CN109263518A - 一种预防乘客晕车的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了预防乘客晕车的装置，包括：惯量传感器、三自由度运动平台和微处理器；惯量传感器设置于车辆内部的地板上，用于获取车辆的实时运行参数；三自由度运动平台的上端与座椅的下表面固定连接，下端与车辆的地板固定连接，用于调节座椅的角度；微处理器设置于车辆的内部，用于根据惯量传感器所获取的车辆的实时运行参数确定三自由度运动平台对座椅的调节角度。基于该预防乘客晕车的装置，本发明还公开了一种预防乘客晕车的方法，可以使乘客座椅的角度随着车辆的加速度的变化而发生摆动，使乘客的身体不会相对于车辆发生摆动，保证乘客身体的平衡性，从而预防乘客发生晕车。

Description

一种预防乘客晕车的装置及方法
技术领域
本发明涉及乘客舒适性研究的技术领域，具体涉及一种预防乘客晕车的装置及方法。
背景技术
随着交通出行方式的多元化发展，人们出行方式的选择空间越来越大，而驾乘的舒适性已经成为乘客出行选择的重要考虑因素，其中晕车是驾乘舒适性中的主要组成部分。近几年的相关报道和研究显示，汽车在行驶过程中出现的紧急制动或突然加速，以及在换道过快或转弯过猛时，过大的加速度以及加速过程中车辆自身的俯仰或侧倾角度，会导致乘客身体的摆动或者重心偏移，是引起乘客晕车的主要原因。
目前已有的舒适型座椅通过外形设计来限制乘客由于车辆运动引起的摆动，以提高乘客的舒适性，并降低晕车的可能性，但也无法完全控制乘客的身体摆动，当车辆进行加速、减速、换道、转弯等操作时的加速度过高时，乘客的身体仍会发生摆动并会引起乘客晕车。如果能够实时的根据车辆当前的运动状态，座椅能够自动调整一定的角度，来降低乘客的身体摆动幅度，保持乘客的身体平衡，这样能够有效减少乘客晕车的可能性。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提出一种预防乘客晕车的装置，该装置可以根据车辆的运行状态，实时调整乘客座椅的角度，以保证乘客的身体不会因为车辆产生的加速度过高而发生摆动，从而可预防乘客晕车。
本发明的另一个目的是提供一种预防乘客晕车的方法，可以使乘客座椅的角度随着车辆的加速度的变化而发生摆动，使乘客的身体不会相对于车辆发生摆动，保证乘客身体的平衡性，可预防乘客发生晕车。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
技术方案一：
一种预防乘客晕车的装置，包括：惯量传感器、三自由度运动平台和微处理器；所述惯量传感器设置于车辆内部的地板上，用于获取车辆的实时运行参数；所述三自由度运动平台的上端与座椅的下表面固定连接，所述三自由度运动平台的下端与车辆的地板固定连接，用于调节座椅的角度；所述微处理器设置于车辆的内部，用于根据所述惯量传感器所获取的车辆的实时运行参数确定三自由度运动平台对座椅的调节角度；所述惯量传感器的输出端与所述微处理器的输入端电连接，所述微处理器的输出端与所述三自由度运动平台的控制端电连接。
本发明技术方案一的特点和进一步的改进在于：
进一步的，还包括防晕车模式开关，所述防晕车模式开关设置于车辆的中控台中，用于开启或关闭防晕车模式，所述防晕车模式开关的输出端与微处理器电连接。
进一步的，所述车辆的实时运行参数包含车辆的俯仰角度、侧倾角度、横向加速度和纵向加速度。
进一步的，所述惯量传感器采用SMI7xy惯量传感器。
进一步的，所述微处理器采用ARM9微处理器。
进一步的，所述三自由度运动平台采用AH95三自由度平台。
技术方案二：
一种预防乘客晕车的方法，包括以下步骤：
步骤1，打开防晕车模式开关，开启防晕车模式；
