一种多轴按摩机芯的控制系统论文和设计-邹剑寒

全文摘要

本实用新型公开了一种多轴按摩机芯的控制系统，涉及按摩装置领域，包括一按摩臂，多个电机驱动控制模块和主控制器；每个电机驱动控制模块分别控制该多轴按摩机芯的一个电机，每个电机分别负责推动该按摩臂在三维空间坐标系中的一个轴向上运动，使得该按摩臂在电机共同推动下在空间中完成规定的运动；还包括用于检测按摩臂运动的速度或位置信号的检测器，主控制器根据检测器检测到的信号向电机驱动控制模块发出控制指令。主控制器通过主控制器和对多个电机驱动模块的协同控制，可精准地控制按摩臂在三维空间的运动，模拟出复杂的按摩手法，从而穴位按摩更为准确，提高产品的舒适性和安全性，从而大大地提升按摩装置的使用体验。

主设计要求

1.一种多轴按摩机芯控制系统，其特征在于，包括：一按摩臂，多个电机驱动控制模块和主控制器；每个所述电机驱动控制模块分别控制该多轴按摩机芯的一个电机，所述每个电机分别负责推动该按摩臂在三维空间坐标系中的一个轴向上运动，使得该按摩臂在所述电机共同推动下在空间中完成规定的运动；还包括用于检测所述按摩臂运动的速度或位置信号的检测器，所述主控制器接收所述检测器检测到的信号；所述主控制器根据该检测到的信号向所述电机驱动控制模块发出控制指令主控制器。

设计方案

1.一种多轴按摩机芯控制系统，其特征在于，包括：一按摩臂，多个电机驱动控制模块和主控制器；每个所述电机驱动控制模块分别控制该多轴按摩机芯的一个电机，所述每个电机分别负责推动该按摩臂在三维空间坐标系中的一个轴向上运动，使得该按摩臂在所述电机共同推动下在空间中完成规定的运动；

还包括用于检测所述按摩臂运动的速度或位置信号的检测器，所述主控制器接收所述检测器检测到的信号；所述主控制器根据该检测到的信号向所述电机驱动控制模块发出控制指令主控制器。

2.如权利要求1所述的多轴按摩机芯控制系统，其特征在于，所述电机驱动控制模块包括协控制器、全桥MOSFET功率驱动器、电流采样模块和逆变输出电路；

所述逆变输出电路为三相交流逆变桥；

所述电流采样模块读取所述电机的三相定子的电流，并反馈给协控制器对所述电机进行相应的磁场定向控制，协控制器通过全桥MOSFET功率驱动器、逆变输出电路和电流采集模块实现对电机的闭环自动控制。

3.如权利要求1所述的多轴按摩机芯控制系统，其特征在于，所述电机驱动控制模块为3组，分别驱动三维空间中的X轴、Y轴和Z轴的电机。

4.如权利要求1所述的多轴按摩机芯控制系统，其特征在于，所述检测器为霍尔传感器。

5.如权利要求1所述的多轴按摩机芯控制系统，其特征在于，所述电机为永磁同步电机。

6.如权利要求5所述的多轴按摩机芯控制系统，其特征在于，所述电机驱动控制模块基于SVPWM控制。

7.如权利要求1所述的多轴按摩机芯控制系统，其特征在于，所述按摩臂的一端被所述电机推动，所述按摩臂的另一端设有按摩头，所述按摩头用于按摩人体，并对所述人体施加的阻力随时间不断变化。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及按摩装置领域，尤其涉及一种多轴按摩机芯的控制系统。

背景技术

目前市面上的按摩机芯多采用有刷直流电机，存在控制精度低、使用寿命较短，噪声大，功率损耗大等问题。

而无刷直流电机(BLDCM)采用方波电流驱动，其机芯存在结构复杂，振动偏大等缺点。

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)，采用三相正弦波电流驱动，伺服调速性能优越，去除了有刷直流电机的机械换向器和电刷；及相对于无刷直流电机，因为没有转矩脉动，位置控制更加精确，运行曲线更平滑。永磁同步电机使结构更加简单，且具有质量轻、体积小、功率因数高等优点。基于磁场定向控制(FOC)原理能够构建一个高性能的三轴永磁同步电机矢量SVPWM控制系统。

为产品的小型化和模块化，需要将多个电机设置于同一按摩机芯，以实现按摩机芯的多轴灵活控制。

现有按摩机芯，尤其是采用多个电机驱动按摩臂在沿多个方向的轴向运动的按摩机芯，每个电机的驱动功率是固定不变的。此类按摩机芯在对使用者进行按摩时，人体会对按摩臂施加压力，而电机的输出功率是一定的，这就导致按摩臂或者其上的按摩头转动速度变慢，导致按摩效果较差；如果多个电机都出现上述问题，这将导致控制系统的程序紊乱。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种多轴按摩机芯的控制系统，更加精准地控制按摩机芯的运动。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种多轴按摩机芯控制系统，包括：一按摩臂，多个电机驱动控制模块和主控制器；每个所述电机驱动控制模块分别控制该多轴按摩机芯的一个电机，所述每个电机分别负责推动该按摩臂在三维空间坐标系中的一个轴向上运动，使得该按摩臂在所述电机共同推动下在空间中完成规定的运动；

