CN101292820B - 可提醒注意坐姿的凳子 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可提醒注意坐姿的凳子，它包括座板(1)、支架(2)、压力测控装置、提醒装置，支架(1)用于支撑座板(2)，座板(1)与支架(2)采用活动连接，压力测控装置用于定性或定量地实时测量坐者对座板(1)上不同位置的压力信息，根据所测压力信息判断坐者的坐姿是否正确，并控制提醒装置的动作。这种凳子不限制坐者身体任何部位的活动自由，没有放在桌凳上的外露附件，可通过在座板(1)上被大腿压住的部位设置提醒装置，以振动方式提醒坐者注意坐姿，这种隐蔽的提醒方式更容易被青少年接受，可允许坐者正常的弯腰低头。

Description

可提醒注意坐姿的凳子

技术领域

本发明涉及一种凳子，尤其涉及一种适于学生使用的当坐姿不正确时可提醒注意坐姿的凳子。

背景技术

预防学生学习时上身过分前倾甚至扒在桌子上的措施很多，如：利用设置在桌缘的托架托住下颚，写作业时目光要在课本与作业本上来回移动，托架对写字和头部活动都会带来不便，看书时一般不能将视线调整到最佳角度；利用连在椅子靠背上的束带系在学生肩部或胸部防止上身过分前倾，使用很不方便，遇到地震火灾等紧急情况更是致命的束缚；中国专利说明书CN1210711公开了近视防止器，是在桌上设置一个带有可遮挡其他信号的导向罩的信号接收器，用于接收戴在学生头上或身上的信号发射器发出的信号，当坐在凳子上的学生(下称坐者)过分低头导致信号接收器接收不到信号时便报警，这种近视防止器将设备的一部分戴头上会让坐者感到不适，过于限制了头部的活动范围，想低头拾掉落的书笔或短时离开座位都将报警。以上产品都或多或少的限制了坐者某些身体部位的活动自由，要求学生长时间保持笔挺的姿式，这样对青少年的身体发育特别是颈部肌肉的锻练非常不利。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种不限制坐者身体任何部位的自由活动，当坐者处于上身过分前倾或坐得太靠近凳子前缘的姿态(下称坐姿不正)时或持续保持该姿态一段时间之后可发出提醒信号的凳子。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：该凳子由座板、支架、压力测控装置、提醒装置构成，座板与用于支撑座板的支架之间采用活动连接，压力测控装置可以定性或定量地实时测量坐者对座板的施压位置、大小等压力信息，利用凳子本身的结构或预设置的方式，确定一个可反映坐姿是否正确的坐者对座板的临界压力信息，将实时测量的压力信息或连续时间段内的综合压力信息与该临界压力信息进行比较，根据比较结果决定是否使提醒装置动作从而发出提醒信号，该提醒信号可以是语音提示、音乐、蜂鸣器等声音信号，也可以是振动信号，还可以是灯光信号等。当坐者上身前倾时，臀部稍抬起，大腿中部压迫凳子前缘，身体重心前移，或者臂部向前移动，都会使座板前缘侧所受压力增大，座板后缘侧所受压力相应减小，座板受压作用点前移，由此可见，坐者对座板的压力与坐者坐在凳子上的前后位置及上身前倾程度有关，通过定性或定量监测坐者对座板的压力，可判断坐者是否坐姿正确。

这种凳子不限制坐者的活动，没有放在桌凳上的有碍活动自由且影响美观的外露附件；可允许为了拾掉落物品或看书本上的一些小字如某些注解文字等正常的弯腰低头，只是要求坐者不要长时间扒在桌子上或上身过分前倾；提醒注意坐姿比被迫保持某个坐姿更有助于培养青少年的自觉性，也更容易被青少年接受。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步祥细说明。

