CN110897423A - 一种智能坐垫系统及一种压力检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能坐垫系统及一种压力检测方法，其中，智能坐垫系统包括：坐垫模块，包括坐垫本体和柔性阵列式压力传感器，坐垫本体为经编间隔织物，柔性阵列式压力传感器用于检测坐垫本体不同区域的电容值；区域选择模块，用于选定柔性阵列式压力传感器中的待测柔性压力传感器单元；处理模块，与区域选择模块连接，用于获取待测柔性压力传感器单元测量的电容值，并将电容值转化为压力值，并传输压力值；显示模块，与处理模块连接，用于接收并显示压力值。本方案提供的智能坐垫系统具有柔软的特性，基于柔软特性，智能坐垫可弯折预设角度，便于携带，且由粘附在上表面、下表面上的电极及坐垫本体构成压力传感器，具有压力检测功能。

Description

一种智能坐垫系统及一种压力检测方法

技术领域

本发明涉及具有压力检测的智能坐垫技术领域，尤其涉及一种智能坐垫系统及一种压力检测方法。

背景技术

坐姿是一种人体的自然姿势，相比于站姿，在处于坐姿状态时，人体可以免除脚踝、膝部、臀部和脊椎等关节部位的静态肌力，减少人体耗能，不易产生疲劳。坐姿也相比站姿更有利于血液循环，座椅有助于人们采取更为稳定的姿势完成工作学习。但是长期的坐姿会引起人体腹部肌肉松弛、脊柱不正常的弯曲；不良姿态的坐姿更是会导致成人或者青少年出现驼背、近视、颈椎病、腰椎病等一系列的身体健康疾病。根据人体解剖学的知识可以知道，人坐在座椅上时，支撑人体处于固定姿势的主要结构是脊柱、骨盆和腿足等，脊柱纵行于躯干的背侧正中线，由33块重叠的圆柱状的椎骨组成，并由为数复杂的肌腱和介于其间的软骨所结合。所谓良好的坐姿，其必要条件是能够产生最适当的压力分布于各脊椎骨之间的椎间盘上和最适当、最均匀的静负荷量分布于所附着的肌肉组织，当人体处于良好坐姿时，压力分布均匀，此时人体骨骼以及肌肉所承担的负担减小，身体舒适，可提高人们的工作学习效率。如果人体必须以一种违反脊柱的自然形态坐在椅子上，则椎间盘上可能分布不正常的压力负荷，长时间腰部即会产生不适感。例如，躯干前倾的姿势会使向前凸出的腰椎拉直，导致其向后弯曲，继续此种姿势，将影响胸椎和颈椎的正常曲度，最后演变成驼背姿势；持续较长时间，支撑头部负荷的肌肉组织内静态肌力增大，颈部和背部产生疲劳。所以，在预防疾病和维持健康方面，关注人体坐姿形态与坐姿压力分布具有重要意义。

如何解决坐姿不当带来的健康问题一直是个富有挑战的课题，如今市场上也已出现各式各样的坐姿矫正器和人体工学桌椅，此类产品基于人体工学原理进行研发设计，在一定程度上有利于坐姿调整与疾病预防。但是人体正确坐姿的保持除了需要使用科学的桌椅外，还需要人为地关注坐姿压力分布情况，有意识地调整坐姿，消除脊柱部位的不正常压力。因此，柔软、实时、便携的压力检测与坐姿识别装置尤其必要。

综上所述，现有技术方案中缺少一种柔软、实时、便携的压力检测及坐姿识别装置。

发明内容

本发明提供一种智能坐垫系统及一种压力检测方法，以解决现有技术方案中缺少一种柔软、实时、便携的压力检测及坐姿识别装置的技术问题。

第一方面，根据本发明实施例提供的一种智能坐垫系统，包括：

坐垫模块，包括坐垫本体和柔性阵列式压力传感器，所述坐垫本体为经编间隔织物，所述柔性阵列式压力传感器用于检测所述坐垫本体不同区域的电容值；其中，所述坐垫本体作为所述柔性阵列式压力传感器的介质层，与所述坐垫本体的上表面、下表面粘附的柔性电极构成所述柔性阵列式压力传感器；

