CN111657856B - 坐垫 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种坐垫，包括上垫、下垫、支撑结构、多个光学模块及处理器。上垫包括多个透光区。下垫具有多个凹槽以容置光学模块。支撑结构连接于上垫与下垫之间。光学模块位于上垫下并对应透光区设置。光学模块分别发射感测信号并接收对应感测信号的反馈信号。处理器耦接光学模块并用以收集光学信号。

Description

坐垫

技术领域

本发明是关于一种坐垫。

背景技术

随着科技的进步与发展，为了让坐垫的使用者维持正确的姿势，坐垫的款式日益多元化及功能化。其中，坐垫除了外型结构上的改良之外，姿势感测也逐渐成为可实际使用于坐垫的技术。

一般是将压力传感器设置于坐垫中来感测使用者作于坐垫时的压力来判断使用者坐姿是否正确。然而，压力传感器会因为使用者长期坐在坐垫上导致本身材料损坏或敏感度降低，而使量测数据失准。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种坐垫，包括上垫、下垫、支撑结构、多个光学模块及处理器。上垫包括多个透光区。光学模块位于上垫下并对应透光区设置。光学模块分别接收光学信号。下垫具有多个凹槽以容置光学模块。支撑结构连接于上垫与下垫之间。处理器耦接光学模块并用以收集光学信号。

综上所述，根据本发明的坐垫能通过光学模块感测姿势，也就是经由光学模块发射感测信号并接收对应感测信号的光学信号以感测姿势，因此不会因为坐垫的材料老化而影响量测的准确性。

有关本发明的其它功效及实施例的详细内容，配合图式说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其它的图。

图1是根据本发明一些实施例的坐垫的示意图；

图2是根据本发明一些实施例的坐垫的剖面图；

图3是根据本发明一些实施例的信号图；

图4是根据本发明一些实施例的信号图；

图5是根据本发明一些实施例的处理器的执行步骤的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、特征及效果更容易理解，以下提供用于详细说明本发明的实施例及图。

本发明是关于坐垫。尽管在说明书中描述了多个被认为是实施本发明的较佳模式，但应理解本发明仍可以诸多方式来实现，且不应限定于下述的特定实施例或实现下述特征的特定方式。在其他情况下，公知细节将不再赘述或讨论以避免模糊本发明重点。

在本发明中，可能使用了“耦接”一词以及其衍生字词。在一些实施例中，“耦接”可用以表示二个或多个元件彼此直接地物理接触或电性接触，或者还可能意味者二或多个元件彼此间接地电性接触。“耦接”一词仍可用以表示二或多个元件彼此协作或互动。

图1是根据本发明一些实施例的坐垫10的示意图。请参照图1，在一些实施例，坐垫10例如但不限于椅垫、瑜珈垫、床垫或是任何适合使用者乘坐、躺卧或是倚靠在其上的垫子，后续以椅垫为例进行说明。依据一些实施例，坐垫10为网椅的椅垫，而网椅的椅垫具有网状结构并且能让部分光线穿透椅垫的区域。

请参阅图1，在一些实施例，坐垫10包括上垫100、下垫300、支撑结构400、多个光学模块200、处理器600、转换电路500及通信模块700。其中下垫300具有多个凹槽320以容置光学模块200。支撑结构400连接于上垫100与下垫300之间。光学模块200位于上垫100下并对应透光区140设置。而处理器600耦接于光学模块200与通信模块700之间。依据一些实施例，转换电路500耦接于光学模块200与处理器600之间。

承上，在一些实施例，上垫100与使用者接触。而上垫100具有一法线方向160，并且上垫100包括一主体区120及多个透光区140。其中透光区140设置于主体区120的镂空部分。具体而言，上垫100的透光区140于法线方向160为透光，也就是光线可以从上到下或从下到上穿过透光区140。依据一些实施例，主体区120可为一网状结构，并且主体区120的材料例如但不限于塑料、布料、金属、木头、或可用于支撑固定的材料。而透光区140可为一开孔区域或是透光的物体，并且透光区140的材料例如但不限于塑料或其他可透光的材料。需特别说明的是，当透光区140为开孔区域时，上垫100以主体区120承载使用者的重量。当透光区140为透光的物体时，透光区140也能承载使用者的重量。

