CN111947960A - 一种用于坐具体压分布测试研究的仿真装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于坐具体压分布测试研究的仿真装置，包括臀腿仿真装置以及与臀腿仿真装置配合使用的靠背仿真装置；所述的臀腿仿真装置包括臀腿内核心以及与臀腿内核心配合使用的坐骨结节装置；所述臀腿内核心的上端面设置有重量调节组件，臀腿内核心的下端面设置有尺寸调节单元，并且坐骨结节装置被尺寸调节单元包裹在臀腿内核心的下端面，而臀腿内核心上端面的重量调节组件相应露出。本发明中的臀腿仿真装置和靠背仿真装置均设置有尺寸调节组件和重量调节组件，可相应在臀腿部位处实现宽度和深度上的尺寸调节以及重量调节，在靠背部位则可以实现宽度的尺寸调节以及压力调节。

Description

一种用于坐具体压分布测试研究的仿真装置
技术领域
本发明涉及坐具人体压力分布测试领域，具体涉及一种用于坐具体压分布测试研究的仿真装置。
背景技术
目前对办公椅、沙发的舒适性评价从体压分布法入手，主要是通过采集真人的压力分布实验的数据来寻找规律。但现有的体压实验中因耗时长、被试少等问题导致实验的样本量少，实验所需时间成本、经济成本过高，且实验效率低，实验结果规律难以全面概括，使得针对坐具舒适性的评价方法、结论归纳等研究速度缓慢。
现有的国内外对于座椅体压分布装置研究成果主要集中在汽车、航天领域。模拟装置的设计方法主要通过数学模型来完成，比如有限元分析等。实物模型有汽车领域中所使用到的H点装置。针对模拟办公椅、沙发等坐具压力分布装置研究成果相对较少，H点装置的形态与真人不相似，并且在尺寸调节这部分未涉及调整方式。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种用于坐具体压分布测试研究的仿真装置；其技术方案如下：
一种用于坐具体压分布测试研究的仿真装置，包括臀腿仿真装置以及与臀腿仿真装置配合使用的靠背仿真装置；所述的臀腿仿真装置包括臀腿内核心以及与臀腿内核心配合使用的坐骨结节装置；所述臀腿内核心的上端面设置有重量调节组件，臀腿内核心的下端面设置有尺寸调节单元，并且坐骨结节装置被尺寸调节单元包裹在臀腿内核心的下端面，而臀腿内核心上端面的重量调节组件相应露出。
所述的靠背仿真装置包括靠背内核心，该靠背内核心的前端面设置有压力调节组件，靠背内核心的后端面相应设置有尺寸调节单元；并且所述的靠背仿真单元与臀腿仿真装置通过铰接组件铰接安装。
作为优选，所述的臀腿内核心上还连接安装有大腿支撑，该大腿支撑又相应连接安装有竖直设置的小腿支撑；并且所述的臀腿内核心和大腿支撑上又相应设置有配重槽，而所述的重量调节组件设置为配重，通过在配重槽中放置不同数量以及不同重量的配重实现臀腿内核心上的重量调节。
作为优选，所述的靠背内核心前端面的压力调节组件包括设置于靠背内核心前端面的压力孔以及可相应安装在压力孔内的压杆，并且压杆外接有压力设备，通过压力设备加压实现靠背内核心前端面的压力调节。
作为优选，所述的坐骨结节装置包括基板以及可拆卸安装于基板下端面的坐骨结节单元，该坐骨结节单元模拟人体臀骨形状，并且相应设置有两个；所述的基板相应设置于臀腿内核心的下端面，被尺寸调节单元整体包裹住。
作为优选，所述的臀腿内核心下端面的尺寸调节单元包括可更换调节尺寸大小并且设置在臀腿内核心下方的填充层以及设置于填充层下方的包裹层，所述的坐骨结节装置设置于臀骨内核心与填充层之间，所述包裹层以及填充层向上将坐骨结节装置整体包裹起来，包裹层与填充层固定于臀腿内核心与大腿支撑的侧面，而臀腿内核心与大腿支撑上端面的配重槽整体露出；并且包裹层和填充层与臀腿内核心之间还安装固定钉以及布条。
