CN106143370B - 座椅智能调节装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车座椅技术领域，具体涉及座椅智能调节装置及方法。输入驾驶员的体型参数，根据驾驶员的不同体型参数计算出不同驾驶员对应的最佳坐姿驾驶位置，在驾驶员上车前，先将座椅移动至方便驾驶员入座的迎宾位置，再将座椅移动至最佳坐姿驾驶位置。当驾驶员向智能控制器输入性别和体型参数时，智能控制器对驾驶员的最佳坐姿驾驶位置进行计算，并自动移至最佳坐姿驾驶位置，使得不同体型的驾驶员均能获得最佳乘坐体验。

Description

座椅智能调节装置及方法
技术领域
本发明涉及汽车座椅技术领域，具体涉及座椅智能调节装置及方法。
背景技术
一般汽车座椅有六向可调节(座椅前后调节，座椅高度调节，靠背前后调节)，按调节方式可分为手动调节和电动调节。但不论手动调节和电动调节，传统座椅均未对驾驶员的体型参数进行区分，而是驾驶员自己根据经验调节座椅至舒适位置。然而，由于人体差异，不同的驾驶员性别和体型特征不同，导致对驾驶座椅的舒适位置要求不同。若根据驾驶员经验调节座椅至舒适位置，由于驾驶员经验差异，需要较长的调节时间，同时这往往与实际的最舒适位置有差异，从而影响驾驶员乘坐舒适性和操作相关按键开关方便性，还会影响视野行车安全。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种能够根据驾驶员体型参数自动将座椅移动至最舒适位置的座椅智能调节装置及方法。
对于本发明一种座椅智能调节装置，其技术方案为，包括座椅滑轨、座椅固定架、座椅骨架、座椅靠背、前后调节电机、高度调节电机和角度调节电机，所述前后调节电机用于驱动座椅固定架在座椅滑轨上前后滑动，所述座椅骨架与座椅固定架铰接连接，且可在高度调节电机的驱动下相对于座椅固定架上下运动，所述座椅靠背与座椅骨架通过靠背转轴连接，且可在角度调节电机驱动下绕靠背转轴转动，还包括驶员参数信息输入端、智能控制器和用于获取座椅固定架水平位移量的直线位移传感器、用于获取座椅骨架上下位移量的高度位移传感器、用于获取座椅靠背旋转角度的角度传感器，用于检测驾驶员是否入座的压力传感器，所述直线位移传感器、高度位移传感器和角度传感器、压力传感器的信号输出端与智能控制器连接，所述智能控制器控制信号输出端与前后调节电机、高度调节电机和角度调节电机连接，所述驾驶员参数信息输入端与智能控制器通过无线电连接。
进一步的，驾驶员参数信息输入端，为手机APP。
对于本发明一种座椅智能调节方法，其技术方案为：
输入驾驶员的体型参数，根据驾驶员的不同体型参数计算出不同驾驶员对应的最佳坐姿驾驶位置，在驾驶员上车前，先将座椅移动至方便驾驶员入座的迎宾位置，再将座椅移动至最佳坐姿驾驶位置。
进一步的，根据驾驶员的不同体型参数计算出不同驾驶员对应的最佳坐姿驾驶位置的过程为：
根据驾驶员的性别、体重和身高，得出驾驶员的人体百分位(per)；
根据所述驾驶员的人体百分位(per)得到驾驶员座椅H点至驾驶员踵点高度z的曲线；
根据该驾驶员处于最佳坐姿驾驶位置时其等效眼点与设计参考驾驶员等效眼点的连线斜率σ，从z的曲线中确定驾驶员座椅H点至驾驶员踵点的最佳高度z(per)；
根据驾驶员(per)座椅H点至驾驶员踵点的最佳高度z(per)确定H点到驾驶员踵点的最佳水平距离L53(per)和H点到驾驶员踵点的最佳垂直距离H30(per)；
根据L53(per)和H30(per)的取值，确定所述驾驶员的最佳坐姿驾驶位置；
所述σ根据经验获得。
进一步的，所述α与z(per)的关系为：
tgσ＝{z(per)-z(95)+(HE(per)-HE(95))*cos(A40(per))}/[XH(per)-XH(95)+(HE(per)-HE(95))*sin(A40(95))]，