区域选择模块，用于选定柔性阵列式压力传感器中的待测柔性压力传感器单元；

处理模块，与所述区域选择模块连接，用于获取所述待测柔性压力传感器单元测量的电容值，并将所述电容值转化为压力值，并传输所述压力值；

显示模块，与所述处理模块连接，用于接收并显示所述压力值；

所述柔性阵列式压力传感器包括多个呈阵列式排布的柔性压力传感器。

在一个实施例中，所述处理模块，包括：

电容测量单元，用于读取所述待测柔性压力传感器单元测量的电容值；

处理单元，用于将所述电容值转化为压力值，并传输所述压力值。

在一个实施例中，所述电容测量单元为AD7745电容测量单元。

在一个实施例中，所述坐垫本体的上表面粘附的柔性电极呈阵列式排布，及所述坐垫本体的下表面粘附的柔性电极呈阵列式排布；

其中，坐垫本体上表面的柔性电极极板与下表面的柔性电极极板对称。

在一个实施例中，所述柔性电极为经编导电织物、纬编导电织物或经过导电物质涂覆的织物；

其中，所述经编导电织物或所述纬编导电织物的材质为导电纱线。

在一个实施例中，所述经编间隔织物厚度范围为7～21mm。

在一个实施例中，所述区域选择模块为模拟开关。

在一个实施例中，还包括：

感触模块，用于当所述压力值满足预设要求时，发出触感警告信息。

第二方面，根据本发明实施例提供一种压力检测方法，应用于上述任一项所述的智能坐垫系统，所述方法包括：

当检测坐垫本体不同区域的电容值时，从柔性阵列式传感器中选定待测柔性压力传感器单元；

获取所述待测柔性压力传感器单元的电容值，将所述电容值转化为压力值，并传输所述压力值；

接收并显示所述压力值；

其中，所述坐垫本体作为所述柔性阵列式压力传感器的介质层，与所述坐垫本体的上表面、下表面粘附的柔性电极构成所述柔性阵列式压力传感器；所述柔性阵列式压力传感器包括多个呈阵列式排布的柔性压力传感器。

在一个实施例中，所述方法，还包括：

当所述压力值不满足预设要求时，发出触感警告信息。

本发明实施例提供一种智能坐垫系统及压力检测方法，其中，智能坐垫系统包括坐垫模块、区域选择模块、处理模块及显示模块。其中，坐垫本体为经编间隔织物，坐垫本体可以作为柔性阵列式压力传感器的介质层，在坐垫本体的上表面、下表面粘附有柔性电极，因此，坐垫本体及上表面、下表面上粘附的电极构成柔性阵列式压力传感器，因此，本发明实施例提供的智能坐垫系统具有柔软的特性，基于柔软特性，智能坐垫可弯折预设角度，因此便于携带，且由粘附在上表面、下表面上的电极及坐垫本体构成压力传感器，因此，具有压力检测功能。

说明书附图

本发明所提供的说明附图用于解释本发明，应该理解的是，如下所描述的具体实施例为构成本发明的一部分实施例，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种智能坐垫系统的模块示意图；

图2为本发明实施例提供的一种智能坐垫系统中的坐垫模块的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的再一种智能坐垫系统的模块示意图；

图4为本发明实施例提供的一种压力检测方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的再一种压力检测方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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。

以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。

第一方面，本发明实施例提供一种智能坐垫系统，参见图1所示，包括：

坐垫模块11，包括坐垫本体和柔性阵列式压力传感器，所述坐垫本体为经编间隔织物，所述柔性阵列式压力传感器用于检测所述坐垫本体不同区域的电容值；其中，所述坐垫本体作为所述柔性阵列式压力传感器的介质层，与所述坐垫本体的上表面、下表面粘附的柔性电极构成所述柔性阵列式压力传感器；

区域选择模块12，与所述坐垫模块11连接，用于选定柔性阵列式压力传感器中的待测柔性压力传感器单元；

处理模块13，与所述区域选择模块12连接，用于获取所述待测柔性压力传感器单元检测的电容值，并将所述电容值转化为压力值，并传输所述压力值；在此支出，压力传感器能直接测量的为电容值，至于具体的压力值，需要由电容值转化为压力值。

