CN109969051A - 一种智能儿童汽车安全座椅 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智能儿童汽车安全座椅，包括座椅本体，头枕，底座，控制面板，超声波测距传感器，压力传感器与安全带卡扣传感器，控制面板包括控制单元，无线通信模块，娱乐系统，电源模块，GPS定位模块及加速度传感器；控制单元连接超声波测距传感器、压力传感器、ISOFIX微动开关、安全带卡扣传感器、无线通信模块、娱乐系统、电源模块，GPS定位模块、加速度传感器及娱乐系统。在本发明中，通过安全带卡扣传感器、压力传感器、超声波测距传感器的协同作用，将儿童的坐姿数据通过移动终端进行显示与提醒，同时通过娱乐系统增加了与儿童的互动娱乐，降低了儿童长时间乘坐安全座椅所产生的烦躁情绪，提高了儿童乘坐安全座椅的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及汽车座椅技术领域，尤其涉及一种智能儿童汽车安全座椅。
背景技术
随着儿童汽车安全座椅的普及，消费者对儿童汽车安全座椅的实用性、智能性的要求也越来越高。目前，市售的儿童汽车安全座椅只有座椅功能。考虑到屡有儿童被对于遗忘在车内，造成儿童伤害的事件发生，因此具有监测和提醒使用者在汽车安全座椅上儿童的乘坐情况功能的智能型的儿童汽车安全座椅显得尤为必要。同时，由于儿童多动与好奇的特点，并不能长时间静静的被绑在座椅上，汽车行驶过程中的儿童因多动与好奇的行为，会增加不安全的偶然因素。
公告号为CN207257444U的中国实用新型专利公开了一种儿童汽车座椅。上述现有技术虽然采用了红外线感应器对座椅上的人体进行扫描，以方便监护者更好的了解儿童的状态，当儿童离开座椅或者姿态不端正时，会通过红外线感应以提醒监护者。然而，该现有技术所揭示的儿童汽车安全座椅在车辆高速行驶中，一旦发生儿童偏离正常坐姿时，既使监护者接收到报警信号后，往往也来不及对儿童的坐姿进行校正与提示。
由于上述现有技术无法在儿童偏离正常坐姿时无法提前干预并主动地进行安全防范，从而导致上述现有技术所揭示的儿童汽车安全座椅的安全性依然不高。同时，传统的儿童汽车安全座椅的娱乐性与互动性并不高，导致儿童长时间坐在安全座椅上后会产生心理烦躁，并进一步加剧儿童的坐姿偏离正常位置，并进一步增加了安全隐患。
有鉴于此，有必要对现有技术中的儿童汽车安全座椅予以改进，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于揭示一种智能儿童汽车安全座椅，用以实现对儿童偏离正常坐姿时提前干预并主动地进行安全防范，同时增加与儿童的互动娱乐，降低儿童长时间乘坐安全座椅所产生的烦躁情绪，以进一步提高儿童乘坐安全座椅的安全性。
为实现上述目的，本发明提供了一种智能儿童汽车安全座椅，包括：座椅本体，头枕以及承载座椅本体的底座，所述座椅本体的背部嵌入设置控制面板；
所述头枕底部边缘并用于检测头枕底部与儿童肩膀之间距离的超声波测距传感器，座椅本体的坐垫支撑位置设置压力传感器与安全带卡扣传感器，
自底座延伸出的ISOFIX连接器，所述ISOFIX连接器内置ISOFIX微动开关，当ISOFIX连接器与汽车ISOFIX接口对接时，ISOFIX微动开关由常开状态转变为常闭状态，
所述控制面板包括：控制单元，无线通信模块，娱乐系统，电源模块，用于收集智能儿童汽车安全座椅的地理位置数据的GPS定位模块，以及用于收集汽车的加速度数据的加速度传感器；
所述控制单元连接超声波测距传感器、压力传感器、ISOFIX微动开关、安全带卡扣传感器、无线通信模块、娱乐系统、电源模块，GPS定位模块、加速度传感器及娱乐系统；
所述无线通信模块至少将所述地理位置数据与加速度数据与移动终端相通讯，并通过移动终端将所述地理位置数据与加速度数据保存至云平台。
作为本发明的进一步改进，所述娱乐系统由置于座椅本体侧部并与控制单元连接的音频输出单元以及与控制单元连接的拾音头组成。