在一些实施例，下垫300设置于一水平面，上垫100设置在另一个水平面，而光学模块200设置于下垫300上，且前述的两个水平面都与法线方向160垂直。

图2是根据本发明一些实施例的坐垫10的剖面图。请参阅图2，在一些实施例，于坐垫10之中，光学模块200是设置于上垫100下方，并在法线方向160对应于透光区140。因此光学模块200能直接感测到位于上垫100上方的目标物(例如:使用者的臀部)，并且不会受到主体区120的材质及厚度所干扰而影响量测。

承上，在一些实施例，各个光学模块200分别接收一光学信号S1。在一实施例中，感测信号S0从光学模块200发出并穿过透光区140至目标物(例如：使用者的臀部)，当感测信号S0触及使用者时反射产生对应感测信号S0的光学信号S1，光学信号S1再穿过透光区140至光学模块200。依据一些实施例，感测信号S0及光学信号S1分别为雷射、红外线光或其他不受可见光干扰的光线，但不限于此。需特别说明的是，当光学模块200接收光学信号S1时，光学模块200能转换光学形式的光学信号S1为数字形式或模拟形式的光学信号S1。

在一些实施例，光学模块分别包括一发射器220及一接受器240，发射器220及接受器240面向上垫100的透光区140。其中发射器220用于发射感测信号S0至一目标物(例如:使用者的臀部)，而接受器240用于接收自目标物所反射的对应感测信号S0的光学信号S1。

在一些实施例，光学模块200为一飞行时间测试距离(Time of Flight，TOF)传感器，简称飞时测距传感模块。发射器220为红外线发光二极管(IR LED)或是垂直共振腔面射型雷射(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)。在此实施例中，处理器600通过光学模块200侦测感测信号S0从发射器220发射至目标物(例如:使用者的臀部)的第一飞行时间以及光学信号S1从目标物反射回光学模块200的第二飞行时间，以作为飞行时间测试距离传感器与目标物间的一距离参数。

在一实施例，光学模块200为一结构光(Structured Light)传感器，发射器220为红外线发光二极管(IR LED)或是垂直共振腔面射型雷射(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)。在此实施例中，感测信号S0及光学信号S1为特定图案的光斑(Pattern)。在此实施例中，处理器600利用算法分析感测信号S0的光斑与光学信号S1的光斑间的差异，以取得结构光传感器(光学模块200)与目标物之间的深度信息作为距离参数。

在一实施例，光学模块200为接近传感器(proximity sensor)，发射器220为红外线发光二极管(IR LED)或是垂直共振腔面射型雷射(Vertical-CavitySurface-EmittingLaser，VCSEL)。在此实施例中，处理器600分析感测信号S0的光能量与光学信号S1的光能量间的差异，以取得接近传感器与目标物之间的距离参数。

在一些实施例，光学模块200为立体视觉相机模块(Stereo vision cameramodule)。具体而言，接受器240为影像撷取元件，并用以对目标物撷取影像信息(即，光学信号S1)。立体视觉相机模块包含二个或二个以上的影像撷取元件，用以从不同的角度对目标物撷取影像信息，处理器600将此些影像信息套用三角测量法运算以取得光学模块200与目标物间的距离参数。

请续参阅图2，在一些实施例，支撑结构400则用于支撑上垫100以维持部分的主体区120与下垫300的距离为固定，因此上垫100不会因为承载使用者的重量而溃缩到与下垫300贴合。需特别说明的是，部分的主体区120指的是与支撑结构400连接的部分，而其他未与支撑结构400连接的主体区120仍保有形变的空间，因此与下垫300的距离未固定。

图3是根据本发明一些实施例的信号图。请参阅图3，在一些实施例，转换电路500包括多个放大电路520及多个模拟转数字电路540。其中放大电路520分别耦接光学模块200，模拟转数字电路540分别耦接于放大电路520及处理器600。而在功能上，放大电路520用于将光学信号S1放大为放大信号S2，而模拟转数字电路540用于将放大信号S2转换为数字光学信号S3，并传送数字光学信号S3至处理器600。也就是当光学信号S1为模拟形式时，光学信号S1需经由转换电路500的处理以转换为数字光学信号S3，而数字光学信号S3才能被处理器600收集。