显示模块14，与所述处理模块13块连接，用于接收并显示所述压力值；

所述柔性阵列式压力传感器包括多个呈阵列式排布的柔性压力传感器。

在本发明实施例中，在坐垫本体的上表面、下表面分别粘附有呈阵列式排布的柔性电极，柔性电极的大小可以为2.5cm×2.5cm，具体的，可以采用双面胶、尼龙布胶水或B8000胶水等粘贴介质将柔性电极粘附在坐垫本体的上表面、下表面。其中，在上表面上粘附的柔性电极与在下表面上粘附的柔性电极对称，且均呈阵列式排布；上表面的柔性电极、与上表面的柔性电极对称的下表面上的柔性电极及该两个柔性电极之间的坐垫本体部分构成一个压力传感器单元，可以测量该压力传感器单元所在的区域上承受的压力，因此，柔性阵列式压力传感器包括多个呈阵列式排布的柔性压力传感器单元。在本发明实施例中，柔性电极的阵列式排布可以是2×2排布、4×4排布、6×6排布，8×8排布、16×16排布以及其他形式排布。在本实施例中，以8×8排布的柔性电极为例，参见图2所示，即在坐垫本体的上表面、下表面均粘附有8行8列柔性电极。

在本发明实施例中，区域选择模块12用于选择需要工作的待测柔性压力传感器单元，进而测量该待测压力传感器所在区域的坐垫本体承受的电容值，作为一种可选实施例，待测柔性压力传感器单元的输出信号为电容值。

在本发明实施例中，还包括处理模块13，与所述区域选择模块12连接，用于获取区域选择模块12选择的待测柔性压力传感器单元测量的电容值，并将获取的电容值转化为压力值。

在本发明实施例中，还包括显示模块14，与所述处理模块13连接，用于显示经过处理模块13转化而来的压力值。具体地，可以直接显示压力值；也可以设置不同的颜色代表不同的压力范围，而直接显示相应的压力值对应的颜色。

在本发明实施例中，参见图3所示，所述处理模块13，包括：

电容测量单元131，用于读取所述待测柔性压力传感器单元测量的电容值；其中，电容测量单元131与区域选择模块12连接，用于测量区域选择模块选择的待测压力传感器单元所在区域的电容值；

处理单元132，用于将所述电容值转化为压力值，并传输所述压力值。处理单元132与所述电容测量单元131连接，用于将电容测量单元131测得的电容值转化为压力值。

在本发明实施例中，所述电容测量单元为AD7745电容测量单元。在此指出，可以在AD7745电容测量单元内部设置控制程序，控制AD7745电容测量单元每次测量一个待测柔性压力传感器单元所在区域承受的电容值，测量完一个待测柔性压力传感器单元所在区域承受的压力对应的电容值之后，再测量下一个待测柔性压力传感器单元所在区域承受的压力对应的电容值，直至测量完所有待测柔性压力传感器单元所在区域承受的压力对应电容值。可选地，为了提高处理效率，电容测量单元每测得一个电容值后可以将其发送至处理单元，而不必等将所述的待测压力传感器的压力对应电容值都测完，如此，可以保证处理单元的处理效率。

作为与电容测量单元连接的处理单元，可以每次转化一个电容值，也可以每次转化多个电容值，每次转化的电容值的具体数量，可以依据实际需求而进行设定。如，当每转化一个电容值需要耗费的时间多于电容测量单元测量一个电容值的时间时，可设置处理单元每次转化多个电容值。或者，遇到其它需要处理单元单次转化多个电容值时，也可设置处理单元每次转化多个电容值。如此，可保证处理模块的高处理效率。

在本发明实施例中，所述柔性电极，呈阵列式排布，贴合于所述坐垫本体的上表面及下表面；

其中，坐垫本体上表面的柔性电极极板与下表面的柔性电极极板对称。

在本发明实施例中，所述柔性电极为经编导电织物、纬编导电织物或经过导电物质涂覆的织物；

其中，所述经编导电织物或所述纬编导电织物的材质为导电纱线，如可为镀银锦纶纱线。

在本发明实施例中，所述经编间隔织物厚度范围为7～21mm，如可为7mm、15mm或者21mm。

在本发明实施例中，所述区域选择模块为模拟开关。

作为一种可选的实施例，区域选择单元可包括两个模拟开关，分别为第一模拟开关121和第二模拟开关122，每个模拟开关包括多个输入端。作为一种可选的方式，第一模拟开关121的每个输入端连接粘附于上表面的一行柔性电极，第二模拟开关122的每个输入端连接粘附于下表面的一行柔性电极；当通过模拟开关中的程序控制使上表面的一行柔性电极导通，及控制下表面的一列柔性电极导通，则确定该一行与该一列交错的柔性传感单元为待测柔性传感单元，如，当上表面从左至右的第三行电极导通，而下表面的从里之外的第三行电极被导通时，则同时处于从左至右的第三行及从里之外的第三行的柔性传感器单元(图中箭头指示的柔性传感器单元)为待测柔性传感单元。

