CN109662520B - 儿童实验用椅的性能测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了儿童实验用椅，包括底盘（1），所述底盘（1）的下表面连接有若干滚轮（2），所述底盘（1）的上表面与支柱（3）的底端相连，所述支柱（3）上活动连接有第一卡套（4）和第二卡套（5），所述第一卡套（4）的外侧壁上连接有竖向卡槽（6），竖向卡板（7）插入所述竖向卡槽（6）内并在所述竖向卡槽（6）内前后向活动，所述竖向卡板（7）与靠背（9）相连，所述第二卡套（5）的外侧壁与座面（10）相连；所述支柱（3）与所述靠背（9）之间设置有靠背倾角调整机构（11）。本发明还公开了一种儿童实验用椅的性能测试方法，本发明调节功能多，操作方便简单，效率高，准确性强，可有效地节省实验时间。

Description

儿童实验用椅的性能测试方法

技术领域

本发明涉及儿童实验用椅及其性能测试方法，尤其涉及一种符合人类工效学的儿童实验用椅及其性能测试方法，属于儿童实验椅技术领域。

背景技术

很多孩子家长都在为孩子读书写字姿势不准确而苦恼，坐姿不正确导致的驼背近视等问题也让家长们极为困惑的事情。孩子坐姿不正的主要原因有以下几点，首先最重要的一点是儿童正处于生长发育的快速阶段，骨骼比较柔软，长时间保持正确的坐姿轻易疲惫；二是椅子的高度与孩子的身高不协调，孩子坐的时间一长也容易累；三是孩子正处于活泼好动的年龄，也不容易坚持正确的坐姿。但在传统坐具凳子、椅子上很难保持其正确坐姿的长久性，也就是说传统坐姿违反了儿童时期，生理上身体骨骼较柔软、脊椎未定型；心理上自制力、危害预见性差，行为上活泼好动等客观规律。即传统坐姿很难有效地、长时间维持人体脊柱的正常生理曲度(目前青少年近视率居高不下已经证实了这点)。

目前市场上的儿童椅尺寸较为统一，很多产品的尺寸定制并无依据与来源，且大多无法满足大年龄段跨度的使用需求，无法满足不同身高、体重、身体尺寸孩子的人类工效学使用需求，如市场上大部分儿童椅的尺寸都无法满足小年龄段的儿童如4～6岁的小龄儿童的使用；此外，很多儿童椅的调节功能较为单一，在进行调节操作时并不方便，如只可以调节座高，座深，靠背高度，靠背倾角，座面倾角等其中的一到两项，在实验时为了测试多项指标，可调节项目较少的儿童椅无法满足实验要求，且若调节操作不便，则会降低实验效率。

另外，目前未见儿童椅的性能测试方法，现有可调节的儿童椅无法根据科学依据合理调节座椅参数，存在调节无规律，无指标，凭主观感觉随意调节等问题，无法符合人类工效学，无法正确地指导儿童规范用椅。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种改善了市面上产品可调节指标较为单一的缺点，调节功能多，操作方便简单，效率高，准确性强，可有效地节省实验时间的儿童实验用椅；

进一步地，本发明提供一种可防止在实验时发生儿童被底盘绊倒情况的儿童实验用椅；

更进一步地，本发明提供一种在椅子承受一定的重量时滚轮自动锁定，故儿童坐上椅子后滚轮无法滚动，防止在实验时带来一定的安全隐患的儿童实验用椅；

更进一步地，本发明提供一种可智能调节，调节参数直观可见，可根据实验结果针对不同年龄段的儿童进行符合其人类工效学调节的儿童实验用椅，确保各年龄段、各身高体重的儿童均能科学合理用椅。

本发明还提供一种儿童实验用椅的性能测试方法，该法通过科学算法，计算出儿童正确坐姿时的体压并给出体压经验值范围，通过调节座高、座深、软硬度等将体压调节至经验值范围，即可获得正确坐姿，该性能测试方法科学、合理、有效，为儿童椅的正确调节提供一定的科学依据。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

儿童实验用椅，包括底盘，所述底盘的下表面连接有若干滚轮，所述底盘的上表面与支柱的底端相连，所述支柱上活动连接有第一卡套和第二卡套，所述第一卡套的外侧壁上连接有竖向卡槽，竖向卡板插入所述竖向卡槽内并在所述竖向卡槽内前后向活动，所述竖向卡板与靠背相连，所述第二卡套的外侧壁与座面相连；所述支柱与所述靠背之间设置有靠背倾角调整机构；所述座面上设置有座面深度调整机构；所述靠背和座面上均设置有若干均匀分布的压力传感器，所述压力传感器与控制器相连，所述控制器与显示器相连，所述显示器设置于所述支柱上。

