CN109924739A - 一种带有人工智能操作系统的学习座椅 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带有人工智能操作系统的学习座椅，使学生在家可以坐在座椅上高效的学习，本发明的学习座椅包含了多自由度的旋转和移动结构，能够让学生在座椅各方向上进行一定角度的旋转或者移动，使学生在座椅上体会到学习内容中的立体感，本发明在旋转座椅上也搭载了操作触摸屏和显示器，使得学生可以在座椅上加载学习内容并进行触摸屏控制，另外座椅的结构上设置了操作摇杆，学生可以坐在智能学习座椅上对座椅和显示中的内容进行一键操作；对于学生在座椅上的学习情况，座椅中装有声音、光电、限位、摇杆等传感器组件模块，并在操作平台装置中设置有中央处理器和虚拟AI，能够对学生发出的各种口头或者行为指令进行人工智能的采集、分析和反馈，并对学生的学习状态进行分析和评估、反馈等。

Description

一种带有人工智能操作系统的学习座椅

技术领域

本发明属于人工智能和智能学习装备领域，特别涉及一种带有人工智能操作系统的学习座椅。

背景技术

目前市面上的学生学习座椅主要功能用于学生做作业或者学习的能够舒适的长时间的坐下来学习，并对其坐姿和身体产生一定的保护性，功能集中在舒适性和坐姿方面，停留在机械结构智能调节的层面，基本上没有与学生的学习结合起来，学生不能通过座椅来学习、获取知识，不能跟座椅进行人工智能的交互。

另一方面，现在的旋转座椅包括多自由度的旋转和震动等功能，多用于VR或者娱乐设施中，没有参与到学生的学习中，而且没有座椅与学生的家庭学习情况、学习设备（投影仪、显示屏等）操作、学生疲劳缓解方面连接或者集成在一起的，对于学生的学习情况不能通过座椅进行监控与预警。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种带有人工智能操作系统的学习座椅，从孩子的学习方式、座椅的舒适性、智能性、操作集成性、安全性等方面设计解决方案，本发明的目的是提供一种结构简单、智能调节的多自由度自动旋转座椅，并且在座椅上搭载智能学习设备和操作结构和系统，使得学生在本发明的智能学习座椅中能够劳逸结合，以一种新的学习方式进行学习，具体实施方案如下。

具体的，如图1所示，本发明的智能学习座椅结构包含座椅底部的旋转装置、座椅角度调整和伸缩装置、座椅前方的摇杆装置和操作触摸屏装置、座椅装载的显示器等装置、震动装置、安全装置。

根据上述方案中所述的座椅底部的旋转装置，其特征主要用于智能座椅的整体旋转和上下运动，包含多自由度方向控制的运动电缸和电机组件、上下平台支架组件、旋转推力球轴承组件、座椅前后移动导轨组件、陀螺仪组件、外部控制连接组件等。

进一步的，上述旋转推力球轴承组件用于承受座椅整体的旋转向心力，座椅下方设置直线导轨组件供座椅的前后移动，所述陀螺仪组件在检测到座椅的倾斜角度时生成相应的高度调节信号，并将所述高度调节信号发送给到下述的集成电路中央处理器（座椅），由中央处理器（座椅）分析计算后将所述陀螺仪检测到的倾斜方向对应的支撑机构的控制器：所述控制器分别与所述至少一个自由度的运动电缸和电机组件与所述陀螺仪进行连接。

根据上述方案中所述的座椅角度调整和伸缩装置，其特征主要用于用户在座椅上根据自身身高和舒适度需要，调整座椅靠背和坐垫的角度、长度等参数，包含转动限位轴、伸缩卡槽等。

进一步的，上述结构用于座椅靠背的角度调整，也用于下述显示器的远近调节，以及座椅高度的调节，对于这三方面的调节方式，用户可以在下述的操作触摸屏上进行手动或者自动模式进行精确调节。

根据上述方案中所述的座椅前方的摇杆装置和操作触摸屏装置，其特征包含的摇杆装置包括控制摇杆，用于座椅的多自由度旋转及其角度的控制，触摸屏装置包含控制面板液晶屏触摸或者墨水屏，用于用户在座椅上对座椅上传感器、开关、模式、显示内容的远程操作、内容上传和连网等远程操作。

进一步的，如图1所示，上述摇杆装置和操作触摸屏装置装配在同一操作平台，操作平台结构中包括本发明的操作系统的集成电路板，集成电路板中包含系统通讯串口、中央处理器（座椅）、存储单元和电源控制部分。