作为优选，所述的靠背内核心后端面的尺寸调节单元包括可调节尺寸大小的并且设置在靠背内核心后端面的填充层以及设置在填充层后端面的包裹层，所述的包裹层和填充层向前包裹固定在靠背内核心的两侧；并且所述的包裹层和填充层与靠背内核心之间还安装有固定钉。
作为优选，所述的铰接组件设置为可调节角度并且可相应固定的铰接组件；并且所述臀腿内核心和大腿支撑上的配重槽共设置有五个。
作为优选，所述的基板上相应安装有拆装孔，而所述的坐骨结节单元上则设置有相应的榫头，所述的坐骨结节单元通过榫头与拆装孔的配合可更换安装。
作为优选，所述的靠背核心上的压力孔相应设置为螺纹孔，而压杆则相应设置为螺纹杆，外部安装的压力设备相应设置有螺纹杆推送设备；并且所述的螺纹孔共设置有五个，螺纹杆相应安装在螺纹孔中，并通过螺纹杆推送设备使螺纹杆向前压紧在靠背核心上提供压力。
有益效果：本发明具有以下有益效果：
(1)本发明中的臀腿仿真装置和靠背仿真装置均设置有尺寸调节组件，均通过更换填充层和包裹层的厚度来完成尺寸的调节，臀腿部位处可以实现宽度和深度上的尺寸调节，靠背部位则可以实现宽度的尺寸条件，并可由气动钢钉枪通过打钉实现包裹层和填充层的固定；而臀腿仿真装置和靠背仿真装置通过铰接组件实现铰接安装，满足人与座椅坐姿角度的变化，更加灵活多变，充分适合不同尺寸身材人群的实验要求；
(2)本发明中的臀腿仿真装置和靠背仿真装置还均设置有重量调节组件，臀腿部位可通过在配重槽内增加配重达到任意所需的体重，调节上是无级调节；靠背部位则是利用压力孔和压杆的配合，通过外部的压力设备达到任意所需的对椅背的压力，调节上是无极调节；满足不同体重体型的人群的实验需求；
(3)本发明中坐骨结节装置中的两个坐骨结节单元可相应模拟人体臀部坐骨结构，并且这两个坐骨结节单元可相应更换不同底部尺寸的坐骨结节，模拟不同身材受试者获得不同的最大压力圈接触面积的压力采集结果，从而产生不同的评价舒适性结果，因此，本发明所能实现的功能是非常多样的，对坐具体压分布采集及坐具舒适性评价具有重要意义。
附图说明
图1为本发明结构图；
图2为本发明中臀腿仿真装置结构图；
图3为图2分解图；
图4为本发明中坐骨结节装置结构图；
图5为本发明中坐骨结节单元结构图；
图6为本发明中靠背仿真装置结构图；
图7为图6分解图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如图1至图7所示，一种用于坐具体压分布测试研究的仿真装置，包括臀腿仿真装置以及与臀腿仿真装置配合使用的靠背仿真装置；臀腿仿真装置包括臀腿内核心1以及与臀腿内核心1配合使用的坐骨结节装置2；臀腿内核心1的上端面设置有重量调节组件，臀腿内核心1的下端面设置有尺寸调节单元，并且坐骨结节装置2被尺寸调节单元包裹在臀腿内核心1的下端面，而臀腿内核心1上端面的重量调节组件相应露出。
靠背仿真装置包括靠背内核心3，该靠背内核心3的前端面设置有压力调节组件，靠背内核心3的后端面相应设置有尺寸调节单元；并且靠背仿真单元与臀腿仿真装置通过铰接组件12铰接安装。
臀腿内核心1上还连接安装有大腿支撑5，该大腿支撑5又相应连接安装有竖直设置的小腿支撑4；并且臀腿内核心1和大腿支撑5上又相应设置有配重配重槽6，而重量调节组件设置为配重，通过在配重槽6中放置不同数量以及不同重量的配重实现臀腿内核心1上的重量调节。
靠背内核心3前端面的压力调节组件包括设置于靠背内核心1前端面的压力孔7以及可相应安装在压力孔7内的压杆，并且压杆外接有压力设备，通过压力设备加压实现靠背内核心3前端面的压力调节。
