CN112120474B - 一种姿态保持装置 - Google Patents

Abstract

一种姿态保持装置，至少包括支撑杆(3)，所述支撑杆(3)的一端与驱动部(33)连接并基于驱动部(33)提供的动力而移动或固定支撑点(32)，其中，所述支撑点(32)上设置有支撑体(4)，所述驱动部(33)的若干个长度不同的传动轴(7)按照彼此平行的排状形态分布并由此调整若干所述支撑体(4)彼此之间的高度差。本发明的坐垫采用独立控制的两点式支撑结构，具有更好的结构稳定性并能匹配出更为丰富的支撑形态组合。本发明的座椅能够主动调整座垫和靠垫的表面形态，达到动态调整坐姿和缓解疲劳的效果。

Description

一种姿态保持装置

本发明是申请号为201810242762.0，申请日为2018年03月22日，申请类型为发明，申请名称为一种坐垫及配备该坐垫的辅助学习用座椅的分案申请。

技术领域

本发明属于生活用品器械技术领域，尤其涉及一种姿态保持装置。

背景技术

目前，市场上的学生的调节主要集中于坐高、坐深、腰靠高度等大范围尺寸，或者是坐垫和靠垫的表面接触温度的调节，而坐垫和靠垫的形态是固定不变的。坐垫和靠垫可变换形态的功能主要出现在汽车座椅上，旨在适应不同的行车环境。

公开号为CN104055344A的中国专利公开了一种智能学习座椅。该发明用坐姿检测装置采集学习者坐在桌椅前的数据，并将采集到的数据传送至数据处理单元，数据处理单元在对采集到的数据进行处理后，将处理结果传送至智能控制装置，智能控制装置根据数据的处理结果相应控制桌椅自动调节装置，实现座椅移动、桌面自动升降或桌面自动倾斜或椅面自动升降或椅背自动倾斜。这种的学习座椅的局限在于，其只提供了座椅坐深、坐高等整体结构尺寸，而无法对坐面和靠垫的形态做出调整。而这些尺寸的调整在一般的学生中都有具备，这些调整针对的是适应人的不同体型，而无法适应不同的坐姿生理形态。

公开号为CN102050038A的中国专利公开了一种基于当前的车速和关于当前道路走向的存储数据的一种用于动态调节车辆座椅乘员身体支撑的方法。通过在行驶过程中预先计算出一条车辆最可能沿其行驶的道路，这时各个预先计算出最可能会行驶的道路比即将出现的弯道末端更长，并且在通过这段弯道时可调节适应于整个预先计算出的最有可能行驶的道路的身体支撑。该发明旨在解决车辆行驶过程中的座椅支撑和包裹性。其通过动态调节座椅的形态来适应不同行驶状态下的驾驶员受力情况。其解决的问题是驾驶者在行车过程中的乘坐稳定性，而并不是为了减轻长时间就坐产生的疲劳。

随着年龄的增长，青少年身体在不断地发育，身体形态不断变化，尤其是身高和骨骼形态的变化。在就坐时，座椅支撑部位的形态如果不能良好地拟合不同年龄阶段的青少年的身体形态，则容易导致疲劳，甚至可能导致骨骼发育畸形的情况。

可见，市面上缺乏一种可以动态调节坐垫和/或靠垫形态座椅，以适应青少年快速成长导致的不同身体形态或者匹配不同人的身体形态，以减轻疲劳度。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供一种坐垫，至少包括由包覆层包覆的若干个支撑点。所述支撑点上设置有其工作面朝向所述包覆层的支撑体。其中，所述工作面能够基于其对应的支撑点的移动和其受到的包覆层变形产生的压力而移动且绕其对应的支撑点旋转。基于支撑点的移动以调整若干个支撑体彼此之间的高度差以形成由若干个工作面限定的支撑区域的支撑形态能够变化的工作形态；和/或，基于固定支撑点的条件下改变压力的大小，以形成由若干个工作面限定的支撑区域的支撑形态能够变化的工作形态。

根据一种优选实施方式，所述支撑体的形状由圆柱体形限定且其工作面是垂直于其轴向方向的一个端面。所述坐垫还包括连接体和支撑杆。其中，连接体的一端连接至支撑体的与所述工作面对应的固定面上。连接体的另一端与支撑杆的一端按照共同组成球面副的方式连接。其中，所述支撑点由所述球面副限定。支撑杆的另一端与驱动部连接并基于驱动部提供的动力而移动或固定所述支撑点。

根据一种优选实施方式，所述固定面上按照关于固定面的几何中心点对称的方式设置有至少两个所述连接体并由此限定出与所述支撑体对应的第一支撑点和第二支撑点。其中，所述工作面能够基于其对应的第一支撑点的移动和第二支撑点的移动而移动且绕第一支撑点和第二支撑点的连线旋转的工作形态。

根据一种优选实施方式，当驱动电机、凸轮和传动轴构成所述驱动部时，所述传动轴与驱动电机连接并基于驱动电机提供的动力而绕其轴线旋转。其中，若干个所述凸轮按照其各自的旋转中心共线的方式固定在所述传动轴上形成彼此间隔排布的形态。所述支撑杆的另一端与凸轮的工作面按照能够相对滑动的方式连接。

