CN110696768A - 一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统 - Google Patents

一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统，包括座椅、安全带、柔性触觉传感器和座椅支撑台，其中所述座椅支撑台安装在车舱底部，所述座椅安装在所述座椅支撑台上，所述安全带安装在车舱内并且位于所述座椅一侧；所述座椅和所述安全带与人体的接触面上均设置有所述柔性触觉传感器；本发明通过带有触觉感知的智能座舱，判断驾驶员姿态，并在驾驶员姿态剧变，突发事故的紧急关头收紧安全带，调节座椅底座、靠背和头枕，改变座椅离方向盘的距离，使智能座舱更加兼顾智能化，效率化和安全化。

Description

一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统
技术领域
本发明涉及车辆主动安全技术领域，更具体的说是涉及一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统。
背景技术
乘客安全是与诸如机动车的运输车辆相关的极为重要的问题。制造厂商致力于不断地改善各种类型碰撞事件中的乘客保护。常用的有保持装置，如座椅安全带，以及主动装置，如主动垫式气囊。
一般来说，安全带是非常重要的安全保持装置。现在已经有可以感知一定的冲击，并通过卷收器等产生动作，瞬间拉紧安全带的预紧式安全带。现代轿车的驾驶者座椅多是电动可调的。汽车的座椅可以包括用于相对于方向盘调整座椅的滑道。座椅还可以包括各种电机以调整高度、腰背区域、座椅靠背角度、座椅俯仰等。但目前并没有普及可以应对突发事故的主动调节的智能座椅。
未来汽车人机交互技术的发展方向朝着更加人性化、安全化的方向发展。汽车座舱作为重要的人机交互环境，需要满足用户的安全，舒适的需求。将触觉感知技术引入车辆座舱，通过在座椅坐垫，靠背，头枕处，以及安全带表面集成触觉感知能力，从而对驾驶员的驾驶姿态进行准确的判断是一种可行有效的人机交互方式。
因此，如何提供一种可进行有效人机交互方式，带有事故感知和主动安全功能的智能座舱是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统，通过带有触觉感知的智能座舱，判断驾驶员姿态，并在驾驶员姿态剧变，突发事故的紧急关头收紧安全带，调节座椅底座、靠背和头枕，改变座椅离方向盘的距离，使智能座舱更加兼顾智能化，效率化和安全化。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统，包括座椅、安全带、柔性触觉传感器和座椅支撑台，其中所述座椅支撑台安装在车舱底部，所述座椅安装在所述座椅支撑台上，所述安全带安装在车舱内并且位于所述座椅一侧；所述座椅和所述安全带与人体的接触面上均设置有所述柔性触觉传感器；
其中，所述柔性触觉传感器包括柔性电路板、柔性基底和表面凸起层，在所述柔性电路板上印刷条形导电油墨层，所述柔性电路板设置于所述柔性基底之上，并通过所述表面凸起层对所述柔性电路板、所述柔性基底进行封装；
所述座椅支撑台包括滑轨、支架一、支架二、支架三、电机支架、齿轮齿条电机、电动推杆、连杆、滑块、齿条、齿轮、蜗杆、蜗轮和蜗轮蜗杆电机；
所述支架一的一侧与所述支架二铰接，并且所述电动推杆安装于所述支架二上，所述电动推杆的推杆与所述支架一的另一侧底部铰接；所述电机支架安装在所述支架一底部；所述支架二底部设置有转轴，所述转轴通过轴承转动安装在所述支架三上；
所述支架一的顶部两侧分别设置有滑轨，并且所述滑块嵌入在所述滑轨内，所述滑块与所述座椅的底座底面固定连接；两侧滑轨内的所述滑块通过所述连杆与其下方对应设置的所述齿条固定连接，所述齿条与所述齿轮齿条电机转动轴上设置的所述齿轮啮合，所述齿轮齿条电机安装于所述电机支架上；
所述蜗轮蜗杆电机安装于所述支架三上，所述蜗杆安装在所述蜗轮蜗杆电机的转动轴上，并与所述蜗轮啮合。
优选的，在上述一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统中，所述柔性电路板、所述齿轮齿条电机、所述电动推杆和蜗轮蜗杆电机分别与车辆ECU电性连接；所述柔性电路板的导电油墨层连接有电极，通过所述电极与车辆ECU电性连接，将电信号传递给车辆ECU，从而获得驾驶员自身的驾驶状态和驾驶姿势；所述车辆ECU还与车速传感器和多媒体显示屏电性连接。
优选的，在上述一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统中，所述安全带为预紧式安全带，所述车辆ECU与所述预紧式安全带的安全带收紧开关电性连接。