坐骨结节装置2包括基板8以及可拆卸安装于基板8下端面的坐骨结节单元 9，该坐骨结节单元9模拟人体臀骨形状，并且相应设置有两个；基板8相应设置于臀腿内核心1的下端面，被尺寸调节单元整体包裹住。
臀腿内核心1下端面的尺寸调节单元包括可更换调节尺寸大小并且设置在臀腿内核心1下方的填充层10以及设置于填充层10下方的包裹层11，坐骨结节装置2设置于臀骨内核心1与填充层10之间，包裹层11以及填充层10向上将坐骨结节装置2整体包裹起来，包裹层11与填充层10固定于臀腿内核心1 与大腿支撑4的侧面，而臀腿内核心1与大腿支撑4上端面的配重槽6整体露出；并且包裹层11和填充层10与臀腿内核心1之间还安装固定钉15以及布条16。
靠背内核心3后端面的尺寸调节单元包括可调节尺寸大小的并且设置在靠背内核心3后端面的填充层10以及设置在填充层10后端面的包裹层11，包裹层11和填充层10向前包裹固定在靠背内核心1的两侧；并且包裹层11和填充层10与靠背内核心3之间还安装有固定钉15。
铰接组件12设置为可调节角度并且可相应固定的铰接组件；并且臀腿内核心1和大腿支撑5上的配重槽6共设置有五个；基板8上相应安装有拆装孔13，而坐骨结节单元9上则设置有相应的榫头14，坐骨结节单元9通过榫头14与拆装孔13的配合可更换安装。
靠背核心3上的压力孔7相应设置为螺纹孔，而压杆则相应设置为螺纹杆，外部安装的压力设备相应设置有螺纹杆推送设备；并且螺纹孔共设置有五个，螺纹杆相应安装在螺纹孔中，并通过螺纹杆推送设备使螺纹杆向前压紧在靠背核心 3上提供压力。
实施例1
本实施例中，如图5所示为单个的坐骨结节单元，正常人体与椅面的最大压力集中在人的两块坐骨结节处，总体大约为25cm2；通过设定不同尺寸的底部接触面的坐骨结节单元从而实现不同的坐骨接触面积。
本实施例中的单个坐骨结节单元共设置有三组，尺寸分别设置为3*3cm， 3*4cm以及3*5cm；从而两块坐骨结节的接触面积则分别为18cm2、24cm2和 30cm2；正常两块人体坐骨结节间距8.5-9.5cm，本实施例中两块坐骨结节底面中心处相距9cm，通过适当旋转两个坐骨结节单元的角度(0°至45°)，两结节间距会适当发生变化；当施加重量一致时，通过改变坐骨结节的尺寸，坐面整体接触面积及最大压力不变，从而改变了坐面平均压力值，实现针对不同人体骨骼尺寸对坐具体压分布的影响研究。
如图4所示，坐骨结节装置包括两块坐骨结节单元，方形木板作为基板和四个榫头。以方形木板为主体，在木板上设有拆装孔，从而实现不同尺寸坐骨结节单元的更换。其中，坐骨结节单元可套入方形木板内，通过拆装孔固定；方形木板可套状在臀腿内核心的下端面，通过榫头固定。
如图2和图3所示，臀腿仿真装置包括相互独立的臀腿内核心、填充层、包裹层、大腿支撑和小腿支撑；重量调节位置为臀腿内核心以及大腿支撑上的五个配重槽，通过放置不同重量的配重，实现达到人体重量效果；尺寸调节单元是填充层和包裹层设有不同厚度的填充层，实现达到人体坐姿臀部大腿的尺寸效果。臀部内核心外覆上填充层，填充层外覆上包裹层，后由气动钢钉枪将钉子和包裹层固定在臀腿核心上。为了能完全展示臀部内核心的形状，覆面材料包裹后通过对布条和以及固定钉固定位置，覆面材料贴合臀部内核心展示臀部凹陷形态。小腿支撑用于坐姿时态支撑底面，通过更换不同高度的小腿，从而实现不同坐高的人群要求。
重量调节方案是指通过五处配重槽位置施加配重，配重的重量递增的幅度是是以每2Kg重的砝码逐个递增的，目标使得坐面压力采集结果接近所需体型人群的坐面理想压力效果为止，包括采集到的臀部最大压力值、臀部平均压力值、大腿最大压力值、大腿平均压力值、坐面接触面积值。以男性50百分位的中国成年人人体重量为例，装置与砝码总重应达到60Kg，不同的人体体型，所加配重重量不同。