根据一种优选实施方式，所述凸轮与所述传动轴均通过电磁离合器连接并基于电磁离合器产生的磁力而吸附在一起。其中，基于若干个所述电磁离合器在相同时刻的不同工作状态形成若干个凸轮各自的距离其旋转中心最远的第一端点彼此之间的高度差能够调整的工作形态。所述支撑区域内设置有按照彼此平行的方式间隔排布的若干个所述传动轴。其中，驱动不同传动轴旋转的驱动电机按照独立控制的方式进行配置。

根据一种优选实施方式，当所述驱动部是推杆电机时，所述支撑杆的另一端与推杆电机的推杆连接。其中，所述支撑区域内设置有按照彼此平行的方式间隔排布的若干个固定轴。其中，所述推杆电机固定在所述固定轴上，驱动不同支撑杆的推杆电机按照独立控制的方式进行配置。

根据一种优选实施方式，所述坐垫还包括控制模块。其中，设置在所述工作面上的压力传感器、所述电磁离合器、与能够采集就坐人员体重、心率和体温中的至少一种的智能穿戴配件进行实时通信的通信模块和所述驱动部均电连接至所述控制模块。所述控制模块基于所述压力传感器和所述智能穿戴配件采集的数据信息生成所述驱动部和所述电磁离合器的控制信号。

本发明还提供一种座椅。所述座椅包括座椅骨架和底座且采用前述的坐垫分别作为其座垫和靠垫。该座椅可用于机动车座椅、学生座椅、坐姿矫正椅或按摩椅。

根据一种优选实施方式，所述靠垫按照其距离地面的高度能够调整的方式设置在所述座椅骨架上。所述座垫按照与所述靠垫的相对距离能够调整的方式设置在所述座椅骨架上。所述座椅骨架按照其距离地面的高度能够调整的方式与所述底座连接。

根据一种优选实施方式，所述控制模块基于所述压力传感器采集的压力数据计算同一坐姿的持续时间并基于所述智能穿戴配件采集的数据信息判断就坐人员精神状态。基于所述持续时间和所述精神状态生成所述驱动部和所述电磁离合器的控制信号以主动改变所述支撑区域的支撑形态。

本发明的有益技术效果：

(1)本发明的坐垫能够改变表面支撑形态以匹配与之接触的身体部位的形态，提供更好的支撑效果。本发明的座椅能够主动调整坐垫和靠垫的表面形态，达到动态调整坐姿和缓解疲劳的效果。同时，本发明的座垫通过电磁离合器的基于一定的时间差开启或基于一个保持开启且另一个保持一定时间的关闭的方式而调节两个凸轮各自的第一端点的连线与传动轴的夹角或倾斜程度以形成同一支撑体两个端部最大高度差可调的工作形态。从而能够自动或手动匹配出支撑体不同振动幅度的按摩强度的技术效果。

(2)本发明的支撑体通过两个由球面副限定的支撑点共同支撑，同时支撑点的移动采用独立控制的方法进行，一方面，两点式的支撑结构稳定性更好，另一方面，支撑体能够绕其两个支撑点作单独旋转，通过多个支撑体的匹配能够形成更多坐垫支撑形态的组合从而更易匹配出适用于不同个体的舒适支撑形态。

(3)本发明通过控制驱动电机的开启时间点，能够形成例如是驱动电机循环开启的状态，从而达到主动变换坐姿或按摩降低疲劳度的效果。配合压力传感器采集的压力数据和智能穿戴设备采集的就坐人员的各项生理数据信息，能够更大程度上的实现对使用人员疲劳状态的监测，使得坐垫形态的调整更具及时性。

附图说明

图1是本发明优选的坐垫的剖面示意图；

图2是本发明优选的支撑体、连接体、支撑杆和驱动部相互之间连接结构的示意图；

图3是本发明另一种优选的坐垫的剖面示意图；

图4是本发明优选的凸轮、支撑体、连接体和支撑杆相互之间连接结构的立体示意图；

图5是本发明另一种优选的凸轮、支撑体、连接体和支撑杆相互之间连接结构的主视图；

图6是本发明优选的同一传动轴上凸轮设置位置及其连接关系的示意图；

图7是本发明优选的座椅的结构示意图；

图8是本发明优选的座椅的座垫的支撑区域分布示意图；

图9是本发明优选的座椅的靠垫的支撑区域分布示意图；

图10是本发明优选的连接体的剖面示意图；和

图11是本发明优选的各电子元件的连接关系示意图。

附图标记列表

1：包覆层 2：连接体 3：支撑杆

2a：第一固定端 2b：第二固定端 3a：第一配合端

3b：第二配合端 4：支撑体 4a：工作面

5：凸轮 6：旋转中心 7：传动轴

5a：第一端点 5b：第二端点 8：驱动电机

9：支撑区域 10：控制模块 11：压力传感器

12：智能穿戴配件 13：座椅骨架 14：底座

15：座垫 16：靠垫 17：第一弹性层

18：第二弹性层 19：第一凸起点 20：第二凸起点

21：弹簧 22：滚珠 23：第一部件

24：第二部件 25：臀部坐骨节点 26：压力节点

27：第一部件第一端 28：第一部件第二端 29：第二部件第一端

30：第二部件第二端 31：通信模块 32：支撑点

33：驱动部 4b：固定面 34：第一支撑点

35：第二支撑点 36：电磁离合器 37：推杆电机

38：固定轴

具体实施方式

下面结合附图示出本发明的一种坐垫及配备该坐垫的辅助学习用座椅。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“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，或一体地连接；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。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中的具体含义。

