CN111657723A - 基于睡姿自适应调节高度的智能枕及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能家居领域，具体为一种基于睡姿自适应调节高度的智能枕及其控制方法，能够实现多方位均匀的调节，使得调节过程更加自然，同时能够提高识别睡姿的准确度。方案概括为，实时采集感应装置检测到的数据信号；根据数据信号构建实时睡姿图像；将实时睡姿图像与标准睡姿图像进行对比匹配，若实时睡姿图像为仰卧睡姿，则调整智能枕与头部接触的位置至H1高度，8cm≤H1≤10cm，调整智能枕与颈部接触的位置至H2高度，11cm≤H2≤15cm；若实时睡姿图像为侧卧睡姿，则调整智能枕与头部接触的位置至H3高度，12cm≤H3≤15cm，调整智能枕与颈部接触的位置至H4高度，14cm≤H4≤19cm。适用于自适应调节的智能枕。
Description
技术领域
本发明涉及智能家居领域，具体涉及一种基于睡姿自适应调节高度的智能枕及其控制方法。
背景技术
正常状态下，我们的脊柱从侧面看并不是笔直的，而是有4个生理弯曲，其中脖颈这里是处于轻微前曲状态的，称为“颈曲”，因为颈部这个略微前倾的生理弧度，躺着时需要枕头支撑颈部。
好的枕头，应该能在我们睡觉的时候稳定地支撑头颈，即被枕着的枕头部位正好可以“吻合”脖颈轻微前曲的那个弧度，使脖颈处于正常颈曲的位置，并帮助保持脖子的肌肉和韧带放松。
如图5，①合适的枕头，头是平的，颈部生理弯曲保持；②枕头太高，头是低着的，颈部生理弯曲丧失；③枕头太低，头是仰着的，颈部向前弯曲太过。
仰卧位睡觉的时候枕头要把后脑勺、颈后、肩部后侧同时支撑住，头的部位被枕住时要有一拳高，而枕住“脖子”的部分要比拳头再高3-5厘米，让颈椎处于自然放松的中立位，并得到很好支撑，让肌肉可以很好的放松，尽可能降低颈椎内的应力。
仰卧睡觉时，长期睡高枕的人，其实是在被动保持一种低头的姿势，类似将颈椎“弯折”，造成颈后部与肩部交接处悬空，增加颈椎内部的压力负荷及颈部肌群的高张力状态(因为有悬空和过度屈曲)，所以反倒容易导致落枕及颈肩部疼痛等。
仰卧睡觉时：枕头过低或不用枕头的时候，颈椎处于过伸状态，并造成了颈部悬空，肌肉也处于较高张力无法放松，也容易造成颈肩部疼痛。
入睡时仰卧位，入睡后翻身侧卧时枕头常表现为过低(高度不够)，人的颈椎常处于侧向“弯折”状态，一侧的肌肉处于较高张力状态，并且由于较长时间侧屈造成一侧椎间孔的狭窄，可能会压迫神经根，对于已经有颈椎病的患者侧卧位睡觉枕的高度不够则压迫更为严重，除了会引起颈肩痛的表现，还会引发或加重上肢的麻木、酸胀等症状。
如果侧卧位将枕头折叠入睡，则翻身为仰卧位时枕头就会变得过高；或翻身后枕头失去折叠状态，变成单层，再次翻身侧卧后，枕头又变低了(高度不够)，引发颈肩痛、上肢麻木酸胀等症状。
现有技术在智能枕与颈部接触的位置下方安装升降结构，通过调节升降结构的高度来自动调节智能枕的高度，此种调节方式单一，调节力度不均匀，并且现有技术识别睡姿的准确度不高，自适应调节效果一般，只能机械的自适应调节，不能智能化的学习记忆。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于睡姿自适应调节高度的智能枕及其控制方法，能够实现多方位均匀的调节，使得调节过程更加自然，同时能够提高识别睡姿的准确度，通过智能化的学习记忆进一步优化自适应调节。