其中，所述A40(per)＝A40(95)∈[21，25]，所述z(95)是设计参考驾驶员百分位为95时座椅H点至驾驶员踵点高度，所述HE(per)为驾驶员百分位为(per)坐姿眼高LE与大腿厚度h的差值，HE(95)为驾驶员百分位为95时坐姿眼高LE与大腿厚度h的差值，所述坐姿眼高LE与大腿厚度h均通过查表获得，所述XH(95)可查表获得。
进一步的，所述L53(per)与z(per)的关系为：L53(per)＝a-b*z(per)-c*z(per) 2-200*cos(A47(per))，所述a、b、c均为经验常数，所述A47(per)＝78.96-0.015*z(95)-0.000173*z(95) 2。
进一步的，所述H30(per)＝z(per)。
进一步的，所述方便驾驶员入座的迎宾位置即是座椅的向后最大极限位置。
进一步的，所述车辆熄火时，座椅自动退至迎宾位置。
本发明的有益效果：设定智能控制器和用于获取座椅固定架水平位移量的直线位移传感器、用于获取座椅骨架上下位移量的高度位移传感器、用于获取座椅靠背旋转角度的角度传感器。当驾驶员向智能控制器输入性别和体型参数时，智能控制器对驾驶员的最佳坐姿驾驶位置进行计算，并自动移至最佳坐姿驾驶位置，使得不同体型的驾驶员均能获得最佳乘坐体验。而在驾驶员入座和离座时，座椅均自动退至迎宾位，方便驾驶员入座和离座，提高了用户体验。
附图说明
图1为本发明控制流程图；
图2为人体坐姿示意图；
图3为男性人体百分位对照图；
图4为女性人体百分位对照图；
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
本发明包括座椅滑轨、座椅固定架、座椅骨架、座椅靠背、前后调节电机、高度调节电机和角度调节电机，前后调节电机用于驱动座椅固定架在座椅滑轨上前后滑动，座椅骨架与座椅固定架铰接连接，且可在高度调节电机的驱动下相对于座椅固定架上下运动，座椅靠背与座椅骨架通过靠背转轴连接，且可在角度调节电机驱动下绕靠背转轴转动，还包括智能控制器和用于获取座椅固定架水平位移量的直线位移传感器、用于获取座椅骨架上下位移量的高度位移传感器、用于获取座椅靠背旋转角度的角度传感器，以及用于对驾驶员是否入座进行监测的压力传感器，压力传感器、直线位移传感器、高度位移传感器和角度传感器的信号输出端与智能控制器连接，智能控制器控制信号输出端与前后调节电机、高度调节电机和角度调节电机连接。
如图1所示为本发明的控制流程图，在驾驶员D入座前，首先将自己的性别、身高、体重等参数输入至驾驶员参数信息输入端，智能控制器根据输入的驾驶员D的人体特征根据图3或图4，可以获取驾驶员人体百分位，再根据百分位计算出最佳坐姿位置Sd(Ld＝L53(d)，Hd＝H30(d)，Ad＝A40(d))。座椅位置一般默认在参考位置S1(L1＝L53(1)，H1＝H30(1)，A1＝A40(1))，(即95百分位位置)智能控制器首先判断座椅是否在迎宾位置Sv(Lv＝L53(v)，Hv＝H30(v)，Ad＝A40(v))(即为了方便驾驶员入座，座椅滑动至合适位置，如座椅最后极限位置，也可以根据不同车型设定，在程序上可设置默认值，但可以由驾驶员参数信息输入端修改)，如座椅不在迎宾位置Sv，智能控制器使座椅自动移动至迎宾位置Sv，此时座椅前后X调节量为：δx＝(Lv–L1)，前后调节电机驱动座椅固定架在座椅滑轨上滑动，直线位移传感器测量座椅滑轨移动量(即座椅固定架水平位移量)；高度Z向调节量为：δz＝Hv–H1，高度调节电机驱动座椅骨架在座椅固定架上移动，高度位移传感器测量座椅骨架移动量；靠背角调节量为：δα＝Av–A1，角度调节电机驱动座椅靠背绕靠背转轴转动，角度传感器测量靠背角转动角度。