而尺寸调节方案是指通过更换不同厚度的填充层与包裹层。臀腿内核心的具体相关尺寸包括坐深、坐姿臀宽、臀膝距、大腿宽等坐姿尺寸以中国成年人男性 5百分位的相应尺寸为准，然后通过加上不同厚度包裹层和填充层，模拟不同身材要求的人群。以实验需男性50百分位的中国成年人人体尺寸为例，考虑坐姿时态人体肌肉放松，面积适当比国标中的尺寸增大，整体坐深460mm，整体坐姿臀宽340mm，整体臀膝距为540mm，整体大腿宽度为160mm，整体臀部厚为150mm；考虑填充层受挤压变形，填充层厚度应选择35-50mm；不同的人体体型，所选择的填充层厚度不同。
如图6和图7所示，靠背仿真装置包括相互独立的背部内核心、填充层和包裹层。重量调节位置在背部内核心上设有五个两种尺寸的螺纹孔，通过与之相配套使用的螺杆及螺杆推送装置，实现达到人体坐姿靠背对椅背产生的力的效果。尺寸调节单元在填充层和包裹层设有不同厚度的填充层，实现达到人体坐姿腰背部的尺寸效果，背部内核心外覆上填充层，填充层外覆上包裹层，后由固定钉将包裹层固定在背部内核心上。
靠背仿真装置的重量调节方案是螺杆推送装置中的螺杆定位到背部内核心的螺纹孔中，通过螺杆推送装置施加不同推力，从而模拟不同人椅接触面背部的压力分布情况。目标使得靠背压力采集结果接近所需体型人群的靠背理想压力效果为止，包括采集到的背部最大压力值、背部平均压力值、背部接触面积值。按螺杆推送装置要求，五个螺纹孔中间孔为M12螺纹，另四个为M8螺纹孔，螺杆推送装置的压力不同，靠背仿真装置与椅背的压力分布也不同。
靠背仿真装置的尺寸调节方案是通过更换不同厚度的填充层与包裹层。背部内核心的具体相关尺寸包括坐姿肩宽、坐姿腰宽等坐姿尺寸以中国成年人男性5 百分位的相应尺寸为准，靠背仿真装置的高度应为坐姿颈1椎点高减去臀腿仿真装置臀部厚度，靠背仿真装置高度固定为500mm，然后通过加上不同厚度包裹层和填充层，模拟不同身材要求的人群，以实验需男性50百分位的中国成年人人体尺寸为例，考虑坐姿时态人体肌肉放松，面积适当比国标中的尺寸增大，靠背仿真装置整体坐姿肩宽375mm，整体坐姿腰宽310mm，整体坐姿臀宽为 340mm。考虑填充层受挤压变形，填充层厚度应选择30-40mm，不同的人体体型，所选择的填充层厚度不同。
臀腿仿真装置与靠背仿真装置是通过铰接组件及相应的螺丝连接安装。臀腿仿真装置与靠背仿真装置可进行相互拆分，分别独立采集局部座面或背部的压力分布数据，也可同时采集人体后仰姿势下的座面与靠背压力分布；座面与靠背的夹角调节，是通过固定住臀腿仿真装置于椅面，并根据椅背角度相应调整靠背仿真装置角度，可以实现直立与后仰以及其他角度的调节。
上述具体实施方式只是本发明的一个优选实施例，并不是用来限制本发明的实施与权利要求范围的，凡依据本发明申请专利保护范围内容做出的等效变化和修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。

Claims (9)

1.一种用于坐具体压分布测试研究的仿真装置，其特征在于：包括臀腿仿真装置以及与臀腿仿真装置配合使用的靠背仿真装置；所述的臀腿仿真装置包括臀腿内核心(1)以及与臀腿内核心(1)配合使用的坐骨结节装置(2)；所述臀腿内核心(1)的上端面设置有重量调节组件，臀腿内核心(1)的下端面设置有尺寸调节单元，并且坐骨结节装置(2)被尺寸调节单元包裹在臀腿内核心(1)的下端面，而臀腿内核心(1)上端面的重量调节组件相应露出；