本发明采取如下技术方案实现上述目的，基于睡姿自适应调节高度的智能枕，包括控制模块、数据处理模块、充放气装置以及多个气囊4，所述控制模块、数据处理模块以及充放气装置均安装在智能枕内部，数据处理模块与控制模块连接，控制模块与充放气装置连接，充放气装置与所有气囊4连接，所有气囊4均匀分布在智能枕中，智能枕与头部接触的位置1以及智能枕与颈部接触的位置2上均设置有多个均匀排列的感应装置，所述感应装置均与数据处理模块连接，数据处理模块用于接收感应装置的信号构建睡姿图像，并与标准睡姿图像进行对比，根据对比结果输出信号到控制模块。
进一步的是，为了增加感应范围，基于睡姿自适应调节高度的智能枕还包括感应薄毯3，所述感应薄毯3从智能枕与颈部接触的位置2外延，所述感应薄毯3的长度至少覆盖人体肩部位置。
进一步的是，为了提高感应能力，所述感应薄毯3上设置有多个均匀排列的感应装置，所述感应装置均与数据处理模块连接。
进一步的是，为了便于与其他通信设备进行通信，基于睡姿自适应调节高度的智能枕还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块安装在智能枕内部，蓝牙模块与数据处理模块连接。
基于睡姿自适应调节高度的智能枕的控制方法，应用于上述任一项所述的基于睡姿自适应调节高度的智能枕，包括：
步骤(1)、实时采集感应装置检测到的数据信号；
步骤(2)、根据数据信号构建实时睡姿图像；
步骤(3)、将实时睡姿图像与标准睡姿图像进行对比匹配，若实时睡姿图像为仰卧睡姿，则调整智能枕与头部接触的位置至H1高度，调整智能枕与颈部接触的位置至H2高度；若实时睡姿图像为侧卧睡姿，则调整智能枕与头部接触的位置至H3高度，调整智能枕与颈部接触的位置至H4高度。
进一步的是，所述8cm≤H1≤10cm，11cm≤H2≤15cm，12cm≤H3≤15cm，4cm≤H4≤19cm。
进一步的是，为了提高智能化的自适应调节的能力，基于睡姿自适应调节高度的智能枕的控制方法还包括：
步骤(4)、实时记录每晚仰卧睡姿出现的时间段及次数，侧卧睡姿出现的时间段及次数，睡姿调整出现的时间及次数，以及对应智能枕调整的高度；
步骤(5)、根据步骤(4)记录的数据计算出仰卧睡姿出现的时间段及其概率，侧卧睡姿出现的时间段及其概率，睡姿调整出现的时间及其概率，以及对应智能枕调整的平均高度；
步骤(6)、根据步骤(5)计算出的数据不断的对智能枕的控制进行优化。
进一步的是，在步骤(4)中，所述睡姿调整包括：由仰卧睡姿调整为侧卧睡姿以及由侧卧睡姿调整为仰卧睡姿。
进一步的是，在步骤(4)中，对应智能枕调整的高度包括：由仰卧睡姿调整为侧卧睡姿时对应智能枕调整的高度以及由侧卧睡姿调整为仰卧睡姿时智能枕对应的调整高度。
进一步的是，在步骤(6)中，对智能枕的控制进行优化包括：根据仰卧睡姿出现的时间段及其概率、侧卧睡姿出现的时间段及其概率以及睡姿调整出现的时间及其概率对睡姿进行智能化的预调整，根据对应智能枕调整的平均高度对下一次对应智能枕调整的高度进行优化。
进一步的是，所述对下一次对应智能枕调整的高度进行优化包括：根据对应智能枕调整的平均高度以及标准误差计算出下一次对应智能枕调整的高度，保证计算的下一次对应智能枕调整的高度与所述对应智能枕调整的平均高度的差值在标准误差范围内。
