰 特征可通過操作者的雙向無線電式遠(yuǎn)程控制單元、或通過紅外連接與主秋千控制單元無線 地通信。這種操作模式可使這些操作或功能相關(guān)聯(lián)以便用于順序操作或同時(shí)操作。可以將任何數(shù)量的操作模式預(yù)編程或預(yù)定為(例如)原廠設(shè)置。更一般地，可將 微控制器180配置成為用戶提供創(chuàng)建并存儲(chǔ)由用戶定義的模式或特征組的機(jī)會(huì)。可以多種 方式來啟動(dòng)該機(jī)會(huì)，包括(例如)向下按住按鈕或按下通過用戶接口提供的一系列按鈕?？赡芷谕麨榍锴?chuàng)建以某種娛樂或教育的方式幫助安慰或主動(dòng)吸引兒童的操作 模式。這些模式可將秋千的不同功能聯(lián)系在一起從而成為預(yù)定或用戶定義的應(yīng)用，從而通 過給兒童提供一組針對(duì)兒童情況特制的適當(dāng)刺激或換句話說相關(guān)的刺激或刺激的所有方 面，更好地安慰兒童。在一些情況下，這些相關(guān)功能可包括秋千速度、音樂、大自然聲音/ 子宮聲音的重放選擇、音量、振動(dòng)功能、照明、運(yùn)動(dòng)或速度變化。類似地，可以各種方式來組 合以上提到的每項(xiàng)功能的多個(gè)幅度，從而產(chǎn)生多種情緒，諸如“睡眠時(shí)間”、喚醒時(shí)間、玩耍 時(shí)間等。在一個(gè)實(shí)例中，實(shí)施本公開的操作模式控制方面牽涉圖15中示出的例行程序。用 戶可通過致動(dòng)用戶接口選擇或其它元件來啟動(dòng)例行程序，之后在塊252中，微控制器180可 以進(jìn)入默認(rèn)模式(最后使用的模式)，并且/或提示操作者獲取進(jìn)一步的信息。在該情況下， 在決定塊254中，微控制器180確定操作者是打算選擇預(yù)定的操作模式(即，可供選擇的模 式，或由用戶定義或?yàn)樵瓘S設(shè)置)還是定義新的操作模式?？蓪⑦@些可用的模式存儲(chǔ)為與 可由操作者選擇的號(hào)碼或其它表示符號(hào)相關(guān)聯(lián)。操作者也可用單獨(dú)的號(hào)碼或表示符號(hào)來選 擇用于定義新操作模式的配置選項(xiàng)。如果操作者選擇了該配置選項(xiàng)，則控制轉(zhuǎn)到塊256，在 塊256中，微控制器180選擇并綜合了任何數(shù)量的操作設(shè)置和/或選擇。用戶接口可以多 種方式促進(jìn)該選擇過程。于是，操作者可以選擇或得到提示來存儲(chǔ)與決定塊258相關(guān)的設(shè) 置和/或選擇。如果接受，則在塊260中實(shí)施存儲(chǔ)操作，且控制最終轉(zhuǎn)回到塊252，在塊252 中，使得這些設(shè)置和/或選擇可用做特征組。如果不接受，則控制可以返回到塊256以進(jìn)行 進(jìn)一步的數(shù)據(jù)收集。當(dāng)操作者尚未做出對(duì)裝置的操作模式控制方面進(jìn)行配置的選擇時(shí)，控制轉(zhuǎn)到塊 沈2，在塊262中，確定由所選操作模式定義的或與之相關(guān)聯(lián)的操作設(shè)置或選擇。然后，微控制器180前進(jìn)到塊沈4，其中根據(jù)所選操作模式以及更具體地由所選操作模式定義的操作 設(shè)置或選擇來實(shí)施功能或操作。在一些情況下，例行程序可為操作者提供中斷操作模式的機(jī)會(huì)，而不必例如停止 整個(gè)裝置。如果在實(shí)施相關(guān)功能期間的某個(gè)時(shí)刻，微控制器180檢測到狀態(tài)改變事件，則決 定塊266確定是否將控制轉(zhuǎn)到牽涉配置操作模式控制的塊。該決定可(例如)開通致動(dòng)用 戶接口選擇的方式。例如，“按住”可以導(dǎo)致重新配置當(dāng)前操作模式，使得控制轉(zhuǎn)到塊258進(jìn) 而對(duì)變化進(jìn)行存儲(chǔ)。其它的“按下按鈕”可以指引微控制器180間斷操作模式控制并將控 制返回到經(jīng)由塊252所提供的用戶提示。操作模式的暫停或其它結(jié)束也可將控制返回到用 戶提示。當(dāng)提到結(jié)合任何上述技術(shù)的實(shí)施來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或信息時(shí)，應(yīng)被理解為包括將數(shù)據(jù)或 信息記錄在可由運(yùn)動(dòng)控制裝置存取的任何類型的存儲(chǔ)裝置或介質(zhì)中。