图1为本发明第一种实施式的示意图。

图2为图1中所示振动器4的放大图。

图3为本发明第二种实施式的示意图。

图4为本发明第三种实施式的示意图。

具体实施方式

图1示出了本发明的第一种实施方式，该可提醒注意坐姿的凳子包括座板1、支架2、压力测控装置、提醒装置4，为简单起见，在所有说明书附图及摘要附图中，各部件剖面线均统一画成金属剖面线。支架2为由四条凳腿构成的架子；压力测控装置由四个测压器3、由处理器、存储器、电池、开关等构成的电路组成，其中电路未在图中示出，开关与电池盒设在座板1上便于操作但不碍事的合适位置，电路其余部分置于座板1的内部，四个测压器3分别位于座板1与支架2的四个接触面之间，每个测压器3都相当于一个电子秤，可实时测量其受到坐在凳子上的人或放在凳子上的物体的压力，电路以四个测压器3所测压力为输入信号，其输出信号用以控制提醒装置的动作；如图2，提醒装置4由振动块5、由凸轮7与从动件8构成的凸轮机构、压缩弹簧6组成，提醒装置4位于座板1上被坐者大腿压住的某个适当位置的一个凹槽中，凸轮7安装在座板1上可绕一固定中心线旋转，压缩弹簧6由从动件8支承，呈圆杯状的振动块5倒放在凹槽中的一个台阶上，并罩住压缩弹簧6，其顶部与座板1的表面正好平齐，压缩弹簧6处于自由状态，其上支承面正好与振动块5接触，此时，从动件8与凸轮7的接触点到凸轮7旋转中心线的距离达到最小，为了防止当从动件8与凸轮7的接触点到凸轮7旋转中心线的距离不是最小时振动块5凸出座板1表面，可以考虑安装两个拉伸弹簧9，其弹性系数之和小于压缩弹簧6的弹性系数，拉伸弹簧9的两端分别固定在座板1和振动块5上，将其稍拉伸从而起到使振动块5复位的作用。当凸轮7绕其旋转中心线转动时，从动件8在垂直座板1表面的方向作往复直线运动，如振动块5被坐者大腿压住而不能充分向上运动时，从动件8迫使压缩弹簧6被压缩，坐者大腿也可感觉到振动块5的振动。以下称在某一时刻两个位于凳子后腿上的测压装置3所测压力之和与两个位于凳子前腿上的测压装置3所测压力之和的比值为该时刻的压比，根据相关标准或实验数据选取一个临界压比，将某时刻的压比减去临界压比所得的差值称为该时刻的净压比，若某时刻的净压比小于0，说明坐者坐姿不正，否则，说明坐者坐姿正确。显然，某一时刻的压比精确反映了当时座板1受到坐者压力的作用点位置，压比越小，作用点越靠前，说明坐者坐得越靠前或者上身前倾越厉害。由于听课时坐直身体抬头注视黑板，临界压比应大些，相比而言，写作业时上身要稍前倾，临界压比可以小一些，因此，可以预先设置多个(一般为2～3个)临界压比及其选择键，每次只可选择其中一个。预先设置参数t、m、n，一般取n≤m，从接通电路时刻起，其处理器每隔时间t计算一次净压比，从净压比个数达到m个的时刻起，总是将最近m个净压比相加，直到该和值小于0，说明坐者在该时间段内，总的来说坐姿不正确，于是发出提醒信号提醒坐者注意坐姿；若该和值不小于0，则说明坐者在该时间段内，总的来说坐姿正确，电路继续监视坐者坐姿。每次发出提醒信号后，在紧接下来的连续时间段m内，判断坐者是否已改正坐姿，如果某次发出提醒信号之后的连续n个净压比之和小于0，则说明坐者未改正坐姿，再发出提醒信号。若某次发出提醒信号之后的连续n个净压比之和不小于0，则说明坐者已改正坐姿，该次发出提醒信号的时刻也就是最后一次提醒时刻，相当于回到电路接通时刻，从再经时间mt的时刻起，总是将最近m个净压比相加，直到该和值小于0并发出提醒信号。以上发出提醒信号的条件可概括为：一、从接通电路后再经时间mt的时刻起，每次计算完净压比都将此前m个净压比相加，直至其和小于0并发出提醒信号；二、计算每次提醒后的连续n个净压比之和，若小于0，再次提醒；三、从其后n个净压比之和不小于0的最后一次提醒再经时间mt的时刻起，每次计算完净压比都将此前m个净压比相加，直至其和小于0并发出提醒信号。可根据具体要求设计各参数，如t＝6秒、m＝60、n＝40。提醒方式为：凸轮7按一定转速旋转若干周，通过从动件8的上下往复运动及压缩弹簧6的作用，使振动块5产生振动，提醒坐者将凳子前移坐直身体。

这种电路比较简单，需要的存储器容量也不大，压比与坐者的体重基本无关，振动提醒非常隐蔽，不会影响他人及加重坐者心理压力，可适应学生在任何场合使用，坐在靠座板1后缘的位置可增加压比，会促使学生将凳子前移，这不仅使自己不便也不必要上身过分前倾，达到养成良好坐姿习惯的目的，还可避免使凳子靠背紧靠在后面的桌子影响他人学习。