作为本发明的进一步改进，所述云平台关联音频文件，所述移动终端自云平台获取音频文件，并发送至娱乐系统以进行播放。
作为本发明的进一步改进，所述控制面板还包括与控制单元连接的重启按键与配对按键。
作为本发明的进一步改进，所述无线通信模块为zigbee模块或者WiFi模块。
作为本发明的进一步改进，所述控制单元采用型号为AK3918EV200的单片机。
作为本发明的进一步改进，所述移动终端为运行APP软件的智能手机或者平板电脑。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在本发明中，通过安全带卡扣传感器、压力传感器、超声波测距传感器的协同作用，将儿童的坐姿数据通过移动终端进行显示与提醒，同时通过娱乐系统增加了与儿童的互动娱乐，降低了儿童长时间乘坐安全座椅所产生的烦躁情绪，从而显著地提高了儿童乘坐安全座椅的安全性。
附图说明
图1为本发明一种智能儿童汽车安全座椅的系统结构图；
图2为本发明一种智能儿童汽车安全座椅的结构示意图一；
图3为本发明一种智能儿童汽车安全座椅的结构示意图二；
图4为超声波测距传感器的结构示意图；
图5为本发明一种智能儿童汽车安全座椅的结构示意图三；
图6为压力传感器的结构示意图；
图7为ISOFIX微动开关的结构示意图；
图8为娱乐系统的系统结构图；
图9为本发明一种智能儿童汽车安全座椅中的无线通信模块通过移动终端访问云平台的示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。同时，在本实施例中，如无特殊说明，术语“连接”均是电性连接。
请参图1至图9所示出的本发明一种智能儿童汽车安全座椅的一种具体实施方式。
参图2、图3及图5所示，本实施例示出了一种智能儿童汽车安全座椅，其包括：座椅本体100，头枕200以及承载座椅本体100的底座300，座椅本体100的背部嵌入设置控制面板110。头枕200底部边缘并用于检测头枕200底部与儿童肩膀之间距离的超声波测距传感器12，座椅本体100的坐垫支撑位置设置压力传感器15与安全带卡扣传感器14。该座椅本体100采用采用五点式安全带固定儿童。
座椅本体100整体包裹头枕200，头枕200背部设置与座椅本体100滑动连接的轨道，以使得头枕200能够沿垂直方向相对于座椅本体100作上下滑动，从而适应不同年龄、不同身高的儿童乘坐。超声波测距传感器12由电路板以及焊接在电路板上的超声波产生端121与超声波接收端122组成。超声波产生端121所产生的超声波利用超声波在空气中传播的速度，基于控制单元10计算出安装该超声波测距传感器12所在的头枕200底部边缘与儿童肩膀之间的距离。然后，将头枕200底部边缘与儿童肩膀之间的距离数据通过无线通信模块18发送至移动终端181中。
儿童的监护人可通过该移动终端181查看头枕200是否调节至合理的高度。同时，该控制单元10还内含判断逻辑，并通过判断逻辑判断头枕200底部边缘与儿童肩膀之间的距离数据是否超过预先设定的距离数据范围，当实际距离数据不位于预先设定的距离数据范围时，触发报警逻辑，并通过移动终端181以声音、震动、或者图像等一种或者几种展现形式提醒监护人，以及时调整头枕200在垂直方向上的高度，以固定儿童的五点式安全带对儿童的颈部造成伤害。
具体的，在本实施例中，该无线通信模块18为zigbee模块或者WiFi模块。控制单元10采用型号为AK3918EV200的单片机。移动终端181为运行APP软件的智能手机或者平板电脑，并最优选为运行APP软件的智能手机。