所述靠背倾角调整机构包括位于所述靠背中上方的两个第一螺杆和位于所述靠背中下方的两个第二螺杆，两所述第一螺杆穿过带有两个螺孔的第一连接件，所述第一连接件通过第一固定杆与所述靠背固定连接；两所述第二螺杆穿过带有两个螺孔的第二连接件，所述第二连接件通过第二固定杆与所述靠背固定连接；所述第一螺杆和第二螺杆的两端均设置有靠垫。

所述支柱上设置有若干卡槽，所述第一卡套和第二卡套上均设置有与所述卡槽相适配的卡子，所述卡子与螺旋杆相连，所述螺旋杆穿出所述第一卡套或第二卡套后与圆形按钮相连。

相邻所述卡槽之间的距离相同，所述支柱上设置有刻度。

所述座面深度调整机构包设置于所述座面上表面的滑轨，所述滑轨内设置有滑块，所述滑块与座位板相连。

所述滑块上设置有定位机构。

所述底盘的形状为实心半圆盘形或者实心扇形。

所述滚轮为坐刹轮。

所述靠垫为圆盘。

所述第一卡套和第二卡套分别与伸缩电机的伸缩头相连，所述座面深度调整机构与步进电机相连，所述伸缩电机、步进电机分别与控制器相连。

儿童实验用椅的性能测试方法，包括座面高度体压测试、座面深度体压测试、座面软硬度体压测试和靠背体压测试；还包括靠背高度舒适性测试，靠背倾角舒适性测试，座面倾角舒适性测试等；

所述座面高度体压测试具体包括以下步骤：

S101，基于压力传感器采集座高位于不同高度等级时的体压数据；不同高度等级包括SH1、SH2、SH3、SH4和SH5；

根据现场对每个被试者的人体测量数据，计算出每个被试者适合的理论最适座面高度与座面高度舒适性评价范围；

座高与人体尺寸关系公式为：

(P+20)cos30°≤SH≤(P+20)cos5°

其中P为腘高，SH为座高，

取其中间值将其作为实验时的第三级座高，即：

SH3＝[(P+20)COS30°+(P+20)COS5°]/2，每级座高级别差为25mm，将实验时五级座高分别定为：

SH1＝[(P+20)COS30°+(P+20)COS5°]/2-50mm

SH2＝[(P+20)COS30°+(P+20)COS5°]/2-25mm

SH3＝[(P+20)COS30°+(P+20)COS5°]/2

SH4＝[(P+20)COS30°+(P+20)COS5°]/2+25mm

SH5＝[(P+20)COS30°+(P+20)COS5°]/2+50mm；

测试前进行测试数据的采集；

测试数据包括：测试者身高、测试者腘高、测试者坐姿臀腘距、测试者体重、座高、座深、靠背高度、靠背倾角、座面接触面积、靠背接触面积、靠背软硬度和座面软硬度；

S102，设定靠背倾角为90℃，靠背软硬度和座面软硬度均为木质座面；

S103，计算座面最大压力和座面平均压力；

座面最大压力的计算方法为：取m个测试者，m≥10，每个测试者均连续测试n次，n≥3，每次测试的时间均为1min，相邻两侧测试之间的间隔时间为20s；取全部测试者的每次测试得到的最大压力值并计算全部最大压力值的均值，即为座面最大压力；

座面平均压力的计算方法为：取m个测试者，m≥10，每个测试者均连续测试n次，每次测试的时间均为1min，相邻两侧测试之间的间隔时间为20s；取全部测试者的每次测试得到的压力值结果经计算取平均压力，全部平均压力再取均值即为座面平均压力；

S104，绘制座面最大压力分布图、座面平均压力分布图、座面接触面积图，获得座面高度体压测试结果；

所述座面深度体压测试具体包括以下步骤：

根据现场对每个被试者的人体测量数据，计算出每个被试者适合的理论最适座面深度与舒适性评价范围；

S105，设定靠背倾角为90℃，靠背软硬度和座面软硬度均为木质座面；座深与人体尺寸关系公式0.8PB≤SD≤0.95PB，

其中PB为坐姿臀腘距，SD为座面深度，取其中间值作为实验时的第三级座面深度，即SD3＝(0.8PB+0.95PB)/2，深度级差设为25mm，将实验时的五级座深分别定为：

