CN109677620A - 一种主动式倾角补偿飞机座椅 - Google Patents

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刘璇
张小俊
程学涛
李井忠
杨秉骏
焦加棋
李其岳
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D11/00—Passenger or crew accommodation; Flight-deck installations not otherwise provided for
    • B64D11/06—Arrangements of seats, or adaptations or details specially adapted for aircraft seats
    • B64D11/0639—Arrangements of seats, or adaptations or details specially adapted for aircraft seats with features for adjustment or converting of seats

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  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Seats For Vehicles (AREA)
  • Chairs For Special Purposes, Such As Reclining Chairs (AREA)

Abstract

本发明公开一种主动式倾角补偿飞机座椅，包括座椅靠背、座椅扶手、座椅垫、中固定板、下固定板、六自由度并联机构、陀螺仪及三轴加速度传感器、调节电机、Arduino控制器，座椅垫与座椅靠背通过转轴相连，座椅扶手安装在座椅靠背上；该飞机座椅底部安装有六自由度并联机构，利用六自由度并联机构的稳定性、灵活性、承载能力强等特点，实现座椅在空间六个自由度的运动，补偿每个方向上的位移和倾角。安装有陀螺仪及三轴加速度传感器，可以实时监测飞机座椅角度变化，数据传递给Arduino控制器后同步生成指令来控制调控电机的运动，从而实现在很短时间内实现对座椅的角度补偿。

Description

一种主动式倾角补偿飞机座椅
技术领域
本发明涉及智能座椅技术领域，尤其涉及主动补偿飞机在起飞、降落、转弯或者遭遇气流时产生的倾角的稳定飞机座椅，具体是一种主动式倾角补偿飞机座椅。
背景技术
目前，中产阶级的崛起伴随着一场声势浩大的消费升级，对航空的舒适度体验提出了更高的要求。同时长时间的旅途让乘客尤为关注座椅的舒适度，座椅舒适度度成为了高端航空竞争中不可或缺的一点。最近一项关于头等舱乘客倾向性调查中，列出的12项头等舱重要指标中座椅舒适度为最受关注。而当飞机起飞、转弯、降落、迫降或遇到气流时，会使得飞机发生角度偏转或飞机的空气动力或力矩失去平衡，飞行速度、飞行高度或飞行姿态发生偏转，由于座椅与飞机底舱刚性连接，会把这种效果直接传递给乘客，引起乘客的乘坐不适，不仅大大影响乘客的乘坐体验，甚至会产生安全问题。另一方面各国对于提高座椅舒适度的研究也多局限于改善座椅材质结构，以及通过减震弹簧来调节座椅稳定性等被动调节方面，专利文献“一种角度可调式的航空座椅”(CN207759040U)涉及了一种调节角度的飞机座椅，但也只是可以手动调节座椅靠背角度，而对于主动补偿飞机座椅倾角的研究处于被人忽略的状态。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供一种主动式倾角补偿飞机座椅。该飞机座椅稳定性好，灵敏度高，可调节范围广，结构简单紧凑，能够六自由度主动补偿飞机飞行倾角。
本发明解决所述技术问题的技术方案是，设计一种主动式倾角补偿飞机座椅，其特征在于，包括座椅靠背、座椅扶手、座椅垫、中固定板、下固定板、六自由度并联机构、陀螺仪及三轴加速度传感器、调节电机、Arduino控制器，座椅垫与座椅靠背通过转轴相连，座椅扶手安装在座椅靠背上；
六自由度并联机构包括上固定板和支撑杆，所述支撑杆为六根，其两端的末端设置有球铰轴承；所述上固定板为六边形板，六根支撑杆以两根为一组，三组支撑杆的一端分别通过六边形板上的球铰连接在六边形板三个不相邻的侧面；上固定板通过三个紧固螺钉固定在座椅垫下表面上；
中固定板、下固定板的形状相同，陀螺仪及三轴加速度传感器固定安装在中固定板上，Arduino控制器安装在下固定板上，中固定板、下固定板之间边缘处间隔安装有支撑板；调节电机固定在中固定板和下固定板之间，且其输出轴位于中固定板、下固定板之间未安装支撑板处；调节电机的输出轴均通过花键连接输出曲柄，每一个输出曲柄的的另一端装有球铰，六自由度并联机构的支撑杆通过其另一端上的球铰轴承与输出曲柄上的球铰连接；下固定板通过脚锁与飞机座椅下方的机舱地面刚性连接；
所述六自由度并联机构的运动通过调节电机进行驱动；所述陀螺仪及三轴加速度传感器通过数据传输线与Arduino控制器连接，所述调节电机通过电线与Arduino控制器连接，Arduino控制器接有外接电源。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：该飞机座椅底部安装有六自由度并联机构，利用六自由度并联机构的稳定性、灵活性、承载能力强等特点，实现座椅在空间六个自由度的运动，补偿每个方向上的位移和倾角。安装有陀螺仪及三轴加速度传感器，可以实时监测飞机座椅角度变化，数据传递给Arduino控制器后同步生成指令来控制调控电机的运动，从而实现在很短时间内实现对座椅的角度补偿，尽量降低乘客因飞机角度变化引起的不适，提高乘机体验。
附图说明
图1为本发明一种实施例的整体结构示意图；
图2为本发明一种实施例的六自由度并联机构结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，将都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种主动式倾角补偿飞机座椅(简称飞机座椅，参见图1-2)，包括座椅靠背1、座椅扶手2、座椅垫3、中固定板5、下固定板6、六自由度并联机构8、陀螺仪及三轴加速度传感器9、调节电机10、Arduino控制器12，座椅垫3与座椅靠背1通过转轴相连，座椅扶手2安装在座椅靠背1上。
六自由度并联机构8包括上固定板4和支撑杆81，所述支撑杆81为六根，其两端的末端设置有球铰轴承83；所述上固定板4为六边形板，六根支撑杆81以两根为一组，三组支撑杆81的一端分别通过六边形板上的球铰82连接在六边形板三个不相邻的侧面上。上固定板4通过三个紧固螺钉7固定在座椅垫3下表面上。
中固定板5、下固定板6的形状相同，陀螺仪及三轴加速度传感器9固定安装在中固定板5上，Arduino控制器12安装在下固定板6上，中固定板5、下固定板6之间边缘处间隔安装有支撑板；调节电机10固定在中固定板5和下固定板6之间，且其输出轴位于中固定板5、下固定板6之间未安装支撑板处；调节电机10的输出轴均通过花键连接输出曲柄11，每一个输出曲柄11的的另一端装有球铰，六自由度并联机构8的支撑杆81通过其另一端上的球铰轴承83与输出曲柄11上的球铰连接。下固定板6通过脚锁与飞机座椅下方的机舱地面刚性连接。
所述六自由度并联机构8的运动通过调节电机10进行驱动。所述陀螺仪及三轴加速度传感器9通过数据传输线与Arduino控制器12连接，所述调节电机10通过电线与Arduino控制器12连接，Arduino控制器12接有外接电源。
所述陀螺仪及三轴加速度传感器9的型号为MPU6050。
所述上固定板4为六边形板，每相隔一个侧面具有两个球铰82用以连接支撑杆81。
所述调节电机和输出曲柄机构可以分别用液压驱动机构来实现该功能。
本发明工作原理：本发明飞机座椅安装在机舱地面上后，当飞机因为起飞、降落、转弯或者遭遇轻微气流颠簸时，会产生角度变化，位于中固定板5上的陀螺仪及三轴加速度传感器9一定时间间隔(如每10ms)监测一次角度变化，即由飞机带来的X、Y、Z轴上角度的变化能够实时传递给位于中固定板5上的陀螺仪及三轴加速度传感器9，陀螺仪及三轴加速度传感器9处理数据并将信号通过数据传输线传递给位于下固定板6上的Arduino控制器12，Arduino控制器12根据内部程序处理信号并生成指令驱动调节电机10运动，调节电机10输出轴直接与输出曲柄11连接，输出曲柄11通过球铰与支撑杆81连接，因此输出曲柄11将调节电机10的转动转换为支撑杆81的平动，支撑杆81上端通过球铰与固定在座椅垫3底部的上固定板4连接，从而驱动座椅垫3下的上固定板4及座椅保持平衡。
本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (3)

