CN105877756A - 一种坐姿测量装置、智能坐垫和智能坐具 - Google Patents

一种坐姿测量装置、智能坐垫和智能坐具 Download PDF

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Abstract

本发明适用于智能坐具领域，提供了一种坐姿测量装置、智能坐垫和智能坐具。所述坐姿测量装置包括两个光纤传感器，分别与两个光纤传感器电连接的信号处理单元，和与信号处理单元电连接的供电单元，所述坐姿测量装置还包括与信号处理单元电连接的提示单元和/或无线通讯单元，所述两个光纤传感器分别呈左右或前后并列排布，所述光纤传感器用于检测传感器表面的压力变化产生的光信号变化，所述信号处理单元用于根据光纤传感器检测的传感器表面的压力变化产生的光信号变化分析出用户坐姿。本发明的坐姿测量装置设计性能好，成本低，可移植性好，应用广泛，可以方便的移植到椅子，沙发和坐垫等应用当中，对于没有椅脚的椅子也适用。

Description

一种坐姿测量装置、智能坐垫和智能坐具
技术领域
本发明属于智能坐具领域，尤其涉及一种坐姿测量装置、智能坐垫和智能坐具。
背景技术
保持良好的坐姿可以帮助人们提高工作、学习效率，减轻疲劳。较长时间的不正确坐姿会加重骨骼和肌肉的压力，让人容易觉得疲劳或者下肢发麻，长期下去容易导致近视、驼背、肩颈痛、腰肌劳损、腰痛等疾病，尤其是对于骨骼处于发育阶段的青少年，长时间的不正确坐姿会极大的影响身体发育。
目前，保持良好的坐姿主要靠人们养成良好的习惯，市面上存在的主要是久坐提醒的设备。另外，虽然专利号为ZL201110178636.1的专利公开了一种具有坐姿检测装置的座椅，通过固定在四个椅脚下压力传感器值的变化，分析人的重心变化从而判断坐姿，但该座椅准确度较低，而且对那些没有椅脚的椅子无法适用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种坐姿测量装置、智能坐垫和智能坐具，旨在解决现有技术的坐姿检测装置对没有椅脚的椅子无法适用的问题。
第一方面，本发明提供了一种坐姿测量装置，所述坐姿测量装置包括两个光纤传感器，分别与两个光纤传感器电连接的信号处理单元，和与信号处理单元电连接的供电单元，所述坐姿测量装置还包括与信号处理单元电连接的提示单元和/或无线通讯单元，所述两个光纤传感器分别呈左右或前后并列排布，所述光纤传感器用于检测传感器表面的压力变化产生的光信号变化，所述信号处理单元用于根据光纤传感器检测的传感器表面的压力变化产生的光信号变化分析出用户坐姿。
进一步地，所述光纤传感器是面状的光纤压力传感器。
进一步地，所述光纤压力传感器呈长方形或正方形。
进一步地，所述光信号是光强、波长、调制频率或相位。
进一步地，所述信号处理单元具体包括依次电连接的光电转换电路、信号放大滤波电路、MCU、光源驱动电路和光源，光电转换电路和光源还分别通过光纤连接器与光纤传感器连接，MCU分别与供电单元、提示单元和无线通讯单元电连接。
进一步地，所述坐姿测量装置还包括网格状受力单元，当两个光纤传感器呈左右并列排布时，网格状受力单元放置在两个左右并列排布的光纤传感器拼合成的上表面的后端或前端；当两个光纤传感器呈前后并列排布时，网格状受力单元放置在两个前后并列排布的光纤传感器拼合成的上表面的左侧或右侧。
进一步地，所述网格状受力单元是一块具有网格状凸起的面板或者是一块网格状的滤网。
进一步地，所述坐姿测量装置还包括两个光纤传感器，四个光纤传感器分别呈左前、右前、左后、右后并列排布，四个光纤传感器均与信号处理单元电连接。
第二方面，本发明提供了一种智能坐垫，所述智能坐垫包括坐垫本体和安装在坐垫本体中的坐姿测量装置，所述坐姿测量装置采用上述的坐姿测量装置。
第三方面，本发明提供了一种智能坐具，所述智能坐具包括坐具本体和安装在坐具本体中的坐姿测量装置，所述坐姿测量装置采用上述的坐姿测量装置。