同时，在本实施例中，自底座300延伸出的ISOFIX连接器301，ISOFIX连接器301内置ISOFIX微动开关13，ISOFIX微动开关13设置弹片131。当ISOFIX连接器301插入到汽车ISOFIX接口(未示出)并呈锁止状态时，弹片131被挤压以形成常闭状态的电信号，并发送至控制单元10；当ISOFIX连接器301与到汽车ISOFIX接口未呈可靠连接时，弹片131不会被有效压缩，从而无法导通电路，此时ISOFIX微动开关13呈现常开状态，并由ISOFIX微动开关13将常开状态的电信号发送至控制单元10中。由此可通过控制单元10将基于该ISOFIX微动开关13所产生常开状态或者常闭状态的电信号发送至控制单元10，并由控制单元10将上述常开状态或者常闭状态在移动终端181中予以显示，以提示监护人该智能儿童安全座椅是否通过ISOFIX连接器301与汽车ISOFIX接口实现可靠的锁止。
控制面板110包括：控制单元10，无线通信模块18，娱乐系统20，电源模块11，用于收集智能儿童汽车安全座椅的地理位置数据的GPS定位模块17，以及用于收集汽车的加速度数据的加速度传感器19。控制单元10连接超声波测距传感器12、压力传感器15、ISOFIX微动开关13、安全带卡扣传感器14、无线通信模块18、娱乐系统20、电源模块11，GPS定位模块17、加速度传感器19及娱乐系统20。无线通信模块18至少将所述地理位置数据与加速度数据与移动终端181相通讯，并通过移动终端181将所述地理位置数据与加速度数据保存至云平台400。
移动终端181以无线方式与云平台400进行数据访问，以获取地理位置数据与加速度数据。通过云平台400集中管理上述地理位置数据与加速度数据可更安全、更集中的管理地理位置数据与加速度数据等基于该智能儿童汽车安全座椅使用过程中所产生的数据。
电源模块11可采用四节总容量为4000mAh的可充电电池串联而成，以为上文所列明的用电设备(例如无线通信模块18等)提供符合工作电压的外部电源。同时，GPS定位模块17、无线通信模块18、加速度传感器19均整体焊接在PCB板上，而超声波测距传感器12、ISOFIX微动开关13、安全带卡扣传感器14、娱乐系统20均通过导线及端子与PCB板建立电性连接，并与焊接在PCB板上的控制单元10所对应的管脚建立电性连接。
参图1与图8所示，在本实施例中，该娱乐系统20由置于座椅本体100侧部并与控制单元10连接的音频输出单元201以及与控制单元10连接的拾音头202组成。通过该音频输出单元201输出儿歌等音频信号，并通过拾音头202采集儿童的语音信号，并在控制单元10中进行模数转化与语义识别，以将儿童的需求在移动终端181中进行展示，以方便监护人实时了解儿童的需求。云平台400关联音频文件，所述移动终端181自云平台400获取音频文件，并发送至娱乐系统20以进行播放。控制面板110还包括与控制单元10连接的重启按键21与配对按键22。同时，在使用过程中还可通过该娱乐系统20陪伴儿童执行娱乐及互动。
监护人通过拾音头202可以和移动终端181和/或云平台400进行聊天问答，以及点播喜欢的音乐和故事等音频文件，也可以通过智能手机嵌入运行的APP软件执行语音点播音频文件的操作，以选择需要播放的音频文件。云平台400根据监护人和/或儿童的语言并经过模数转化与语义识别，将对应的音频文件通过音频输出单元201进行播放。
同时，参图3所示，在本实施例中，该压力传感器15置于安全座椅1的支撑位置并与儿童的臀部接触，以确定座椅本体100是否乘坐有儿童。结合图6所示，该压力传感器15包括嵌入座椅本体100的坐垫支撑位置预留的条形孔中的触发件151，位于触发件151下方并整体埋入座椅本体100的坐垫中的金属触片152与金属触片153。
当座椅本体100上没有儿童时，触发件151不向位于上方的金属触片152施加压力，当座椅本体100上有儿童时，触发件151向下移动并压迫金属触片152向下移动，并与金属触片153相接触后发出电信号，并发送至控制单元10，并最终在移动终端181上进行显示。当儿童坐姿不端正导致臀部不压迫触发件151时，金属触片152在回弹力的驱动下向上运动，以断开与金属触片153的接触。一旦金属触片152与金属触片153分离，该压力传感器15立即向控制单元10发出异常信号，并通过无线通讯模块18向移动终端181发出报警信号，以及时提示监护人对儿童予以干预，以提高乘坐该智能儿童汽车安全座椅的安全性。