在本发明实施例中，所述智能坐垫系统还可包括感触模块15，用于当所述压力值不满足预设要求时，发出触感警告信息。因此，本方案提供的智能坐垫系统，可提供较为直接的提示信息，便于用户及时调整坐姿。至于具体的预设要求，可以依据实际需求而进行设定，如，可以设置预设压力参照值，当实际压力值与压力参照值的差值超过预设值时，便视为不满足预设要求；或者是当本来对称的两个身体部位对应的柔性压力传感器单元检测的电容值的差值大于第二预设值时，便视为不满足预设要求。

如下，列举一个具体实施例进行阐述：

当客人A正坐于坐垫模块时，臀部两处坐骨对应的压力传感单元测得的压力值最大，如均为第一压力值；其次是两条腿与坐垫接触区域的压力传感单元测得的压力值，如为第二压力值，其中，第一压力值大于第二压力值；在此指出，人体其它部位与坐垫本体接触到的区域也会对应相应的压力值，柔性阵列式压力传感器同样可以用测出，而处理模块同样可以转化为压力值，并交由显示模块将坐垫模块的压力值进行显示。可选地，处理模块可每转化完一个压力值变向显示模块传输，显示模块在接收到一个压力值时便将其显示在相应的位置，或者是显示模块在预设时间间隔内接收不到压力值时便视为当前坐垫的阵列式传感器单元测试结束，便将接收的所有压力值同时显示。

而如果客人B采用“翘二郎腿”的方式坐在坐垫模块时，翘起一侧的与人体接触的各位置的压力传感单元较非翘起一侧的与人体接触的各位置的压力传感单元所承受的压力减小，则显示模块显示的压力值中两侧的压力值明显不同，当客人B发现，可以及时调整坐姿。作为一种可选实施例，当未翘起一侧的坐骨或者腿部对应的柔性压力传感器单元检测到的压力与预设压力的差值大于预设值，可以发出感触警告信息。在此指出，预设压力可为客人正坐时柔性压力传感器检测到的压力。或者是将对称位置的柔性压力传感器检测的压力值进行比对，当差值大于预设值时，则发送感触信息。

本发明实施例提供的智能坐垫系统，包括坐垫模块、区域选择模块、处理模块及显示模块。其中，坐垫本体为经编间隔织物，坐垫本体可以作为柔性阵列式压力传感器的介质层，在坐垫本体的上表面、下表面粘附有柔性电极，因此，坐垫本体及上表面、下表面上粘附的电极构成柔性阵列式压力传感器，因此，本发明实施例提供的智能坐垫系统具有柔软的特性，基于柔软特性，智能坐垫可弯折预设角度，因此便于携带，且由粘附在上表面、下表面上的电极及坐垫本体构成压力传感器，因此，具有压力检测功能。

除此之外，本发明实施例提供的智能坐垫系统，坐垫本体作为压力传感器的介质层，属于压力传感器的一部分，无需粘附独立的压力传感器，因此，本方案提供的智能坐垫系统重量轻，便于携带。与此同时，本方案提供的智能坐垫系统，设置有感触警示模块，可直接发出具有触感的警示信息，形象直接，便于应用。

第二方面，根据本发明实施例提供一种压力检测方法，应用于上述智能坐垫系统，参见图4所示，所述方法包括：

步骤S402、当检测坐垫本体不同区域的电容值时，从柔性阵列式传感器中选定待测柔性压力传感器单元；

步骤S404、获取所述待测柔性压力传感器单元的电容值，将所述电容值转化为压力值，并传输所述压力值；

步骤S406、接收并显示所述压力值；

其中，所述坐垫本体作为所述柔性阵列式压力传感器的介质层，与所述坐垫本体的上表面、下表面粘附的柔性电极构成所述柔性阵列式压力传感器；所述柔性阵列式压力传感器包括多个呈阵列式排布的柔性压力传感器。

在本发明实施例中，参见图5所示，所述方法，还包括：

步骤S408、当所述压力值不满足预设要求时，发出触感警告信息。

如，可以在每个柔性压力传感单元所在的区域分别设置一个触感器件，当某一个或几个柔性压力传感单元检测到的电容值不满足预设要求时，则可发出触感警告信息，关于不满足预设要求的情况已在上一实施例详细阐述，在此不予赘述。