用户在座椅上进行坐姿和舒适度调节时，各传感器以初始状态下的参数为基准，用户通过手柄摇杆进行座椅的角度和旋转方向的调节操作，调节量通过摇杆的操作传感器，检测用户摆动的方向和幅度，由陀螺仪组建将参数按照上述方案中的传输方式，传送至中央处理器（座椅），进而操作各个自由度的运动电缸和电机组件，使座椅能够实时的进行准确的旋转和运动。

进一步的，上述操作触摸屏用于用户在触摸屏上设置座椅的调整机构的参数、座椅的开关、运动模式、下述装载的显示器的通讯和控制等、智能AI的交互和系统属性的控制。

根据上述方案中所述的座椅装载的显示器，其特征包括显示用户搭载的学习内容显示和摄像头装置、智能座椅与用户的交互体验，包括用户的语音对话、动作抓取、智能AI的分析和反馈显示，本发明的显示器还包含音响和麦克风装置，用于用户和系统的语音的输入和输出。

进一步的，上述摇杆装置和操作触摸屏装置中的通讯串口，用户可以通过USB或者宽带等有线网络，或者蓝牙、WIFI等无线网络，与智能学习座椅进行连接，上传至存储单元，用于上述座椅装载的显示器的播放和用户学习使用。

进一步的，上述座椅装载的显示器中包含摄像头组件，并链接操作平台中的智能学习的中央处理器（学习），智能AI通过摄像头组件将抓取学生在显示器前面学习过程中的语言和动作等参数，本发明只列举两种参数为例，并不限于此两种参数，通过搭载温度传感器、摄像头等更多的采集设备，可以使智能AI抓取更多的参数进行分析和反馈。

进一步的，座椅装载的显示器包含一种3D虚拟屏，用户带上3D眼镜观看显示界面时，本发明智能AI将在搭载在显示器界面内容中，虚拟成像在用户眼前的虚拟屏上，配合智能座椅的多自由运动使用户体验更加真实。

进一步的，上述智能AI特征包含用户在进行视频学习的时候，对用户的坐姿、学习时间的分析、学习情绪、学习习惯（主要是动作表情等）等进行参数采集和统计分析，用户可以设定学习时间，学习姿势的阈值，智能AI对于超过系统预定的参数阈值，主动在操作触摸屏上进行预警和提醒，提示用户智能座椅进入按摩等休眠模式。

根据上述方案中所述的震动装置，其特征包含按摩椅中作用到的振动器，主要用于用户在学习疲劳时对肩颈腰部进行震动放松。

根据上述方案中所述的安全装置，其特征包括安全带组件和限位传感器、机械限位组件等，用于对整体装置参数调整时，座椅的调节量的限定，也包括任意情况下电子设备停电导致失灵等采取的机械限位结构。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为本发明带有人工智能操作系统的学习座椅整体结构示意图。

图2为本发明带有人工智能操作系统的学习座椅的操作系统流程图。

图3为本发明带有人工智能操作系统的学习座椅底座结构示意图。

图4为本发明带有人工智能操作系统的学习座椅的座椅角度和长度、高度调整效果示意图。

图5为本发明带有人工智能操作系统的学习座椅操作触摸屏的显示区域功能图。

见各图示中代号名称如下：

10-显示器，101-中央处理器（学习），102-智能AI，103-反馈单元，104-显示器中的智能AI，105-虚拟显示屏，105-11-支撑组件，12-脚踏板，121-脚踏板伸缩装置，13-操作平台，131-操作摇杆，132-操作触摸屏，133-中央处理器（座椅），134-传感器组件，135-执行机构，14-座椅扶手，15-坐垫，16-安全装置，17-靠背，18-角度调节杆，181-靠背角度调节装置，19-座椅底座，191-底座地脚，192-运动电缸和电机组件，1921-参数反馈，193-上下平台支架组件，194-旋转推力球轴承组件，195-多自由度方向控制杆，196-直线导轨，197-座椅上下调节杆。

具体实施方式

下面将结合本系统组成示意图和具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明提供的一种带有人工智能操作系统的学习座椅同样适用于其他结构形式和控制方式，都属于本发明保护的范围。

根据上述方案中所述的座椅底部的旋转装置，其特征包含智能座椅的整体旋转和上下运动，包含多自由度方向控制的192运动电缸和电机组件、193上下平台支架组件、194旋转推力球轴承组件、196座椅前后移动导轨组件、陀螺仪组件、外部控制连接组件等。

具体的，如图1所示，所述的座椅底部的旋转装置在座椅的四个角均布四个电动伸缩缸，通过调节四个方向的伸缩量，可以达到座椅任意方向的倾斜或者旋转，其倾斜的角度量通过位置传感器进行闭环控制调节，中间安装有大功率的伸缩缸，用于整体的上下调节，座椅底部包含两条直线导轨和推力球轴承。

