CN108618451B - 智能调姿沙发及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能调姿沙发及控制方法，该方法包括1)读取对应臀部支撑面的压力值P_臀及对应非臀部支撑面的压力值P_i，计算P_臀与P_i的平均压力值p_avg；2)将p_avg与最小平均压力值p_avg‑min比较，15＜p_avg‑min＜60，若p_avg大于p_avg‑min，进入3)，若p_avg小于或等于p_avg‑min，返回1)；3)根据P_i与p_avg计算标准化压力差值p_δi，将p_δi与触发阈值P_阀i进行比较，若p_δi大于P_阀i，且未检测接收到极限位置信号，进入4)，若p_δi小于‑P_阀i，且未检测接收到初始位置信号，进入5)，其中P_阈i为人工设定值；4)伺服电机以转速α*p_δi旋转，驱使非人体臀部支撑面向远离人体方向运动；5)伺服电机以转速α*p_δi旋转，驱使非人体臀部支撑面向靠近人体方向运动；6)返回1)循环。本发明解决各部分压力不均匀分布的问题。

Description

智能调姿沙发及控制方法

技术领域

本发明涉及智能沙发领域，具体涉及一种智能调姿沙发及控制方法。

背景技术

目前市面上的可调姿沙发都是采用手动调节的方式，沙发的舒适姿态需要用户反复多次调节，沙发姿态调整后除非再次调整一直都保持相同的姿态，久坐之后活动身体调整好的沙发姿态就会变得不再舒适，用户反复调整沙发姿态无疑影响休息体验，并且很多用户由于个人原因(如醉酒、局部麻木等)，不能通过自身感受而将沙发调节到身体最佳姿势，时间长了反而对身体有害。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能调姿沙发及控制方法，通过压力传感器实时监测用户动作，当用户动作时用伺服电机驱动沙发迎合用户的动作，即解决了手动调姿不准确的问题，又解决了用户动作后需要重新调整沙发姿态的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种智能调姿沙发的控制方法，包括以下步骤：

步骤1)读取对应人体臀部支撑面的压力值P_臀及对应人体非臀部支撑面的压力值P_i，计算P_臀与P_i的平均压力值p_avg；

步骤2)将平均压力值p_avg与设定的最小平均压力值p_avg-min比较，15＜p_avg-min＜60，若p_avg大于p_avg-min，进入步骤3)，若p_avg小于或等于p_avg-min，，返回步骤1)；

步骤3)根据P_i与p_avg计算标准化压力差值p_δi，将p_δi与触发伺服电机的阈值P_阀i进行比较，若p_δi大于P_阀i，且未检测接收到极限位置信号，进入步骤4)，若p_δi小于-P_阀i，且未检测接收到初始位置信号，进入步骤5)，其中P_阈i为人工设定值，0.005＜P_阈i＜0.6，其中i为背或小腿；

步骤4)控制伺服电机以转速α*p_δi旋转，驱动方向为驱使对应人体非人体臀部支撑面向远离人体方向运动；

步骤5)控制伺服电机以转速α*p_δi旋转，驱动方向为驱使对应人体非人体臀部支撑面向靠近人体方向运动；

步骤6)返回步骤1循环处理。

在优选的实施方案中，所述标准化压力差值计算方法如下：

其中，P_i为对应人体非臀部支撑面的实测压力值；

P_avg为全部对应人体支撑面的平均压力值。

在优选的实施方案中，所述α的计算公式为α＝β*γ，其中β为伺服电机与对应人体支撑面旋转轴的变速比，所述γ为人工设定灵敏度，0＜γ＜1000。

在优选的实施方案中，所述对应人体非臀部支撑面包括沙发靠背与人体接触的中心支撑面或前挡板与人体接触的中心支撑面。

一种使用权利要求1所述控制方法驱动的智能调姿沙发，包括沙发本体，所述沙发本体上设有坐垫及靠背，所述沙发本体与靠背之间通过第一轴旋转连接，所述沙发本体内设有控制靠背沿第一轴做旋转运动的第一旋转装置，所述坐垫上与人体接触侧设有坐垫压力传感器，所述靠背上设有靠背压力传感器，所述沙发本体内设有控制主板，所述第一旋转装置、坐垫压力传感器、靠背压力传感器均电性连接控制主板。

在优选的实施方案中，所述第一旋转装置包括设置在沙发本体内的第一伺服电机、与第一伺服电机驱动连接的第一主动齿轮以及垂直第一轴且设置在靠背上的第一弧形齿片，所述第一弧形齿片的弧度范围为15°-90°，所述第一主动齿轮与第一弧形齿片之间啮合连接。