因此，提及到存儲(chǔ)器、 存儲(chǔ)裝置等時(shí)可以但無需牽涉微控制器180的存儲(chǔ)器186。因此，本文描述的運(yùn)動(dòng)控制裝置 和技術(shù)可以包括或牽涉與上述電路元件集成或分立的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器或存儲(chǔ)媒介。本文中使用的術(shù)語“秋千”是指具有反復(fù)、往復(fù)、和/或通?；阽姅[的運(yùn)動(dòng)的任 何兒童運(yùn)動(dòng)裝置。上述所公開的系統(tǒng)、裝置、例行程序、技術(shù)、和方法的實(shí)施例可通過硬件、固件、軟 件、或其任何組合來存儲(chǔ)和/或?qū)嵤？蓪⒁恍?shí)施例實(shí)施為在可編程系統(tǒng)上執(zhí)行的計(jì)算 機(jī)程序，該可編程系統(tǒng)包含至少一個(gè)處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)(包括易失性和非易失性存儲(chǔ) 器和/或存儲(chǔ)元件)、至少一個(gè)輸入裝置、和至少一個(gè)輸出裝置。可對(duì)輸入數(shù)據(jù)應(yīng)用程序代 碼以執(zhí)行本文描述的功能并產(chǎn)生輸出信息?？梢砸允熘姆绞綄⑤敵鲂畔?yīng)用于一個(gè)或多 個(gè)輸出裝置?？梢砸愿呒?jí)過程化或面向?qū)ο蟮木幊陶Z言來實(shí)施程序以與任何類型的處理系統(tǒng) 通信。如果需要，還可以匯編語言或機(jī)器語言來實(shí)施程序。事實(shí)上，本文所公開的系統(tǒng)、裝 置、例行程序、技術(shù)、和方法的實(shí)踐并不局限于任何特定的編程語言。在任何情況下，語言可 以是編譯或解譯語言?？蓪⒊绦虼鎯?chǔ)在可由通用或?qū)Ｓ每删幊烫幚硐到y(tǒng)讀取的存儲(chǔ)媒介或裝置(例如 軟盤驅(qū)動(dòng)器、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、CD-ROM裝置、閃存裝置、數(shù)字通用光盤(DVD)、或其它存儲(chǔ) 裝置)上，以便在由處理系統(tǒng)讀取存儲(chǔ)媒介或裝置時(shí)配置并操作處理系統(tǒng)，從而執(zhí)行本文 描述的過程。也可將本文公開的系統(tǒng)、裝置、例行程序、技術(shù)、和方法的實(shí)施例看作是實(shí)施為 配置成與處理系統(tǒng)一同使用的機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中如此配置的存儲(chǔ)介質(zhì)致使處理系統(tǒng) 以特定和預(yù)定的方式進(jìn)行操作，從而執(zhí)行本文描述的功能。盡管參考特定實(shí)例描述了本發(fā)明，這些實(shí)例僅旨在舉例說明而非限制本發(fā)明，但 是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)清楚，可對(duì)本文公開的實(shí)施例作出改變、添加和/或刪除，而不背離 本發(fā)明的精神和范圍。給出以上描述的目的僅在于便于清楚的理解，并且不應(yīng)理解為具有任何不必要的 限制性，因?yàn)楸景l(fā)明的范圍內(nèi)的修改對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見。盡管根據(jù)本公開的教示在本文中描述了某些系統(tǒng)、裝置、例行程序、技術(shù)、和方法， 但是本專利的覆蓋范圍并非局限于此。相反，本專利覆蓋本公開教示的正當(dāng)歸屬于可允許 等效形式的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
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權(quán)利要求