在本发明中，由于坐姿测量装置包括两个呈左右并列排布的光纤传感器，因此，可以判断出用户的坐姿是靠左倾还是靠右倾；或者，由于坐姿测量装置包括两个呈前后并列排布的光纤传感器，因此，可以判断出用户的坐姿是靠前倾还是靠后倾；或者，由于坐姿测量装置包括两个呈左右并列排布的光纤传感器和一放置于前侧或者后侧的网格状受力单元，或者，由于坐姿测量装置包括两个呈前后并列排布的光纤传感器和一放置于左侧或者右侧的网格状受力单元，因此，可以判断出用户的坐姿是靠前倾、靠后倾、靠左倾还是靠右倾；或者，由于坐姿测量装置包括四个呈左前、右前、左后、右后并列排布的光纤传感器，因此，可以判断出用户的坐姿是靠左前、右前、左后还是右后倾。
又由于光纤传感器的灵敏度很高，可以测量出细微的压力变化，且光纤传感器是面状的光纤压力传感器，因此任何位置上的细微压力变化都可以被捕捉到，从而使得坐姿的测量结果更加准确。另外，该坐姿测量装置设计性能好，成本低，可移植性好，应用广泛，可以方便的移植到椅子，沙发和坐垫等应用当中，因此对于没有椅脚的椅子也适用。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的坐姿测量装置的功能模块框图。
图2是本发明实施例二提供的坐姿测量装置的示意图。
图3是本发明实施例二提供的另一坐姿测量装置的示意图。
图4是本发明实施例三提供的坐姿测量装置的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一：
请参阅图1，本发明实施例一提供的坐姿测量装置包括两个光纤传感器11，分别与两个光纤传感器11电连接的信号处理单元12，和与信号处理单元12电连接的供电单元13，本发明实施例一提供的坐姿测量装置还包括与信号处理单元12电连接的提示单元14和/或无线通讯单元15。
在本发明实施例一中，
光纤传感器11是面状的光纤压力传感器，外观类似鼠标垫，光纤压力传感器尤其是呈长方形或正方形。两个光纤传感器11分别呈左右或前后并列排布。光纤传感器11用于检测传感器表面的压力变化产生的光信号变化，由于压力和光信号具有唯一的对应关系，即当压力增大或减小时，通过光纤传感器的光信号也会相应变化，因此可以根据光信号的变化分析出压力的变化；光纤传感器的灵敏度很高，可以测量出细微的压力变化。其中，光信号可以是光强、波长、调制频率、相位等。
信号处理单元12用于根据呈左右或前后并列排布的两个光纤传感器11检测的传感器表面的压力变化产生的光信号变化分析出用户坐姿。信号处理单元12具体可以包括依次电连接的光电转换电路、信号放大滤波电路、MCU(微处理器)、光源驱动电路和光源，光电转换电路和光源还分别通过光纤连接器与光纤传感器11连接，MCU分别与供电单元13、提示单元14和无线通讯单元15电连接。当光信号为光强，且两个光纤传感器11呈左右并列排布时，当用户靠左倾时，左侧压力大于右侧压力，左侧光纤传感器11的光信号弱于右侧光纤传感器11；当用户靠右倾时，右侧压力大于左侧压力，右侧光纤传感器11的光信号弱于左侧光纤传感器11；因此通过判断左右两个光纤传感器11的光信号变化，就可以计算出光纤两个光纤传感器11上的压力分布情况，从而可以判断用户的坐姿。当光信号为光强，且两个光纤传感器11呈前后并列排布时，当用户靠前倾时，前面压力大于后面压力，前面光纤传感器11的光信号弱于后面光纤传感器11；当用户靠后倾时，后面压力大于前面压力，后面光纤传感器11的光信号弱于前面光纤传感器11；因此通过判断前后两个光纤传感器11的光信号变化，就可以计算出前后两个光纤传感器11上的压力分布情况，从而可以判断用户的坐姿。
供电单元13用于给两个光纤传感器11、提示单元14和无线通讯单元15供电。供电单元13可以是电源适配器，与市电连接。供电单元13具体也可以包括电池充放电管理电路和分别与电池充放电管理电路电连接的电压转换电路和蓄电池，电压转换电路与信号处理单元12的MCU电连接。
提示单元14用于当信号处理单元12分析出用户坐姿不正确时，由信号处理单元12控制提示单元14向用户发出提示。提示单元14具体可以是蜂鸣器或者是LED灯或者是LED显示模块。
无线通讯单元15用于将信号处理单元12分析出的用户坐姿发送至用户的终端设备上。无线通讯单元15具体可以是WIFI模块、GPRS模块、CDMA模块、GSM模块、蓝牙模块、Zigbee模块等。
本发明实施例一提供的坐姿测量装置的工作原理如下：