上述方案中所述的座椅前方的131摇杆装置和132操作触摸屏装置，其特征包含的摇杆装置包括控制摇杆，用于座椅的多自由度旋转及其角度的控制，触摸屏装置包含控制面板液晶屏触摸或者墨水屏，用于用户在座椅上对座椅上传感器、开关、模式、显示内容的远程操作、内容上传和联网等远程操作。

实施例一：

如图2所示，一种带有人工智能操作系统的学习座椅，用户A在使用智能学习座椅时，在观看宇宙科普知识视频的时候，犹豫需要宇宙3D的立体感，用户A可以抓住131操作摇杆根据学习过程中的需要，给定需要旋转的方向和偏移量α，则通过133中央处理器（座椅）将摇杆的调节量传输到134传感器组件，传感器组件为各执行机构中的检测传感器，其进一步将参数α传送至执行机构进行调节，执行机构上的控制单元将实时调节量再反馈至中央处理器（座椅），判断是否已达到用户指定位置，进而循环1921参数反馈进行闭环精确控制。

进一步的，用户A可以在座椅上进行舒适度调节，如图3-4所示，座椅可以在上下前后方向进行伸缩和摆动，以适应用户的身体结构，安装于所述19座椅底座下方的至少一个192运动电缸和电机组件，所述运动电缸和电机组件用于在与所述陀螺仪检测到的倾斜方向对应时，根据高度调节信号动态调节自身的伸缩量。其中，所述高度调节信号根据所述陀螺仪检测到的倾斜角度生成，用于将所述193上下平台支架组件所在平面相对于水平面的倾斜角度控制在指定范围内。

实施例二：

根据上述实施例一所述，一种带有人工智能操作系统的学习座椅，其特征包括控制面板液晶屏触摸或者墨水屏，如图5所示，132触摸屏上含有1321显示器学习内容链接和操作区、1323系统属性区域、1322座椅调节区域、1324智能AI交互单元。

进一步的，上述1321显示器学习内容链接和操作区，用户A在该区域可以进行学习视频或者电子版学习资料的上传，坐在椅子上最显示器界面进行操作；1323系统属性区域包含系统的开/关机、声音设置、自动和手动模式设置、电源属性、网络连接等；1322座椅调节区域包含手动输入参数调节各个传感器组的参数输入，进而调节座椅的各个方向的位移和旋转量；1324智能AI交互单元包括用户A在座椅上进行学习时与系统的互动。

进一步的，本发明方案中13操作平台含有通讯串口，其特征包括网络连接和蓝牙连接装置、USB接口等，用户A在上述操作触摸屏上进行操作之前，需要在系统属性区域进行学习座椅的网络连接或者蓝牙连接，或者用U盘进行资料上传。

对于上传的学习资料内容，上述显示器装置中的存储单元和101中央处理器（学习）将进行读取和存储，通过用户A在上述132触摸屏1321学习内容链接额操作区域进行操作，使学习内容在显示器上根据用户A自身需要的方式进行操作和播放。

实施例三：

根据上述实施例一、二，一种带有人工智能操作系统的学习座椅，其特征包括1324智能AI交互单元，具体特征为用户A在对学习内容进行进行提问时，102智能AI可以联网调取外网数据库信息，进行解答。进一步的，用户A在座椅上的学习时间超过设定的两个小时（时间间隔用户可以自定义），102智能AI将发出提醒，另外显示器带有摄像头装置，可以捕捉用户A的表情和动作，每天对用户A的表情和动作参数做大数据统计，对于用户A常用的表情和动作进行反馈，使得用户A能够及时了解自己的学习习惯，便于用户改正自己无意识的不良习惯。

本发明的一种带有人工智能操作系统的学习座椅包含震动装置，其特征包括按摩椅中作用到的振动器，主要用于用户在学习疲劳时对肩颈腰部进行震动放松。

本发明的一种带有人工智能操作系统的学习座椅包安全装置，其特征包括16安全带组件和限位传感器、机械限位组件等，用于对整体装置参数调整时，座椅的调节量的限定，也包括任意情况下电子设备停电导致失灵等采取的机械限位结构，具体特征为导轨首末端装有大直径的顶丝模块进行机械限位，各个执行机构装有可调节的限位块，防止操作不当输入的调节量过大或者系统失灵时，座椅大幅度的旋转和移动带来的安全隐患。

