电动秋千的技术原理在儿童用品这个行业里实现是比较复杂的,这中间是一个单摆的仿真运动分析过程。秋千的驱动控制部分必需和秋千的摆动本体产生共振,系统之间的能量转换关系比较复杂。对原材料、对零件的制造精度和产品的装配工艺要求都比较高,造成产品成本很高,且质量很难控制,对于国内一般的儿童用品生产厂家来说,生产工艺很难达到此要求。国内市场有部分从国外引进的电动秋千,虽然消费者很喜欢这类产品,但无奈售价高,较难接受。
目前市面上流行3种秋千方案,分别是以美国公司Graco为代表的弹簧减震方案、美国公司Fisher-Price为代表的摩擦轮方案和以国内厂家为代表的电机正反转及转速检测方案。它们都采用某种软连接的方式,解决秋千再起动过程中需要多次摆动,以达到比较大的摆幅的问题,前两者采用机械的软连接方式,后者采用电子软连接方式。
1. 弹簧减震方案减震弹簧的原理在国外是可行的,并且每年有两三百万产品在欧美市场上销售,这种秋千通过减震弹簧的能量储存和释放过程来仿真秋千运动,通过严格的参数控制使得弹簧能量转换的过程和秋千的摆动产生“共振”,从而达到驱动秋千摆动的目的。
该技术方案对整个控制系统的参数要求非常严格,进而对弹簧的材料、弹簧的制造工艺、产品装配工艺的要求较高,而高要求则会造成高成本,产品质量的不稳定。这也是该类秋千无法突破的2个瓶颈。
2. 摩擦轮方案采用开环控制,其动力只能设定与摆动对象的本征频率相同才能实现摆动。所以只适应摆动对象本征频率范围比较窄的场合、适应摆动对象本征频率范围比较窄的缺点,在实际的产品上表现为起动困难,产品的合格率低以及对产品的工业要求高。
3. 国内转速检测方案虽然是闭环控制,但是由于采用转速检测的方式测定摆动对象的摆动定点,测量精度有限,对本征频率的跟踪范围也有限,所以同样存在适应摆动对象本征频率范围比较窄的缺点,表现为起动困难,产品的合格率低。
上述三种方案都存在只适应摆动对象本征频率范围比较窄的缺点,表现为起动困难。因此,在上述及的Graco和Fisher-Price的产品说明书上都注明当起动不畅时,需用手助推起动。此外,Graco方案对减震弹簧的要求和Fisher-Price对摩擦轮的要求几近苛刻,才能达到设计性能。因此产品合格率低,对产品的工艺要求非常高。进而使得产品成本偏高,一般消费者无法接受。
4. 微电脑控制方案目前最新的技术的是微电脑控制方案,以“康摇”电动婴儿秋千为代表,采用位置和方向传感器监测电机的位置和方向,对摆动传动装置实施控制。该方案解决了上述3种方案的固有缺陷。采用微电脑来控制驱动机构,所有的要求均以程序来表现,不必在硬件上做调整,产品一切可以预见的异常问题都可以在程序里模拟出来,当产品出现问题时,程序可以智能的做出修正,调整参数,让驱动机构始终保持驱动的平衡状态。
该技术方案的最大优点是简化了驱动机构,不存在高精度、高工艺要求的环节。其产品质量稳定,风险降低,成本减少。
总结相较而言,微电脑控制方案的秋千不但在性能上稍胜一筹,同时由于突破了高工艺的瓶颈,是得成本大幅降低,考虑到国外Graco和fisher-Price的“天价”因素,该类秋千更适合国内的广大消费者。
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