CN108175662A - 一种基于体压分布的球形气囊自适应按摩床垫 - Google Patents
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Abstract
一种基于体压分布的球形气囊自适应按摩床垫，其特征在于：所述床垫包括本体和内置功能电路，所述内置功能电路包括控制器、人体数据采集单元、气动单元和理疗单元；所述人体数据采集单元用于采集人体在不同睡姿情况下不同部位对床垫的压力值，所述气动单元用于调整在不同睡姿情况下人体和床垫接触部位的相对位置和接触面积，所述理疗单元用于对人体不同部位进行热敷和理疗，所述控制器用于控制所述气动单元和理疗单元的运行状态；所述理疗单元、气动单元、人体数据采集单元和所述控制器连接。
Description
技术领域
本发明涉及床垫领域，特别是一种基于体压分布的球形气囊自适应按摩床垫。
背景技术
床垫是人们生活必需品，床垫的舒适程度影响人们的生活质量，更进一步的影响人们的身体健康。随着人们生活水平的不断提高，对舒适生活的追求也越来越强烈。现有床垫不能通过自动感应人体头、颈、肩、肋、腰、椎尾、臀、腿、脚等区域的压力来对人体进行自动按摩，无法在人体产生不良睡姿时进行自动监控并自动调节床垫与人体各区域的接触面积和接触位置，不能根据人体的头、颈、肩、肋、腰、椎尾、臀、腿、脚等受力区域的不同特征进行针对性的不同强度按摩，按摩效果不理想。现有床垫，难以将理疗和按摩做到很好的结合，使得人们通常选择按摩店或理疗店进行身体的放松，用户体验差，难以达到身体彻底放松，缓解压力的目的，并且浪费能源。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种基于体压分布的球形气囊自适应按摩床垫，应用压力传感技术采集人体在床上的压力分布信息，从而根据压力分布信息自动调整按摩部位和按摩强度，做到自适应按摩，无需人为干预，更可实现模拟按摩、热敷等理疗功效。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种基于体压分布的球形气囊自适应按摩床垫，其特征在于：所述床垫包括本体和内置功能电路，所述内置功能电路包括控制器、人体数据采集单元、气动单元和理疗单元；所述人体数据采集单元用于采集人体在不同睡姿情况下不同部位对床垫的压力值，所述气动单元用于调整在不同睡姿情况下人体和床垫接触部位的相对位置和接触面积，所述理疗单元用于对人体不同部位进行热敷和理疗，所述控制器用于控制所述气动单元和理疗单元的运行状态；所述理疗单元、气动单元、人体数据采集单元和所述控制器连接。
进一步的，所述本体表层包括至少九个分区，所述分区包括头、颈、肩、肋、腰、椎尾、臀、腿、脚部区域，所述九个分区分别和躺卧在床垫上的人体部位相对应；所述九个分区下方分别设置所述人体数据采集单元、气动单元和理疗单元。
优选的，所述本体表层为涤纶单丝和双面网布组成3D空间网状结构，表面搭载可用于消毒的银离子。
进一步的，所述人体数据采集单元包括压力传感器，所述人体数据采集单元为九个或以上。
进一步的，所述气动单元包括气体流量传感器、气泵和气囊，所述气体流量传感器、气囊和气泵依次连接，所述气体流量传感器用于感应气囊的气体量；所述气泵包括充气泵和抽气泵，所述充气泵和抽气泵分别用于对气囊进行充放气；所述气囊为球形气囊；所述气动单元为九个或以上。
优选的，气囊的充放气过程会形成床垫和人体接触部位的面积和位置的变化，可通过该气囊的相对运动来适应人体的不同睡姿状态，气囊的相对运动对相应部位形成按摩作用。本发明优选的球形气囊，相比普通的条形气囊，能分散设计于人体不同部位，并且能更好的贴合人体。