步骤2，利用惯量传感器获取车辆当前的俯仰角度、侧倾角度、横向加速度和纵向加速度，并发送至微处理器；
步骤3，预设车辆的俯仰角度阈值、侧倾角度阈值、横向加速度阈值和纵向加速度阈值；
步骤4，微处理器根据惯量传感器获取的车辆当前的俯仰角度、侧倾角度、横向加速度和纵向加速度确定座椅的调节角度，并控制三自由度运动平台进行座椅角度调节。
本发明技术方案二的特点和进一步的改进在于：
进一步的，所述步骤4包含以下子步骤：
子步骤4.1，调节座椅的俯仰角度或侧倾角度：
当惯量传感器获取的车辆当前的纵向加速度超出预设的纵向加速度阈值时，微处理器根据公式确定座椅的俯仰调节角度，并控制三自由度运动平台进行座椅俯仰角度的调节；式中，为座椅的俯仰调节角度，单位为°；为惯量传感器获取的车辆当前的俯仰角度，单位为°；ax为惯量传感器获取的车辆当前的纵向加速度，单位为m/s2；g为重力加速度，取值9.8m/s2；
当惯量传感器获取的车辆当前的横向加速度超出预设的横向加速度阈值时，微处理器根据公式确定座椅的侧倾调节角度，并控制三自由度运动平台进行座椅侧倾角度的调节；式中，θs为座椅的侧倾调节角度，单位为°；θ为惯量传感器获取的车辆当前的侧倾角度，单位为°；ay为惯量传感器获取的车辆当前的横向加速度，单位为m/s2；g为重力加速度，取值9.8m/s2；
子步骤4.2，卸载座椅的俯仰角度或侧倾角度的调节：
当惯量传感器获取的车辆当前的俯仰角度小于俯仰角度阈值时，微处理器控制三自由度运动平台卸载座椅的俯仰角度的调节；
当惯量传感器获取的车辆当前的侧倾角度小于侧倾角度阈值时，微处理器控制三自由度运动平台卸载座椅的侧倾角度的调节。
进一步的，子步骤4.1中，控制三自由度运动平台进行座椅俯仰角度的调节时，角速度为7°/s；控制三自由度运动平台进行座椅侧倾角度的调节时，角速度为6°/s。
进一步的，子步骤4.2中，卸载座椅的俯仰角度的调节时，角速度为3.5°/s；卸载座椅的侧倾角度的调节时，角速度为3°/s。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过安装在车身的惯量传感器实时获取车辆当前的纵向加速度和横向加速度，微处理器通过对比当前的加速度数据和保证乘客舒适性的加速度阈值，判断是否存在引起乘客不舒适的情况，当发生加速度超过阈值时，微处理器通过计算分析得到乘客保持身体平衡所需要调整的角度，并根据计算结果控制座椅下固定安装的三自由度运动平台，对乘客座椅的角度进行调整，保证乘客身体的平衡性，使乘客的身体相对于车身是静止的，从而有效预防乘客晕车。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
图1为本发明的预防乘客晕车的装置的结构示意图；
图2为本发明的预防乘客晕车的装置中座椅的结构示意图。
以上图1和图2中，1惯量传感器；2三自由度运动平台；3微处理器；4座椅。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。
参考图1和图2，本发明提供一种预防乘客晕车的装置，包括：惯量传感器1、三自由度运动平台2和微处理器3；惯量传感器1的输出端与微处理器3的输入端电连接，微处理器3的输出端与三自由度运动平台2的控制端电连接；其中，惯量传感器1设置于车辆内部的地板上，用于获取车辆的实时运行参数；三自由度运动平台2的上端与座椅4的下表面固定连接，三自由度运动平台2的下端与车辆的地板固定连接，用于调节座椅4的角度；微处理器3设置于车辆的内部，用于根据惯量传感器1所获取的车辆的实时运行参数确定三自由度运动平台2对座椅4的调节角度。其中，车辆的实时运行参数包含车辆的俯仰角度、侧倾角度、横向加速度和纵向加速度。