当驾驶员入座后，压力传感器发出信号给智能控制器，同时，智能控制器根据最佳坐姿位置Sd(Ld＝L53(d)，Hd＝H30(d)，Ad＝A40(d))，自动调节，此时座椅调节量分别为：前后X向调节量：δx＝Lv–Ld，前后调节电机驱动座椅固定架在座椅滑轨上滑动，直线位移传感器测量座椅前后移动量(即座椅固定架水平位移量)；高度Z向调节量：δz＝Hv–Hd+k，(k为体重修正系数)，高度调节电机驱动座椅骨架在座椅固定架上移动，高度位移传感器测量座椅骨架高度移动量；靠背角调节量：δα＝Av–Ad，角度调节电机驱动座椅靠背绕靠背转轴转动，角度传感器测量靠背角转动角度。座椅调节到位后，驾驶员也可根据需要手动微调座椅位置，智能控制器记录驾驶员的特征信息和座椅位置信息，当驾驶员下次入座前可根据记忆位置快速调节。当驾驶员熄火下车时，压力传感器发出信号给座椅智能控制器，座椅后退至迎宾位置Sv，方便驾驶员下车，随后座椅回位至参考位置S1。
如图2所示，根据人体坐姿示意图，驾驶员前方上下视野角由驾驶员眼点V确定，由座椅L53、H30、A40和驾驶员身高L决定；E1点为眼中心点，E点为通过E1点的水平线与座椅靠背角线交点，H点与E点的距离HE为测量的人体坐姿眼高LE与大腿厚度h的差值。
而根据中国男性成年人人体尺寸统计和中国女性成年人人体尺寸统计，可以获取HE的值，其中中国男性成年人人体尺寸统计见表1，中国女性成年人人体尺寸统计见表2。
表1：
表2：
表1和表2中的百分位2.5和97.5的人体尺寸根据GB10000-88插值计算。
根据设计经验，本实施例中将最佳坐姿位置设置为σ＝12°的位置，σ即最佳坐姿位置时驾驶员等效眼点E(per)与参考驾驶员等效眼点E(95)的连线斜率。
由于L53(per)＝XH(per)-200*cos(A47(per))，而XH(per)＝a-b*z(per)-c*z(per) 2，则有L53(per)＝a-b*z(per)-c*z(per) 2-200*cos(A47(per))，根据不同人体百分位H点轨迹统计表，可知不同百分位的XH取值，详见下表：
表3
百分位 XH(per)值(H点至PRP的水平距离)
97.5 XH(97.5)＝936.6+0.613879z(97.5)-0.00186247z(97.5) 2
95 XH(95)＝913.7+0.672316z(95)-0.00195530z(95) 2
90 XH(90)＝885.0+0.735374z(90)-0.00201650z(90) 2
50 XH(50)＝793.7+0.903387z(50)-0.00225518z(50) 2
10 XH(10)＝715.9+0.968793z(10)-0.00228674z(10) 2
5 XH(5)＝692.6+0.981427z(5)-0.00226230z(5) 2
2.5 XH(2.5)＝687.1+0.895336z(2.5)-0.00210494z(2.5) 2
由于tgσ＝{z(per)-z(95)+(HE(per)-HE(95))*cos(A40(per))}/[XH(per)-XH(95)+(HE(per)-HE(95))*sin(A40(95))]，而σ取12°，则有tg12°＝{z(per)-z(95)+(HE(per)-HE(95))*cos(A40(per))}/[XH(per)-XH(95)+(HE(per)-HE(95))*sin(A40(95))]，其中z(95)＝H30(95)，而H30(95)为汽车厂家设计时设定值，实例中设定H30(95)＝z(95)＝273(mm)，H30为H点到AHP的垂直距离。而根据汽车驾驶舒适性主观评价，驾驶员最佳的座椅靠背角A40的经验值为：轿车型：24°～25°；SUV型：21°～23°即A40(per)∈[21，25]，从而可以求取驾驶员座椅H点至驾驶员踵点的最佳高度z(per)，最终得出L53(per)的值。