本发明实施例提供的压力检测方法，应用于智能坐垫系统中，包括：当检测坐垫本体不同区域的电容值时，从柔性阵列式传感器中选定待测柔性压力传感器单元；获取所述待测柔性压力传感器单元的电容值，将所述电容值转化为压力值，并传输所述压力值；接收并显示所述压力值；其中，所述坐垫本体作为所述柔性阵列式压力传感器的介质层，与所述坐垫本体的上表面、下表面粘附的柔性电极构成所述柔性阵列式压力传感器；所述柔性阵列式压力传感器包括多个呈阵列式排布的柔性压力传感器，本方案，可有效检测智能坐垫系统各区域承受的压力，并显示，可便于用户及时知晓并调整坐姿。

除此之外，本发明实施例提供的压力检测方法，当所述压力值不满足预设要求时，发出触感警告信息，因此，本方案可直接发出具有触感的警示信息，形象直接，便于应用。

需要说明的是，在本发明实施例中，术语“连接”，可以是直接连接，也可以指间接连接。可以是通过导线连接，也可以是通过其他连接结构，如软管连接。本方案并不对其做具体限定。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅以一较佳实施例对本发明的技术方案进行介绍，但是对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，应能在具体实施方式上及应用范围上进行改变，故而，综上所述，本说明书内容部不应该理解为本发明的限制，凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种智能坐垫系统，其特征在于，包括：

坐垫模块，包括坐垫本体和柔性阵列式压力传感器，所述坐垫本体为经编间隔织物，所述柔性阵列式压力传感器用于检测所述坐垫本体不同区域的电容值；其中，所述坐垫本体作为所述柔性阵列式压力传感器的介质层，与所述坐垫本体的上表面、下表面粘附的柔性电极构成所述柔性阵列式压力传感器；

区域选择模块，用于选定柔性阵列式压力传感器中的待测柔性压力传感器单元；

处理模块，与所述区域选择模块连接，用于获取所述待测柔性压力传感器单元测量的电容值，并将所述电容值转化为压力值，并传输所述压力值；

显示模块，与所述处理模块连接，用于接收并显示所述压力值；

所述柔性阵列式压力传感器包括多个呈阵列式排布的柔性压力传感器。

2.根据权利要求1所述的智能坐垫系统，其特征在于，所述处理模块，包括：

电容测量单元，用于读取所述待测柔性压力传感器单元测量的电容值；

处理单元，用于将所述电容值转化为压力值，并传输所述压力值。

3.根据权利要求2所述的智能坐垫系统，其特征在于，所述电容测量单元为AD7745电容测量单元。

4.根据权利要求1所述的智能坐垫系统，其特征在于，

所述坐垫本体的上表面粘附的柔性电极呈阵列式排布，及所述坐垫本体的下表面粘附的柔性电极呈阵列式排布；

其中，坐垫本体上表面的柔性电极极板与下表面的柔性电极极板对称。

5.根据权利要求4所述的智能坐垫系统，其特征在于，所述柔性电极为经编导电织物、纬编导电织物或经过导电物质涂覆的织物；

其中，所述经编导电织物或所述纬编导电织物的材质为导电纱线。

6.根据权利要求1所述的智能坐垫系统，其特征在于，所述经编间隔织物厚度范围为7～21mm。

7.根据权利要求1所述的智能坐垫系统，其特征在于，所述区域选择模块为模拟开关。

8.根据权利要求1所述的智能坐垫系统，其特征在于，还包括：

感触模块，用于当所述压力值满足预设要求时，发出触感警告信息。

9.一种压力检测方法，应用于权利要求1-8任一项所述的智能坐垫系统，其特征在于，所述方法包括：

当检测坐垫本体不同区域的电容值时，从柔性阵列式传感器中选定待测柔性压力传感器单元；

获取所述待测柔性压力传感器单元的电容值，将所述电容值转化为压力值，并传输所述压力值；

接收并显示所述压力值；

其中，所述坐垫本体作为所述柔性阵列式压力传感器的介质层，与所述坐垫本体的上表面、下表面粘附的柔性电极构成所述柔性阵列式压力传感器；所述柔性阵列式压力传感器包括多个呈阵列式排布的柔性压力传感器。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法，还包括：

当所述压力值不满足预设要求时，发出触感警告信息。

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