一種具有坐姿識別與疲勞監(jiān)測功能的智能坐墊的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有坐姿識別與疲勞監(jiān)測功能的智能坐墊，包括坐墊本體、壓力傳感器、電源模塊、電源開關(guān)、Micro-USB接口、微處理器模塊、反饋器件、無線通信模塊，所述壓力傳感器、電源模塊、微處理器模塊、反饋器件、無線通信模塊設(shè)置在坐墊本體的內(nèi)部；壓力傳感器、電源模塊、反饋器件、無線通信模塊分別與微處理器模塊連接；壓力傳感器用于測量坐墊上端面所受的壓力數(shù)據(jù)；微處理器模塊用于接收壓力傳感器所測量的壓力數(shù)據(jù)、觸發(fā)反饋器件。本實用新型有益效果為：通過壓力傳感器的使用有效實現(xiàn)了使用者的坐姿壓力監(jiān)測，并易與其他設(shè)備集成、使用簡單、成本低、準(zhǔn)確率高且具有便攜移動性。
【專利說明】-種具有坐姿識別與疲勞監(jiān)測功能的智能坐墊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于智能家居坐墊設(shè)計領(lǐng)域，尤其涉及一種具有坐姿識別與疲勞監(jiān)測 功能的智能坐墊。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技的不斷進(jìn)步，智慧城市的快速建設(shè)，科技正逐漸融入人們的日常生活，為 我們帶來便利與舒適，而隨著世界人口的老齡化，包括殘疾人在內(nèi)的行動不便人群數(shù)量日 益增多，輪椅作為殘疾人、老年人等行動不便人群的代步工具，使用者在輪椅上的坐姿直接 影響著其安全，傾斜程度較大的坐姿或者疲勞狀態(tài)下也常常會導(dǎo)致使用者從輪椅上跌落。 同時，越來越多的辦公室人員通常在辦公桌前工作一整天，而長期保持一個坐姿嚴(yán)重危害 身體健康，容易引起一些脊椎以及其他疾病，能夠給與他們適時的提醒將會起到很大的作 用。在另一方面，近年來，隨著生活水平的不斷提高，現(xiàn)代汽車工業(yè)的快速發(fā)展，道路交通安 全問題引起了社會的空前重視，因駕駛員疲勞駕駛引起的交通事故占了道路交通事故很大 的比例?，F(xiàn)有技術(shù)中，坐墊不能對使用者維持正確的坐姿和疲勞狀態(tài)做出及時的預(yù)警。 實用新型內(nèi)容
[0003] 本實用新型針對現(xiàn)有坐墊不能對使用者維持正確的坐姿做出監(jiān)測的問題，提供一 種具有坐姿識別與疲勞監(jiān)測功能的智能坐墊，實現(xiàn)了使用者的坐姿壓力監(jiān)測，并易與其他 設(shè)備集成、使用簡單、成本低、準(zhǔn)確率高且具有便攜移動性。
[0004] 本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種具有坐姿識別與疲勞監(jiān)測 功能的智能坐墊，包括坐墊本體、壓力傳感器、電源模塊、電源開關(guān)、Micr0-USB接口、微處理 器模塊、反饋器件、無線通信模塊，所述壓力傳感器、電源模塊、微處理器模塊、反饋器件、無 線通信模塊設(shè)置在坐墊本體的內(nèi)部；電源開關(guān)與電源模塊連接，電源開關(guān)設(shè)置在坐墊本體 的側(cè)面；壓力傳感器、電源模塊、反饋器件、無線通信模塊分別與微處理器模塊連接；壓力 傳感器用于測量坐墊上端面所受的壓力數(shù)據(jù)；Micro-USB接口與電源模塊連接，用于給電 源模塊充電，Micro-USB接口設(shè)置在坐墊本體的側(cè)面；微處理器模塊用于接收壓力傳感器 所測量的壓力數(shù)據(jù)、（微處理器模塊判斷壓力傳感器所測量的壓力數(shù)據(jù)超出預(yù)設(shè)壓力值時） 觸發(fā)反饋器件；微處理器模塊通過無線通信模塊與外界終端連接，反饋器件用于以震動、聲 音提醒用戶坐姿不標(biāo)準(zhǔn)。
[0005] 按上述技術(shù)方案，所述電源模塊為可充放電的鋰電池。
[0006] 按上述技術(shù)方案，所述坐墊本體為長方體，坐墊本體的上、下端面均為正方形，所 述壓力傳感器為4個，壓力傳感器設(shè)置在坐墊本體的上、下端面之間，各壓力傳感器距離坐 墊本體的下端面的高度相等，且與坐墊本體的中心的距離相等。
[0007] 按上述技術(shù)方案，所述壓力傳感器的橫截面為正方形。