信号处理单元12的MCU控制光源驱动电路，使光源发光，光源发出的光进入两个分别呈左右或前后并列排布的光纤传感器11，两个光纤传感器11检测传感器表面的压力变化产生的光信号变化，由信号处理单元12的光电转换电路转换成电信号，经信号放大滤波电路放大滤波后，由MCU进行采集。MCU根据转换成电信号后的呈左右或前后并列排布的两个光纤传感器11检测的传感器表面的压力变化产生的光信号变化分析出用户坐姿，将用户坐姿通过无线通讯单元15发送至用户的终端设备上，或者当信号处理单元12分析出用户坐姿不正确时，由信号处理单元12控制提示单元14向用户发出提示。
实施例二：
请参阅图2和图3，本发明实施例二提供的坐姿测量装置与本发明实施例一提供的坐姿测量装置的区别在于，本发明实施例二提供的坐姿测量装置还包括网格状受力单元22，当两个光纤传感器21呈左右并列排布时，网格状受力单元22放置在两个左右并列排布的光纤传感器21拼合成的上表面的后端或前端(图2为后端)；当两个光纤传感器31呈前后并列排布时，网格状受力单元32放置在两个前后并列排布的光纤传感器31拼合成的上表面的左侧或右侧(图3为左侧)。
在本发明实施例二中，网格状受力单元可以是一块具有网格状凸起的面板或者是一块网格状的滤网，尤其是网格状的塑料滤网，网格状受力单元用于增加光纤传感器的光纤对压力变化的敏感度。
本发明实施例二提供的坐姿测量装置的工作原理如下：
信号处理单元的MCU控制光源驱动电路，使光源发光，光源发出的光进入两个分别呈左右或前后并列排布的光纤传感器，两个光纤传感器检测传感器表面的压力变化产生的光信号变化，由信号处理单元的光电转换电路转换成电信号，经信号放大滤波电路放大滤波后，由MCU进行采集。MCU根据转换成电信号后的呈左右或前后并列排布的两个光纤传感器检测的传感器表面的压力变化产生的光信号变化分析出用户坐姿。
当光信号为光强，且两个光纤传感器呈左右并列排布，网格状受力单元放置在两个左右并列排布的光纤传感器拼合成的上表面的后端时，当用户靠左倾时，左侧压力大于右侧压力，左侧光纤传感器的光信号弱于右侧光纤传感器；当用户靠右倾时，右侧压力大于左侧压力，右侧光纤传感器的光信号弱于左侧光纤传感器；当用户靠前倾时，由于前端没有网格状受力单元，从而使两个光纤传感器的压力一起变小，所以两个光纤传感器的光信号值会一起变大，当用户靠后倾时，由于后端放置有网格状受力单元，从而使两个光纤传感器的压力一起变大，所以两个光纤传感器的光信号值会一起变小，因此通过判断左右两个光纤传感器的光信号变化，就可以计算出光纤两个光纤传感器上的压力分布情况，从而可以判断用户的坐姿，例如是左倾、右倾、前倾和后倾。当网格状受力单元放置在两个左右并列排布的光纤传感器拼合成的上表面的前端时，原理类似，此处不再描述。
当光信号为光强，且两个光纤传感器呈前后并列排布，网格状受力单元放置在两个前后并列排布的光纤传感器拼合成的上表面的左侧时，当用户靠前倾时，前面压力大于后面压力，前面光纤传感器的光信号弱于后面光纤传感器；当用户靠后倾时，后面压力大于前面压力，后面光纤传感器的光信号弱于前面光纤传感器；当用户靠左倾时，由于左侧放置有网格状受力单元，从而使两个光纤传感器的压力一起变大，所以两个光纤传感器的光信号值会一起变小；当用户靠右倾时，由于右侧没有网格状受力单元，从而使两个光纤传感器的压力一起变小，所以两个光纤传感器的光信号值会一起变大，因此通过判断左右两个光纤传感器的光信号变化，就可以计算出光纤两个光纤传感器上的压力分布情况，从而可以判断用户的坐姿，例如是左倾、右倾、前倾和后倾。当网格状受力单元放置在两个前后并列排布的光纤传感器拼合成的上表面的右侧时，原理类似，此处不再描述。
最后将用户坐姿通过无线通讯单元发送至用户的终端设备上，或者当信号处理单元分析出用户坐姿不正确时，由信号处理单元控制提示单元向用户发出提示。
实施例三：
请参阅图4，本发明实施例三提供的坐姿测量装置与本发明实施例一提供的坐姿测量装置的区别在于，本发明实施例三提供的坐姿测量装置包括四个光纤传感器41，四个光纤传感器41分别呈左前、右前、左后、右后并列排布。四个光纤传感器41均与信号处理单元电连接。
下面以光信号为光强为例描述本发明实施例三提供的坐姿测量装置的工作原理：