实施例1

如图1和图2所示的坐垫包括由包覆层1包覆的若干个支撑点32。支撑点32上设置有其工作面4a朝向包覆层1的支撑体4。坐垫还包括均由包覆层1包覆的连接体2、支撑杆3和驱动部33。其中，支撑体4的形状由圆柱体形限定且其工作面4a是垂直于其轴向方向的一个端面。工作面4a与包覆层按照贴合的方式接触。连接体2的一端连接至支撑体的与其工作面4a对应的固定面4b上。连接体2的另一端与支撑杆3的一端按照共同组成球面副的方式连接从而形成连接体2和支撑杆3能够旋转摆动的工作形态。优选的，支撑点32由球面副限定。支撑点32是为了简化描述进行抽象的不具有质量的位置坐标点，其位置可以是球面副中的连接体2的端部或支撑杆3的端部。支撑杆3的另一端与驱动部33连接并基于驱动部33提供的动力而移动或固定支撑点32。工作面4a能够基于其对应的支撑点32的移动和其受到的包覆层1变形产生的压力而移动且绕其对应的支撑点32旋转。优选的，基于支撑点32的移动以调整若干个支撑体4彼此之间的高度差以形成由若干个工作面4a限定的支撑区域9的支撑形态能够变化的工作形态。和/或，基于固定支撑点32的条件下改变所述压力的大小，以形成由若干个工作面4a限定的支撑区域9的支撑形态能够变化的工作形态。优选的，工作面4a能够基于其对应的支撑点32的朝向或背离包覆层的方向的移动和其受到的包覆层1变形产生的压力而移动且绕其对应的支撑点32旋转；

优选的，固定面4b上按照关于固定面4b的几何中心点对称的方式设置有至少两个连接体2并由此限定出与支撑体4对应的第一支撑点34和第二支撑点35。驱动部33可以是推杆电机37。其中，支撑杆3的另一端与推杆电机37的推杆连接。其中，支撑区域9内设置有按照彼此平行的方式间隔排布的若干个固定轴38。推杆电机37固定在固定轴38上。优选的，第一支撑点34和第二支撑点35的连线平行于支撑杆的轴线方向。驱动不同支撑杆3的推杆电机按照独立控制的方式进行配置能够实现支撑体沿固定轴38的轴线方向的高度差能够调节的工作形态。例如，支撑体的第一支撑点的受其推杆电机的驱动而产生第一位移量，第二支撑点受其推杆电机的驱动产生第二位移量。第一位移量和第二位移量相同时，支撑体的工作面4a相对位于同一水平高度上，就坐人员就坐时能够形成舒适无异物感的落座感受。同时，第一位移量和第二位移量可以彼此不同从而限定出支撑体在沿固定轴轴线方向上由于两段水平高度不同而呈任意角度的倾斜姿态可以应对不同的坐姿。例如，学习坐姿时，身体前倾，与坐垫接触的身体部位也相应的产生倾斜从而造成同一支撑体在前倾方向上的前侧较后侧受力更大。为了避免就坐人员身体部位缺少足够支撑力而过于前倾，支撑体前端的第一位移量可以大于第二位移量，从而适当修正就坐人员的过度前倾。后仰坐姿时，身体后倾，与坐垫接触的身体部位也相应的产生倾斜从而造成同一支撑体在前倾方向上的后侧较前侧受力更大。在就坐人员后仰的过程中，支撑体后端的第二位移量可以呈缓慢增加趋势直至大于第一位移量，从而能够避免后仰过程中支撑体不能随动而带来的不舒适异物感。

优选的，驱动部33还可以按下述方式由驱动电机8、凸轮5和传动轴7构成，即，传动轴7与驱动电机8连接并基于驱动电机8提供的动力而绕其轴线旋转。若干个凸轮5按照其各自的旋转中心6共线的方式固定在传动轴7上形成彼此间隔排布的形态。支撑杆3的另一端与凸轮5的工作面按照能够相对滑动的方式连接。

优选的，同一个支撑体通过两个凸轮进行支撑。凸轮5与传动轴7均通过电磁离合器36连接并基于电磁离合器产生的磁力而吸附在一起。其中，基于若干个电磁离合器36在相同时刻的不同工作状态形成若干个凸轮5各自的距离其旋转中心6最远的第一端点5a彼此之间的高度差能够调整的工作形态。支撑区域9内设置有按照彼此平行的方式间隔排布的若干个传动轴7。其中，驱动不同传动轴7旋转的驱动电机按照独立控制的方式进行配置。通过同一支撑体上的两个凸轮单独控制工作的模式能够形成例如是定点穴位按摩、单个支撑体的支撑形态调节、多个支撑体共同的支撑形态与臀部形状的匹配调节。例如，同一支撑体上的两个电磁离合器基于相同的时间点开启时，两个凸轮各自的第一端点5a的连线平行于传动轴轴线。支撑体整体保持相对水平形态，即不向其任意一侧倾斜。同一支撑体上的两个电磁离合器可以基于一定的时间差开启或基于一个保持开启且另一个保持一定时间的关闭而调节两个凸轮各自的第一端点5a的连线与传动轴的夹角或倾斜程度以形成同一支撑体两个端部最大高度差可调的工作形态。从而能够自动或手动匹配出支撑体不同振动幅度的按摩强度。