本发明基于睡姿自适应调节高度的智能枕中，多个气囊均匀分布在智能枕中，控制模块、数据处理模块以及充放气装置安装在智能枕内部，智能枕与头部接触的位置1、智能枕与颈部接触的位置2以及感应薄毯3上均设置有多个均匀排列的感应装置，感应装置均与数据处理模块连接，数据处理模块与控制模块连接，控制模块与充放气装置连接，充放气装置与所有的气囊连接，感应装置检测到数据信号后，将数据信息送入数据处理模块，数据处理模块将数据处理后构建睡姿图像，然后将睡姿图像与数据处理模块中的标准睡姿图像进行对比，若对比结果为仰卧睡姿，则调整智能枕与头部接触的位置至H1高度，8cm≤H1≤10cm，调整智能枕与颈部接触的位置至H2高度，11cm≤H2≤15cm；若实时睡姿图像为侧卧睡姿，则调整智能枕与头部接触的位置至H3高度，12cm≤H3≤15cm，调整智能枕与颈部接触的位置至H4高度，14cm≤H4≤19cm；气囊的均匀分布、智能枕与头部接触的位置1以及智能枕与颈部接触的位置2相互配合协调实现了多方位均匀的调节，使得调节过程更加自然，采用多范围的数据构建睡姿图像与标准睡姿图像进行对比，提高了睡姿识别的准确度，通过智能化的学习记忆进一步优化自适应调节，提高了自适应调节的智能化能力。
附图说明
图1是本发明基于睡姿自适应调节高度的智能枕的正视图。
图2是本发明基于睡姿自适应调节高度的智能枕的侧视图。
图3是本发明基于睡姿自适应调节高度的智能枕的电路结构原理框图。
图4是本发明基于睡姿自适应调节高度的智能枕的控制方法的方法流程图。
图5是在仰卧睡姿及侧卧睡姿下枕头高低对头部位置及颈部位置的影响的说明图。
附图中，1为智能枕与头部接触的位置，2为智能枕与颈部接触的位置，3为感应薄毯，4为气囊，①为合适枕头的情况，②为枕头太高的情况，③为枕头太低的情况。
具体实施方式
本发明基于睡姿自适应调节高度的智能枕，包括控制模块、数据处理模块、充放气装置以及多个气囊4，所述控制模块、数据处理模块以及充放气装置均安装在智能枕内部，数据处理模块与控制模块连接，控制模块与充放气装置连接，充放气装置与所有气囊4连接，所有气囊4均匀分布在智能枕中，智能枕与头部接触的位置1以及智能枕与颈部接触的位置2上均设置有多个均匀排列的感应装置，所述感应装置均与数据处理模块连接，数据处理模块用于接收感应装置的信号构建睡姿图像，并与标准睡姿图像进行对比，根据对比结果输出信号到控制模块。
为了增加感应范围，基于睡姿自适应调节高度的智能枕还包括感应薄毯3，所述感应薄毯3从智能枕与颈部接触的位置2外延，所述感应薄毯3的长度至少覆盖人体肩部位置。
在一种实施例中，感应薄毯3的长度能够覆盖肋背部位置；在另一种实施例中，感应薄毯3的长度能够覆盖腰部位置。可根据实际需要感应的范围选择感应毛毯的长度。
为了提高感应能力，感应薄毯3上设置有多个均匀排列的感应装置，所述感应装置均与数据处理模块连接。
为了便捷的检测压力变化数据，感应装置可采用压力传感器或压敏电阻。
为了便于与其他通信设备进行通信，基于睡姿自适应调节高度的智能枕还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块安装在智能枕内部，蓝牙模块与数据处理模块连接。
为了便于对智能枕的灵活操控，基于睡姿自适应调节高度的智能枕还包括移动终端，所述移动终端与蓝牙模块无线连接。
在一种实施例中，移动终端可以为手机，利用蓝牙模块可便捷的与手机进行通信，可通过手机对数据处理模块中的标准睡姿图像进行优化，可进一步优化构建睡姿图像的能力，也可对数据进行统计等。
本发明基于睡姿自适应调节高度的智能枕的控制方法，应用于上述所述的基于睡姿自适应调节高度的智能枕，其方法流程图如图4，包括以下步骤：
步骤101：实时采集感应装置检测到的数据信号；
步骤102：根据数据信号构建实时睡姿图像；
步骤103：将实时睡姿图像与标准睡姿图像进行对比匹配；
步骤104：若实时睡姿图像为仰卧睡姿，则调整智能枕与头部接触的位置至H1高度，调整智能枕与颈部接触的位置至H2高度；