为进一步解释，本发明以身高L为168(mm)，体重70kg的驾驶员为实施例进行说明：
根据图3可查出该驾驶员D身高对应为50百分位，根据表1可以查出该驾驶员对应坐姿眼高LE＝798(mm)，坐姿大腿厚h＝130(mm)，H点与E点的距离HE为测量的人体坐姿眼高LE与大腿厚度h的差值，则有HE(50)＝668(mm)，最后根据式：
tg12°＝{z(per)-z(95)+(HE(per)-HE(95))*cos(A40(per))}/[XH(per)-XH(95)+(HE(per)-HE(95))*sin(A40(95))]，
和式：
L53(per)＝XH(per)-200*cos(A47(per))，A47(per)＝78.96-0.015*z(95)-0.000173*z(95) 2，得出：H30(50)＝z(50)＝279(mm)，L53(50)＝776(mm)。
如此，则驾驶员D最佳坐姿位置Sd为(Ld＝776mm，Hd＝279mm，Ad＝25°)
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种座椅智能调节方法，其特征在于：输入驾驶员的体型参数，智能控制器根据驾驶员的不同体型参数计算出不同驾驶员对应的最佳坐姿驾驶位置，在驾驶员上车前，智能控制器先将座椅移动至方便驾驶员入座的迎宾位置，再将座椅移动至最佳坐姿驾驶位置；
根据驾驶员的不同体型参数计算出不同驾驶员对应的最佳坐姿驾驶位置的过程为：
根据驾驶员的性别、体重和身高，得出驾驶员的人体百分位；
根据所述驾驶员的人体百分位得到驾驶员座椅H点至驾驶员踵点高度z的曲线；
根据该驾驶员处于最佳坐姿驾驶位置时其等效眼点与设计参考驾驶员等效眼点的连线斜率σ，从z的曲线中确定驾驶员座椅H点至驾驶员踵点的最佳高度z(per)；
根据驾驶员座椅H点至驾驶员踵点的最佳高度z(per)确定H点到驾驶员踵点的最佳水平距离L53(per)和H点到驾驶员踵点的最佳垂直距离H30(per)；
根据L53(per)和H30(per)的取值，确定所述驾驶员的最佳坐姿驾驶位置；
所述σ根据经验获得。
2.如权利要求1所述的座椅智能调节方法，其特征在于：所述σ与z(per)的关系为：
tgσ＝{z(per)-z(95)+(HE(per)-HE(95))*cos(A40(per))}/[XH(per)-XH(95)+(HE(per)-HE(95))*sin(A40(95))]，
其中，所述A40(per)＝A40(95)∈[21，25]，所述z(95)是设计参考驾驶员人体百分位为95时座椅H点至驾驶员踵点高度，所述HE(per)为驾驶员坐姿眼高LE与大腿厚度h的差值，HE(95)为驾驶员百分位为95时坐姿眼高LE与大腿厚度h的差值，所述坐姿眼高LE与大腿厚度h均通过查表获得，所述XH(95)可查表获得，所述XH(per)为H点至PRP的水平距离。
3.如权利要求2所述的座椅智能调节方法，其特征在于：所述L53(per)与z(per)的关系为：L53(per)＝a-b*z(per)-c*z(per) 2-200*cos(A47(per))，所述a、b、c均为经验常数，所述A47(per)＝78.96-0.015*z(95)-0.000173*z(95) 2。
4.如权利要求3所述的座椅智能调节方法，其特征在于：所述H30(per)＝z(per)。
5.如权利要求1所述的座椅智能调节方法，其特征在于：所述方便驾驶员入座的迎宾位置即是座椅的向后调节最大极限位置。
6.如权利要求1-5中任意一条所述的座椅智能调节方法，其特征在于：车辆熄火时，座椅自动退至迎宾位置。
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