CN101797205A

CN101797205A - 一种自动均压调整装置及其均压调整方法

Info

Publication number: CN101797205A
Application number: CN200910264714A
Authority: CN
Inventors: 张宏勇; 黄世蔚; 魏佳
Original assignee: Jiangsu Huachuang Photoelectric Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Huachuang Photoelectric Technology Co Ltd
Priority date: 2009-12-29
Filing date: 2009-12-29
Publication date: 2010-08-11

Abstract

本发明公开了一种自动均压调整装置及其均压调整方法，该装置包括二维柔性压力传感器、压力气袋和微处理器，二维柔性压力传感器用来将接触人体界面的压力通过信号整形器、数字转换器转换为数字信号传输给微处理器；压力气袋用来配合二维柔性压力传感器测量到的接触人体界面的压力而改变形状；微处理器根据二维柔性压力传感器测量到的接触人体界面的压力来控制压力气袋自动调整形状，使二维柔性压力传感器测量到的接触人体界面的压力接近一致。本发明利用二维柔性压力传感器检测压力、并通过压力气袋调整人体接触座椅或床铺的压力以达到令人感到舒适的均压，给人们的生活带来方便。

Description

一种自动均压调整装置及其均压调整方法

技术领域

本发明涉及一种压力调整装置及其调整压力的方法，具体涉及一种利用二维柔性压力传感器检测压力、并通过压力气袋调整人体接触座椅或床铺的压力以达到令人感到舒适的均压的自动均压调整装置及其均压调整方法。

背景技术

目前，人们常用的按摩设备包括气袋式按摩椅、气袋式按摩床垫等压力调整装置。在市场上已经有柔性二维压力传感器和气袋式按摩椅。例如在中国专利01275473.0(CN2524232Y)二维分布式柔性压力传感器中提出一种二维分布式柔性压力传感器，如图7所示。它由感受器和与之相连的信号处理电路构成，其特征是：N(N是正整数，且大于等于1小于等于50)个柔软的金属电极相互并联构成电极2，电极1与电极2相互叠合，电极1的每一个金属电极与电极2的每一个金属电极之间有一层绝缘材料3，电极1与电极2分别与金属导线4和金属导线5的一端相连，金属导线4和金属导线5的另一端与频率变换器6相连，频率变换器6的输出端与鉴频器7的输出端相连。

在中国专利200810017284.X(CN101216358A)，网格压力传感芯片及制备方法、压力分布式传感器中提出一种网格压力传感芯片，如图8所示，该专利包括有压敏体，其特征在于包括有绝缘底层1和绝缘上层8，绝缘底层1和绝缘上层8之间设置有行电极架构层2和列电极架构层6；在行电极架构层2中等间隔设置有多条行电极3，在列电极架构层6中等间隔设置有有多条列电极7，行电极3与列电极7构成网络分布，行、列电极延伸至各自架构层的两边分别形成行、列电极外接点；行电极架构层和列电极架构层之间设置中间层4，所述的压敏体5具有多个并刚好设置在行、列电极交叉点处的中间层内，每个压敏体的两端面分别与行电极、列电极相接；所述的绝缘底层和绝缘上层，行、列电极架构层以及中间层整体形成一个方形片，更详细的说明请自行参考中国专利200810017284.X(CN101216358A)的公告文件。

中国专利99226710.2、授权公告号CN2405578Y，气袋式汽车按摩椅是一种气袋式按摩椅如图9所示，其结构设计，主要是以金属框架10与海绵垫体20及帆布组成座椅基体后，再于其前缘面覆设一帆布30，其中该帆布30对应于人体颈部、背部腰部、臀部及大腿部等部位一体设置有气袋31，各气袋31并各以气管32与气阀33连接，利用装设于后车箱或座椅下方的气泵34配合气筒35与气阀33连接而可控制气袋31之充、放气，据此构成本实用新型的气袋式按摩椅结构。

中国专利申请号为200610099419.2，公开号为CN101108156的气袋式按摩系统此气袋式按摩系统如图10所示，图中揭示出气阀总成10内设有一主气道11，该主气道11的前端是供前述充气泵浦20所提供的空气导入。气阀总成10相对于第一气袋组31及第二期待组32设有分别并联于主气道11的第一气道111与第二气道112，且第一气道111、第二气道112与主气道11是并联的通路上分别设置第一分流阀13及第二分流阀14，通过由第一分流阀13及第二分流阀14的开启或关闭，可控制主气道11是否得以与第一气道111或第二气道112导通，图10中15是泄气单元，40是控制器，50是支撑单元，60是压力检测单元，更详细的说明请自行参考中国专利申请号200610099419.2(公开号为CN101108156)的公告文件。