步骤105：若实时睡姿图像为侧卧睡姿，则调整智能枕与头部接触的位置至H3高度，调整智能枕与颈部接触的位置至H4高度。
步骤104中，8cm≤H1≤10cm，11cm≤H2≤15cm。
步骤105中，12cm≤H3≤15cm，4cm≤H4≤19cm。
为了提高智能化的自适应调节的能力，基于睡姿自适应调节高度的智能枕的控制方法还包括：
步骤106：实时记录每晚仰卧睡姿出现的时间段及次数，侧卧睡姿出现的时间段及次数，睡姿调整出现的时间及次数，以及对应智能枕调整的高度；
步骤107：根据步骤106记录的数据计算出仰卧睡姿出现的时间段及其概率，侧卧睡姿出现的时间段及其概率，睡姿调整出现的时间及其概率，以及对应智能枕调整的平均高度；
步骤108：根据步骤107计算出的数据不断的对智能枕的控制进行优化。
步骤106中，所述睡姿调整包括：由仰卧睡姿调整为侧卧睡姿以及由侧卧睡姿调整为仰卧睡姿；对应智能枕调整的高度包括：由仰卧睡姿调整为侧卧睡姿时对应智能枕调整的高度以及由侧卧睡姿调整为仰卧睡姿时智能枕对应的调整高度。
步骤108中，对智能枕的控制进行优化包括：根据仰卧睡姿出现的时间段及其概率、侧卧睡姿出现的时间段及其概率以及睡姿调整出现的时间及其概率对睡姿进行智能化的预调整，根据对应智能枕调整的平均高度对下一次对应智能枕调整的高度进行优化。
其中，对下一次对应智能枕调整的高度进行优化包括：根据对应智能枕调整的平均高度以及标准误差计算出下一次对应智能枕调整的高度，保证计算的下一次对应智能枕调整的高度与所述对应智能枕调整的平均高度的差值在标准误差范围内。
本发明的工作过程为：感应装置检测到数据信号后，将数据信息送入数据处理模块，数据处理模块将数据处理后构建睡姿图像，然后将睡姿图像与数据处理模块中的标准睡姿图像进行对比，若对比结果为仰卧睡姿，则数据处理模块输出信号到控制模块，控制模块控制充放气装置对气囊进行充放气，调整智能枕与头部接触的位置至H1高度，8cm≤H1≤10cm，调整智能枕与颈部接触的位置至H2高度，11cm≤H2≤15cm；若实时睡姿图像为侧卧睡姿，则数据处理模块输出信号到控制模块，控制模块控制充放气装置对气囊进行充放气，调整智能枕与头部接触的位置至H3高度，12cm≤H3≤15cm，调整智能枕与颈部接触的位置至H4高度，14cm≤H4≤19cm；整个过程根据睡姿变化自适应调节智能枕的高度，在调节的过程中，数据模块实时记录每晚仰卧睡姿出现的时间段及次数，侧卧睡姿出现的时间段及次数，睡姿调整出现的时间及次数，以及对应智能枕调整的高度，然后计算出仰卧睡姿出现的时间段及其概率，侧卧睡姿出现的时间段及其概率，睡姿调整出现的时间及其概率，以及对应智能枕调整的平均高度，根据计算结果对智能枕的控制进行不断的优化来提高自适应调节的能力。
综上所述，本发明能够实现多方位均匀的调节，使得调节过程更加自然，同时能够提高识别睡姿的准确度，通过智能化的学习记忆进一步优化自适应调节的能力。
Claims (10)
1.基于睡姿自适应调节高度的智能枕，其特征在于：包括控制模块、数据处理模块、充放气装置以及多个气囊(4)，所述控制模块、数据处理模块以及充放气装置均安装在智能枕内部，数据处理模块与控制模块连接，控制模块与充放气装置连接，充放气装置与所有气囊(4)连接，所有气囊(4)均匀分布在智能枕中，智能枕与头部接触的位置(1)以及智能枕与颈部接触的位置(2)上均设置有多个均匀排列的感应装置，所述感应装置均与数据处理模块连接，数据处理模块用于接收感应装置的信号构建睡姿图像，并与标准睡姿图像进行对比，根据对比结果输出信号到控制模块。