进一步的，所述电机驱动控制模块包括协控制器、全桥MOSFET功率驱动器、电流采样模块和逆变输出电路；

所述逆变输出电路为三相交流逆变桥；

所述电流采样模块读取所述电机的三相定子的电流，并反馈给协控制器对所述电机进行相应的磁场定向控制，协控制器通过全桥MOSFET功率驱动器、逆变输出电路和电流采样模块实现对电机的闭环自动控制。

进一步的，所述电机驱动控制模块为3组，分别驱动三维空间中的X轴、Y轴和Z轴的电机。

进一步的，所述检测器为霍尔传感器。

进一步的，所述电机为永磁同步电机。

进一步的，所述电机驱动控制模块基于SVPWM控制。

进一步的，所述按摩臂的一端被所述电机推动，所述按摩臂的另一端设有按摩头，所述按摩头用于按摩人体，所述人体对按摩头施加的阻力随时间不断变化。

本实用新型的有益效果：

通过主控制器和对多个电机驱动模块的协同控制，可精准地控制按摩臂在三维空间的运动，模拟出复杂的按摩手法，从而穴位按摩更为准确，提高产品的舒适性和安全性，从而大大地提升按摩装置的使用体验。

本实用新型的多轴机芯控制系统采用永磁同步电机作为驱动电机，永磁同步电机能被精细控制，噪声小。

附图说明

图1是本实用新型的多轴按摩机芯的控制系统的功能示意图。

图2是本实用新型的电机驱动控制模块的功能示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1所述，本实用新型公开了一种多轴按摩机芯的控制系统，包括主控制器1、电机驱动控制模块2a、2b、2c和电机3a、3b、3c。电机驱动控制模块2a、2b、2c一对一地驱动电机3a、3b、3c运动，进而驱动多轴按摩机芯的按摩臂(未示出)沿三维空间坐标系中的一个方向上运动。按摩臂的另一端设有按摩头，按摩头用于按摩人体，并对人体施加的阻力会随时间不断变化。

电机3a、3b、3c上均设有位置及速度传感器，优选是霍尔传感器，用于感知电机3a、3b、3c的位置和转速。霍尔传感器霍尔传感器将电机3a、3b、3c的位置和转速反馈给主控制器1，主控制器1控制相应的算法再与电机驱动控制模块2a、2b、2c通讯，协同控制电机3a、3b、3c的运动，进而驱动按摩臂在三维空间内沿指定路径进行运动，并模拟出复杂的按摩手法，同时使整个多轴按摩机芯的控制系统的运行更加协调稳定。

电机的数量可以是3个或者多个，本优选的实施例，电机数量是3个，同时电机3a、3b、3c分别驱动按摩臂在三维空间坐标系的X、Y、Z轴向上运动。按摩臂的一端设有按摩头，该按摩头用于按摩人体，驱动按摩臂在三维空间的沿指定路径进行运动，模拟出复杂的按摩手法。

电机3a、3b、3c为永磁同步电机，采用三相正弦波电流驱动。

如图2所示的是电机驱动控制模块的功能示意图，电机驱动控制模块2a、2b、2c采用三相交流逆变电路产生三相正弦波电流，从而驱动永磁同步电机。以电机驱动控制模块2a为例，包括协控制器21、全桥MOSFET功率驱动器22、逆变输出电路23和电流采样模块24，协控制器21应用SVPWM空间矢量脉宽调制机制，能够对电机3a进行精准的控制。逆变输出电路23是三相逆变桥，具有三个桥臂，协控制器21通过与SVPWM相应的算法输出三对PWM信号，三对PWM信号输入全桥MOSFET功率驱动器22并输出UH\/UL、VH\/VL、WH\/WL三对信号分别控制逆变输出电路23的三个桥臂的上桥臂和下桥臂，以控制逆变桥的上桥臂和下桥臂的导通与关断，从而实现对永磁同步电机3a运行的精准控制。电流采样模块24通过下桥臂采样方式，采集UL、VL和WL处的控制电流，并反馈给协控制器21进行相应的磁场定向控制(FOC)，进而实现对电机3a的闭环自动控制(PID控制)。SVPWM空间矢量脉宽调制控制算法是本领域的现有技术，于此不再详细展开说明。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

设计图

一种多轴按摩机芯的控制系统论文和设计

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