实施例四：

根据上述实施例三所述，一种带有人工智能操作系统的学习座椅，包含有放松模式，用户A在系统设置的疲劳时间两小时整时，102智能AI进行提醒，在132操作触摸屏上的1324智能AI交互区域进行提醒，用户A如果不加以人工干预，系统自行调整为放松模式，具体表现为播放轻音乐，102智能AI向133中央处理器（座椅）发送信号，驱动座椅结构中的震动装置，对用户A的相关部位进行震动按摩，其强度可以在操作触摸屏上的系统属性区域进行调节，使得用户在本发明的学习座椅上能够劳逸结合。

综上所述，一种带有人工智能操作系统的学习座椅，其特征包括，凡能够多自由度的旋转和移动，带有学习显示设备和放松模式，能够在座椅上搭载学习内容，包括视屏、音频、图像或者文字等，并且带有摇杆式和触摸屏式操作方式对其运动和学习内容进行手动或者自动控制的，均属本发明的保护范围。同时，在整个座椅的学习过程中搭载智能AI进行全程跟踪、学习状况的参数抓取、统计、分析和反馈，在此过程中与用户进行智能AI的互动也属于发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种带有人工智能操作系统的学习座椅，其特征包含座椅底部的旋转装置、座椅角度调整和伸缩装置、座椅前方的摇杆装置和操作触摸屏装置、座椅装载的显示器等装置、震动装置、安全装置；

座椅底部的旋转装置，其特征主要用于智能座椅的整体旋转和上下运动，包含多自由度方向控制的运动电缸和电机组件、上下平台支架组件、旋转推力球轴承组件、座椅前后移动导轨组件、陀螺仪组件、外部控制连接组件等；

座椅角度调整和伸缩装置，其特征主要用于用户在座椅上根据自身身高和舒适度需要，调整座椅靠背和坐垫的角度、长度等参数，包含转动限位轴、伸缩卡槽等；

座椅前方的摇杆装置和操作触摸屏装置，其特征包含的摇杆装置包括控制摇杆，用于座椅的多自由度旋转及其角度的控制，操作触摸屏装置包含控制面板液晶屏触摸或者墨水屏，用于用户在座椅上对座椅上传感器、开关、模式、显示器显示学习内容的远程操作、内容上传和连网等远程操作；

座椅装载的显示器，其特征包括显示用户搭载的学习内容显示和摄像头装置、智能座椅与用户的交互体验，包括用户的语音对话、动作抓取、智能AI的分析和反馈显示，本发明的显示器还包含音响和麦克风装置，用于用户和系统的语音的输入和输出；

震动装置，其特征包含按摩椅中作用到的振动器，主要用于用户在学习疲劳时对肩颈腰部进行震动放松；

安全装置，其特征包括安全带组件和限位传感器、机械限位组件等，用于对整体装置参数调整时，座椅的调节量的限定，也包括任意情况下电子设备停电导致失灵等采取的机械限位结构。

2.根据上述权利要求1所述，上述摇杆装置和操作触摸屏装置其特征还包括，装配在同一操作平台，操作平台结构中包括本发明的操作系统的集成电路板，集成电路板中包含系统通讯串口、中央处理器（座椅）、存储单元和电源控制部分。

3.根据权利要求2所述，上述操作触摸屏其特征在于用户在触摸屏上设置座椅的调整机构的参数、座椅的开关、运动模式、显示器的通讯和控制，智能AI的交互和系统属性的控制等。

4.根据权利要求1-3所述，上述摇杆装置和操作触摸屏装置中的通讯串口，用户可以通过USB或者宽带等有线网络，或者蓝牙、WIFI等无线网络，与智能学习座椅进行连接，上传至存储单元，用于上述座椅装载的显示器的播放和用户学习使用。

5.根据上述权利要求1所述，上述座椅装载的操作平台中包含智能学习的中央处理器（学习），其特征包含智能AI，智能AI将抓取学生在显示器前面学习过程中的坐姿、学习时间的分析、学习情绪、学习习惯（主要是动作表情等）等进行参数采集和统计分析，用户可以设定学习时间，学习姿势的阈值，智能AI对于超过系统预定的参数阈值，主动在显示器上进行预警和提醒，提示用户智能座椅进入按摩等休眠模式。

6.根据上述权利要求1-5所述，本发明的一种带有人工智能操作系统的学习座椅包含一种摇杆装置可以手动操作整个座椅的任意方向的移动和旋转，并包含一种触摸屏装置，可以一键控制座椅的移动和旋转，远程操作座椅上的学习系统和反馈系统。

7.根据上述权利要求1-6所述，座椅装载的显示器包含一种3D虚拟屏，用户带上3D眼镜观看显示界面时，本发明智能AI将在搭载在显示器界面内容中，虚拟成像在用户眼前的虚拟屏上，配合智能座椅的多自由运动使用户体验更加真实。