当用户靠左前倾时，左前侧压力大于其他侧压力，左前侧的光纤传感器的光信号弱于其他侧光纤传感器；当用户靠右前倾时，右前侧压力大于其他侧压力，右前侧光纤传感器的光信号弱于其他侧光纤传感器，当用户靠左后倾时，左后侧压力大于其他侧压力，左后侧光纤传感器的光信号弱于其他侧光纤传感器；当用户靠后倾时，右后侧压力大于其他侧压力，右后侧光纤传感器的光信号弱于其他侧光纤传感器；因此通过由信号处理单元判断左前、右前、左后、右后四个光纤传感器的光信号变化，就可以计算出左前、右前、左后、右后四个光纤传感器上的压力分布情况，从而可以判断用户的坐姿。
实施例四：
本发明实施例四提供了一种智能坐垫，该智能坐垫包括坐垫本体和安装在坐垫本体中的坐姿测量装置，该坐姿测量装置可以是本发明实施例一、二或三提供的坐姿测量装置。
实施例五：
本发明实施例五提供了一种智能坐具，该智能坐具包括坐具本体和安装在坐具本体中的坐姿测量装置，该坐姿测量装置可以是本发明实施例一、二或三提供的坐姿测量装置。本发明实施例五提供的智能坐具包括智能座椅、智能沙发等。
在本发明中，由于坐姿测量装置包括两个呈左右并列排布的光纤传感器，因此，可以判断出用户的坐姿是靠左倾还是靠右倾；或者，由于坐姿测量装置包括两个呈前后并列排布的光纤传感器，因此，可以判断出用户的坐姿是靠前倾还是靠后倾；或者，由于坐姿测量装置包括两个呈左右并列排布的光纤传感器和一放置于前侧或者后侧的网格状受力单元，或者，由于坐姿测量装置包括两个呈前后并列排布的光纤传感器和一放置于左侧或者右侧的网格状受力单元，因此，可以判断出用户的坐姿是靠前倾、靠后倾、靠左倾还是靠右倾；或者，由于坐姿测量装置包括四个呈左前、右前、左后、右后并列排布的光纤传感器，因此，可以判断出用户的坐姿是靠左前、右前、左后还是右后倾。
又由于光纤传感器的灵敏度很高，可以测量出细微的压力变化，且光纤传感器是面状的光纤压力传感器，因此任何位置上的细微压力变化都可以被捕捉到，从而使得坐姿的测量结果更加准确。另外，该坐姿测量装置设计性能好，成本低，可移植性好，应用广泛，可以方便的移植到椅子，沙发和坐垫等应用当中，因此对于没有椅脚的椅子也适用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种坐姿测量装置，其特征在于，所述坐姿测量装置包括两个光纤传感器，分别与两个光纤传感器电连接的信号处理单元，和与信号处理单元电连接的供电单元，所述坐姿测量装置还包括与信号处理单元电连接的提示单元和/或无线通讯单元，所述两个光纤传感器分别呈左右或前后并列排布，所述光纤传感器用于检测传感器表面的压力变化产生的光信号变化，所述信号处理单元用于根据光纤传感器检测的传感器表面的压力变化产生的光信号变化分析出用户坐姿。
2.如权利要求1所述的坐姿测量装置，其特征在于，所述光纤传感器是面状的光纤压力传感器。
3.如权利要求2所述的坐姿测量装置，其特征在于，所述光纤压力传感器呈长方形或正方形。
4.如权利要求1所述的坐姿测量装置，其特征在于，所述光信号是光强、波长、调制频率或相位。
5.如权利要求1所述的坐姿测量装置，其特征在于，所述信号处理单元具体包括依次电连接的光电转换电路、信号放大滤波电路、MCU、光源驱动电路和光源，光电转换电路和光源还分别通过光纤连接器与光纤传感器连接，MCU分别与供电单元、提示单元和无线通讯单元电连接。
6.如权利要求1所述的坐姿测量装置，其特征在于，所述坐姿测量装置还包括网格状受力单元，当两个光纤传感器呈左右并列排布时，网格状受力单元放置在两个左右并列排布的光纤传感器拼合成的上表面的后端或前端；当两个光纤传感器呈前后并列排布时，网格状受力单元放置在两个前后并列排布的光纤传感器拼合成的上表面的左侧或右侧。
7.如权利要求6所述的坐姿测量装置，其特征在于，所述网格状受力单元是一块具有网格状凸起的面板或者是一块网格状的滤网。
8.如权利要求1所述的坐姿测量装置，其特征在于，所述坐姿测量装置还包括两个光纤传感器，四个光纤传感器分别呈左前、右前、左后、右后并列排布，四个光纤传感器均与信号处理单元电连接。
9.一种智能坐垫，其特征在于，所述智能坐垫包括坐垫本体和安装在坐垫本体中的坐姿测量装置，所述坐姿测量装置采用权利要求1至8任一项所述的坐姿测量装置。
10.一种智能坐具，其特征在于，所述智能坐具包括坐具本体和安装在坐具本体中的坐姿测量装置，所述坐姿测量装置采用权利要求1至8任一项所述的坐姿测量装置。
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