优选的，就坐人员在起立后再次就坐之前，可以按照就坐人员设定的最舒适的座垫表面形态通过控制模块10控制若干个支撑点32按照独立运动的方式上下移动。从而工作面4a便能随其对应支撑点的上移而上移，或者随其支撑点的下移而下移。同时，在上移过程中，由于工作面4a与包覆面贴合，因而会使得包覆面产生变形，进而由包覆面提过作用于工作面4a上的反作用力，从而实现基于支撑点32的移动而带动工作面4a移动和/或绕其支撑点旋转的工作形态。基于上下移动不同的支撑点可以调整其对应的若干个支撑体4彼此之间的高度差从而形成由若干个工作面4a限定的支撑形态不同的支撑区域9。

优选的，就坐人员落座后，工作面4a受到来自就坐人员的重力导致的压力。就坐人员落座完成后，固定支撑点32的情况下，受就坐人员身体左右晃动或抖动的影响均会导致工作面4a对应的包覆层产生变形，直观地表现为作用在工作面4a上的压力方向及大小的改变。此时，支撑体4能够绕其对应的支撑点旋转而形成适应于当前身体重心形态的支撑形态。

优选的，就座人员落座后，就坐人员希望改变座垫的当前支撑形态时，可以通过控制模块10的控制信号上下移动不同的支撑点。在支撑点上下移动的过程中，包覆层在支撑点上下移动和身体重力的双重作用下产生变形，导致工作面4a的压力大小及方向的改变。因而，在上下移动支撑点的过程中包覆层会实时产生变形而产生不同压力，进而，工作面4a能够基于其对应的支撑点32的移动和其受到的包覆层1变形产生的压力而移动同时绕其对应的支撑点32旋转。

实施例2

本实施例是对实施例1的进一步改进，重复的内容不再赘述。

如图3至图6所示，坐垫包括经包覆层1包覆的若干个连接体2和若干个支撑杆3。连接体2的远离包覆层1的第一固定端2a与支撑杆3的靠近包覆层1的第一配合端3a按照共同组成球面副的方式连接。其中，其工作面4a与包覆层1贴合的支撑体4固定连接至连接体2的第二固定端2b。支撑体4按照随第一配合端3a的移动而移动和/或基于工作面4a受到的外力而在垂直于包覆层表面的平面内绕第一配合端3a摆动的方式改变其工作面4a的工作形态，优选地，工作面4a的工作形态是工作面4a距离地面的高度能够变化而形成的各异的位置形态和/或工作面4a与地面之间的夹角能够变化而形成的各异的倾斜形态。球面副能够在基于支撑杆3的带动而实现其自身的移动。球面副位置固定的条件下，支撑体4能够绕球面副摆动，实现了支撑体位置形态的浮动式动态调节。基于支撑杆3的主动调节和支撑体受外力作用下的浮动式动态调节能够更好的匹配身体部位的形态。

优选地，支撑杆3的远离包覆层1的第二配合端3b按照与凸轮5的工作面产生相对滑动的方式形成线接触和/或面接触。其中，第一配合端3a基于凸轮5绕其旋转中心6的旋转而产生位置变化。连接体与支撑杆之间采用球面副的方式进行连接，使得支撑杆在做直线运动的同时能够绕球面副进行摆动或旋转，支撑杆能够具有与凸轮表面呈任意倾斜角度的工作形态，配合支撑体绕球面副的旋转或摆动可以形成更多的位置组合形态，能够最大程度上的匹配不同使用人群各异的身体部位形态。

优选地，若干个凸轮5按照其各自的旋转中心6均位于同一传动轴7上的方式进行设置。其中，位于同一传动轴上的凸轮以传动轴轴向延伸方向上的中点为对称中心呈镜像对称分布。相邻的两个凸轮5由各自的距离其旋转中心6最远的第一端点5a和距离其旋转中心最近的第二端点5b所限定的直线在垂直于传动轴轴向方向的平面内的投影彼此相交。通过将多个凸轮设置在同一传动轴上，同一传动轴上的凸轮由一个驱动电机驱动而旋转，降低了坐垫的重量和制造成本，同时，配合设置在同一传动轴上的位置形态彼此不同的凸轮，得到了沿传动轴轴向方向上延伸而起伏变化的位置形态。

优选地，若干个长度不同的传动轴7彼此分别连接至驱动电机8并由驱动电机8驱动而旋转。其中，若干个长度不同的传动轴7按照彼此平行的排状形态分布并由此限定出不同形状的支撑区域9。不同形状的支撑区域9所包含的传动轴的轴向延伸方向彼此垂直。通过多个传动轴按照彼此平行的排状分布方式限定出具有不同形状的支撑区域，坐垫的分区域设置支撑体的方式避免了坐垫中因全区域覆盖支撑体造成的重量增加。同时不同支撑区域中支撑体的设置数量和彼此间的排布间隙也可以不同，通过受力集中区域密排设置支撑体的方式能够有效提高坐垫的结构稳定性，使其具有更持久的使用寿命。支撑区域9的形状可以是长方形、三角形或圆形等规则的几何形状。优选地，支撑区域9具有第一凸起点19和第二凸起点20。支撑区域9在第一凸起点19和第二凸起点20的连线方向上按照其垂直于连线方向的横截面的宽度由小变大再变小的方式形成例如是呈梭子形的形状。优选地，具有第一凸起点19和第二凸起点20的支撑区域9设置在与人体大腿相对应的位置处。在标准坐姿条件下，人体微微后仰使得腰部得到支撑形成舒适的状态，此时，臀部处受力最大，人体臀部至膝盖的延伸方向上，大腿部位的受力呈递减状态，且大腿部位与坐垫的接触面积也呈递减的趋势，横截面的宽度由小变大再变小的呈梭子形的支撑区域符合大腿部位的受力分布及接触面积的分布特点，更有利于营造舒适的就坐体验。