图3示出了第二种实施方式，压力测控装置由轴套10、转轴11、压缩弹簧14、由处理器、存储器、电池、开关、触点12、触点13等构成的电路组成，提醒装置为一个蜂鸣器，轴套10固定在支架2上，基本上处于中间位置，与轴套10相配的转轴11与座板1连为一体，(也可将轴套10与座板相连，而转轴11与支架相连)，以下所指座板1或支架2的前、后侧是以转轴11的中心线为基准，座板1前侧下表面上的触点12与支架2前侧上表面上的触点13接触是整个电路接通的必要条件，其中电路其余部分及蜂鸣器未在图中示出，开关、电池盒、蜂鸣器设在座板1或支架2上便于操作但不碍事的合适位置，由处理器、存储器集成的电路板置于座板1或支架2的内部。正常情况下，座板1与支架2的后侧相互贴合，且座板1的上表面处于水平位置，座板1的前侧下表面与支架2的前侧上表面之间有一个较小张口，为使座板1不受压时其后侧与支架2贴合，采取下述措施：在座板1与支架2之间的前缘靠中间处设置一个有一定预压量但未被压至极限位置的压缩弹簧14(也可设置多个有一定预压量的压缩弹簧，一般呈平行于转轴11的直线布置)；轴套10固定在支架2的中间偏前缘侧的位置，使座板1的重心在其后侧。当坐者坐姿不正时，座板1的前侧上表面所受压力相应增大或作用点前移，达到一定程度后，座板1可相对支架2转动，触点12与触点13接触使电路接通，当电路处于持续接通状态达到某个设定时间时，蜂鸣器发出蜂鸣声提醒坐者注意坐姿，发出提醒信号后，如果在原来设定时间或更短的另一设定时间内电路仍一直保持接通状态，说明坐者在此期间一直未纠正坐姿，继续发出蜂鸣声提醒坐者注意坐姿。使触点12与触点13接触所需施加在座板1上的力对转轴11中心线的最小矩为临界压力信息，取决于座板1的重力及重心到转轴11中心线的距离、压缩弹簧14的预压量、弹性系数及其到转轴11中心线的距离。该实施方式的压力测控装置可定性测量坐者对座板1的压力信息，电路接通则说明坐姿不正，否则，说明坐姿正确，其电路比第一种实施方式更为简单。

图4示出了第三种实施方式，该可提醒注意坐姿的凳子同样包括座板1、支架2、压力测控装置、提醒装置。压力测控装置由轴套10、转轴11、压缩弹簧14组成，该部分的结构特点与第二种实施方式的相应部分相同，与第二种实施方式所述压力测控装置相比，只是减少了电路部分；提醒装置由振动块5、压缩弹簧6、弹簧座15组成，在座板1上被坐者大腿压住的某个适当位置有一个带台阶的通孔，在支架2的相应位置有一个凹槽，弹簧座15的轴切面呈“凸”形，放置在支架2上的凹槽中，也可将弹簧座15与支架2加工成一个整体，压缩弹簧6放在弹簧座15的台阶上，振动块5呈圆杯状，倒放在座板1的通孔台阶上，并罩住压缩弹簧6，其顶部与座板1的表面正好平齐，压缩弹簧6处于自由状态，其上支承面正好与振动块5接触。当坐者坐姿不正时，座板1的前侧上表面所受压力相应增大或作用点前移，达到一定程度后，座板1相对支架2转动，压缩弹簧6被压缩，坐者大腿可感受到来自被压缩弹簧6顶起的振动块5的压迫感，提醒坐者注意坐姿，纠正坐姿后，座板1向后(逆时钟)回转，压迫感自然消失。为了克服座板1的重力及压缩弹簧14对座板1的支撑力使座板1转动，就施加在座板1上的力对转轴11中心线的最小矩即为临界压力信息。该实施方式的凳子结构简单，当坐者姿不正时可实时发出提醒信号，且坐者坐得越靠前或上身前倾越厉害，提醒信号就越强。

显然，对于前两种实施方式来说，提醒装置可以互换，还可采取语音提示、音乐、闪烁灯等方式。对于后两种实施方式来说，转轴11与轴套10的相对转动不仅与坐者的坐姿有关，还与坐者体重有关，根据坐者体重选择适当弹性系数的压缩弹簧14；可通过设置止动装置使转轴11与轴套10不能相对转动。

Claims (6)