SD1＝(0.8PB+0.95PB)/2-50mm

SD2＝(0.8PB+0.95PB)/2-25mm

SD3＝(0.8PB+0.95PB)/2

SD4＝(0.8PB+0.95PB)/2+25mm

SD5＝(0.8PB+0.95PB)/2+50mm；

分别计算不同座深时的座面最大压力和座面平均压力；

座面最大压力的计算方法为：以SD1为例，取m个测试者，m≥10，每个测试者均连续测试n次，n≥3，每次测试的时间均为1min，相邻两侧测试之间的间隔时间为20s；取全部测试者的最大压力值并计算全部最大压力值的均值，即为座面最大压力；

座面平均压力的计算方法为：以SD1为例，取m个测试者，m≥10，每个测试者均连续测试n次，每次测试的时间均为1min，相邻两侧测试之间的间隔时间为20s；取全部测试者的每次测试得到的压力值结果经计算取平均压力，全部平均压力再取均值即为座面平均压力；

绘制座面最大压力分布图、座面平均压力分布图、座面接触面积图，获得座面深度体压测试结果；

所述座面软硬度体压测试具体包括以下步骤：

S106，基于不同座面软硬度等级，计算座面最大压力和座面平均压力；座面软硬度等级分为S1、S2、S3，S1为40定型棉；S2为50定型棉；S3为60定型棉；实验时不同年龄，不同身体尺寸的被试者体验三种不同软硬度的座面；

座面最大压力的计算方法为：以S1为例，取m个测试者，m≥10，每个测试者均连续测试n次，n≥3，每次测试的时间均为1min，相邻两侧测试之间的间隔时间为20s；取全部测试者的最大压力值并计算全部最大压力值的均值，即为座面最大压力；

座面平均压力的计算方法为：以S1为例，取m个测试者，m≥10，每个测试者均连续测试n次，每次测试的时间均为1min，相邻两侧测试之间的间隔时间为20s；取全部测试者的每次测试得到的压力值结果经计算取平均压力，全部平均压力再取均值即为座面平均压力；

S107，绘制座面最大压力分布图、座面平均压力分布图、座面接触面积图，获得座面软硬度体压测试结果；

所述靠背体压测试具体包括以下步骤：

S108，基于不同靠背软硬度等级，计算靠背最大压力和靠背平均压力；靠背软硬度等级分为K1、K2、K3，K1为40定型棉；K2为50定型棉；K3为60定型棉；实验时不同年龄，不同身体尺寸的被试者体验三种不同软硬度的座面；

40定型棉的参数如下：表观密密度(kg/m³)：55.61；海绵密度(H)：35；抗压(kgf)：11.5；回弹：50％；

50定型棉的参数如下：表观密密度(kg/m³)：57.71；海绵密度(H)：50抗压(kgf)：17.3；回弹：48％；

60定型棉的参数如下：表观密密度(kg/m³)：60.66；海绵密度(H)：55抗压(kgf)：/；回弹：48％；

靠背最大压力的计算方法为：以K1为例，取m个测试者，m≥10，每个测试者均连续测试n次，n≥3，每次测试的时间均为1min，相邻两侧测试之间的间隔时间为20s；取全部测试者的最大压力值并计算全部最大压力值的均值，即为靠背最大压力；

靠背平均压力的计算方法为：以K1为例，取m个测试者，m≥10，每个测试者均连续测试n次，每次测试的时间均为1min，相邻两侧测试之间的间隔时间为20s；取全部测试者的每次测试得到的压力值结果经计算取平均压力，全部平均压力再取均值即为靠背平均压力；

S109，绘制靠背最大压力分布图、靠背平均压力分布图、靠背接触面积图，获得靠背软硬度体压测试结果；

S110，建立舒适度约束条件，基于线性求解舒适度；

A_min≤A_i≤A_max

B_min≤B_i≤B_max

C_min≤C_i≤C_max

……

A_i、B_i、C_i……分别为第i次测试靠背软硬度、靠背平均压力、靠背接触面积……，0＜i≤n。A_i、B_i、C_i……的取值均为经验值。

A_i为靠背软硬度，A_min的取值为12，A_max的取值为16；

B_i为靠背平均压力，B_min的取值为2.30kPa，B_max的取值为2.45kPa；

C_i为靠背接触面积，B_min的取值为68cm²，B_max的取值为71cm²；

D_i为座面软硬度，C_min的取值为14，C_max的取值为17；

E_i为座面平均压力，E_min的取值为3.31kPa，B_max的取值为3.48kPa；

F_i为座面接触面积，F_min的取值为350cm²，F_max的取值为365cm²；

面之间的倾角为0～90°时为前倾测试数据集，靠背与座面之间的倾角为90°时为直立测试数据集，靠背与座面之间的倾角为90～180°时为后倾测试数据集；

本发明是一种可调型儿童实验用椅，其可以快速高效地对不同座椅部件进行调节，如座高、座深、座面倾角、椅背倾角、腰部支撑点高度、座面与椅背软硬度等各项人类工效学指标，来评判不同年龄段的儿童在怎样的指标范围内可以获得更加舒适的感受，从而获得不同年龄段儿童的最合适的数据范围。