从前面举出的专利来看，气袋式按摩椅系统只有一个单方面调整压力的作用，没有做压力传感器，它缺少一个反向的压力感测的回馈，因此达不到均压的效果。二维分布式柔性压力传感器、压力分布式传感器只有一个单方面压力传感器的作用，没有做压力调整，所以也达不到均压的效果。这样的设备只能侦测压力或者进行按摩，无法根据使用人体自动调整坐椅或床垫提供舒适健康的静态姿势。在市场上目前并没有这样的设备满足以均压自动调整设备的压力或形状的产品。

如果能做一个均压的调整形状的靠椅或床垫，就可以根据人体的各个部位进行自动调整，直到调整到一个适当的位置，通过压力与反作用力来调节，根据人体的不同形态，使人体与靠椅或床垫之间更紧密的贴合，从而达到更好的舒适效果。它可以根据人体的不同姿势进行调整，从某一方面来讲，达到了一个智能化健康姿势的效果。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种利用平面压力传感器检测压力、并通过气袋调整人体接触座椅或床铺的压力以达到令人感到舒适的均压的自动均压调整装置及其均压调整方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种自动均压调整装置包括柔性分布式压力传感器部分、气袋式压力调整设备部分和微处理器，所述柔性分布式压力传感器部分包括二维柔性压力传感器、信号整形器和数字转换器，所述气袋式压力调整设备部分包括开关阀驱动电路、开关阀和压力气袋；所述二维柔性压力传感器用来将接触人体界面的压力通过信号整形器、数字转换器转换为数字信号传输给微处理器；所述压力气袋用来配合二维柔性压力传感器测量到的接触人体界面的压力而改变形状；所述微处理器根据二维柔性压力传感器测量到的接触人体界面的压力来控制压力气袋自动调整形状，使二维柔性压力传感器测量到的接触人体界面的压力接近一致。

一种方案是：所述压力气袋为两个以上，压力气袋以二维的气袋式压力调整阵列来调整压力，即每个压力气袋分别与单个开关阀连接，并由各自的单个开关阀控制充气或放气，一个驱动电路与多个开关阀连接。

另一种方案是：所述压力气袋为两个以上，压力气袋以一维的气袋式压力调整阵列来调整压力，即至少两个压力气袋与同一个开关阀连接，并由同一个开关阀控制所述压力气袋充气或放气。

第三种方案是：所述压力气袋为三个以上，压力气袋以二维和一维结合的气袋式压力调整阵列来调整压力；其中一部分压力气袋以二维的气袋式压力调整阵列来调整压力，即每个压力气袋分别与单个开关阀连接，并由各自的开关阀控制充气或放气；另一部分气袋以一维的气袋式压力调整阵列来调整压力，即至少两个压力气袋与同一个开关阀连接，并由同一个开关阀控制所述压力气袋充气或放气。

作为优选，所述压力气袋包括一排与人体肩部和颈部高度相对应的压力气袋，两边肩部所对应的压力气袋比颈部对应的压力气袋形状高突，使颈部对应的压力气袋相对凹入。

作为优选方案，该装置包括有能把常用姿势的调整资料记录下来的与微处理器连接的存储器。存储器把常用姿势的调整资料记录下来，可以随时调用，不经过测量接触人体界面的压力，直接依照记录下来的资料将数个可控制大小的压力气袋调整成常用姿势。

该装置设有手动控制输入界面，在调用记录下来的调整资料直接将压力气袋调整成常用姿势之后，可以通过所述手动控制输入界面将压力气袋调整到使人觉得舒服的位置。

另一种方案中，该装置设有手动控制输入界面，在二维压力传感器配合接触人体的压力自动调整压力气袋的压力后，可以通过所述手动控制输入界面将压力气袋调整到使人觉得舒服的位置。

本发明在使用时，连续若干次调整气袋压力使压力一致，每次以固定的时间进行充气或放气，调整过程中每次先重新测量平均压力，然后再把大于平均压力的气袋以固定的时间降低压力，把小于平均压力的气袋以固定的时间增加压力，所述的调整次数配合每次调整的压力改变量而设为固定值，以避免控制系统振荡。