1.一种可提醒注意坐姿的凳子，它包括座板(1)、支架(2)、压力测控装置、提醒装置，所述支架(2)用于支撑所述座板(1)，其特征在于：所述座板(1)与所述支架(2)采用活动连接；所述压力测控装置用于实时测量坐者对座板(1)的压力信息，确定一个可反映坐姿是否正确的坐者对所述座板(1)的临界压力信息，将实时测量的压力信息或连续时间段内的综合压力信息与该临界压力信息进行比较，根据比较结果判断坐者的坐姿是否正确，并控制提醒装置的动作；所述压力测控装置由四个测压器(3)与由处理器、存储器、电池、开关构成的电路组成，所述四个测压器(3)分别位于所述座板(1)与所述支架(2)的四个接触面之间，可实时测量其受到凳子上的物体的压力；选取一个临界压比及参数t、m、n，从接通电路时刻起，其处理器每隔时间t计算一次净压比，当满足以下两个条件之一时使所述提醒装置发出提醒信号，一、从接通电路或其后n个净压比之和不小于0的最后一次提醒之后再经时间mt的时刻起，每次计算完净压比都将此前m个净压比相加，直至其和小于0并发出提醒信号；二、计算每次提醒后的连续n个净压比之和，若小于0，再次提醒。

2.按照权利要求1所述的凳子，其特征在于：在所述电路中预先设定多个临界压比及其相应的单选键。

3.按照权利要求1所述的凳子，其特征在于：所述提醒装置由振动块(5)、由凸轮(7)与从动件(8)组成的凸轮机构、压缩弹簧(6)组成，安装在位于所述座板(1)上被坐者大腿压住的某个适当位置的一个凹槽中，所述凸轮(7)可绕一固定中心线旋转从而使所述从动件(8)在垂直所述座板(1)表面的方向作往复直线运动，所述压缩弹簧(6)由从动件(8)支承，振动块(5)放置在凹槽中的一个台阶上并罩住所述压缩弹簧(6)，所述振动块(5)的顶部与所述座板(1)的表面平齐，所述压缩弹簧(6)处于自由状态且上支承面正好与所述振动块(5)接触，所述从动件(8)与所述凸轮(7)接触点到凸轮(7)旋转中心线的距离达到最小。

4.一种可提醒注意坐姿的凳子，它包括座板(1)、支架(2)、压力测控装置、提醒装置，所述支架(2)用于支撑所述座板(1)，其特征在于：所述座板(1)与所述支架(2)采用活动连接；所述压力测控装置用于实时测量坐者对座板(1)的压力信息，确定一个可反映坐姿是否正确的坐者对所述座板(1)的临界压力信息，将实时测量的压力信息或连续时间段内的综合压力信息与该临界压力信息进行比较，根据比较结果判断坐者的坐姿是否正确，并控制提醒装置的动作；所述压力测控装置包括轴套(10)、转轴(11)，所述轴套(10)固定在所述座板(1)或所述支架(2)上，基本上处于中间位置，与所述轴套(10)相配的所述转轴(11)与所述支架(2)或所述座板(1)连为一体，采取措施使所述座板(1)在不受压的情况下，所述座板(1)与所述支架(2)的后侧相互贴合，所述座板(1)的前侧下表面与所述支架(2)的前侧上表面之间有一个较小张口，所述座板(1)可相对所述支架(2)转动；所述提醒装置由振动块(5)、压缩弹簧(6)、弹簧座(15)组成，在所述座板(1)上被坐者大腿压住的某个适当位置有一个带台阶的通孔，所述弹簧座(15)固定在所述支架(2)的相应位置用以支承所述压缩弹簧(6)，所述振动块(5)放置在所述通孔的台阶上并罩住所述压缩弹簧(6)，所述振动块(5)的顶部与所述座板(1)的表面平齐，所述压缩弹簧(6)处于自由状态且上支承面正好与所述振动块(5)接触，当所述坐板(1)前侧受压超过某个临界值时，所述座板(1)转动，坐者大腿受到所述振动块(5)的压迫。

5.按照权利要求4所述的凳子，其特征在于：所述为使座板(1)在不受压时其后侧与支架(2)贴合的措施是：在所述座板(1)的前侧下表面与所述支架(2)的前侧上表面之间至少设置一个处于被压缩状态且可被继续压缩的压缩弹簧(14)。

6.按照权利要求4所述的凳子，其特征在于：所述为使座板(1)在不受压时其后侧与支架(2)贴合的措施是：使所述座板(1)的重心在其后侧。

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