进一步的，为了方便不同乘客的需求，本发明的预防乘客晕车的装置还包括防晕车模式开关，防晕车模式开关设置于车辆的中控台中，防晕车模式开关的输出端与微处理器电连接，用于开启或关闭防晕车模式。方便乘客选择，对于没有晕车习惯的乘客，可关闭防晕车模式开关。
为了方便乘客的操作，本发明的预防乘客晕车的装置也可以在每个座椅上设置防晕车模式开关，方便不同乘客可以自行根据自身的需求进行选择。
本发明的实施例中，惯量传感器采用SMI7xy惯量传感器，微处理器采用ARM9微处理器，三自由度运动平台采用AH95三自由度平台。但本发明并不限于以上选择，其他可以实现其功能的惯量传感器、微处理器和三自由度运动平台均在本发明的保护范围之内。
本发明还提供了一种预防乘客晕车的方法，包括以下步骤：
步骤1，打开防晕车模式开关，开启防晕车模式；
步骤2，利用惯量传感器获取车辆当前的俯仰角度、侧倾角度、横向加速度和纵向加速度，并发送至微处理器；
步骤3，预设车辆的俯仰角度阈值、侧倾角度阈值、横向加速度阈值和纵向加速度阈值；
步骤4，微处理器根据惯量传感器获取的车辆当前的俯仰角度、侧倾角度、横向加速度和纵向加速度确定座椅的调节角度，并控制三自由度运动平台进行座椅角度调节。
进一步的，所述步骤4包含以下子步骤：
子步骤4.1，调节座椅的俯仰角度或侧倾角度：
当惯量传感器获取的车辆当前的纵向加速度超出预设的纵向加速度阈值时，微处理器根据公式确定座椅的俯仰调节角度，并控制三自由度运动平台进行座椅俯仰角度的调节；式中，为座椅的俯仰调节角度，单位为°；为惯量传感器获取的车辆当前的俯仰角度，单位为°；ax为惯量传感器获取的车辆当前的纵向加速度，单位为m/s2；g为重力加速度，取值9.8m/s2；
当惯量传感器获取的车辆当前的横向加速度超出预设的横向加速度阈值时，微处理器根据公式确定座椅的侧倾调节角度，并控制三自由度运动平台进行座椅侧倾角度的调节；式中，θs为座椅的侧倾调节角度，单位为°；θ为惯量传感器获取的车辆当前的侧倾角度，单位为°；ay为惯量传感器获取的车辆当前的横向加速度，单位为m/s2；g为重力加速度，取值9.8m/s2；
子步骤4.2，卸载座椅的俯仰角度或侧倾角度的调节：
当惯量传感器获取的车辆当前的俯仰角度小于俯仰角度阈值时，微处理器控制三自由度运动平台卸载座椅的俯仰角度的调节；
当惯量传感器获取的车辆当前的侧倾角度小于侧倾角度阈值时，微处理器控制三自由度运动平台卸载座椅的侧倾角度的调节。
具体的，当车辆水平静止时，俯仰角度为0°；当车辆前倾时，俯仰角度为负值；当车辆后仰时，俯仰角度为正值。
当车辆水平静止时，侧倾角度θ为0°；当车辆向左倾斜时，θ为负值；当车辆向右倾斜时，θ为正值。
当车辆向前加速时，ax为正值；当车辆制动减速时，ax为负值。
当车辆向右加速时，ay为正值；当车辆向左加速时，ay为负值。
本发明中，可以采用不同的角速度对座椅的俯仰角度、侧倾角度进行调节，也可以采用合适的角速度对其调节进行卸载，提升乘客的舒适性。
具体的，本实施例中，子步骤4.1中，控制三自由度运动平台进行座椅俯仰角度的调节时，角速度为7°/s；控制三自由度运动平台进行座椅侧倾角度的调节时，角速度为6°/s。
子步骤4.2中，卸载座椅的俯仰角度的调节时，角速度为3.5°/s；卸载座椅的侧倾角度的调节时，角速度为3°/s。
本发明的预防乘客晕车的方法可以使乘客座椅的角度随着车辆的加速度的变化而发生摆动，使乘客的身体不会相对于车辆发生摆动，保证乘客身体的平衡性，从而预防乘客发生晕车。
虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种预防乘客晕车的装置，其特征在于，包括：
惯量传感器，设置于车辆内部的地板上，用于获取车辆的实时运行参数；