依据一些实施例，光学模块200、多个放大电路520及模拟转数字电路540的电路连接关系不局限于一对一连接，也就是其电路连接关系可以为多组光学模块200对应于一组转换电路500，或多组放大电路520对应于一组转换电路500，或是其他连接形式。

图4是根据本发明一些实施例的信号图。请参阅图4，需特别说明的是，在一些实施例，当光学信号S1为数字形式时，坐垫10不需要转换电路500。也就是处理器600能直接收集数字形式的光学信号S1。

在一些实施例中，处理器600例如但不限于微处理器(Microprocessor，uP)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、单芯片微控制器(Microcontroller Unit，MCU)或系统单芯片(System on Chip，SoC)。

图5是根据本发明一些实施例的处理器600的执行步骤的流程图。请参照图5，在一些实施例中，处理器600更用以执行以下步骤，包括：

步骤S100：分析光学信号S1以产生侦测信息；

步骤S120：接收至少一预设信息；及

步骤S140：将侦测信息与预设信息进行比较，以产生指示信号S4。

根据一些实施例，当处理器600接收光学信号S1时，处理器600依据光学模块200的位置以定位光学信号S1，因此处理器600能获得各个光学信号S1对应于上垫100的坐标参数(例如，X-Y平面坐标)。在步骤S100中，处理器600分析此些光学信号以取得此些光学模块200与目标物间的距离参数，接着，分析此些距离参数以产生侦测信息。

需特别说明的是，当上垫100的上方没有目标物时，即使光学模块200发射感测信号S0，也不会产生对应于感测信号S0的光学信号S1，因此处理器600可依据是否接受光学信号S1来判断上垫100的上方是否有目标物。此外，处理器600不仅可以判断上垫100的上方是否有目标物，也可以判断目标物于上垫100的实际使用区域以进一步对目标物进行分类。其中，分类的类型包括目标物的身形(例如胖、瘦)及姿势类型(坐、卧、或瑜珈姿势)。

在一些实施例，侦测信息为分析距离参数所产生的重量分布模型。也就是处理器600通过距离参数以及光学信号S1对应于上垫100的坐标参数以产生上垫100承受的重量分布，当处理器600收集的光学信号S1的数据足够多的时候，重量分布模型可以为坐垫10的重量分布的三维模型。

在一些实施例中，预设信息为标准的重量分布模型，也就是依据目标物的身形及姿势类型对应的标准样本。因此通过比较侦测信息与预设信息，即可以判断用户的姿势是否正确。而预设信息可储存于处理器600、云端装置、或是其他具有储存功能的电子装置。

在一些实施例中，处理器600从预设信息储存的位置(例如:云端服务器)接收预设信息，并将侦测信息与预设信息进行比较以产生指示信号S4。当使用者维持正确的姿势时，指示信号S4为一正向信号。反之，当使用者是处于错误的姿势时，指示信号S4为一负向信号。依据一些实施例，使用者通过辨识指示信号S4为正向信号或是负向信号即可判断坐姿是否正确。

在一些实施例，处理器600能依据侦测信息以动态调整预设信息，使得预设信息持续优化以让比较结果更佳准确。

请续参阅图3及图4。在一些实施例，通信模块700耦接处理器600，并用以输出光学信号S1，其中光学信号S1是由处理器600从光学模块200接收并转传的。依据一些实施例中，通信模块700输出的是数字光学信号S3。而在一些实施例，通信模块700用于输出指示信号S4。通信模块700例如但不限于蓝牙(Bluetooth)、WIFI、ZigBee、其他无线传输装置、或是有线以太(Ethernet)传输装置。

在一些实施例，一种坐垫系统包括坐垫10及电子装置。在一实施例，电子装置用于自通信模块700接收指示信号S4以输出一提醒信号。在另一实施例中，电子装置自通信模块700接收数字光学信号S3后执行前述步骤S100至步骤S140以产生指示信号S4，并根据指示信号S4输出一提醒信号，提醒信号例如但不限于对应指示信号S4的一提示声响、对应指示信号S4的一提示灯号、或是在应用程序(APP)中显示以提醒用户坐姿是否正确。并且电子装置能依据指示信号S4为正向信号或是负向信号以输出对应的提醒信号。