在优选的实施方案中，所述沙发本体内位于第一轴与第一主动齿轮的截面连心线上设有第一限位接收器，所述第一弧形齿片的内侧边上设有第一初始发射器，所述第一弧形齿片的外侧边上设有第一极限发射器。

在优选的实施方案中，所述第一轴固定连接金属支架，所述金属支架向上延伸且固定连接靠背。

在优选的实施方案中，所述沙发本体的前侧设有前挡板，所述前挡板与沙发本体之间通过第二轴旋转连接，所述沙发本体内设有控制前挡板旋转的第二旋转装置，所述前挡板上与人体接触侧设有挡板压力传感器，所述第二旋转装置与挡板压力传感器均电性连接控制主板。

在优选的实施方案中，所述第二旋转装置包括设置在沙发本体内的第二伺服电机、与第二伺服电机驱动连接的第二主动齿轮以及垂直第二轴且设置在前挡板上的第二弧形齿片，所述第二弧形齿片的弧度范围为15°-90°，所述第二主动齿轮与第二弧形齿片之间啮合连接。

在优选的实施方案中，所述沙发本体内位于第二轴与第二主动齿轮的截面连心线上设有第二限位接收器，所述第二弧形齿片上靠近前挡板的侧边上设有第二初始发射器，所述第二弧形齿片上远离前挡板的侧边上设有第二极限发射器。

本发明的有益效果为：

人坐在沙发上，只有在各部分压力均匀分布时才是最舒适的，本发明的控制系统通过压力传感器采集人体各部位的压力值，如靠背、底座和前挡板的压力值，并计算压力平均值，比较实测压力值与平均压力值的差，若该差值大于零，则控制该结构向远离人体方向移动，以降低该部位与人体之间的压力值，差值小于零，则向人体方向移动，以增加该部位与人体之间的压力值。

本发明对伺服电机的转速进行限制，并且伺服电机具有自锁功能，即其不会因用户体重产生的压力而转动，位置完全受程序控制。为了防止用户靠背和前挡板运动过程中产生失重感，程序通过限制转动参数α来防止产生失重感，而且在靠背和前挡板运动到极限位置设置接触开关，在控制上采集到达极限位置信号后不再继续向同方向运动，还设有挡板等物理手段限制靠背及前挡板的旋转，以防止伺服电机烧毁。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述的智能调姿沙发的控制逻辑图；

图2是本发明实施例所述的智能调姿沙发的外部结构图；

图3是本发明实施例所述的智能调姿沙发的控制系统结构图；

图4是图2的内部结构图1；

图5是图4中第一旋转装置的局部放大图；

图6是图2的内部结构图2；

图7是图6中第二旋转装置的局部放大图。

图中：

1、沙发本体；2、坐垫；3、靠背；4、前挡板；5、第一伺服电机；6、坐垫压力传感器；7、靠背压力传感器；8、控制主板；9、第二伺服电机；10、挡板压力传感器；11、第一主动齿轮；12、第一弧形齿片；13、第一限位接收器；14、第一初始发射器；15、第一极限发射器；16、第二主动齿轮；17、第二弧形齿片；18、第二限位接收器；19、第二初始发射器；20、第二极限发射器；21、金属支架；22、第一轴；23、第二轴。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面将参照附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

如图1、2所示，本发明实施例的一种智能调姿沙发的控制方法，包括以下步骤：

步骤1)读取对应人体臀部支撑面的压力值P_臀及对应人体非臀部支撑面的压力值P_i，计算P_臀与P_i的平均压力值p_avg，对应人体臀部支撑面设置在沙发座的中心处，对应人体非臀部支撑面可设置在沙发的靠背3或前挡板4上。对应人体非臀部支撑面的压力值P_i可以是多余1的压力值，如靠背3与挡板，这种情况下平均压力值p_avg是通过靠背3、前挡板4与P_臀三者共同取平均值。若为了更加准确的检测压力值，可将该支撑面的左右两侧或者前后左右四个角处均设置压力传感器，以检测出各个压力传感器的压力值后取平均，得到该支撑面的压力平均值，使用该压力平均值带入上述公式后进行计算，可解决使用者未正常坐在沙发上，即使用者未准确的坐在该检测的支撑面的中心处，如斜着坐、侧躺着坐等情况。

步骤2)将平均压力值p_avg与设定的最小平均压力值p_avg-min比较，15＜p_avg-min＜60，若p_avg大于p_avg-min，进入步骤3)，若p_avg小于或等于p_avg-min，，返回步骤1)；