作为优选方案，先把气袋压力放掉，充气到50％，然后以每单次增加或减少的压力值为充满时最大总压力的7％的压力值来调节气袋大小，调整次数为6次。

有益效果：本发明的一种自动均压调整装置及其均压调整方法利用二维柔性压力传感器检测压力、并通过气袋调整人体接触座椅或床铺的压力以达到令人感到舒适的均压，既可以侦测压力，又可以进行按摩，给人们的生活带来方便。

附图说明

图1为本发明的一种自动均压调整装置的结构框图；

图2为柔性分布式压力传感器部分的框图；

图3为压力气袋以二维的气袋式压力调整阵列来调整6个压力气袋的示意图；

图4为压力气袋以二维的气袋式压力调整阵列来调整9个压力气袋的示意图；

图5为压力气袋以一维的气袋式压力调整阵列来调整压力的示意图；

图6为压力气袋以二维和一维结合的气袋式压力调整阵列来调整压力的示意图；

图7为一种二维分布式柔性压力传感器的示意图；

图8为一种网格压力传感芯片的示意图；

图9为一种气袋式按摩椅的示意图；

图10为一种气袋式按摩系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，本发明的一种自动均压调整装置包括柔性分布式压力传感器部分、气袋式压力调整设备部分和微处理器，柔性分布式压力传感器部分包括二维压力传感器、信号整形器和数字转换器，气袋式压力调整设备部分包括开关阀驱动电路、开关阀和压力气袋；二维压力传感器将压力气袋产生的压力转换成电子信号传输给信号整形器，信号整形器将信号调整为模拟信号传输给数字转换器，数字转换器将模拟信号转换为数字信号传输给微处理器，微处理器控制驱动电路，驱动电路控制开关阀打开或者关闭，进而控制压力气袋充气或放气。

如图2所示，柔性分布式压力传感器部分，扫描电路通过行扫描电路和列扫描电路与信号处理电路、接口转换电路和微型计算机连接。

本发明的一种自动均压调整装置在使用时，气袋式压力调整设备部分有三种常用方案：

一种方案是：压力气袋为两个以上，压力气袋以二维的气袋式压力调整阵列来调整压力，即每个压力气袋分别与单个开关阀连接，并由各自的单个开关阀控制充气或放气，一个驱动电路与多个开关阀连接。如图3所示，共有六个压力气袋和六个开关阀，每个压力气袋由各自对应的一个开关阀来控制。例如，要对第一列第一排及第二列第三排的压力气袋充气时，采用以下步骤：(1)关闭放气开关阀718，同时关掉所有的压力气袋充放气管上的开关阀；(2)打开充气开关阀710，再打开第一列第一排压力气袋的充放气管上的开关阀712与第二列第三排压力气袋充放气管上的开关阀746；(3)充气的打气帮浦把充气源的气体经过充气开关阀710，充放气管上的开关阀712/746，打入第一列第一排的压力气袋722及第二列第三排的压力气袋766。

如图4所示，共有九个压力气袋九个开关阀。例如，要对第一列第一排及第三列第三排的气袋充气，采用以下步骤：(1)关闭放气开关阀818，关掉所有的压力气袋充放气管的开关阀；(2)打开充气开关阀810，打开第一列第一排压力气袋充放气管的开关阀812与第三列第三排压力气袋充放气管的开关阀876；(3)充气的打气帮浦把充气源的气体经过充气开关阀810，充放气管的开关阀812/876，打入第一列第一排的压力气袋822及第三列第三排的压力气袋896。

另一种方案是：压力气袋为两个以上，压力气袋以一维的气袋式压力调整阵列来调整压力，即至少两个压力气袋与同一个开关阀连接，并由同一个开关阀控制所述压力气袋充气或放气。如图5所示，共有六个压力气袋和三个开关阀，同一高度上的两个压力气袋由同一个开关阀控制。例如，要对第一及第三排的气袋充气，采用以下步骤：(1)关闭放气开关阀618，关掉所有的气袋充放气管的开关阀；(2)打开充气开关阀610，打开第一排气袋充放气管的开关阀612与第三排气袋充放气管的开关阀616；(3)充气的打气帮浦就可以把充气源的气体经过充气开关阀610，充放气管的开关阀612/616，打入第一排的气袋622及第三排的气袋626。

