CN111227562A - 一种可调节软硬度的床垫及其控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及一种可调节软硬度的床垫及其控制系统，包括床垫本体和可调节装置；床垫本体从上到下依次包括舒适床体、感应床体和支撑床体，支撑床体上设置有若干活动部件，感应床体上设置有压力传感器；可调节装置包括与活动部件连接的升降件和调节组件。该可调节软硬度的床垫通过压力传感器实时采集人躺在舒适床体上的压力，根据压力传感器检测的压力采用调节组件控制升降杆上升或下降从而带动活动部件在孔道中上下活动渐而带动与活动部件对应位置的该可调节软硬度的床垫上凸或下凹，从而实现调节床垫的舒适床体表面的高度改变软硬度，实时提供最健康、舒适的支撑，解决了现有床垫不能根据使用者睡眠过程中身体曲线实现软硬度调节的问题。
Description
技术领域
本发明涉及床垫技术领域，尤其涉及一种可调节软硬度的床垫及其控制系统。
背景技术
人生的三分之一是在睡眠中度过的，睡眠质量的好坏与床垫息息相关，在选择床垫时，床垫的通透性、减压性、支撑度、服贴性、床面张力、睡眠温度和睡眠湿度等方面至关重要。而选择床垫最基本的要求是仰卧时能保持腰椎生理前凸，身体曲线正常；侧卧时以不使腰椎弯曲、侧弯为主。
床垫的软硬因人而异，现有市场上销售床垫在消费者购买时已经选好了，购买的床垫的结构一般是固定不变的，软硬程度自然无法调整，也无法在人体整个睡眠过程中保持身体曲线正常。
发明内容
本发明实施例提供了一种可调节软硬度的床垫及其控制系统，用于解决现有床垫不能根据使用者睡眠过程中身体曲线实现软硬度调节的技术问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
本发明实施例提供一种可调节软硬度的床垫，包括床垫本体和设置在所述床垫本体上的可调节装置；所述床垫本体从上到下依次包括舒适床体、感应床体和支撑床体，所述支撑床体上设置有若干活动部件，所述感应床体上设置有等间距分布用于检测所述舒适床体所受压力的压力传感器；
所述可调节装置设置在所述支撑床体上，所述可调节装置包括与所述活动部件连接的升降件以及调节所述升降件上下活动的调节组件。
优选地，所述感应床体上还设置有光电传感器，所述光电传感器设置在所述感应床体的四周外表面并用于检测所述床垫本体的床边是否有人。
优选地，所述升降件为弹性元件。
优选地，所述调节组件包括油路管道、控油电磁阀、泄油电磁阀、上升单向阀、下降单向阀、活塞、活塞动力源和油箱，所述活塞与所述升降件连接并内置在所述油路管道中，所述控油电磁阀、所述泄油电磁阀、所述上升单向阀和所述下降单向阀均设置在所述油路管道上，所述油箱通过所述油路管道与所述活塞动力源连接，所述上升单向阀设置在所述活塞动力源与所述油箱之间的所述油路管道上；所述油路管道分别与所述油箱和所述活塞动力源连接。
优选地，所述油路管道上设置有主油路管道和与所述主油路管道贯通连接的分支油路管道，所述分支油路管道的数量与所述活动部件对应匹配设置；所述主油路管道分别与所述活塞动力源和所述油箱连接。
优选地，所述分支油路管道上均设置有至少一个所述控油电磁阀且位于所述活塞的下方，所述主油路管道上设置有若干个所述泄油电磁阀。
优选地，所述下降单向阀设置在所述活塞动力源与所述泄油电磁阀之间的所述油路管道上。
优选地，所述活塞动力源为油泵。
基于上述的可调节软硬度的床垫，本发明还提供一种可调节软硬度的床垫的控制系统，包括控制模块以及与所述控制模块连接的数据处理模块、检测模块和输出模块，所述检测模块还与所述数据处理模块连接；
所述控制模块，用于根据所述数据处理模块对所述检测模块检测的信号处理从而控制所述输出模块的运行；
所述数据处理模块，用于对所述检测模块检测的电信号进行放大、滤波、数模转换后传送至所述控制模块；
所述检测模块，用于实时检测可调节软硬度的床垫上承受的压力并将检测的电信号传送至所述数据处理模块；
所述输出模块，用于分别与泄油电磁阀、控油电磁阀和活塞动力源连接。