进一步的，所述理疗单元包括温度传感器和碳纤维加热装置，所述温度传感器用于感应所述碳纤维加热装置的温度、人体温度，所述碳纤维加热装置用于释放红外线，所述温度传感器和碳纤维加热装置连接；所述理疗单元为九个或以上。
优选的，红外线可对人体的对应部位产生热敷和理疗的功效，促进压力值较大的肥胖部位的血液循环，辅助睡眠的同事还有利于减肥塑性。
进一步的，所述控制器包括MCU和继电器；所述MCU内集成数据处理模块和数据存储模块，所述数据处理模块运用LMS算法判断人体睡姿来调节所述气囊的充气量和放气量、碳加热装置的加热温度，所述数据存储模块用于存储人体各分区的标准压力值、睡姿数据和气囊充放气量；所述继电器和所述MCU、抽气泵、充气泵、碳纤维加热装置连接，所述MCU和所述压力传感器、气体流量传感器、温度传感器连接。
进一步的，所述内置功能电路还包括无线充电模块和外部充电器，所述无线充电模块与所述充电器在充电过程中无线连接；所述无线充电模块包含充电线圈和整流芯片。
本发明具有以下优点：通过内置LMS算法的MCU可适配不同睡姿并做出对应睡姿下的气囊的逻辑控制，无需人为干预，根据压力分布信息自动调整按摩部位和按摩强度，做到自适应按摩，使人体只需躺在床上就可以按照不同的睡姿进行不同的按摩方式；还可根据人体的头、颈、肩、肋、腰、椎尾、臀、腿、脚等受力区域的不同特征，运用碳加热装置的局部红外理疗技术模拟保健按摩，达到身体彻底放松，缓解压力的目的。
附图说明
图1 为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种基于体压分布的球形气囊自适应按摩床垫，应用压力传感技术采集人体在床上的压力分布信息，从而根据压力分布信息自动调整按摩部位和按摩强度，做到自适应按摩，无需人为干预，更可实现模拟按摩、热敷等理疗功效。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种基于体压分布的球形气囊自适应按摩床垫，其特征在于：所述床垫包括本体和内置功能电路，所述内置功能电路包括控制器、人体数据采集单元、气动单元和理疗单元；所述人体数据采集单元用于采集人体在不同睡姿情况下不同部位对床垫的压力值，所述气动单元用于调整在不同睡姿情况下人体和床垫接触部位的相对位置和接触面积，所述理疗单元用于对人体不同部位进行热敷和理疗，所述控制器用于控制所述气动单元和理疗单元的运行状态；所述理疗单元、气动单元、人体数据采集单元和所述控制器连接。
进一步的，所述本体表层包括至少九个分区，所述分区包括头、颈、肩、肋、腰、椎尾、臀、腿、脚部区域，所述九个分区分别和躺卧在床垫上的人体部位相对应；所述九个分区下方分别设置所述人体数据采集单元、气动单元和理疗单元。
优选的，所述本体表层为涤纶单丝和双面网布组成3D空间网状结构，表面搭载可用于消毒的银离子。
进一步的，所述人体数据采集单元包括压力传感器，所述人体数据采集单元为九个或以上。
进一步的，所述气动单元包括气体流量传感器、气泵和气囊，所述气体流量传感器、气囊和气泵依次连接，所述气体流量传感器用于感应气囊的气体量；所述气泵包括充气泵和抽气泵，所述充气泵和抽气泵分别用于对气囊进行充放气；所述气动单元为九个或以上。
优选的，气囊的充放气过程会形成床垫和人体接触部位的面积和位置的变化，可通过该气囊的相对运动来适应人体的不同睡姿状态，气囊的相对运动对相应部位形成按摩作用。本发明优选的球形气囊，相比普通的条形气囊，能分散设计于人体不同部位，并且能更好的贴合人体。
进一步的，所述理疗单元包括温度传感器和碳纤维加热装置，所述温度传感器用于感应所述碳纤维加热装置的温度、人体温度，所述碳纤维加热装置用于释放红外线，所述温度传感器和碳纤维加热装置连接；所述理疗单元为九个或以上。
优选的，红外线可对人体的对应部位产生热敷和理疗的功效，促进压力值较大的肥胖部位的血液循环，辅助睡眠的同事还有利于减肥塑性。