在一些实施例，坐垫10更包括一电池(图中未示)，电池用于提供一电力至光学模块200、转换电路500、处理器600及通信模块700。电池例如但不限于一次性电池或可充电电池。依据一些实施例，电池可以与市电电源耦接并充电。

综上所述，根据本发明的坐垫能通过光学模块以非接触式的方式感测目标物的姿势，如此可避免接触式传感器需与目标物接触后才能进行感测，导致接触式传感器易受到目标物压迫而耗损的问题。

以上所述的实施例及/或实施方式，仅是用以说明实现本发明技术的较佳实施例及/或实施方式，并非对本发明技术的实施方式作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本发明内容所公开的技术手段的范围，当可作些许的更动或修饰为其它等效的实施例，但仍应视为与本发明实质相同的技术或实施例。

Claims (10)

1.一种坐垫，其特征在于，包括：

上垫，包括多个透光区；

多个光学模块，位于所述上垫下并对应所述透光区设置，所述光学模块用以分别接收光学信号；

下垫，具有多个凹槽以容置所述光学模块；

支撑结构，连接于所述上垫与所述下垫之间；

处理器，耦接所述光学模块，用以收集所述光学信号；

其中，所述处理器还用以执行以下步骤：

分析所述光学信号以取得多个距离参数；

分析所述距离参数以取得侦测信息，所述侦测信息为分析所述距离参数所产生的重量分布模型；

接收至少一个预设信息；以及

将所述侦测信息与所述预设信息进行比较，以产生指示信号。

2.如权利要求1所述的坐垫，其特征在于，所述光学模块为光学传感器并分别包括发射器及接受器，所述发射器分别用以发射感测信号至目标物，所述接受器分别用以接收自所述目标物所反射的对应所述感测信号的所述光学信号。

3.如权利要求2所述的坐垫，其特征在于，所述光学传感器为飞行时间测试距离传感器、所述处理器通过所述飞行时间测试距离传感器分别侦测所述感测信号从所述发射器发射至所述目标物的第一飞行时间以及所述光学信号从所述目标物反射回所述光学模块的第二飞行时间，以作为所述飞行时间测试距离传感器与所述目标物间的距离参数。

4.如权利要求2所述的坐垫，其特征在于，所述光学传感器为结构光传感器，所述感测信号及所述光学信号为特定图案的光斑，所述处理器利用算法分析所述感测信号的光斑与所述光学信号的光斑间的差异，以取得每一个所述结构光传感器与所述目标物间的深度信息作为距离参数。

5.如权利要求2所述的坐垫，其特征在于，所述光学传感器为接近传感器，所述处理器分析所述感测信号的光能量与所述光学信号的光能量间的差异，以取得所述接近传感器与目标物之间的距离参数。

6.如权利要求1所述的坐垫，其特征在于，所述光学模块为立体视觉相机模块，所述光学信号为影像信息。

7.如权利要求6所述的坐垫，其特征在于，每一个所述立体视觉相机模块包含二个或二个以上的影像撷取元件，用以从不同的角度对目标物撷取所述影像信息，所述处理器将所述影像信息套用三角测量法运算以取得每一个所述立体视觉相机模块与所述目标物间的距离参数。

8.如权利要求1所述的坐垫，其特征在于，还包括：转换电路，所述转换电路包括：

多个放大电路，分别耦接所述光学模块，以将所述光学信号放大为多个放大信号；及

多个模拟转数字电路，分别耦接所述放大电路及所述处理器，以将所述放大信号转换为多个数字光学信号，并传送所述数字光学信号至所述处理器。

9.如权利要求1所述的坐垫，其特征在于，还包括：通信模块，耦接所述处理器，用以输出所述光学信号。

10.如权利要求1所述的坐垫，其特征在于，还包括：通信模块，耦接所述处理器，用以输出所述指示信号。

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