优选地，所述数据处理模块包括与所述检测模块连接的放大电路、与所述放大电路连接的滤波电路、与所述滤波电路连接的模数转换电路以及与所述模数转换电路连接的处理器，所述处理器用于将数据处理后的处理信号传送至所述控制模块上，所述控制模块直接控制控油电磁阀、泄油电磁阀、活塞动力源的工作。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
1.该可调节软硬度的床垫通过压力传感器实时采集人躺在舒适床体上的压力，根据压力传感器检测的压力采用调节组件控制升降杆上升或下降从而带动活动部件在孔道中上下活动渐而带动与活动部件对应位置的该可调节软硬度的床垫上凸或下凹，从而实现床垫软硬度的调节。该可调节软硬度的床垫通过压力传感器实时能采集人体各部位压力分布数据，自动识别人体睡姿和部位，并调节床垫的舒适床体表面的高度改变软硬度，实时提供最健康、舒适的支撑；用于解决现有床垫不能根据使用者睡眠过程中身体曲线实现软硬度调节的技术问题；
2.该可调节软硬度的床垫的控制系统摆脱了气囊设计的软硬调节系统无法解决气囊结构形变噪声和排气噪声，以及长期使用支撑性能受损问题，该可调节软硬度的床垫的控制系统能够通过检测模块实时采集人躺在床垫本体上的压力数据，并通过输出处理模块和控制模块识别体型和睡姿，结合医学数据库得到人在当前睡姿下所需的最佳压力分布，然后通过控制模块控制输出模块的泄油电磁阀和控油电磁阀开启或关闭，让升降件上升或下降调节床垫本体表面的高度改变软硬度，实时提供最健康、舒适的支撑；解决了现有床垫不能根据使用者睡眠过程中身体曲线实现软硬度调节的技术问题，因此，本发明的可调节软硬度的床垫的控制系统实现了床垫能自由调节出符合人体工学的变形功能，能够有效提升睡眠的质量和对睡眠期间人体脊柱的保健作用。
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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例所述的可调节软硬度的床垫的结构示意图。
图2为本发明实施例所述的可调节软硬度的床垫的另一结构示意图。
图3为本发明实施例所述的可调节软硬度的床垫可调节装置的结构示意图。
图4为本发明实施例所述的可调节软硬度的床垫的控制系统的框架图。
图5为本发明实施例所述的可调节软硬度的床垫的控制系统的另一框架图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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实施例和简化描述，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。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
随着科学技术的发展，在床垫软硬度可调研究过程中，若在床垫的床体中添加压力块、水袋、气囊等物理手段实现床垫的软硬度调节，使用者需要在睡觉前调节好床垫的软硬度，在使用者睡觉过程中该床垫的软硬度不可调节。具体地，通过螺栓、红外遥控、气泵等手动方式实现床垫的软硬度调节或者采用气囊类设计的床垫实现床垫软硬度可调，此床垫存在有气囊结构形变噪声以及排气噪声的问题，若此类床垫长期使用其支撑性能会造成受损，并且此类床垫不能实现实时的智能调节。
本发明实施例提供的一种可调节软硬度的床垫及其控制系统，用于解决现有床垫不能根据使用者睡眠过程中身体曲线实现软硬度调节的技术问题。
实施例一：
图1为本发明实施例所述的可调节软硬度的床垫的结构示意图，图2为本发明实施例所述的可调节软硬度的床垫的另一结构示意图。
如图1所示，本发明实施例提供的一种可调节软硬度的床垫，括床垫本体10和设置在床垫本体10上的可调节装置20；床垫本体10从上到下依次包括舒适床体11、感应床体12和支撑床体13，支撑床体13上设置有若干活动部件131，感应床体12上设置有等间距分布用于检测舒适床体11所受压力的压力传感器121；可调节装置20设置在支撑床体13上，可调节装置20包括与活动部件131连接的升降件21以及调节升降件21上下活动的调节组件22。
在本发明的实施例中，舒适床体11为床垫本体10的顶部，即是用于给使用者躺着睡觉的区域。支撑床体13上开设有用于容纳活动部件131的孔道。