步骤3)根据P_i与p_avg计算标准化压力差值p_δi，将p_δi与触发伺服电机的阈值P_阀i进行比较，若p_δi大于P_阀i，且未检测接收到极限位置信号，进入步骤4)，若p_δi小于-P_阀i，且未检测接收到初始位置信号，进入步骤5)，其中P_阈i为人工设定值，0.005＜P_阈i＜0.6，其中i为背或小腿；

步骤4)控制伺服电机以转速α*p_δi旋转，驱动方向为驱使对应人体非人体臀部支撑面向远离人体方向运动；

步骤5)控制伺服电机以转速α*p_δi旋转，驱动方向为驱使对应人体非人体臀部支撑面向靠近人体方向运动；

步骤6)返回步骤1循环处理。

在优选的实施方案中，所述标准化压力差值计算方法如下：

其中，P_i为对应人体非臀部支撑面的实测压力值；

P_avg为全部对应人体支撑面的平均压力值。

在优选的实施方案中，所述α的计算公式为α＝β*γ，其中β为伺服电机与对应人体支撑面旋转轴的变速比，所述γ为人工设定灵敏度，0＜γ＜1000。

所述对应人体非臀部支撑面包括沙发靠背3与人体接触的中心支撑面或前挡板4与人体接触的中心支撑面。

如图2、3所示，下面根据使用所述控制方法驱动的智能调姿沙发，包括沙发本体1，所述沙发本体1上设有坐垫2及靠背3，所述沙发本体1与靠背3之间通过第一轴22旋转连接，所述沙发本体1内设有控制靠背3沿第一轴22做旋转运动的第一旋转装置，所述坐垫2上与人体接触侧设有坐垫压力传感器6，所述靠背3上设有靠背压力传感器7，所述沙发本体1内设有控制主板8，所述第一旋转装置、坐垫压力传感器6、靠背压力传感器7均电性连接控制主板8，所述控制主板8为Arduino UNO R3和L298N。

如图4所示，所述第一旋转装置包括设置在沙发本体1内的第一伺服电机5、与第一伺服电机5驱动连接的第一主动齿轮11以及垂直第一轴22且设置在靠背3上的第一弧形齿片12，所述第一弧形齿片12的弧度为15°-90°，所述第一主动齿轮11与第一弧形齿片12之间啮合连接。第一伺服电机5接收驱动信号后带动第一主动齿轮11旋转，第一主动齿轮11连带第一弧形齿片12运动，第一弧形齿片12带动靠背3一起按照第一轴22为圆心旋转，实现第一伺服电机5驱动靠背3旋转，以实现调节靠背3的位置状态。

如图5所示，所述沙发本体1内位于第一轴22与第一主动齿轮11的截面连心线上设有第一限位接收器13，所述第一弧形齿片12的内侧边上设有第一初始发射器14，所述第一弧形齿片12的外侧边上设有第一极限发射器15。当第一弧形齿片12沿第一轴22旋转时若第一限位接收器13与发射器相对，该发射器为第一初始发射器14或第一极限发射器15，第一限位接收器13接收到发射器发送的信号，如红外信号、电磁信号、光感信号等，反馈后控制第一伺服电机5停止或反向运动。用于限制靠背3的前后极限位置。

所述第一轴22固定连接金属支架21，所述金属支架21向上延伸且固定连接靠背3，所述金属支架21纵向延伸至整个靠背3，金属支架21上垂直设有横梁，可提高金属支架21与靠背3之间的紧固性。

所述沙发本体1的前侧设有前挡板4，所述前挡板4与沙发本体1之间通过第二轴23旋转连接，所述沙发本体1内设有控制前挡板4旋转的第二旋转装置，所述前挡板4上与人体接触侧设有挡板压力传感器10，所述第二旋转装置与挡板压力传感器10均电性连接控制主板8。控制主板8发送信号，可控制第二旋转装置带动前挡板4以第二轴23为圆心进行旋转。

如图6所示，所述第二旋转装置包括设置在沙发本体1内的第二伺服电机9、与第二伺服电机9驱动连接的第二主动齿轮16以及垂直第二轴23且设置在前挡板4上的第二弧形齿片17，所述第二弧形齿片17的弧度为90°，所述第二主动齿轮16与第二弧形齿片17之间啮合连接。第二伺服电机9接收驱动信号后带动第二主动齿轮16旋转，第二主动齿轮16连带第二弧形齿片17运动，第二弧形齿片17带动前挡板4一起按照第二轴23为圆心旋转，实现第二伺服电机9驱动前挡板4旋转，以实现调节前挡板4的位置状态。