2.根据权利要求1所述的基于睡姿自适应调节高度的智能枕，其特征在于：还包括感应薄毯(3)，所述感应薄毯(3)从智能枕与颈部接触的位置(2)外延，所述感应薄毯(3)的长度至少覆盖人体肩部位置。
3.根据权利要求2所述的基于睡姿自适应调节高度的智能枕，其特征在于：所述感应薄毯(3)上设置有多个均匀排列的感应装置，所述感应装置均与数据处理模块连接。
4.根据权利要求1所述的基于睡姿自适应调节高度的智能枕，其特征在于：还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块安装在智能枕内部，蓝牙模块与数据处理模块连接。
5.基于睡姿自适应调节高度的智能枕的控制方法，应用于如权利要求1-4任意一项所述的基于睡姿自适应调节高度的智能枕，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)、实时采集感应装置检测到的数据信号；
步骤(2)、根据数据信号构建实时睡姿图像；
步骤(3)、将实时睡姿图像与标准睡姿图像进行对比匹配，若实时睡姿图像为仰卧睡姿，则调整智能枕与头部接触的位置至H1高度，调整智能枕与颈部接触的位置至H2高度；若实时睡姿图像为侧卧睡姿，则调整智能枕与头部接触的位置至H3高度，调整智能枕与颈部接触的位置至H4高度。
6.根据权利要求5所述的基于睡姿自适应调节高度的智能枕的控制方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述8cm≤H1≤10cm，11cm≤H2≤15cm，12cm≤H3≤15cm，4cm≤H4≤19cm。
7.根据权利要求5所述的基于睡姿自适应调节高度的智能枕的控制方法，其特征在于，还包括：
步骤(4)、实时记录每晚仰卧睡姿出现的时间段及次数，侧卧睡姿出现的时间段及次数，睡姿调整出现的时间及次数，以及对应智能枕调整的高度；
步骤(5)、根据步骤(4)记录的数据计算出仰卧睡姿出现的时间段及其概率，侧卧睡姿出现的时间段及其概率，睡姿调整出现的时间及其概率，以及对应智能枕调整的平均高度；
步骤(6)、根据步骤(5)计算出的数据不断的对智能枕的控制进行优化。
8.根据权利要求7所述的基于睡姿自适应调节高度的智能枕的控制方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述睡姿调整包括：由仰卧睡姿调整为侧卧睡姿以及由侧卧睡姿调整为仰卧睡姿；对应智能枕调整的高度包括：由仰卧睡姿调整为侧卧睡姿时对应智能枕调整的高度以及由侧卧睡姿调整为仰卧睡姿时智能枕对应的调整高度。
9.根据权利要求7所述的基于睡姿自适应调节高度的智能枕的控制方法，其特征在于，在步骤(6)中，对智能枕的控制进行优化包括：根据仰卧睡姿出现的时间段及其概率、侧卧睡姿出现的时间段及其概率以及睡姿调整出现的时间及其概率对睡姿进行智能化的预调整，根据对应智能枕调整的平均高度对下一次对应智能枕调整的高度进行优化。
10.根据权利要求9所述的基于睡姿自适应调节高度的智能枕的控制方法，其特征在于，所述对下一次对应智能枕调整的高度进行优化包括：根据对应智能枕调整的平均高度以及标准误差计算出下一次对应智能枕调整的高度，保证计算的下一次对应智能枕调整的高度与所述对应智能枕调整的平均高度的差值在标准误差范围内。
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