需要说明的是，舒适床体11和感应床体12中的填充材料主要可以为弹性材料，也可以为普通海绵、乳胶海绵、花切海绵、记忆海绵中等填充材料。活动部件131可以为空心的，升降件21的第一端与活动部件131的内顶端面固定连接(例如；焊接固定)，升降件21的第二端与调节组件22连接。活动部件131可以为实心的，升降件21的第一端与活动部件131的底端面固定连接，升降件21的第二端与调节组件22连接。支撑床体13上开设的孔道呈阵列分布。活动部件131和孔道的数量是一一对应设置的。活动部件131主要起承受引导升降件21的弹力和固定升降件21的作用。
在本发明的实施例中，压力传感器121可以为薄膜压力传感器，也可以为陶瓷压力传感器。
需要说明的是，压力传感器121也呈等间距阵列分布设置在感应床体12上，压力传感器121的数量与分布间隔可以根据床垫尺寸和人体结构设置。
在本发明的实施例中，感应床体12上还设置有温度传感器122，温度传感器122用于检测该可调节软硬度的床垫的温度。
需要说明的是，温度传感器122位于两列压力传感器121之间。
在本发明的实施例中，升降件21优选选用为弹性元件。
需要说明的是，升降杆21可以为弹簧，也可以为与弹簧相同功能和或作用相同的弹性元件。
在本发明的实施例中，调节组件22主要用于控制升降杆21上升或下降从而带动活动部件131在孔道中上下活动渐而带动与活动部件131对应位置的该可调节软硬度的床垫上凸或下凹，从而实现床垫软硬度的调节。
与现有的技术相比，本发明提供的一种可调节软硬度的床垫通过压力传感器实时采集人躺在舒适床体上的压力，根据压力传感器检测的压力采用调节组件控制升降杆上升或下降从而带动活动部件在孔道中上下活动渐而带动与活动部件对应位置的该可调节软硬度的床垫上凸或下凹，从而实现床垫软硬度的调节。该可调节软硬度的床垫通过压力传感器实时能采集人体各部位压力分布数据，自动识别人体睡姿和部位，并调节床垫的舒适床体表面的高度改变软硬度，实时提供最健康、舒适的支撑。用于解决现有床垫不能根据使用者睡眠过程中身体曲线实现软硬度调节的技术问题。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，感应床体12上还设置有光电传感器123，光电传感器123设置在感应床体12的四周外表面并用于检测床垫本体10的床边是否有人。
需要说明的是，光电传感器123间隔设置在感应床体12的四周外表面上。
图3为本发明实施例所述的可调节软硬度的床垫可调节装置的结构示意图。
如图1和图3所示，在本发明的一个实施例中，调节组件22包括油路管道221、控油电磁阀222、泄油电磁阀223、上升单向阀224、下降单向阀225、活塞226、活塞动力源227和油箱228，活塞226与升降件21连接并内置在油路管道221中，控油电磁阀222、泄油电磁阀223、上升单向阀224和下降单向阀225均设置在油路管道221上，油箱228通过油路管道221与活塞动力源2227连接，上升单向阀224设置在活塞动力源227与油箱228之间的油路管道221上；油路管道221分别与油箱228和活塞动力227连接。其中，油路管道221上设置有主油路管道和与主油路管道贯通连接的分支油路管道，分支油路管道的数量与活动部件131对应匹配设置；主油路管道分别与活塞动力源227和油箱228连接。下降单向阀225设置在活塞动力源227与泄油电磁阀223之间的油路管道221上。
需要说明的是，分支油路管道上均设置有至少一个控油电磁阀222且位于活塞226的下方，主油路管道上设置有若干个泄油电磁阀223。活塞动力源227为油泵，活塞动力源227也可以为活塞动力装置，活塞动力装置指的是在机械力(通常为电机驱动)作用下做拉升动作将向上升单向阀224流通方向附近的液压油吸入装置再做挤压动作将装置内的液压油排挤到下降单向阀225流通方向的进油的主油路管道中。具体地，油路管道221由1个或多个套筒101直连的支路管道以及支路管道连通的进油的油路管道和泄油的油路管道为一组，一般由多组并联连接至1或多个活塞动力装置或油泵构成管网共同工作。
在本发明的实施例中，泄油电磁阀223主要作为放油主油路管道上的阀门，还用于作为油泵的泄压作用的泄油阀。
实施例二：