优选的，在上述一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统中，所述柔性基底通过将双组份比例为10:1混合的聚二甲基硅氧烷放入培养皿，然后由匀胶机在500rpm下旋涂30s将其成膜，并在真空干燥箱加热至70℃，保持两小时后取出并裁剪制成；
柔性电路板的基底以聚酰亚胺为材质，相应电极是喷涂或者电镀在基底聚酰亚胺表面的一层银纳米粒子，通过柔性印刷电路板技术制备；
通过混合无水乙醇，水性聚氨酯树脂，石墨烯来制备导电油墨，用粘度仪测试并控制其粘度为10pa·s，打印过程需要用到点胶机，使用气动加压，带有三维位移平台的点胶机，打印均匀一致的导电路径形成导电油墨层；
表面凸起层通过聚四氟乙烯模具制备，将硅橡胶与固化剂按20:1的比例混合后倒入模具，通过聚四氟乙烯模具形成制备所述表面凸起层的表面凸起。
优选的，在上述一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统中，所述座椅为靠背可调座椅。
优选的，在上述一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统中，所述柔性触觉传感器通过粘接或缝合的方式设置在安全带上。
优选的，在上述一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统中，所述柔性触觉传感器嵌入座椅的保护套内，粘接在座椅头枕、靠背和底座的泡沫结构表面。
优选的，在上述一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统中，所述支架一与所述支架二铰接位置设置有伸缩管，所述伸缩管一端与所述支架二铰接，另一端与所述支架一固定连接。
优选的，在上述一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统中，所述支架三固定安装在车舱底部。
优选的，在上述一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统中，位于所述支架一顶部两侧的所述齿条，通过两个所述齿轮齿条电机单独驱动。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统，柔性触觉传感器体积小，柔性好，可以测量法向的压力；通过布置在安全带和座椅上的柔性触觉传感器，能够具有触觉式的驾驶员状态识别感知能力，可以采集操作员的体压分布和姿势信息，采集的信息可以用于提供更有效和较少干扰的人机交互，从而使汽车驾驶辅助系统更加智能化，效率化和安全化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图。
图2是柔性触觉传感器安装在座椅，安全带上的结构示意图。
图3是座椅支撑台的结构示意图。
图4是座椅支撑台的侧视图。
图5是座椅支撑台的主视图。
图6是柔性触觉传感器的结构示意图。
图7是柔性触觉传感器的结构爆炸图。
图8是本发明的系统框图。
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，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统，通过带有触觉感知的智能座舱，判断驾驶员姿态，并在驾驶员姿态剧变，突发事故的紧急关头收紧安全带，调节座椅底座、靠背和头枕，改变座椅离方向盘的距离，使智能座舱更加兼顾智能化，效率化和安全化。
结合附图1-7，本发明公开了一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统，包括座椅1、安全带2、柔性触觉传感器3和座椅支撑台4，其中座椅支撑台4安装在车舱底部，座椅1安装在座椅支撑台4上，安全带2安装在车舱内并且位于座椅1一侧；座椅1和安全带2与人体的接触面上均设置有柔性触觉传感器3；
其中，柔性触觉传感器3包括柔性电路板31、柔性基底32和表面凸起层33，在柔性电路板31上印刷条形导电油墨层34，柔性电路板31设置于柔性基底32之上，并通过表面凸起层33对柔性电路板31、柔性基底32进行封装；
从而对柔性电路板31进行封装保护，并在表面凸起层33表面设计的凸起增加其附着能力。
柔性触觉传感器3为压阻式传感器，特点是应用半导体作为敏感材料，其电阻阻值的变化会随着外界压力的不同作用效果而改变。压阻式触觉传感器具有制造简便、容易整合与集成并且具有优良的灵敏性等优点。传感器的灵敏度S可以定义为：S＝δ(ΔI/I0)/δP；ΔI＝I-I0。其中I是施加压力状态下的电流，I0是无压力状态下的初始电流，P是施加的压强。