[0008] 本實用新型具有以下有益效果：一種對使用者無約束性的智能坐墊，通過壓力傳 感器的使用有效實現(xiàn)了使用者的坐姿壓力監(jiān)測，并易與其他設(shè)備集成、使用簡單、成本低、 準(zhǔn)確率高且具有便攜移動性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明，附圖中：
[0010] 圖1是本實用新型實施例具有坐姿識別與疲勞監(jiān)測功能的智能坐墊的硬件示意 圖；
[0011] 圖2是本實用新型實施例的坐墊本體內(nèi)部壓力傳感器示意圖；
[0012] 圖3是本實用新型實施例的坐墊左右方向壓力傳感器的受力分析示意圖。

【具體實施方式】
[0013] 為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施 例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本 實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0014]本實用新型實施例中，一種具有坐姿識別與疲勞監(jiān)測功能的智能坐墊，如圖1所 示，包括坐墊本體、壓力傳感器、電源模塊、電源開關(guān)、Micr0-USB接口、微處理器模塊、反饋 器件、無線通信模塊，所述壓力傳感器、電源模塊、微處理器模塊、反饋器件、無線通信模塊 設(shè)置在坐墊本體的內(nèi)部；電源開關(guān)與電源模塊連接，電源開關(guān)設(shè)置在坐墊本體的側(cè)面；壓 力傳感器、電源模塊、反饋器件、無線通信模塊分別與微處理器模塊連接；壓力傳感器用于 測量坐墊上端面所受的壓力數(shù)據(jù)；Micro-USB接口與電源模塊連接，用于給電源模塊充電， Micro-USB接口設(shè)置在坐墊本體的側(cè)面；微處理器模塊用于接收壓力傳感器所測量的壓力 數(shù)據(jù)、（微處理器模塊判斷壓力傳感器所測量的壓力數(shù)據(jù)超出預(yù)設(shè)壓力值時）觸發(fā)反饋器 件；微處理器模塊通過無線通信模塊與外界終端連接，反饋器件用于以震動、聲音提醒用戶 坐姿不標(biāo)準(zhǔn)。
[0015]進(jìn)一步地，電源模塊為可充放電的鋰電池。
[0016]進(jìn)一步地，所述坐墊本體為長方體，坐墊本體的上、下端面均為正方形，如圖2所 示，所述壓力傳感器為4個，壓力傳感器設(shè)置在坐墊本體的上、下端面之間，各壓力傳感器 距離坐墊本體的下端面的高度相等，且與坐墊本體的中心的距離相等。壓力傳感器均勻分 布在坐墊中，有利于根據(jù)使用者的各種坐姿獲得比較準(zhǔn)確的壓力數(shù)據(jù)。
[0017]進(jìn)一步地，所述壓力傳感器的橫截面為正方形。
[0018]本發(fā)明的較佳實施例中，電源模塊可以采用5V可充電鋰電池，起到為整個裝置提 供能源的作用，電源開關(guān)起斷開電源停止使用的作用。Micro-USB接口是給電源模塊中的鋰 電池進(jìn)行充電的接口，同時如果需要更新微處理器模塊中反饋與響應(yīng)電路中的固件，也可 通過Micro-USB接口進(jìn)行程序的下載。
[0019]微處理器模塊包括獲取壓力傳感器數(shù)據(jù)并控制反饋器件的反饋與響應(yīng)電路，微處 理器模塊與壓力傳感器可以通過控制電路連接，微處理器模塊通過無線通信模塊與手機 和PC連接，用來讀取壓力傳感器所測的壓力大小、坐姿識別及通過無線通信模塊實現(xiàn)雙向 通信。圖2中，四個壓力傳感器fsrl、fsr2、fsr3、fsr4,通過測量對比人坐立時上半身施 于四個壓力傳感器的力，根據(jù)其壓力分布情況，進(jìn)而推算出人體上半身重心所在位置，最后 根據(jù)重心分布位置，可以判斷坐墊上的人是否處于傾斜狀態(tài)、傾斜程度以及傾斜方向，同時 根據(jù)重心所在位置是否收斂以及收斂的速度即重心在多少時間內(nèi)趨向于一個穩(wěn)定值，可 以推測出使用者的身體是否疲勞以及疲勞程度。四個壓力傳感器所受壓力分別為QUOTE ^F:,F2,F4,左右方向的合力為QUOTE&=F1-F:&=F1-F,,前后方向的合力為 quoteFy =Z72-F4Fy =F2-F4,其值表示身體傾斜的程度。如果身體偏離坐標(biāo)軸的 時間超過了提前設(shè)定的閾值時間則說明使用者身體出現(xiàn)疲勞。如圖3所示，為受力分析圖。 微處理器模塊實現(xiàn)坐姿識別與疲勞監(jiān)測的處理結(jié)果，根據(jù)用戶提前設(shè)定的規(guī)則，發(fā)送控制 信號到給用戶提醒的反饋器件，控制反饋器件的啟動和停止。