优选地，驱动电机8均电连接至控制模块10。每一个驱动电机8基于控制模块10的独立控制信号形成适合其当前状态的持续工作时间。人体臀部和大腿部位在接触坐垫表面并完全就坐的条件下，若干个支撑区域9为其对应的臀部和大腿部位提供支撑，基于支撑区域9的支撑挤压力使得臀部和大腿部位受到相应的挤压力，当局部挤压力过大时便形成不舒适的就坐体验，配合臀部肌肉和大腿部肌肉形成的身体部位自身的形态各异的表面形态，使得对身体部位的各区域支撑力的调控匹配以形成统一协调的状态更为困难。传动轴的单独驱动控制方式使得坐垫的表面形态的调整更加多元化。基于传动轴的不同旋转角度，能够更好的匹配身体部位的形态。优选地，基于控制模块10的独立控制信号，单个驱动电机8能够单独开启并控制工作时间以限定出坐垫的局部表面形态动态和/或循环变化的工作形态，局部位置可以与人体穴位相对应以实现对人体穴位的定点按摩。普通按摩座椅的整体循环按摩能够改善血液循环状态，其营造的是一种舒服放松的就坐体验，产生让人昏昏欲睡、精神过度放松的就坐氛围。对人体穴位的定点按摩能够快速提高注意力和改善精神状态，更有助于形成就坐人员更高效的学习状态。优选地，控制模块10能够基于例如是压力波动范围、压力持续时间或压力的动态变化频率等数据而产生不同驱动电机的控制信号，至少两个驱动电机8能够基于控制信号产生相互协调的工作状态，驱动电机8的彼此不同的开启时间节点和关闭时间节点的动态组合能够产生更为丰富的表面形态组合，能够更好的适应例如是臀部肌肉和大腿部肌肉发达程度不同的瘦弱或健壮的使用人群。

实施例3

本实施例是对实施例1和实施例2的进一步改进，重复的内容不再赘述。

如图3所示，包覆层1包括靠外的第一弹性层17和靠内的第二弹性层18。第一弹性层17的弹性模量小于第二弹性层18的弹性模量使得第二弹性层18具有较第一弹性层17更柔软的质地。第一弹性层17是皮制品、布制品或棉麻制品，第二弹性层18是记忆海绵、硅胶制品或棉花制品。通过具有弹性包覆层使得坐垫表面不是刚性的，就坐人员接触坐垫坐下的一瞬间由于弹性包覆层的缓冲作用而具有更舒适的状态。优选地，如图8所示，不同形状的支撑区域9能够单独配合与其形状相对应的包覆层1。不同支撑区域9的包覆层1的第二弹性层具有彼此不同的材质。与腿部对应的位于坐垫两侧且具有第一凸起点19和第二凸起点20的支撑区域的第二弹性层优选为记忆海绵。与臀部对应的位于坐垫中心线上的支撑区域的第二弹性层也优选为记忆海绵。就坐人员就坐的过程中，臀部部位首先与坐垫接触，大腿部位处于悬空状态，基于人为习惯，就坐人员会再次起立移动臀部的位置使之与合适的落座位置匹配，臀部完成定位后腿部与坐垫接触并慢慢放松使腿部和臀部肌肉不处于紧绷状态。与臀部和腿部对应的采用记忆海绵的支撑区域能够使就坐人员更为快速的进入舒适的就坐状态。

如图10所示，支撑杆3包括第一部件23、第二部件24、滚珠22和弹簧21。第一部件第二端28和第二部件第二端30呈由圆管端部限定的开放状，其中，第一部件第二端28具有较第二部件第二端30更大的圆环形截面。第一部件第二端28和第二部件第二端30按照相互嵌套的方式通过滚珠22进行连接，使得第一部件23和第二部件24具有相对滑动的工作状态。第一部件第一端27呈凸面状，第二部件第一端29呈平面状。弹簧21的按照一端与第一部件连接且另一端与第二部件相连的方式设置在支撑杆3的内部空腔中。通过滚珠22和弹簧21使得支撑杆3在就坐人员已经坐下的条件下，支撑杆3再次受到外力作用时第一部件23和第二部件24能够产生相对滑动，从而使得坐垫的表面形态在动态调节过程中避免了缺少缓冲而造成的不舒适感受。弹簧21具有的弹性能够第一部件23和第二部件24产生的相对位移限定在15mm以内。