带有凸起案的表面凸起层受到来自外界的力，法向力会压迫导电路径的横截面变化，长度拉长，压阻式传感器电阻增大。通过接入柔性电路板上电极的导线输出电信号到车辆ECU并进行处理便可以得到触觉信号。
座椅支撑台4包括滑轨41、支架一42、支架二43、支架三44、电机支架45、齿轮齿条电机46、电动推杆47、连杆48、滑块49、齿条410、齿轮411、蜗杆412、蜗轮413和蜗轮蜗杆电机414；
支架一42的一侧与支架二43铰接，并且电动推杆47安装于支架二43上，电动推杆47的推杆与支架一42的另一侧底部铰接；电机支架45安装在支架一42底部；支架二43底部设置有转轴，转轴通过轴承转动安装在支架三44上；
电动推杆47的推杆上升或下降过程中，能够调节座椅1底座的倾斜角度。
支架一42的顶部两侧分别设置有滑轨41，并且滑块49嵌入在滑轨41内，滑块49与座椅1的底座底面固定连接；两侧滑轨41内的滑块49通过连杆48与其下方对应设置的齿条410固定连接，齿条410与齿轮齿条电机46转动轴上设置的齿轮411啮合，齿轮齿条电机46安装于电机支架45上；
通过齿轮齿条电机46驱动齿条410移动，从而带动滑块49和座椅1前后移动。
蜗轮蜗杆电机414安装于支架三44上，蜗杆412安装在蜗轮蜗杆电机414的转动轴上，并与蜗轮413啮合，从而实现调节座椅1转动朝向的功能。
为了进一步优化上述技术方案，柔性电路板31、齿轮齿条电机46、电动推杆47和蜗轮蜗杆电机414分别与车辆ECU电性连接；柔性电路板31的导电油墨层34连接有电极，通过电极与车辆ECU电性连接，将电信号传递给车辆ECU，从而获得驾驶员自身的驾驶状态和驾驶姿势；车辆ECU还与车速传感器和多媒体显示屏电性连接。
一方面，驾驶员的驾驶姿势对行车安全有重要的影响，不正确的驾驶姿势会影响驾驶员的操作，也会使驾驶员更快的疲劳。另一方面，汽车的驾驶是由一系列特定的动作组成的。驾驶员的反应时间和动作的发生时间对交通安全有着极重要的影响。实际事故发生时，反应时间往往是很短的，驾驶员遇到交通事故的时候应该迅速作出反应。而本装置可以迅速的保持驾驶员身体平衡，避免车辆在撞击时，头撞到驾驶室其他物体上受伤，如果判断撞击的方位临近驾驶员座位或撞击力较大，可以控制座椅躲离转向盘，以免车辆前段受冲击变形后挤压受伤。
如果驾驶员自身姿势处于不利于安全驾驶的状态或者是姿势剧变的状态，再输入从车速传感器得到的车速这个变量，判断可能会影响行车安全或者发生了事故，智能车座舱装置可以根据经由触觉传感器得到的体压变化曲线数据，通过多媒体显示屏提示驾驶员纠正姿势以及在判断事故发生可能性大时通过进一步判断撞击发生的可能部位来选择主动收紧安全带2，主动调节靠背的角度，调节底座的角度，座椅1距离方向盘的距离以及改变驾驶员的朝向来保护驾驶员免于严重或者致命伤害。座椅1靠背的角度调节基于现有汽车座椅电动调节机构实现，通过车辆ECU直接控制调节。
为了进一步优化上述技术方案，安全带2为预紧式安全带2，车辆ECU与预紧式安全带2的安全带收紧开关电性连接。
为了进一步优化上述技术方案，柔性基底32通过将双组份比例为10:1混合的聚二甲基硅氧烷放入培养皿，然后由匀胶机在500rpm下旋涂30s将其成膜，并在真空干燥箱加热至70℃，保持两小时后取出并裁剪制成；
柔性电路板31的基底以聚酰亚胺为材质，相应电极是喷涂或者电镀在基底聚酰亚胺表面的一层银纳米粒子，通过柔性印刷电路板技术制备；
通过混合无水乙醇，水性聚氨酯树脂，石墨烯来制备导电油墨，用粘度仪测试并控制其粘度为10pa·s，打印过程需要用到点胶机，使用气动加压，带有三维位移平台的点胶机，打印均匀一致的导电路径形成导电油墨层34；
表面凸起层33通过聚四氟乙烯模具制备，将硅橡胶与固化剂按20:1的比例混合后倒入模具，通过聚四氟乙烯模具形成制备表面凸起层33的表面凸起。
为了进一步优化上述技术方案，座椅1为靠背可调座椅1。
为了进一步优化上述技术方案，柔性触觉传感器3通过粘接或缝合的方式设置在安全带2上。
为了进一步优化上述技术方案，柔性触觉传感器3嵌入座椅1的保护套内，粘接在座椅1头枕、靠背和底座的泡沫结构表面。
为了进一步优化上述技术方案，支架一42与支架二43铰接位置设置有伸缩管415，伸缩管415一端与支架二43铰接，另一端与支架一42固定连接。
伸缩管包括伸缩外管和伸缩内管，伸缩内管一端伸入伸缩外管内，并通过限位件对其伸缩量进行限位。
为了进一步优化上述技术方案，支架三44固定安装在车舱底部。