三自由度运动平台，所述三自由度运动平台的上端与座椅的下表面固定连接，所述三自由度运动平台的下端与车辆的地板固定连接，用于调节座椅的角度；
微处理器，设置于车辆的内部，用于根据所述惯量传感器所获取的车辆的实时运行参数确定三自由度运动平台对座椅的调节角度；
所述惯量传感器的输出端与所述微处理器的输入端电连接，所述微处理器的输出端与所述三自由度运动平台的控制端电连接。
2.根据权利要求1所述的预防乘客晕车的装置，其特征在于，还包括防晕车模式开关，所述防晕车模式开关设置于车辆的中控台中，用于开启或关闭防晕车模式，所述防晕车模式开关的输出端与微处理器电连接。
3.根据权利要求1所述的预防乘客晕车的装置，其特征在于，所述车辆的实时运行参数包含车辆的俯仰角度、侧倾角度、横向加速度和纵向加速度。
4.根据权利要求1所述的预防乘客晕车的装置，其特征在于，所述惯量传感器采用SMI7xy惯量传感器。
5.根据权利要求1所述的预防乘客晕车的装置，其特征在于，所述微处理器采用ARM9微处理器。
6.根据权利要求1所述的预防乘客晕车的装置，其特征在于，所述三自由度运动平台采用AH95三自由度平台。
7.一种预防乘客晕车的方法，基于权利要求1所述的预防乘客晕车的装置，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，打开防晕车模式开关，开启防晕车模式；
步骤2，利用惯量传感器获取车辆当前的俯仰角度、侧倾角度、横向加速度和纵向加速度，并发送至微处理器；
步骤3，预设车辆的俯仰角度阈值、侧倾角度阈值、横向加速度阈值和纵向加速度阈值；
步骤4，微处理器根据惯量传感器获取的车辆当前的俯仰角度、侧倾角度、横向加速度和纵向加速度确定座椅的调节角度，并控制三自由度运动平台进行座椅角度调节。
8.根据权利要求7所述的预防乘客晕车的方法，基于权利要求1所述的预防乘客晕车的装置，其特征在于，所述步骤4包含以下子步骤：
子步骤4.1，调节座椅的俯仰角度或侧倾角度：
当惯量传感器获取的车辆当前的纵向加速度超出预设的纵向加速度阈值时，微处理器根据公式确定座椅的俯仰调节角度，并控制三自由度运动平台进行座椅俯仰角度的调节；式中，为座椅的俯仰调节角度，单位为°；为惯量传感器获取的车辆当前的俯仰角度，单位为°；ax为惯量传感器获取的车辆当前的纵向加速度，单位为m/s2；g为重力加速度，取值9.8m/s2；
当惯量传感器获取的车辆当前的横向加速度超出预设的横向加速度阈值时，微处理器根据公式确定座椅的侧倾调节角度，并控制三自由度运动平台进行座椅侧倾角度的调节；式中，θs为座椅的侧倾调节角度，单位为°；θ为惯量传感器获取的车辆当前的侧倾角度，单位为°；ay为惯量传感器获取的车辆当前的横向加速度，单位为m/s2；g为重力加速度，取值9.8m/s2；
子步骤4.2，卸载座椅的俯仰角度或侧倾角度的调节：
当惯量传感器获取的车辆当前的俯仰角度小于俯仰角度阈值时，微处理器控制三自由度运动平台卸载座椅的俯仰角度的调节；
当惯量传感器获取的车辆当前的侧倾角度小于侧倾角度阈值时，微处理器控制三自由度运动平台卸载座椅的侧倾角度的调节。
9.根据权利要求8所述的预防乘客晕车的方法，基于权利要求1所述的预防乘客晕车的装置，其特征在于，子步骤4.1中，控制三自由度运动平台进行座椅俯仰角度的调节时，角速度为7°/s；控制三自由度运动平台进行座椅侧倾角度的调节时，角速度为6°/s。
10.根据权利要求8所述的预防乘客晕车的方法，基于权利要求1所述的预防乘客晕车的装置，其特征在于，子步骤4.2中，卸载座椅的俯仰角度的调节时，角速度为3.5°/s；卸载座椅的侧倾角度的调节时，角速度为3°/s。
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