1.一種兒童運(yùn)動(dòng)裝置，包含 用于驅(qū)使運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)；電容傳感器陣列，其響應(yīng)于所述運(yùn)動(dòng)來產(chǎn)生指示所述運(yùn)動(dòng)的反饋信息； 控制電路，其耦接至所述電容傳感器陣列，以基于所述反饋信息來控制所述電動(dòng)機(jī)；及 用戶接口，其具有配置用于識(shí)別與所述用戶接口的交互的操作者的電容傳感器元件； 其中所述控制電路耦接至所述電容傳感器元件，以根據(jù)所述操作者的交互來控制所述 兒童運(yùn)動(dòng)裝置的操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒童運(yùn)動(dòng)裝置，其中所述電容傳感器陣列和所述電容傳感器 元件設(shè)置在共同的電路板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒童運(yùn)動(dòng)裝置，其中所述反饋信息指示所述電動(dòng)機(jī)的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒童運(yùn)動(dòng)裝置，其中所述電容傳感器陣列包含多個(gè)鋸齒形跡線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的兒童運(yùn)動(dòng)裝置，還包含導(dǎo)電元件，其耦接至所述電動(dòng)機(jī)以與 所述運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)地運(yùn)動(dòng)，并與所述電容傳感器陣列間隔開以經(jīng)過所述鋸齒形跡線，從而捕 捉指示所述運(yùn)動(dòng)的信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒童運(yùn)動(dòng)裝置，其中所述運(yùn)動(dòng)包含鐘擺弧形運(yùn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒童運(yùn)動(dòng)裝置，其中所述電容傳感器元件與電動(dòng)機(jī)速度的選 擇相關(guān)聯(lián)，使得對(duì)所述操作者交互的識(shí)別指引所述控制電路，以根據(jù)所述選擇來控制所述 電動(dòng)機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒童運(yùn)動(dòng)裝置，其中所述控制電路包含微控制器，所述微控 制器耦接至所述電容傳感器陣列和所述電容傳感器元件，并且配置為執(zhí)行檢測例行程序以 檢測所述電容傳感器陣列和所述電容傳感器元件的電容變化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于兒童運(yùn)動(dòng)裝置的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和用戶接口控制。其中公開了一種兒童運(yùn)動(dòng)裝置(20)，包括電動(dòng)機(jī)(100)；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(86)，其耦接至電動(dòng)機(jī)(100)以沿著運(yùn)動(dòng)路徑產(chǎn)生具有往復(fù)行程的運(yùn)動(dòng)；及傳感器(110)，其響應(yīng)于該運(yùn)動(dòng)以產(chǎn)生指示該運(yùn)動(dòng)的反饋信息。兒童運(yùn)動(dòng)裝置(20)進(jìn)一步包括電動(dòng)機(jī)控制電路(160)，電動(dòng)機(jī)控制電路(160)耦接至傳感器(110)以基于反饋信息確定在每個(gè)往復(fù)行程期間何時(shí)給電動(dòng)機(jī)(100)施加電力。在一些情況下，反饋信息指示電動(dòng)機(jī)(100)的位置，使得電動(dòng)機(jī)控制電路(160)在每個(gè)往復(fù)行程結(jié)束至后開始的一段持續(xù)時(shí)間內(nèi)給電動(dòng)機(jī)(100)施加電力。
文檔編號(hào)A47D13/10GK102113794SQ201110005249
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2007年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月31日
發(fā)明者B·金凱德, J·E·克拉珀, J·戈迪斯卡, M·J·蘭斯?fàn)? W·B·貝洛斯, 約翰(詹森)·阿諾德四世 申請(qǐng)人:哥瑞考兒童產(chǎn)品公司