第三种方案是：压力气袋为三个以上，压力气袋以二维和一维结合的气袋式压力调整阵列来调整压力；其中一部分压力气袋以二维的气袋式压力调整阵列来调整压力，即每个压力气袋分别与单个开关阀连接，并由各自的开关阀控制充气或放气；另一部分气袋以一维的气袋式压力调整阵列来调整压力，即至少两个压力气袋与同一个开关阀连接，并由同一个开关阀控制所述压力气袋充气或放气。如图6所示，部分区域的压力气袋为一维的气袋式压力调整，其他区域以二维的模式进行控制。这是由于人体的造型结构比较复杂，有些区域比较需要各点做压力调节，但是有些区域则不会那么敏感。对210\211\212(剖面A-A)与240\241\242(剖面C-C)只进行一维式控制，可以在剖面A-A与剖面C-C中看到各气袋的大小阴影在同一高度上面是一样的；而对需要更好的配合人体背部各点凹凸不平的区域，则采取二维的气袋式压力调整，对各点单独控制，这样可以改进了只用一维或者只用二维的单一控制模式的问题，可以同时兼顾成本与舒适性能的考量。把颈部的气袋210\211\212以及腹部240\241\242改成一维的控制模式进行控制，而上背部的气袋220\221\222与下背部的气袋230\231\232则依旧保持二维模式进行控制，这是因为人体在颈部高度几乎只有颈部会需要压力回馈，颈部两边是比较空的，不需要做压力回馈，而下腹部一般用一个相同的垫子，就可以提供足够舒适的支撑。此外，由于均压原理，在没有达到“均压”之前会对气袋持续充气，在此提出将气袋210与212加大，这是因为一般头部会压在中间气袋211的上面，210与212是空的，气袋211上面的压力传感器会在比较低的高度就感应到压力，所以在同一排颈部两边肩部以上高度的两气袋210与212要比颈部的气袋211略微突出，才可以让颈部有更完美舒适的效果。本方案中，颈部由一个气阀进行单独控制，下腰腹部由一个气阀进行单独控制，上背与下背部仍保持二维控制使用了六个气阀各自控制，降低了它的整体成本，但比起全部气袋以一维控制而言，又提供了较好的舒适感。

该装置包括有能把常用姿势的调整资料记录下来的与微处理器连接的存储器。存储器把常用姿势的调整资料记录下来，可以随时调用，不经过测量接触人体界面的压力，直接依照记录下来的资料将数个可控制大小的压力气袋调整成常用姿势。该装置包括手动控制输入界面。调用存储器记录下来的资料直接将数个可控制大小的压力气袋快速调整成常用姿势之后，可以经过手动控制输入界面将压力气袋调整到使用者觉得舒服的位置。

该装置设有手动控制输入界面，在二维压力传感器配合接触人体的压力自动调整压力气袋的压力后，可以通过所述手动控制输入界面将压力气袋调整到使人觉得舒服的位置。

本发明在使用时，连续若干次调整气袋压力使压力一致，每次以固定的时间进行充气或放气，调整过程中每次先重新测量平均压力，然后再把大于平均压力的气袋以固定的时间降低压力，把小于平均压力的气袋以固定的时间增加压力，所述的调整次数配合每次调整的压力改变量而设为固定值，以避免控制系统振荡。先把气袋压力放掉，充气到50％，然后以每单次增加或减少的压力值为充满时最大总压力的7％的压力值来调节气袋大小，调整次数为6次。

压力气袋从没有气到充满气大概是三秒，由满气状态放气到没有气大约也是3秒，全部扫描完毕所有的压力传感器侦测点与计算平均值大约需要0.1秒。本发明在使用时均压调整的方法包括以下步骤：(1)放掉所有气袋中的气；(2)设定各气袋对应调节次数记忆位置为6；(3)全体气袋充气1.5秒；(4)开始一次的压力调整(5)扫描二维柔性传感器各点压力；(6)计算压力平均值；(7)将高于压力平均值控制点所对应的气袋放气0.2秒，并将这些气袋对应调节次数记忆位置储存值减1；(8)将低于压力平均值控制点所对应的气袋充气0.2秒，并将这些气袋对应调节次数记忆位置储存值加1；(9)看是否调整了6次，没有就回到步骤4；已经调整6次就进到步骤10；(10)进入手动调节；(11)将调节次数记忆位置储存值记录到非挥发性存储器(Non volatile memory)当中以备后续使用。