为了进一步优化上述技术方案，位于支架一42顶部两侧的齿条410，通过两个齿轮齿条电机46单独驱动。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统，其特征在于，包括座椅、安全带、柔性触觉传感器和座椅支撑台，其中所述座椅支撑台安装在车舱底部，所述座椅安装在所述座椅支撑台上，所述安全带安装在车舱内并且位于所述座椅一侧；所述座椅和所述安全带与人体的接触面上均设置有所述柔性触觉传感器；
其中，所述柔性触觉传感器包括柔性电路板、柔性基底和表面凸起层，在所述柔性电路板上印刷条形导电油墨层，所述柔性电路板设置于所述柔性基底之上，并通过所述表面凸起层对所述柔性电路板、所述柔性基底进行封装；
所述座椅支撑台包括滑轨、支架一、支架二、支架三、电机支架、齿轮齿条电机、电动推杆、连杆、滑块、齿条、齿轮、蜗杆、蜗轮和蜗轮蜗杆电机；
所述支架一的一侧与所述支架二铰接，并且所述电动推杆安装于所述支架二上，所述电动推杆的推杆与所述支架一的另一侧底部铰接；所述电机支架安装在所述支架一底部；所述支架二底部设置有转轴，所述转轴通过轴承转动安装在所述支架三上；
所述支架一的顶部两侧分别设置有滑轨，并且所述滑块嵌入在所述滑轨内，所述滑块与所述座椅的底座底面固定连接；两侧滑轨内的所述滑块通过所述连杆与其下方对应设置的所述齿条固定连接，所述齿条与所述齿轮齿条电机转动轴上设置的所述齿轮啮合，所述齿轮齿条电机安装于所述电机支架上；
所述蜗轮蜗杆电机安装于所述支架三上，所述蜗杆安装在所述蜗轮蜗杆电机的转动轴上，并与所述蜗轮啮合。
2.根据权利要求1所述的一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统，其特征在于，所述柔性电路板、所述齿轮齿条电机、所述电动推杆和蜗轮蜗杆电机分别与车辆ECU电性连接；所述柔性电路板的导电油墨层连接有电极，通过所述电极与车辆ECU电性连接，将电信号传递给车辆ECU，从而获得驾驶员自身的驾驶状态和驾驶姿势；所述车辆ECU还与车速传感器和多媒体显示屏电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统，其特征在于，所述安全带为预紧式安全带，所述车辆ECU与所述预紧式安全带的安全带收紧开关电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统，其特征在于，所述柔性基底通过将双组份比例为10:1混合的聚二甲基硅氧烷放入培养皿，然后由匀胶机在500rpm下旋涂30s将其成膜，并在真空干燥箱加热至70℃，保持两小时后取出并裁剪制成；
柔性电路板的基底以聚酰亚胺为材质，相应电极是喷涂或者电镀在基底聚酰亚胺表面的一层银纳米粒子，通过柔性印刷电路板技术制备；
通过混合无水乙醇，水性聚氨酯树脂，石墨烯来制备导电油墨，用粘度仪测试并控制其粘度为10pa·s，打印过程需要用到点胶机，使用气动加压，带有三维位移平台的点胶机，打印均匀一致的导电路径形成导电油墨层；
表面凸起层通过聚四氟乙烯模具制备，将硅橡胶与固化剂按20:1的比例混合后倒入模具，通过聚四氟乙烯模具形成制备所述表面凸起层的表面凸起。
5.根据权利要求1所述的一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统，其特征在于，所述座椅为靠背可调座椅。
6.根据权利要求1所述的一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统，其特征在于，所述柔性触觉传感器通过粘接或缝合的方式设置在安全带上。
7.根据权利要求1所述的一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统，其特征在于，所述柔性触觉传感器嵌入座椅的保护套内，粘接在座椅头枕、靠背和底座的泡沫结构表面。
8.根据权利要求1所述的一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统，其特征在于，所述支架一与所述支架二铰接位置设置有伸缩管，所述伸缩管一端与所述支架二铰接，另一端与所述支架一固定连接。
9.根据权利要求1所述的一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统，其特征在于，所述支架三固定安装在车舱底部。
10.根据权利要求1所述的一种带有事故感知和主动安全功能的智能座舱系统，其特征在于，位于所述支架一顶部两侧的所述齿条，通过两个所述齿轮齿条电机单独驱动。
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