图4为本发明实施例所述的可调节软硬度的床垫的控制系统的框架图，图5为本发明实施例所述的可调节软硬度的床垫的控制系统的另一框架图。
如图4和图5所示，本发明实施例提供的一种基于上述所述可调节软硬度的床垫的控制系统，包括控制模块1以及与控制模块1连接的数据处理模块2、检测模块3和输出模块4，检测模块3还与数据处理模块2连接；
控制模块1，主要用于根据数据处理模块2对检测模块3检测的信号处理从而控制输出模块4的运行；
数据处理模块2，主要用于对检测模块3检测的电信号进行放大、滤波、数模转换后传送至控制模块1；
检测模块3，主要用于实时检测可调节软硬度的床垫上承受的压力并将检测的电信号传送至数据处理模块2；
输出模块4，主要用于分别与泄油电磁阀223、控油电磁阀222和活塞动力源227连接。
需要说明的是，检测模块3包括压力传感器121。
在本发明的实施例中，数据处理模块2包括与检测模块1连接的放大电路、与放大电路连接的滤波电路、与滤波电路连接的模数转换电路以及与模数转换电路连接的处理器，处理器用于将数据处理后的处理信号传送至控制模块1上，控制模块1直接控制控油电磁阀222、泄油电磁阀223、活塞动力源227的工作。
需要说明的是，当使用者躺在该可调节软硬度的床垫上时，舒适床体11的表面受到来自人体各接触面的压力，压力传感器121将受到的压力值转化为电信号，并通过放大电路将电信号进行放大，再通过滤波电路滤除杂波和模数转换电路将模拟信号转换为数字信号，数字信号发送至处理器中，通过人工智能模式识别的算法来识别人体睡姿(算法例如：《基于模糊粗糙集的睡姿压力图像识别方法_公告号为CN106056116A》和《基于陶瓷压电传感器的智能床垫系统设计_彭昊_2018年合肥工业大学》)，当然也可以结合其他穿戴设备或其他辅助手段进行识别，然后处理器将处理信号发送至控制模块1，控制模块1控制控油电磁阀222、泄油电磁阀223、油泵的开关来实现特定位置升降件21的升降。
从医学角度来说，人体睡眠过程中，躺下时的身体脊柱应当保持同一水平为最佳状态，在使用者在该可调节软硬度的床垫休息时，当检测模块3检测到使用者的人体某部位需要托起时，则控制模块1控制打开对应区域升降件21所在的主油路管道和分支油路管道的控油电磁阀222，同时打开油泵的电源开关，在液压推动的作用下完成对应区域升降件21的指定高度的上升，最后关闭阀门和油泵的电源。相反，如果睡姿改变当检测模块3检测到使用者的人体某部位需要下沉时，则控制模块1控制打开对应区域升降件21所在的主油路管道和分支油路管道的泄油电磁阀223，并通过开关量控制流速，在重力的作用下完成对应区域升降件21的指定高度的下降。当检测模块3未检测该可调节软硬度的床垫有承受的压力时，则自动断开电源，所有升降件21恢复到初始水平高度。此外，在主油路管道和分支油路管道出现超负荷或供油故障时打开泄油电磁阀223以保证主油路管道和分支油路管道的液压系统的安全。其中，根据人体部位特征(如臀部、肩部、头部)在特定睡姿的睡眠状态中对床垫产生表面的压力是不同的，通过分析压力图(受力面积和受力大小分布)首先判断用处于哪种睡姿，再通过具体受力大小值来对人体部位进行定位。比如我们的标准是脊柱应当保持同一水平，那以席梦思床面上平躺睡姿为例，一般臀部下陷会使得腰部也跟着陷下去，则可判断出腰部压力区域需要床面托起。
在本发明的实施例中，该可调节软硬度的床垫的控制系统还包括与控制模块1连接的照明模块5，照明模块5可以选用LED灯实现照明。其中，检测模块5还包括光电传感器123。
需要说明的是，在半夜，当光电传感器123检测到床边有人以及通过压力传感器121实时检测到床垫本体10上存在压力的变动，以来判断是否有人夜起行为，规避了床沿的有其他人的误操作行为，当夜起行为成立，控制模块1控制打开照明模块5中的床脚LED灯或床头柜台灯的灯光以帮助使用者夜间找物和看路。
在本发明的实施例中，该可调节软硬度的床垫的控制系统还包括与控制模块1连接的通信模块6，该可调节软硬度的床垫的控制系统通过通信模块6与移动终端通信连接，可以通过移动终端控制输出模块4的运行。其中，通信模块6可以为WiFi，也可以为蓝牙、无线通信协议等。