该儿童实验用椅的性能测试方法通过科学算法，计算出儿童正确坐姿时的体压并给出体压经验值范围，通过调节座高、座深、软硬度等将体压调节至经验值范围，即可获得正确坐姿，该性能测试方法科学、合理、有效，为儿童椅的正确调节提供一定的科学依据。

本发明具有以下有益效果：

1.改善了市面上产品可调节指标较为单一的缺点，市场上大多数儿童椅可调的指标只有2-3项，在实验时会带来一定的操作局限性，本发明提供的儿童实验用椅可调节的部位有：座面高度，座面深度，座面倾角，座面软硬度，椅背高度，椅背倾角，椅背软硬度，座面软硬度等，可调节指标多，便于实验操作。

2.市面上大多数儿童椅在进行各个部位的调节时，各项调节为无级调节，无法确定所调节指标的具体参数，且有的产品在调节时较为复杂，本发明在调节时，操作方便简单，效率高，准确性强，有效地节省了实验时间。

3.市面上很多儿童椅的尺寸设计并不合理，可调节范围小，很多产品在理论上不适合小年龄段的儿童，如4～6岁学龄前儿童在使用这些尺寸不符合的产品时会对身体健康产生一定的影响，同时对实验结果产生一定的影响，本发明各项调节指标的尺寸调节范围较大，可根据不同身高儿童的使用需求，在实验时可以为其设置最佳尺寸来进行实验。

4.市面上儿童椅产品的椅背与座面多为海绵质的软面，若使用软面进行实验，海绵的下限等因素会对实验结果带来一定的误差，此款儿童椅可以将座面与靠背的软垫换成纯平面的硬木板，以减少实验误差。

5.该儿童实验用椅的性能测试方法通过科学算法，计算出儿童正确坐姿时的体压并给出体压经验值范围，通过调节座高、座深、软硬度等将体压调节至经验值范围，即可获得正确坐姿，该性能测试方法科学、合理、有效，为儿童椅的正确调节提供一定的科学依据。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中靠背倾角调整机构的结构示意图；

图3为本发明中底盘的结构示意图；

图4为S104的座面接触面积图，从左到右依次为SH1、SH2、SH3、SH4和SH5；

图5为S104的座面平均压力分布图；

图6为S105的座面接触面积图，从左到右依次为SD1、SD2、SD3、SD4和SD5；

图7为S105的座面平均压力分布图；

图8为S107座面最大压力分布图；

图9为S107座面平均压力分布图；

图10为S107座面接触面积图；

图11为S109靠背最大压力分布图；

图12为S109靠背平均压力分布图；

图13为S109靠背接触面积图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1～图3所示，儿童实验用椅，包括底盘1，所述底盘1的下表面连接有若干滚轮2，优选为3个，所述底盘1的上表面与支柱3的底端相连，所述支柱3上活动连接有第一卡套4和第二卡套5，所述第一卡套4的外侧壁上连接有竖向卡槽6，竖向卡板7插入所述竖向卡槽6内并在所述竖向卡槽6内前后向活动，竖向卡槽6内设置有弹性压条，以避免竖向卡板7在竖向卡槽6内的过量运动导致靠背9剧烈运动，所述竖向卡板7与靠背9相连，所述第二卡套5的外侧壁与座面10相连；所述支柱3与所述靠背9之间设置有靠背倾角调整机构11；所述座面10上设置有座面深度调整机构8。

座面10上活动连接有座位板21，靠背9上活动连接有靠背板，座位板21和靠背板可拆卸，可根据需要进行更换。

靠背板在实验时根据需要可更换为软包靠背，使用硬板是为了减少软包靠背在实验时因靠背下沉等因素所带来的误差。

座位板21在实验时根据需要可更换为软包座面，使用硬板是为了减少软包座面在实验时因座面下沉等因素所带来的误差。

在实验时可根据需要准备不同硬度、密度、回弹性能的海绵，在实验时按方案与需求进行更换，以探究儿童舒适度与海绵软硬度之间的关系。在更换靠背9与座面10的软包时，通过拧下螺丝与螺母达到更换目的，速度快且效率高。