移动终端181(例如运行APP软件的智能手机)通过无线通信模块18获取儿童是否可靠地坐在座椅本体100上，以判断压力传感器2上是否还有重物存在；若是，移动终端181中运行的APP软件自动提醒该儿童的监护人该智能儿童汽车安全座椅上有儿童，以防止将儿童遗忘在汽车内进而引发安全事故。
同时，参图3所示，五点式安全带的金属卡扣与座椅本体100的坐垫支撑位置预设的卡扣孔内部预留的舌部(未示出)活动卡扣连接，并在支撑位置预设的卡扣孔内设置安全带卡扣传感器14，以实时检测五点式安全带的金属卡扣是否可靠的与座椅本体100的坐垫支撑位置实现卡扣连接。当儿童自行拔出五点式安全带的金属卡扣的瞬间，该安全带卡扣传感器14立即向控制单元10发出异常信号，并通过无线通讯模块18向移动终端181发出报警信号，以及时提示监护人对儿童予以干预，以进一步提高乘坐该智能儿童汽车安全座椅的安全性。具体的，在本实施例中，该安全带卡扣传感器14可采用电阻应变式传感器、压阻式传感器或者光电传感器。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种智能儿童汽车安全座椅，其特征在于，包括：座椅本体(100)，头枕(200)以及承载座椅本体(100)的底座(300)，所述座椅本体(100)的背部嵌入设置控制面板(110)；
所述头枕(200)底部边缘并用于检测头枕(200)底部与儿童肩膀之间距离的超声波测距传感器(12)，座椅本体(100)的坐垫支撑位置设置压力传感器(15)与安全带卡扣传感器(14)，
自底座(300)延伸出的ISOFIX连接器，所述ISOFIX连接器内置ISOFIX微动开关(13)，当ISOFIX连接器与汽车ISOFIX接口对接时，ISOFIX微动开关(13)由常开状态转变为常闭状态，
所述控制面板(110)包括：控制单元(10)，无线通信模块(18)，娱乐系统(20)，电源模块(11)，用于收集智能儿童汽车安全座椅的地理位置数据的GPS定位模块(17)，以及用于收集汽车的加速度数据的加速度传感器(19)；
所述控制单元(10)连接超声波测距传感器(12)、压力传感器(15)、ISOFIX微动开关(13)、安全带卡扣传感器(14)、无线通信模块(18)、娱乐系统(20)、电源模块(11)，GPS定位模块(17)、加速度传感器(19)及娱乐系统(20)；
所述无线通信模块(18)至少将所述地理位置数据与加速度数据与移动终端(181)相通讯，并通过移动终端(181)将所述地理位置数据与加速度数据保存至云平台(400)。
2.根据权利要求1所述的智能儿童汽车安全座椅，其特征在于，所述娱乐系统(20)由置于座椅本体(100)侧部并与控制单元(10)连接的音频输出单元(201)以及与控制单元(10)连接的拾音头(202)组成。
3.根据权利要求1所述的智能儿童汽车安全座椅，其特征在于，所述云平台(400)关联音频文件，所述移动终端(181)自云平台(400)获取音频文件，并发送至娱乐系统(20)以进行播放。
4.根据权利要求3所述的智能儿童汽车安全座椅，其特征在于，所述控制面板(110)还包括与控制单元(10)连接的重启按键(21)与配对按键(22)。
5.根据权利要求1所述的智能儿童汽车安全座椅，其特征在于，所述无线通信模块(18)为zigbee模块或者WiFi模块。
6.根据权利要求1所述的智能儿童汽车安全座椅，其特征在于，所述控制单元(10)采用型号为AK3918EV200的单片机。
7.根据权利要求1所述的智能儿童汽车安全座椅，其特征在于，所述移动终端(181)为运行APP软件的智能手机或者平板电脑。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190705 |