实施例4

本实施例是对前述实施例的进一步改进，重复的内容不再赘述。

本发明的座垫能够单独使用并与例如是沙发、座椅、板凳等用品进行可拆卸连接。用户将一个座垫通过固定部件安装到座椅的坐垫或者靠垫上。或者用户将两个座垫通过紧固组件分别安装到座椅的坐垫和靠垫上。通过该方式，用户能将普通座椅改造成支撑形态可调的座椅。固定部件可以是设置在座垫四角处且两两为一组的绑带。

优选地，若干个凸轮5按照其各自的旋转中心6均位于同一传动轴7上的方式进行设置。其中，位于同一传动轴上的凸轮以传动轴轴向延伸方向上的中点为对称中心呈镜像对称分布。相邻的两个凸轮5由各自的距离其旋转中心6最远的第一端点5a和距离其旋转中心最近的第二端点5b所限定的直线彼此之间呈一定夹角。通过将多个凸轮设置在同一传动轴上，同一传动轴上的凸轮由一个驱动电机驱动而旋转，降低了座垫的重量和制造成本，同时，配合设置在同一传动轴上的位置形态彼此不同的凸轮，得到了沿传动轴轴向方向上延伸而起伏变化的位置形态。

优选地，如图8和图9所示，若干个长度不同的传动轴7按照彼此平行的排状形态分布并由此限定出不同形状的支撑区域9。其中，坐垫的支撑区域9和靠垫的支撑区域9分别至少包括三种形状。坐垫的支撑区域9分布于以坐垫内部的臀部坐骨节点25和至少两个压力节点26限定的回字形区域内。通过多个传动轴按照彼此平行的排状分布方式限定出具有不同表面形态的不同形状的支撑区域，座垫的分区域设置支撑体的方式避免了座垫中因全区域覆盖支撑体造成的重量增加。优选地，如图8所示，坐垫划分为呈排状平行排布的第一区域A、第二区域B和第三区域C。其中，第一区域A和第二区域C分布于第二区域B的左右两侧。第一区域A和第三区域C中各分布有传动轴的轴向延伸方向与第二区域B的由其前侧向后侧延伸的方向平行的至少一个支撑区域9。第二区域B中分布有传动轴的轴线延伸方向与其由前侧向后侧延伸的方向垂直的至少一个支撑区域9。就坐人员臀部与第二区域B中支撑区域9接触时，基于该支撑区域中的传动轴的轴向方向与臀宽方向平行，能够形成沿臀宽方向高低起伏的支撑形态，能够更好的匹配呈W形的臀部形态。同时，第一区域A和第三区域C中的支撑区域，其传动轴的轴向延伸方向与就坐姿态下大腿的自然走向相平行，相对于传动轴的轴向延伸方向与大腿的自然走向相垂直的状态。由此，就坐人员的腿部更不易产生被隔断支撑的不舒适状态。此外，就坐姿态下，就坐人员常因坐姿不舒适而在双脚离地的条件下让身体左右晃动，导致与大腿部位对应的支撑区域受力增加，第一区域A和第三区域C中支撑区域中的支撑杆与凸轮的相对滑动方向与左右晃动的方向相平行，从而能够更好的缓解左右晃动冲击力对凸轮接触位置的冲击损坏。

优选地，如图8和图9所示，不同形状的支撑区域9中支撑体的设置数量和彼此间的排布间隙也可以不同。坐垫上的压力应按照臀部不同部位承受不同压力的原则来设计，即在坐骨节点处压力最大，向四周逐渐减小，至大腿部位时压力降至最低值。其中，受力较大的支撑区域9具有比受力较小的支撑区域9排布数量更多或排布密度更高的若干个支撑体4。密排设置支撑体的方式能够有效提高座垫的结构稳定性，提高了受力集中区域的部件所受压力的均匀性，使得座垫具有更持久的使用寿命。优选地，排布方式在人员落座之前是按照前部较密而后部较稀疏的方式设置的，而在人员落座之后依据所受负载的变化，调整为四周较密而中部较稀，且前缘排布密度略低于其他三个边缘。通过这种排布方式能够在落座时向人员提供支撑力，使其不会出现倾向于跌倒的感受，而在落座之后向其提供从后向前的支承效果，且不压迫其前列腺所在部位，有助于营造舒适的座感。

优选地，如图5和图11所示，座垫还包括设置在工作面4a上的电连接至控制模块10的压力传感器11。压力传感器11可以是蓝宝石压力传感器、扩散硅压力传感器和陶瓷传感器中的一种。压力传感器11采集的压力数据信息传输至控制模块10并经其处理生成控制信号，驱动电机基于生成的控制信号做出相应的动作反馈。

优选地，座垫还包括与电连接至控制模块10的通信模块31进行实时通信且能够采集就坐人员体重、心率和体温中的至少一种的智能穿戴配件12。智能穿戴配件12可以是智能手表、智能手环和智能眼镜中的一种。其中，控制模块10基于压力传感器11和智能穿戴配件12采集的数据信息生成驱动电机8的开启时间点和持续工作时间的控制信号。响应于控制模块10传递的控制信号，驱动电机8能够开启工作并带动支撑体的移动，同时支撑体能够绕连接体旋转或摆动，支撑体基于驱动电机的主动驱动力和受到的来自于就坐人员产生的压力的共同作用以改变其倾斜角度。周期性或持续性的控制信号能够使得座垫的表面形态发生动态改变。