在用此儿童实验用椅进行实验时，将体压垫放置在已调整好高度或倾角的座面10上或靠背9上，被试儿童直接以舒适状态坐在或靠在靠背9上，给予体压垫压力，供实验人员采集体压数据，以用来分析当座高等单一指标发生变化时，人体体压数据的变化情况，以找到最合适该儿童的座高，座深，靠背高度等范围。

所述靠背倾角调整机构11包括位于所述靠背9中上方的两个第一螺杆12和位于所述靠背9中下方的两个第二螺杆13，两所述第一螺杆12穿过带有两个螺孔的第一连接件14，所述第一连接件14通过第一固定杆15与所述靠背9固定连接；两所述第二螺杆13穿过带有两个螺孔的第二连接件16，所述第二连接件16通过第二固定杆17与所述靠背9固定连接；所述第一螺杆12和第二螺杆13的两端均设置有靠垫18。

靠背倾角调整机构11为四根螺杆与螺母，每个螺杆与靠背9接触的部分设一个圆盘，抵住靠背9，通过调节上面两个螺杆与下面两根螺杆与靠背9之间的不同距离，来达到调整椅背角度的目的。

优选地，螺杆固定在中间带有螺母的长方体形状的连接件中，通过旋转螺杆，调整上部分的螺杆与下部分螺杆与靠背9之间的各自的距离，与螺杆相连的圆柱形装置(即靠垫18)会分别在靠背9的上半部分与下半部分抵住靠背9，达到固定靠背9倾角的目的，这样可以调整靠背角度并使其角度固定。椅背倾角调节范围为0～18°。

所述支柱3上设置有若干卡槽19，所述第一卡套4和第二卡套5上均设置有与所述卡槽19相适配的卡子，所述卡子与螺旋杆相连，所述螺旋杆穿出所述第一卡套4或第二卡套5后与圆形按钮20相连。

相邻所述卡槽19之间的距离相同，所述支柱3上设置有刻度。

支柱3在支撑实验椅整体结构的同时，可供靠背9与座面10调整高度，白色碳钢支柱上的圆形洞眼为卡槽19，将靠背9或座面10上的卡子卡入卡槽19，即可固定靠背9或座面10的高度，通过旋转圆形按钮20即可放松或卡紧卡子，使靠背9与座面10可以实现有级调节，且每个卡槽19之间的距离固定，都为25mm，固定的距离对实验时的固定级差的有级调节提供了支持，且每一级的卡槽19旁清晰地标明了当靠背9与座面10卡在该卡槽19时所处的高度，便于操作者在进行实验时快速且准确地找到所需的靠背9与座面10高度。本实施例中，靠背9高度的调节范围为74～95cm，座面10高度调节范围为27.5～45cm，几乎满足实验时4～12周岁孩子的尺寸要求。

靠背9的高度是通过调节开关来升降与固定靠背9的高度，可以与支柱3上任意的卡槽19相连接固定。

座面10高度是通过调节开关来升降与固定座面10的高度，可以与支柱3上任意的卡槽19相连接固定。

所述座面深度调整机构8包设置于所述座面10上表面的滑轨，所述滑轨内设置有滑块，所述滑块与座位板21相连。

所述滑块上设置有定位机构。

所述座位板21上设置有若干通孔，全部通孔沿滑轨方向均匀排列，滑块上设置有上下向的贯穿孔，当滑块移动到位时，将销钉插入座位板21上的通孔以及滑块上的贯穿孔来实现定位，防止滑块误动。

座面深度调整机构8通过在座面10的底部支架上的滑轨滑动来达到调整座面10深度的目的，设有开关使其滑轨可锁定或打开，防止意外滑动所带来的安全隐患。

优选地，座面深度调整机构8包括设置在座面10上的两根滑轨，需要调整时托住上方滑轨的塑料外壳，向外拉或向内推即可调节座深，座深的调节范围为前后12cm，根据实验时的需要调整，可以满足4～12周岁孩子的座深尺寸变化的要求。

所述底盘1的形状为实心半圆盘形或者实心扇形，优选为实心半圆盘形，底盘1设计成实心半圆盘的形状而非爪型，防止在实验时发生儿童被底盘1绊倒的情况。

所述滚轮2为坐刹轮，即在椅子承受一定的重量时滚轮2自动锁定，故儿童坐上椅子后滚轮2无法滚动，防止在实验时带来一定的安全隐患。

所述靠垫18为圆盘。

所述第一卡套4和第二卡套5分别与伸缩电机的伸缩头相连，所述靠背9和座面10上均设置有压力传感器，所述座面深度调整机构8与步进电机相连，所述伸缩电机、步进电机和压力传感器分别与控制器相连，所述控制器与显示器相连，所述显示器设置于所述支柱3上。