1.一种主动式倾角补偿飞机座椅，其特征在于，包括座椅靠背、座椅扶手、座椅垫、中固定板、下固定板、六自由度并联机构、陀螺仪及三轴加速度传感器、调节电机、Arduino控制器，座椅垫与座椅靠背通过转轴相连，座椅扶手安装在座椅靠背上；
六自由度并联机构包括上固定板和支撑杆，所述支撑杆为六根，其两端的末端设置有球铰轴承；所述上固定板为六边形板，六根支撑杆以两根为一组，三组支撑杆的一端分别通过六边形板上的球铰连接在六边形板三个不相邻的侧面；上固定板通过三个紧固螺钉固定在座椅垫下表面上；
中固定板、下固定板的形状相同，陀螺仪及三轴加速度传感器固定安装在中固定板上，Arduino控制器安装在下固定板上，中固定板、下固定板之间边缘处间隔安装有支撑板；调节电机固定在中固定板和下固定板之间，且其输出轴位于中固定板、下固定板之间未安装支撑板处；调节电机的输出轴均通过花键连接输出曲柄，每一个输出曲柄的的另一端装有球铰，六自由度并联机构的支撑杆通过其另一端上的球铰轴承与输出曲柄上的球铰连接；下固定板通过脚锁与飞机座椅下方的机舱地面刚性连接；
所述六自由度并联机构的运动通过调节电机进行驱动；所述陀螺仪及三轴加速度传感器通过数据传输线与Arduino控制器连接，所述调节电机通过电线与Arduino控制器连接，Arduino控制器接有外接电源。
2.根据权利要求1所述的一种主动式倾角补偿飞机座椅，其特征在于，所述陀螺仪及三轴加速度传感器的型号为MPU6050。
3.根据权利要求1所述的一种主动式倾角补偿飞机座椅，其特征在于，所述上固定板为六边形板，每相隔一个侧面具有两个球铰用以连接支撑杆。
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