如图7所示，所述沙发本体1内位于第二轴23与第二主动齿轮16的截面连心线上设有第二限位接收器18，所述第二弧形齿片17上靠近前挡板4的侧边上设有第二初始发射器19，所述第二弧形齿片17上远离前挡板4的侧边上设有第二极限发射器20。当第二弧形齿片17沿第二轴23旋转时若第二限位接收器18与发射器相对，该发射器为第二初始发射器19或第二极限发射器20，第二限位接收器18接收到发射器发送的信号，如红外信号、电磁信号、光感信号等，反馈后控制第二伺服电机9停止或反向运动。用于限制前挡板4的前后极限位置。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种智能调姿沙发的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)读取对应人体臀部支撑面的压力值P_臀及对应人体非臀部支撑面的压力值P_i，计算P_臀与P_i的平均压力值P_avg；所述对应人体非臀部支撑面包括沙发靠背与人体接触的中心支撑面或前挡板与人体接触的中心支撑面；

步骤2)将平均压力值P_avg与设定的最小平均压力值P_avg-min比较，15<P_avg-min<60，若P_avg大于P_avg-min，进入步骤3)，若P_avg小于或等于P_avg-min，返回步骤1)；

步骤3)根据P_i与P_avg计算标准化压力差值P_δi，将P_δi与触发伺服电机的阈值P_阈i进行比较，若P_δi大于P_阈i，且未检测接收到极限位置信号，进入步骤4)，若P_δi小于-P_阈i，且未检测接收到极限位置信号，进入步骤5)，其中P_阈i为人工设定值，0.005<P_阈i<0.6,其中i为背或小腿；所述标准化压力差值的计算方法如下：

P_δi＝(P_i-P_avg)/P_avg

其中，P_i为对应人体非臀部支撑面的实测压力值；P_avg为全部对应人体支撑面的平均压力值；

步骤4)控制伺服电机以转速α*P_δi旋转，驱动方向为驱使对应人体非人体臀部支撑面向远离人体方向运动；所述α的计算公式为α＝β*γ，其中β为伺服电机与对应人体支撑面旋转轴的变速比，所述γ为人工设定灵敏度，0<γ<1000；

步骤5)控制伺服电机以转速α*P_δi旋转，驱动方向为驱使对应人体非人体臀部支撑面向靠近人体方向运动；

步骤6)返回步骤1)循环处理。

2.一种使用权利要求1中所述控制方法驱动的智能调姿沙发，包括沙发本体，所述沙发本体上设有坐垫及靠背，其特征在于：所述沙发本体与靠背之间通过第一轴旋转连接，所述沙发本体内设有控制靠背沿第一轴做旋转运动的第一旋转装置，所述坐垫上与人体接触侧设有坐垫压力传感器，所述靠背上设有靠背压力传感器，所述沙发本体内设有控制主板，所述第一旋转装置、坐垫压力传感器、靠背压力传感器均电性连接控制主板。

3.根据权利要求2所述的智能调姿沙发，其特征在于：所述第一旋转装置包括设置在沙发本体内的第一伺服电机、与第一伺服电机驱动连接的第一主动齿轮以及垂直第一轴且设置在靠背上的第一弧形齿片，所述第一弧形齿片弧度范围15°-90°，所述第一主动齿轮与第一弧形齿片之间啮合连接。

4.根据权利要求3所述的智能调姿沙发，其特征在于：所述沙发本体内位于第一轴与第一主动齿轮的截面连心线上设有第一限位接收器，所述第一弧形齿片的内侧边上设有第一初始发射器，所述第一弧形齿片的外侧边上设有第一限位发射器。

5.根据权利要求4所述的智能调姿沙发，其特征在于：所述第一轴固定连接金属支架，所述金属支架上延伸且固定连接靠背。

6.根据权利要求5所述的智能调姿沙发，其特征在于：所述沙发本体的前侧设有前挡板，所述前挡板与沙发本体之间通过第二轴旋转连接，所述沙发本体内设有控制前挡板旋转的第二旋转装置，所述前挡板上与人体接触侧设有挡板压力传感器，所述第二旋转装置与挡板压力传感器均电性连接控制主板。

7.根据权利要求6所述的智能调姿沙发，其特征在于：所述第二旋转装置包括设置在沙发本体内的第二伺服电机、与第二伺服电机驱动连接的第二主动齿轮以及垂直第二轴且设置在前挡板上的第二弧形齿片，所述第二弧形齿片弧度范围15°-90°，所述第二主动齿轮与第二弧形齿片之间啮合连接。

8.根据权利要求7所述的智能调姿沙发，其特征在于：所述沙发本体内位于第二轴与第二主动齿轮的截面连心线上设有第二限位接收器，所述第二弧形齿片上靠近前档的侧边上设有第二初始发射器，所述第二弧形齿片上远离前挡板的侧边上设有第二限位发射器。

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