所述的靠背仿真装置包括靠背内核心(3)，该靠背内核心(3)的前端面设置有压力调节组件，靠背内核心(3)的后端面相应设置有尺寸调节单元；并且所述的靠背仿真单元与臀腿仿真装置通过铰接组件(12)铰接安装。
2.根据权利要求1所述的一种用于坐具体压分布测试研究的仿真装置,其特征在于：所述的臀腿内核心(1)上还连接安装有大腿支撑(5)，该大腿支撑(5)又相应连接安装有竖直设置的小腿支撑(4)；并且所述的臀腿内核心(1)和大腿支撑(5)上又相应设置有配重槽(6)，而所述的重量调节组件设置为配重，通过在配重槽(6)中放置不同数量以及不同重量的配重实现臀腿内核心(1)上的重量调节。
3.根据权利要求1所述的一种用于坐具体压分布测试研究的仿真装置,其特征在于：所述的靠背内核心(3)前端面的压力调节组件包括设置于靠背内核心(1)前端面的压力孔(7)以及可相应安装在压力孔(7)内的压杆，并且压杆外接有压力设备，通过压力设备加压实现靠背内核心(3)前端面的压力调节。
4.根据权利要求2所述的一种用于坐具体压分布测试研究的仿真装置,其特征在于：所述的坐骨结节装置(2)包括基板(8)以及可拆卸安装于基板(8)下端面的坐骨结节单元(9)，该坐骨结节单元(9)模拟人体臀骨形状，并且相应设置有两个；所述的基板(8)相应设置于臀腿内核心(1)的下端面，被尺寸调节单元整体包裹住。
5.根据权利要求4所述的一种用于坐具体压分布测试研究的仿真装置,其特征在于：所述的臀腿内核心(1)下端面的尺寸调节单元包括可更换调节尺寸大小并且设置在臀腿内核心(1)下方的填充层(10)以及设置于填充层(10)下方的包裹层(11)，所述的坐骨结节装置(2)设置于臀骨内核心(1)与填充层(10)之间，所述包裹层(11)以及填充层(10)向上将坐骨结节装置(2)整体包裹起来，包裹层(11)与填充层(10)固定于臀腿内核心(1)与大腿支撑(4)的侧面，而臀腿内核心(1)与大腿支撑(4)上端面的配重槽(6)整体露出；并且包裹层(11)和填充层(10)与臀腿内核心(1)之间还安装固定钉(15)以及布条(16)。
6.根据权利要求3所述的一种用于坐具体压分布测试研究的仿真装置,其特征在于：所述的靠背内核心(3)后端面的尺寸调节单元包括可调节尺寸大小的并且设置在靠背内核心(3)后端面的填充层(10)以及设置在填充层(10)后端面的包裹层(11)，所述的包裹层(11)和填充层(10)向前包裹固定在靠背内核心(1)的两侧；并且所述的包裹层(11)和填充层(10)与靠背内核心(3)之间还安装有固定钉(15)。
7.根据权利要求2所述的一种用于坐具体压分布测试研究的仿真装置,其特征在于：所述的铰接组件(12)设置为可调节角度并且可相应固定的铰接组件；并且所述臀腿内核心(1)和大腿支撑(5)上的配重槽(6)共设置有五个。
8.根据权利要求4所述的一种用于坐具体压分布测试研究的仿真装置，其特征在于：所述的基板(8)上相应安装有拆装孔(13)，而所述的坐骨结节单元(9)上则设置有相应的榫头(14)，所述的坐骨结节单元(9)通过榫头(14)与拆装孔(13)的配合可更换安装。
9.根据权利要求3所述的一种用于坐具体压分布测试研究的仿真装置,其特征在于：所述的靠背核心(3)上的压力孔(7)相应设置为螺纹孔，而压杆则相应设置为螺纹杆，外部安装的压力设备相应设置有螺纹杆推送设备；并且所述的螺纹孔共设置有五个，螺纹杆相应安装在螺纹孔中，并通过螺纹杆推送设备使螺纹杆向前压紧在靠背核心(3)上提供压力。
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