本实施例可实现智能调节，调节参数直观可见(所配备的显示器上显示的是A_i、B_i、C_i，即约束条件的具体测量值)，可根据实验结果针对不同年龄段的儿童进行符合其人类工效学的调节，确保各年龄段、各身高体重的儿童均能科学合理用椅。

本实施例操作方便，调节简单，结构稳定，可快速调节到实验人员要求的状态，最大化地节约实验时间。且在设计时充分考虑到实验时的安全问题，在细节上再优化，将底盘1设计为圆盘，将滚轮2设计为坐刹轮等，大大减少了实验时的安全隐患。

如图4～图13所示，儿童实验用椅的性能测试方法，包括座面高度体压测试、座面深度体压测试、座面软硬度体压测试和靠背体压测试；

所述座面高度体压测试具体包括以下步骤：

S101，基于压力传感器采集座高位于不同高度等级时的体压数据；不同高度等级包括SH1、SH2、SH3、SH4和SH5；

座高与人体尺寸关系公式为：

(P+20)cos30°≤SH≤(P+20)cos5°

其中P为腘高，SH为座高，

取其中间值将其作为实验时的第三级座高，即：

SH3＝[(P+20)COS30°+(P+20)COS5°]/2，每级座高级别差为25mm，将实验时五级座高分别定为：

SH1＝[(P+20)COS30°+(P+20)COS5°]/2-50mm

SH2＝[(P+20)COS30°+(P+20)COS5°]/2-25mm

SH3＝[(P+20)COS30°+(P+20)COS5°]/2

SH4＝[(P+20)COS30°+(P+20)COS5°]/2+25mm

SH5＝[(P+20)COS30°+(P+20)COS5°]/2+50mm；

测试前进行测试数据的采集；

测试数据包括：测试者身高、测试者腘高、测试者坐姿臀腘距、测试者体重、座高、座深、靠背高度、靠背倾角、座面接触面积、靠背接触面积、靠背软硬度和座面软硬度；

S102，设定靠背倾角为90℃，靠背软硬度和座面软硬度均为木质座面；

S103，计算座面最大压力和座面平均压力；

座面最大压力的计算方法为：取m个测试者，m≥10，每个测试者均连续测试n次，n≥3，取全部测试者的每次测试得到的最大压力值并计算全部最大压力值的均值，即为座面最大压力；

座面平均压力的计算方法为：取m个测试者，m≥10，每个测试者均连续测试n次，取全部测试者的每次测试得到的压力值结果经计算取平均压力，全部平均压力再取均值即为座面平均压力；

S104，绘制座面最大压力分布图、座面平均压力分布图、座面接触面积图，获得座面高度体压测试结果；

所述座面深度体压测试具体包括以下步骤：

S105，设定靠背倾角为90℃，靠背软硬度和座面软硬度均为木质座面；座深与人体尺寸关系公式0.8PB≤SD≤0.95PB，

其中PB为坐姿臀腘距，SD为座面深度，取其中间值作为实验时的第三级座面深度，即SD3＝(0.8PB+0.95PB)/2，深度级差设为25mm，将实验时的五级座深分别定为：

SD1＝(0.8PB+0.95PB)/2-50mm

SD2＝(0.8PB+0.95PB)/2-25mm

SD3＝(0.8PB+0.95PB)/2

SD4＝(0.8PB+0.95PB)/2+25mm

SD5＝(0.8PB+0.95PB)/2+50mm；

分别计算不同座深时的座面最大压力和座面平均压力；

座面最大压力的计算方法为：以SD1为例，取m个测试者，m≥10，每个测试者均连续测试n次，n≥3，取全部测试者的最大压力值并计算全部最大压力值的均值，即为座面最大压力；

座面平均压力的计算方法为：以SD1为例，取m个测试者，m≥10，每个测试者均连续测试n次，取全部测试者的每次测试得到的压力值结果经计算取平均压力，全部平均压力再取均值即为座面平均压力；

绘制座面最大压力分布图、座面平均压力分布图、座面接触面积图，获得座面深度体压测试结果；

所述座面软硬度体压测试具体包括以下步骤：

S106，基于不同座面软硬度等级，计算座面最大压力和座面平均压力；座面软硬度等级分为S1、S2、S3，S1为40定型棉；S2为50定型棉；S3为60定型棉；

座面最大压力的计算方法为：以S1为例，取m个测试者，m≥10，每个测试者均连续测试n次，n≥3，取全部测试者的最大压力值并计算全部最大压力值的均值，即为座面最大压力；

