[发明专利]一种跷跷板自平衡装置及其控制方法

权利要求书

1.一种跷跷板自平衡装置，包括固定安装在地面内的底座，通过螺栓固定安装在底座上的支撑架及与支撑架活动连接的摇摆杆，其特征在于：所述摇摆杆两端通过螺栓安装有坐具，所述摇摆杆内还设有用于调节其平衡重心的平衡调节机构，平衡调节机构还包括用于检测儿童坐上坐具后的压力检测装置及防止平衡调节机构误启动的人体感应装置；

人体检测装置为固定安装在摇摆杆上端中部的红外感应探头；

两坐具的椅背内分别开设有第一空腔和第二空腔，摇摆杆内开设有与第一空腔和第二空腔连通的第三空腔，第三空腔中部设有用于切断第一空腔与第二空腔之间的连通性的第一塞体，第一空腔与第二空腔内分别设有第二塞体和第三塞体，第一空腔和第二空腔内均设有与第二塞体和第三塞体滑动密封连接的连接杆，第一空腔及第二空腔与第三空腔连通的折角处分别固定安装有第一传动辊和第二传动辊，第一传动辊、第一塞体和第二传动辊之间分别通过第一拉绳及第二拉绳固定，第一塞体、第二塞体及第三塞体的空腔内填充有液压油和平衡球；

压力检测装置包括底座两侧延伸至两坐具所处位置摇摆杆下端的固定板，固定板上端固定安装有压力感应单元；

平衡调节机构还包括安装在底座内的气泵、固定安装在椅背上端的气动杆，两气动杆的活动端均贯穿椅背上端面并分别与第二塞体和第三塞体固定连接，两气动杆的活动端与椅背滑动密封连接，第一拉绳及第二拉绳两端分别设有辅助拉绳，两辅助拉绳分别延伸连接至第二塞体与第三塞体，气泵通过橡胶软管与气动杆连通；

控制单元分为信号接收单元与信号处理单元，压力感应单元的输出端与信号接收单元电性相连，信号处理单元的输出端与气泵的输入端电性相连；

平衡球分为两层，外层的橡胶球壳和内层的铅制球芯；

红外感应探头的信号输出端与信号接收单元的输入端电性相连，信号处理单元内预设值为各年龄段儿童在跷跷板上为坐姿状态下所测得的高度数值即坐姿高度预设值Y和与其站立状态下所对应的高度数值Z，红外感应探头测得以坐具为中心半径0.5米内的人体高度。

2.一种如权利要求1所述的跷跷板自平衡装置的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、红外感应探头对以坐具为中心半径0.5米范围进行不间断的探测扫描；

S2、红外感应探头将儿童进入其扫描范围内首次测得的人体高度数值C通过其输出端传输至信号接收单元，信号接收单元将首次测得的 人体高度数值C反馈至信号处理单元内进行比对调出与其相对应的坐姿高度预设数值Y；

S3、当第二次扫描及之后扫描测得的人体高度数值B与坐姿高度预设数值Y进行比对；

S4、当且两位儿童分别坐上坐具，压力感应单元启动，反之为锁定状态；

S5、若两位儿童体重相差过大；

S6、较重的一方的摇摆杆向下倾斜并与固定板 上的压力感应单元相接触；

S7、压力感应单元所测得的压力数据通过压力感应单元的输出端传输至控制单元 的信号接收单元；

S8、信号处理单元根据所接收的压力数据值计算使摇摆杆达到平衡状态时推动气动杆的所需气压数值D；

S9、通过气泵使摇摆杆向下倾斜的一端的气动杆增压，向上倾斜的一端的气动杆减压，此时第二塞体和第三塞体通过拉绳使第一塞体、液压油及平衡球向摇摆杆向上倾斜的一端推动，使摇摆杆的重心向摇摆杆倾斜向上的一端移动；

S10、此时摇摆杆呈左右平衡状态，压力感应单元锁定，直至其中一位儿童从坐具上离开后下一位儿童坐上去。