优选的，座垫还包括与控制模块10电连接的若干个电磁离合器36。电磁离合器基于控制模块产生的独立控制信号能够形成单独开启、同时开启、间隔一定时间段开启的工作形态。控制模块10基于压力传感器11采集的压力数据计算同一坐姿的持续时间并基于所述智能穿戴配件12采集的数据信息判断就坐人员精神状态。基于持续时间和精神状态生成驱动部33和电磁离合器36的控制信号以主动改变支撑区域9的支撑形态。

实施例5

如图7所示，一种辅助学习用座椅，包括座椅骨架13和底座14且采用本发明的座垫分别作为其座垫15和靠垫16。

优选地，靠垫16按照其距离地面的高度能够调整的方式设置在座椅骨架13上。靠垫的距离地面的高度直接影响使用者的舒适度，根据使用者身高的不同，靠垫的高度的调节范围在80mm以内。

座垫15按照与靠垫16的相对距离能够调整的方式设置在座椅骨架13上。随着身高的增加，座椅的座深应该相应的增加。座垫15与靠垫16的相对距离的调节范围在150mm以内。

座椅骨架13按照其距离地面的高度能够调整的方式与底座14连接。优选地，座椅骨架13距离地面的最小距离为300mm。座椅骨架13与地面的距离的调节范围在180mm以内。

优选地，就坐人员可通过手动调节坐垫的前后位置、座椅的高度以及靠垫的上下位置。

优选地，座椅还包括与电连接至控制模块10的通信模块31进行实时通信且能够采集就坐人员体重、心率和体温中的至少一种的智能穿戴配件12。智能穿戴配件12可以是智能手表、智能手环和智能眼镜中的一种。其中，控制模块10基于压力传感器11采集的压力数据计算同一坐姿的持续时间并分析得到坐姿是否标准的监测结果。基于持续时间和监测结果生成驱动电机8的开启时间点和持续工作时间的控制信号以主动调整座垫15和靠垫16的表面形态。

优选地，使用者通过控制按钮发送信号到控制模块10。由控制模块10发送控制命令到坐垫及靠垫的驱动电机8以调节各支撑体4的高度和位置，直到找到适合的舒适状态。

优选地，控制模块内置一套座椅形态循环变换的控制命令。基于座椅形态循环变换的控制命令，控制模块10每隔一定的时间能够自动坐垫形态和/或靠垫形态调整到下一种状态。让人在不知不觉中改变一种坐姿，减缓长时间保持一种姿势带来的疲劳。

优选地，压力传感器11采集每个支撑体4单独受到的压力数据。控制模块10基于压力数据按照将压力均分至每一个支撑体4的方式生成控制驱动电机8工作状态的控制信号。通过压力值均分的方式，能够更大程度上的降低由于个别支撑体4长时间受较大压力状态而造成球面副磨损剧烈的风险，提高了座椅的整体结构稳定性并使其具有更优的使用寿命。

实施例6

本实施例是对实施例5的进一步改进，重复的内容不再赘述。

优选地，座椅骨架13之上或者之内具有供控制模块线路、控制模块和通信模块等设备的安装接口。

优选地，座垫15可以通过第一滑动副安装在座椅骨架上。靠垫16可以通过第二滑动副安装在座椅上。座垫15和底座14之间可以通过第三滑动副连接。第一滑动副和第二滑动副的滑动方向相交。用户可以通过第一滑动副调节座垫15的坐深。用户可以通过第二滑动副调节靠垫16的高度。用户可以通过第三滑动副调节坐垫A的离地高度。

优选地，控制模块10可以分时段地统计用户就坐时位于就坐方向左侧的压力传感器的第一压力数据组和位于就坐方向右侧的压力传感器的第二压力数据组。并在第一压力数据组的第一平均压力与第二压力数据组的第二平均压力之比超过第一阈值持续第一预设时长之时，判断用户有将左腿搭在右腿上的第一不良姿态并记录第一不良姿态的第一持续时间。或者，在第一压力数据组的第一平均压力与第二压力数据组的第二平均压力之比低于第二阈值持续第一预设时长之时，判断用户有将右腿搭在左腿的第二不良姿态并记录第二不良姿态的第二持续时间。控制模块10可以将统计的第一不良姿态和第二不良姿态的数据发送到移动终端上，移动终端根据获得数据提醒用户长时间采用相应不良姿态可能导致的不良后果。通过此方式，可以便于用户后期查看自己的不良姿态，并进行相应的调节。

优选地，控制模块10可以统计用户就坐之时，坐垫上压力传感器测量的压力数据的波形，并在相应波形以超过第一预设频率重复出现时判断用户有抖腿的第三不良姿态并记录第三不良姿态的第三持续时间。控制模块10可以将统计的第三不良姿态的数据发送到移动终端上，移动终端根据获得数据提醒用户长时间采用相应不良姿态可能导致的不良后果。通过此方式，可以便于用户后期查看自己的不良姿态，并进行相应的调节。

优选地，控制模块10可以分时段地统计用户就坐时位于就坐方向左侧的压力传感器的第一压力数据组和位于就坐方向右侧的压力传感器的第二压力数据组。在第一压力数据组的第一平均压力值大于第二压力数据组的第二平均压力值时，控制模块10判断就坐人员坐姿左倾并生成驱动电机的控制信号，基于该控制信号，位于就坐人员左侧的驱动电机持续运转第一工作时长，能够对就坐人员左侧身体部分进行按摩或提醒就坐人员主动调整坐姿。或者，基于该控制信号，位于就坐人员左侧和右侧的驱动电机开始匹配工作，直至找到第一平均压力值与第二平均压力值在设定阈值范围内的状态以改变就坐人员的左倾坐姿。基于上述方式，控制模块10也能够改变就坐人员的右倾坐姿。