座面平均压力的计算方法为：以S1为例，取m个测试者，m≥10，每个测试者均连续测试n次，取全部测试者的每次测试得到的压力值结果经计算取平均压力，全部平均压力再取均值即为座面平均压力；

S107，绘制座面最大压力分布图、座面平均压力分布图、座面接触面积图，获得座面软硬度体压测试结果；

所述靠背体压测试具体包括以下步骤：

S108，基于不同靠背软硬度等级，计算靠背最大压力和靠背平均压力；靠背软硬度等级分为K1、K2、K3，K1为40定型棉；K2为50定型棉；K3为60定型棉；

靠背最大压力的计算方法为：以K1为例，取m个测试者，m≥10，每个测试者均连续测试n次，n≥3，取全部测试者的最大压力值并计算全部最大压力值的均值，即为靠背最大压力；

靠背平均压力的计算方法为：以K1为例，取m个测试者，m≥10，每个测试者均连续测试n次，取全部测试者的每次测试得到的压力值结果经计算取平均压力，全部平均压力再取均值即为靠背平均压力；

S109，绘制靠背最大压力分布图、靠背平均压力分布图、靠背接触面积图，获得靠背软硬度体压测试结果；

S110，建立舒适度约束条件，基于线性求解舒适度；

A_min≤A_i≤A_max

B_min≤B_i≤B_max

C_min≤C_i≤C_max

……

A_i、B_i、C_i……分别为第i次测试靠背软硬度、靠背平均压力、靠背接触面积……，0＜i≤n。

与现有技术相比，本实施例最大化地集合了各种可调节要素，为实验时各项指标的测试提供了方便，仅一把椅子就可以完成座高、座深、靠背高度等与人类工效学相关的椅类要素的多项实验。且操作简单方便，为实验的高效进行奠定了基础。

除此之外，本实施例还具有以下优点：

1.该儿童实验用椅可调节的部位有：座面高度，座面深度，座面倾角，座面软硬度，椅背高度，椅背倾角，椅背软硬度，座面软硬度等，改善了市面上产品可调节指标较为单一的缺点。

2.在进行各个部位的调节时，可调节各项指标，操作方便简单，效率高，准确性强，有效地节省了实验时间。

3.该儿童实验用椅各项调节指标的尺寸调节范围较大，可以满足年龄跨度较大的儿童的使用需求，可根据不同身高儿童的具体身体尺寸，为其设置最佳尺寸来进行实验。

4.靠背的倾角调节范围为0～18°，并且可以通过外部调节装置固定在设定倾斜角度，操作方便快捷。

5.靠背与座面可以更换为任意软硬度，任意形状，任意颜色的软包，使用螺丝和配套的扳手即可快速更换座面与靠背。也可以将座面与靠背的软垫换成纯平面的硬木板，以减少在实验时因软垫下陷等因素所带来的实验误差。

6.椅子的底盘设计为圆盘而非爪型，避免了在实验时发生因底座而使儿童被绊倒的情况。

7.椅子的底座滚轮为坐刹轮，即椅子受到一定的承重时滚轮自动锁定，这样的滚轮可以避免了实验时儿童自由移动而导致的危险情况的发生。

8.椅子的所有部件，包括座面，靠背，支柱等，表面都光滑平整，没有尖锐的毛刺，棱角，且整体结构没有空隙，插缝等，避免在实验时对儿童产生一定的身体伤害。

9.该儿童实验用椅的性能测试方法通过科学算法，计算出儿童正确坐姿时的体压并给出体压经验值范围，通过调节座高、座深、软硬度等将体压调节至经验值范围，即可获得正确坐姿，该性能测试方法科学、合理、有效，为儿童椅的正确调节提供一定的科学依据。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种儿童实验用椅的性能测试方法，其特征在于：包括座面高度体压测试、座面深度体压测试、座面软硬度体压测试和靠背体压测试；