反饋器件在接收到反饋與響 應(yīng)電路發(fā)送的信號之后以振動和聲音的方式給用戶以適時的反饋，提醒用戶調(diào)整到正確坐 姿。用戶接到提醒可以及時的改變坐姿或者做出必要的休息，如果用戶覺得坐姿舒服或者 并不疲勞，也可以通過手動解除震動和蜂鳴器發(fā)聲報警模塊。無線通信模塊采用基于藍(lán)牙 4. 0低功耗協(xié)議的模塊，負(fù)責(zé)接收微處理器模塊傳送的數(shù)據(jù)，可與智能手機相連接實現(xiàn)數(shù)據(jù) 的雙向通信。手機端顯示軟件，負(fù)責(zé)將通過無線通信模塊傳輸過來的數(shù)據(jù)實時的在手機上 進(jìn)行顯示，給用戶提供直觀的感受和視覺效果?；蛘呤褂肞C端大數(shù)據(jù)分析軟件將通過手機 端顯示軟件，利用3G無線通信技術(shù)，將數(shù)據(jù)同步到網(wǎng)絡(luò)端進(jìn)行大數(shù)據(jù)的分析。也可以采用 機器學(xué)習(xí)的方法，給用戶提供身體疲勞狀態(tài)的預(yù)測，采用當(dāng)前坐姿狀態(tài)與數(shù)據(jù)庫中經(jīng)過大 數(shù)據(jù)分析的疲勞狀態(tài)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，然后對當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行分析，來判斷該狀態(tài)是否處于 不良坐姿或是疲勞狀態(tài)。本發(fā)明有助于實現(xiàn)對辦公室人員或者車輛駕駛?cè)藛T進(jìn)行坐姿的監(jiān) 測，以滿足使用者擺脫過度疲勞，保持良好工作狀態(tài)或駕駛狀態(tài)的要求。
[0020] 本實用新型提供一種對使用者無約束性的智能坐墊，通過壓力傳感器的使用有效 實現(xiàn)了使用者的坐姿壓力監(jiān)測，并易與其他設(shè)備集成、使用簡單、成本低、準(zhǔn)確率高且具有 便攜移動性。有助于使用者及時了解自身健康狀態(tài)，特別是輪椅使用者、辦公人員、汽車駕 駛員的坐姿矯正和疲勞預(yù)警有著重要的意義。
[0021] 應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換， 而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種具有坐姿識別與疲勞監(jiān)測功能的智能坐墊，其特征在于，包括坐墊本體、壓力傳 感器、電源模塊、電源開關(guān)、Micro-USB接口、微處理器模塊、反饋器件、無線通信模塊，所述 壓力傳感器、電源模塊、微處理器模塊、反饋器件、無線通信模塊設(shè)置在坐墊本體的內(nèi)部；電 源開關(guān)與電源模塊連接，電源開關(guān)設(shè)置在坐墊本體的側(cè)面；壓力傳感器、電源模塊、反饋器 件、無線通信模塊分別與微處理器模塊連接；壓力傳感器用于測量坐墊上端面所受的壓力 數(shù)據(jù)；Micro-USB接口與電源模塊連接，用于給電源模塊充電，Micro-USB接口設(shè)置在坐墊 本體的側(cè)面；微處理器模塊用于接收壓力傳感器所測量的壓力數(shù)據(jù)、觸發(fā)反饋器件；微處 理器模塊通過無線通信模塊與外界終端連接，反饋器件用于以震動、聲音提醒用戶坐姿不 標(biāo)準(zhǔn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有坐姿識別與疲勞監(jiān)測功能的智能坐墊，其特征在于，所 述電源模塊為可充放電的鋰電池。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有坐姿識別與疲勞監(jiān)測功能的智能坐墊，其特征在于， 所述坐墊本體為長方體，坐墊本體的上、下端面均為正方形，所述壓力傳感器為4個，壓力 傳感器設(shè)置在坐墊本體的上、下端面之間，各壓力傳感器距離坐墊本體的下端面的高度相 等，且與坐墊本體的中心的距離相等。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有坐姿識別與疲勞監(jiān)測功能的智能坐墊，其特征在于，所 述壓力傳感器的橫截面為正方形。
【文檔編號】A47C27/00GK204256912SQ201420777167
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月10日
【發(fā)明者】李文鋒, 馬聰聰 申請人:武漢理工大學(xué)