调用非挥发性存储器储存值记录调整压力步骤：(1)放掉所有气袋中的气；(2)读入定各气袋对应调节次数记忆位置的储存值；(3)全体气袋充气1.5秒：(4)开始一次的压力调整；(5)将对应调节次数记忆位置的储存值小于6所对应的气袋放气0.2秒，并将这些气袋对应调节次数记忆位置储存值加1；(6)将对应调节次数记忆位置的储存值大于6所对应的气袋充气0.2秒，并将这些气袋对应调节次数记忆位置储存值减1；(7)看是否调整了6次，没有就回到步骤4；调整6次就进到步骤8；(8)进入手动调节。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种自动均压调整装置，其特征在于：该装置包括柔性分布式压力传感器部分、气袋式压力调整设备部分和微处理器，所述柔性分布式压力传感器部分包括二维柔性压力传感器、信号整形器和数字转换器；所述气袋式压力调整设备部分包括开关阀驱动电路、开关阀和压力气袋；所述二维柔性压力传感器用来将接触人体界面的压力通过信号整形器、数字转换器转换为数字信号传输给微处理器；所述压力气袋用来配合二维柔性压力传感器测量到的接触人体界面的压力而改变形状；所述微处理器根据二维柔性压力传感器测量到的接触人体界面的压力来控制压力气袋自动调整形状，使压力气袋接触人体界面的压力一致。

2.根据权利要求1所述的一种自动均压调整装置，其特征在于：所述压力气袋为两个以上，压力气袋以二维的气袋式压力调整阵列来调整压力，即每个压力气袋分别与单个开关阀连接，并由各自的开关阀控制充气或放气。

3.根据权利要求1所述的一种自动均压调整装置，其特征在于：所述压力气袋为两个以上，压力气袋以一维的气袋式压力调整阵列来调整压力，即至少两个压力气袋与同一个开关阀连接，并由同一个开关阀控制所述压力气袋充气或放气。

4.根据权利要求1所述的一种自动均压调整装置，其特征在于：所述压力气袋为三个以上，压力气袋以二维和一维结合的气袋式压力调整阵列来调整压力；其中一部分压力气袋以二维的气袋式压力调整阵列来调整压力，即每个压力气袋分别与单个开关阀连接，并由各自的开关阀控制充气或放气；另一部分气袋以一维的气袋式压力调整阵列来调整压力，即至少两个压力气袋与同一个开关阀连接，并由同一个开关阀控制所述压力气袋充气或放气。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种自动均压调整装置，其特征在于：包括能把常用姿势的调整资料记录下来的与微处理器连接的存储器。

6.根据权利要求5所述的一种自动均压调整装置，其特征在于：包括手动控制输入界面，在调用记录下来的调整资料直接将压力气袋调整成常用姿势之后，通过所述手动控制输入界面将压力气袋调整到使人觉得舒服的位置。

7.根据权利要求1至4任一项所述的一种自动均压调整装置，其特征在于：包括手动控制输入界面，在二维压力传感器配合接触人体的压力自动调整压力气袋的压力后，通过所述手动控制输入界面将压力气袋调整到使人觉得舒服的位置。

8.根据权利要求4所述的一种自动均压调整装置，其特征在于：所述压力气袋包括一排与人体肩部和颈部高度相对应的压力气袋，两边肩部所对应的压力气袋比颈部对应的压力气袋形状高突，使颈部对应的压力气袋相对凹入。

9.权利要求1至4任一项所述的一种自动均压调整装置的均压调整方法，其特征在于：连续若干次调整气袋压力使压力一致，每次以固定的时间进行充气或放气，调整过程中每次先重新测量平均压力，然后再把大于平均压力的气袋以固定的时间降低压力，把小于平均压力的气袋以固定的时间增加压力，所述的调整次数配合每次调整的压力改变量而设为固定值，以避免控制系统振荡。

10.根据权利要求9所述的一种自动均压调整装置的均压调整方法，其特征在于：先把气袋压力放掉，充气到50％，然后以每单次增加或减少的压力值为充满时最大总压力的7％的压力值来调节气袋大小，调整次数为6次。