所述座面高度体压测试具体包括以下步骤：

S101，基于压力传感器采集座高位于不同高度等级时的体压数据；不同高度等级包括SH1、SH2、SH3、SH4和SH5；

座高与人体尺寸关系公式为：

(P+20)cos30°≤SH≤(P+20)cos5°

其中P为腘高，SH为座高，

取其中间值将其作为实验时的第三级座高，即：

SH3＝[(P+20)COS30°+(P+20)COS5°]/2，每级座高级别差为25mm，将实验时五级座高分别定为：

SH1＝[(P+20)COS30°+(P+20)COS5°]/2-50mm

SH2＝[(P+20)COS30°+(P+20)COS5°]/2-25mm

SH3＝[(P+20)COS30°+(P+20)COS5°]/2

SH4＝[(P+20)COS30°+(P+20)COS5°]/2+25mm

SH5＝[(P+20)COS30°+(P+20)COS5°]/2+50mm；

测试前进行测试数据的采集；

测试数据包括：测试者身高、测试者腘高、测试者坐姿臀腘距、测试者体重、座高、座深、靠背高度、靠背倾角、座面接触面积、靠背接触面积、靠背软硬度和座面软硬度；

S102，设定靠背倾角为90℃，靠背软硬度和座面软硬度均为木质座面；

S103，计算座面最大压力和座面平均压力；

座面最大压力的计算方法为：取m个测试者，m≥10，每个测试者均连续测试n次，n≥3，取全部测试者的每次测试得到的最大压力值并计算全部最大压力值的均值，即为座面最大压力；

座面平均压力的计算方法为：取m个测试者，m≥10，每个测试者均连续测试n次，取全部测试者的每次测试得到的压力值结果经计算取平均压力，全部平均压力再取均值即为座面平均压力；

S104，绘制座面最大压力分布图、座面平均压力分布图、座面接触面积图，获得座面高度体压测试结果；

所述座面深度体压测试具体包括以下步骤：

S105，设定靠背倾角为90℃，靠背软硬度和座面软硬度均为木质座面；座深与人体尺寸关系公式0.8PB≤SD≤0.95PB，

其中PB为坐姿臀腘距，SD为座面深度，取其中间值作为实验时的第三级座面深度，即SD3＝(0.8PB+0.95PB)/2，深度级差设为25mm，将实验时的五级座深分别定为：

SD1＝(0.8PB+0.95PB)/2-50mm

SD2＝(0.8PB+0.95PB)/2-25mm

SD3＝(0.8PB+0.95PB)/2

SD4＝(0.8PB+0.95PB)/2+25mm

SD5＝(0.8PB+0.95PB)/2+50mm；

分别计算不同座深时的座面最大压力和座面平均压力；

座面最大压力的计算方法为：以SD1为例，取m个测试者，m≥10，每个测试者均连续测试n次，n≥3，取全部测试者的最大压力值并计算全部最大压力值的均值，即为座面最大压力；

座面平均压力的计算方法为：以SD1为例，取m个测试者，m≥10，每个测试者均连续测试n次，取全部测试者的每次测试得到的压力值结果经计算取平均压力，全部平均压力再取均值即为座面平均压力；

绘制座面最大压力分布图、座面平均压力分布图、座面接触面积图，获得座面深度体压测试结果；

所述座面软硬度体压测试具体包括以下步骤：

S106，基于不同座面软硬度等级，计算座面最大压力和座面平均压力；座面软硬度等级分为S1、S2、S3，S1为40定型棉；S2为50定型棉；S3为60定型棉；

座面最大压力的计算方法为：以S1为例，取m个测试者，m≥10，每个测试者均连续测试n次，n≥3，取全部测试者的最大压力值并计算全部最大压力值的均值，即为座面最大压力；

座面平均压力的计算方法为：以S1为例，取m个测试者，m≥10，每个测试者均连续测试n次，取全部测试者的每次测试得到的压力值结果经计算取平均压力，全部平均压力再取均值即为座面平均压力；

S107，绘制座面最大压力分布图、座面平均压力分布图、座面接触面积图，获得座面软硬度体压测试结果；

所述靠背体压测试具体包括以下步骤：

S108，基于不同靠背软硬度等级，计算靠背最大压力和靠背平均压力；靠背软硬度等级分为K1、K2、K3，K1为40定型棉；K2为50定型棉；K3为60定型棉；

靠背最大压力的计算方法为：以K1为例，取m个测试者，m≥10，每个测试者均连续测试n次，n≥3，取全部测试者的最大压力值并计算全部最大压力值的均值，即为靠背最大压力；

靠背平均压力的计算方法为：以K1为例，取m个测试者，m≥10，每个测试者均连续测试n次，取全部测试者的每次测试得到的压力值结果经计算取平均压力，全部平均压力再取均值即为靠背平均压力；

S109，绘制靠背最大压力分布图、靠背平均压力分布图、靠背接触面积图，获得靠背软硬度体压测试结果；

S110，建立舒适度约束条件，基于线性求解舒适度；

A_min≤A_i≤A_max

B_min≤B_i≤B_max

C_min≤C_i≤C_max

……

A_i、B_i、C_i……分别为第i次测试靠背软硬度、靠背平均压力、靠背接触面积……，0＜i≤n。