进一步的，所述控制器包括MCU和继电器；所述MCU内集成数据处理模块和数据存储模块，所述数据处理模块运用LMS算法判断人体睡姿来调节所述气囊的充气量，所述数据存储模块用于存储人体各分区的标准压力值、睡姿数据和气囊充气量；所述继电器和所述MCU、抽气泵、充气泵、碳纤维加热装置连接，所述MCU和所述压力传感器、气体流量传感器、温度传感器连接。
进一步的，所述内置功能电路还包括无线充电模块和外部充电器，所述无线充电模块与所述充电器在充电过程中无线连接；所述无线充电模块包含充电线圈和整流芯片。
本发明通过内置LMS算法的MCU可适配不同睡姿并做出对应睡姿下的气囊的逻辑控制，无需人为干预，根据压力分布信息自动调整按摩部位和按摩强度，做到自适应按摩，使人体只需躺在床上就可以按照不同的睡姿进行不同的按摩方式；还可根据人体的头、颈、肩、肋、腰、椎尾、臀、腿、脚等受力区域的不同特征，运用碳加热装置的局部红外理疗技术模拟保健按摩，达到身体彻底放松，缓解压力的目的。
本发明的工作流程如下：当人体躺卧于本发明所述的床垫上方时，所述温度传感器通过检测到人体温度通过MCU开启床垫的工作模式，此时，压力传感器检测人体头、颈、肩、肋、腰、椎尾、臀、腿、脚部区域对床垫的压力值，并将压力值传入与其电连接的MCU的数据处理单元，通过自适应算法，根据人体不同区域的压力值判断出人体的睡姿情况，根据睡姿情况匹配人体对应区域的气囊充放气量，一般情况下，人体压力值较大的区域是属于脂肪积累较多的肥胖区域，针对该类区域，MCU的数据处理单元将通过自适应算法计算出最大的气体充放气量，使得按摩强度在符合人体工学范围内达到最大值，有利于人体减肥塑性。例如，对于很多腰部有多余脂肪的人体，压力传感器检测到人体平躺状态下的腰部位置压力值大于标准值时，MCU将通过继电器接通腰部充气泵，对腰部气囊进行充气，由气体流量传感器检测气囊实时的充气量回传到MCU，当检测到气囊充气量已达到最大充气量时，MCU将通过继电器断开与充气泵的连接，转而接通继电器与抽气泵，对气囊进行放气，直至气体量流量传感器检测到已到达最大放气量的时刻，如此，循环进行充放气。同时，人体各部位的压力值、对应部位的气囊充气量、睡姿数据将存入MCU的数据存储单元。需要说明的是，对于所述标准值，可通过前期的反复的实验过程中取得，选择不同体型的实验者躺卧于床垫，模拟不同的睡姿，并对不同睡姿下的各区域的压力值、气囊充放气量进行存储和分析，得出人体对应睡姿状态下的压力标准值。
作为本实施例的一个优选方案，当压力传感器检测到人体头、颈、肩、肋、腰、椎尾、臀、腿、脚部区域对床垫的压力值大于预设标准值时，MCU将通过继电器连通碳加热装置，通过温度传感器控制碳加热装置的最大加热温度，通过对此类区域的加热，可增加人体此类区域的血液循环，有益于人体减肥塑性，也可辅助人体快速入眠。
作为本实施例的另一优选方案，本发明中的床垫还可在床垫内部设置通讯单元，用于与外部设备相连接，所述外部设备可为遥控板、移动手环、手机终端中的一种或多种，用于控制所述床垫运行模式和修改所述床垫的运行参数，优选的，所述床垫的运行模式包括开启模式、关闭模式和分区模式，所述分区模式用于选择性分区域单独按摩、理疗，或对几个区域同时进行按摩、理疗；所述运行参数包括头、颈、肩、肋、腰、椎尾、臀、腿、脚部区域的对应的气囊的充气量和对应的气囊充放气运动的时间，还包括所述头、颈、肩、肋、腰、椎尾、臀、腿、脚部区域的对应的碳纤维加热装置的加热的温度和时间；优选的，所述通讯单元将所述床垫运行参数或床垫运行模式发送至所述MCU，所述MCU通过所述继电器的通断，来控制各分区气泵为对应分区的气囊充放气产生相对运动和各分区对应的碳纤维加热装置的加热温度及时长。通过外部设备接通床垫功能电路，在外部设备的分区模式下选择对应的头、颈、肩、肋、腰、椎尾、臀、腿、脚部区域中的一个或多个区域进行按摩或理疗。