需要说明的是，移动终端可以为计算机、iPad、手机等。使用者可以使用用户手机或其他移动终端设备通过通信模块6来主动控制特定区域的升降件21的升降高度，来实现个性化地睡眠体感，同时也可以通过这一功能为脊椎病患者有利于了一定程度的病情缓解。
与现有技术相比，该可调节软硬度的床垫的控制系统摆脱了气囊设计的软硬调节系统无法解决气囊结构形变噪声和排气噪声，以及长期使用支撑性能受损问题，该可调节软硬度的床垫的控制系统能够通过检测模块实时采集人躺在床垫本体上的压力数据，并通过输出处理模块和控制模块识别体型和睡姿，结合医学数据库得到人在当前睡姿下所需的最佳压力分布，然后通过控制模块控制输出模块的泄油电磁阀和控油电磁阀开启或关闭，让升降件上升或下降调节床垫本体表面的高度改变软硬度，实时提供最健康、舒适的支撑。解决现有床垫不能根据使用者睡眠过程中身体曲线实现软硬度调节的技术问题。因此，本发明的可调节软硬度的床垫的控制系统实现了床垫能自由调节出符合人体工学的变形功能，能够有效提升睡眠的质量和对睡眠期间人体脊柱的保健作用。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种可调节软硬度的床垫，其特征在于，包括床垫本体和设置在所述床垫本体上的可调节装置；所述床垫本体从上到下依次包括舒适床体、感应床体和支撑床体，所述支撑床体上设置有若干活动部件，所述感应床体上设置有等间距分布用于检测所述舒适床体所受压力的压力传感器；
所述可调节装置设置在所述支撑床体上，所述可调节装置包括与所述活动部件连接的升降件以及调节所述升降件上下活动的调节组件。
2.根据权利要求1所述的可调节软硬度的床垫，其特征在于，所述感应床体上还设置有光电传感器，所述光电传感器设置在所述感应床体的四周外表面并用于检测所述床垫本体的床边是否有人。
3.根据权利要求1所述的可调节软硬度的床垫，其特征在于，所述升降件为弹性元件。
4.根据权利要求1所述的可调节软硬度的床垫，其特征在于，所述调节组件包括油路管道、控油电磁阀、泄油电磁阀、上升单向阀、下降单向阀、活塞、活塞动力源和油箱，所述活塞与所述升降件连接并内置在所述油路管道中，所述控油电磁阀、所述泄油电磁阀、所述上升单向阀和所述下降单向阀均设置在所述油路管道上，所述油箱通过所述油路管道与所述活塞动力源连接，所述上升单向阀设置在所述活塞动力源与所述油箱之间的所述油路管道上；所述油路管道分别与所述油箱和所述活塞动力源连接。
5.根据权利要求4所述的可调节软硬度的床垫，其特征在于，所述油路管道上设置有主油路管道和与所述主油路管道贯通连接的分支油路管道，所述分支油路管道的数量与所述活动部件对应匹配设置；所述主油路管道分别与所述活塞动力源和所述油箱连接。
6.根据权利要求5所述的可调节软硬度的床垫，其特征在于，所述分支油路管道上均设置有至少一个所述控油电磁阀且位于所述活塞的下方，所述主油路管道上设置有若干个所述泄油电磁阀。
7.根据权利要求4所述的可调节软硬度的床垫，其特征在于，所述下降单向阀设置在所述活塞动力源与所述泄油电磁阀之间的所述油路管道上。
8.根据权利要求4所述的可调节软硬度的床垫，其特征在于，所述活塞动力源为油泵。
9.一种基于权利要求1-8任意一项所述的可调节软硬度的床垫的控制系统，其特征在于，包括控制模块以及与所述控制模块连接的数据处理模块、检测模块和输出模块，所述检测模块还与所述数据处理模块连接；
所述控制模块，用于根据所述数据处理模块对所述检测模块检测的信号处理从而控制所述输出模块的运行；
所述数据处理模块，用于对所述检测模块检测的电信号进行放大、滤波、数模转换后传送至所述控制模块；
所述检测模块，用于实时检测可调节软硬度的床垫上承受的压力并将检测的电信号传送至所述数据处理模块；
所述输出模块，用于分别与泄油电磁阀、控油电磁阀和活塞动力源连接。
10.根据权利要求9所述的可调节软硬度的床垫的控制系统，其特征在于，所述数据处理模块包括与所述检测模块连接的放大电路、与所述放大电路连接的滤波电路、与所述滤波电路连接的模数转换电路以及与所述模数转换电路连接的处理器，所述处理器用于将数据处理后的处理信号传送至所述控制模块上，所述控制模块直接控制控油电磁阀、泄油电磁阀、活塞动力源的工作。
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