优选地，控制模块10可以分时段地统计用户就坐时位于就坐方向前侧的压力传感器的第三压力数据组和位于就坐方向后侧的压力传感器的第四压力数据组。在第三压力数据组的第三平均压力值大于第四压力数据组的第四平均压力值时，控制模块10判断就坐人员坐姿前倾并生成驱动电机的控制信号，基于该控制信号，位于就坐人员前侧的驱动电机持续运转第二工作时长，能够对就坐人员左侧身体部分进行按摩或提醒就坐人员主动调整坐姿。或者，基于该控制信号，位于就坐人员前侧和后侧的驱动电机开始匹配工作，直至找到第三平均压力值与第四平均压力值在设定阈值范围内的状态以改变就坐人员的前倾坐姿。基于上述方式，控制模块10也能够改变就坐人员的后仰坐姿。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种姿态保持装置，至少包括支撑杆（3），其特征在于，所述支撑杆（3）的一端与驱动部（33）连接并基于驱动部（33）提供的动力而移动或固定支撑点（32），其中，所述支撑点（32）上设置有支撑体（4），所述驱动部（33）的若干个长度不同的传动轴（7）按照彼此平行的排状形态分布并由此调整若干所述支撑体（4）彼此之间的高度差和限定出不同形状的支撑区域（9）；

其中，坐垫的支撑区域（9）和靠垫的支撑区域（9）分别至少包括三种形状；坐垫的支撑区域（9）分布于以坐垫内部的臀部坐骨节点（25）和至少两个压力节点（26）限定的回字形区域内；

当驱动电机（8）、凸轮（5）和传动轴（7）构成所述驱动部（33）时，若干个所述凸轮（5）按照其各自的旋转中心（6）共线的方式固定在所述传动轴（7）上形成彼此间隔排布的形态，所述支撑杆（3）的另一端与凸轮（5）的工作面按照能够相对滑动的方式连接；

所述支撑点（32）由球面副限定，其位置是球面副中的连接体（2）的端部或支撑杆（3）的端部，支撑体（4）的工作面（4a）能够基于其对应的支撑点（32）的移动和其受到的包覆层（1）变形产生的压力而移动且绕其对应的支撑点（32）旋转；

基于所述支撑点（32）的移动以调整若干个所述支撑体（4）彼此之间的高度差和/或支撑体（4）受到的包覆层（1）变形产生的压力以形成由若干个所述工作面（4a）限定的支撑区域（9）的支撑形态能够变化的工作形态；和/或，基于固定所述支撑点（32）的条件下改变所述压力的大小，以形成由若干个所述工作面（4a）限定的支撑区域（9）的支撑形态能够变化的工作形态；

所述支撑体（4）的形状由圆柱体形限定且其工作面（4a）是垂直于其轴向方向的一个端面，还包括连接体（2），连接体（2）的一端连接至支撑体的与所述工作面（4a）对应的固定面（4b）上，连接体（2）的另一端与支撑杆（3）的一端按照共同组成球面副的方式连接，其中，由包覆层（1）包覆的支撑点（32）由所述球面副限定；

所述固定面（4b）上按照关于固定面（4b）的几何中心点对称的方式设置有至少两个所述连接体（2）并由此限定出与所述支撑体（4）对应的第一支撑点（34）和第二支撑点（35），所述工作面（4a）能够基于其对应的第一支撑点（34）的移动和第二支撑点（35）的移动而移动且绕第一支撑点（34）和第二支撑点（35）的连线旋转的工作形态；

同一个支撑体通过两个凸轮进行支撑，凸轮（5）与传动轴（7）均通过电磁离合器（36）连接并基于电磁离合器产生的磁力而吸附在一起，其中，基于若干个电磁离合器（36）在相同时刻的不同工作状态形成若干个凸轮（5）各自的距离其旋转中心（6）最远的第一端点（5a）彼此之间的高度差能够调整的工作形态；

支撑杆（3）的远离包覆层（1）的第二配合端（3b）按照与凸轮（5）的工作面产生相对滑动的方式形成线接触和/或面接触；其中，第一配合端（3a）基于凸轮（5）绕其旋转中心（6）的旋转而产生位置变化。

2.如权利要求1所述的姿态保持装置，其特征在于，当所述驱动部（33）是推杆电机（37）时，所述支撑杆（3）的另一端与推杆电机（37）的推杆连接，其中，所述支撑区域（9）内设置有按照彼此平行的方式间隔排布的若干个固定轴（38），其中，所述推杆电机（37）固定在所述固定轴（38）上。

3.如权利要求2所述的姿态保持装置，其特征在于，还包括控制模块（10），其中，设置在所述工作面（4a）上的压力传感器（11）、所述电磁离合器（36）、与能够采集就坐人员体重、心率和体温中的至少一种的智能穿戴配件（12）进行实时通信的通信模块（31）和所述驱动部（33）均电连接至所述控制模块（10）。

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