通过外部设备进入参数设定，设定本次理疗的时长和所需温度，设定对应气囊的最大充气量和按摩时间，通过最大充气量的设定，可实现对按摩强度的控制。温度传感器实时监测碳纤维加热装置的温度，MCU接收由温度传感器监测的温度，当监测到温度大于设定的参数值时，通过继电器断开与碳纤维加热装置的连接，停止加热。气囊处的气体流量传感器实时监测气囊内部气体量，当气体量等于或大于设定参数的最大值时，由MCU通过继电器断开与充气泵的连接，此时，继电器、抽气泵和MCU连通，为气囊进行抽气。气动单元循环充放气动作，理疗单元循环加热动作，直到设定的按摩或理疗时间结束。另，也可通过外部设备手动结束按摩或理疗。
需要说明的是，对于前述的各个方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、ROM、RAM等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (7)
1.一种基于体压分布的球形气囊自适应按摩床垫，其特征在于：所述床垫包括本体和内置功能电路，所述内置功能电路包括控制器、人体数据采集单元、气动单元和理疗单元；所述人体数据采集单元用于采集人体在不同睡姿情况下不同部位对床垫的压力值，所述气动单元用于调整在不同睡姿情况下人体和床垫接触部位的相对位置和接触面积，所述理疗单元用于对人体不同部位进行热敷和理疗，所述控制器用于控制所述气动单元和理疗单元的运行状态；所述理疗单元、气动单元、人体数据采集单元和所述控制器连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于体压分布的球形气囊自适应按摩床垫，其特征在于：所述本体表层包括至少九个分区，所述分区包括头、颈、肩、肋、腰、椎尾、臀、腿、脚部区域，所述九个分区分别和躺卧在床垫上的人体部位相对应；所述九个分区下方分别设置所述人体数据采集单元、气动单元和理疗单元。
3.根据权利要求1所述的一种基于体压分布的球形气囊自适应按摩床垫，其特征在于：所述人体数据采集单元包括压力传感器，所述人体数据采集单元为九个或以上。
4.根据权利要求1所述的一种基于体压分布的球形气囊自适应按摩床垫，其特征在于：所述气动单元包括气体流量传感器、气泵和气囊，所述气体流量传感器、气囊和气泵依次连接，所述气体流量传感器用于感应气囊的气体量；所述气泵包括充气泵和抽气泵，所述充气泵和抽气泵分别用于对气囊进行充放气；所述气囊为球形气囊；所述气动单元为九个或以上。
5.根据权利要求1所述的一种基于体压分布的球形气囊自适应按摩床垫，其特征在于：所述理疗单元包括温度传感器和碳纤维加热装置，所述温度传感器用于感应所述碳纤维加热装置的温度、人体温度，所述碳纤维加热装置用于释放红外线，所述温度传感器和碳纤维加热装置连接；所述理疗单元为九个或以上。
6.根据权利要求1-5之一所述的一种基于体压分布的球形气囊自适应按摩床垫，其特征在于：所述控制器包括MCU和继电器；所述MCU内集成数据处理模块和数据存储模块，所述数据处理模块运用LMS算法判断人体睡姿来调节所述气囊的充气量和放气量、碳加热装置的加热温度，所述数据存储模块用于存储人体各分区的标准压力值、睡姿数据和气囊充放气量；所述继电器和所述MCU、抽气泵、充气泵、碳纤维加热装置连接，所述MCU和所述压力传感器、气体流量传感器、温度传感器连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于体压分布的球形气囊自适应按摩床垫，其特征在于：所述内置功能电路还包括无线充电模块和外部充电器，所述无线充电模块与所述充电器在充电过程中无线连接；所述无线充电模块包含充电线圈和整流芯片。
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