CN113038872B - 一种坐具 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种坐具，以有效提高智能坐具检测信号的准确性，所述坐具包括：座垫；靠背，与所述座垫连接；座垫传感器阵列，设于所述座垫并包括呈阵列排布的多个压力传感器，配置为响应于使用者压迫所述座垫而产生座垫压力信号；靠背传感器阵列，设于所述靠背并包括呈阵列排布的多个压力传感器，配置为响应于所述使用者压迫靠背而产生靠背压力信号；信号处理器，分别与所述座垫传感器阵列和所述靠背传感器阵列信号连接，配置为对所述座垫传感器阵列和所述靠背传感器阵列产生的所述座垫压力信号和所述靠背压力信号进行处理。

Description

一种坐具

技术领域

本申请涉及智能设备技术领域，特别是涉及一种坐具。

背景技术

随着科学技术的发展，越来越多的技术可以用于人的身体特征检测，并进而用于健康监测等场景。健康检测设备也得到越来越广泛的应用。

一些健康检测设备中，有使用传感器阵列测量人的压力变化信号，并从压力变化信号中分别提取人的心跳、呼吸、体动等信号，并对这些信号进行处理，进而对人的健康做出一些提示。但是这些传感器阵列是设置在座垫和靠背的其中一个上,仅仅对坐具的局部区域进行数据采集和处理,提供的提示信息在应用场景中准确性有待提高,或者说较难适应于多应用场景。

发明内容

为了至少解决上述背景技术的问题，本申请提出一种坐具，以有效提高智能坐具检测信号的准确性，进而提高用户体验。

本申请提供的至少一个实施例中,提供一种坐具,包括：

座垫；

靠背，与所述座垫连接；

座垫传感器阵列，设于所述座垫并包括呈阵列排布的多个压力传感器，配置为响应于使用者压迫所述座垫而产生座垫压力信号；

靠背传感器阵列，设于所述靠背并包括呈阵列排布的多个压力传感器，配置为响应于所述使用者压迫靠背而产生靠背压力信号；

信号处理器，分别与所述座垫传感器阵列和所述靠背传感器阵列信号连接，配置为对所述座垫传感器阵列和所述靠背传感器阵列产生的所述座垫压力信号和所述靠背压力信号进行处理。

在一些实施方式中,所述信号处理器配置为根据所述座垫压力信号提取所述使用者的第一体动数据和第一心跳数据，根据所述靠背压力信号提取所述使用者的第二体动数据、第二心跳数据和呼吸数据，其中所述第一心跳数据和所述第二心跳数据具有相同的频率。

在一些实施方式中,所述信号处理器配置为检测到所述第一体动数据和所述第二体动数据低于第一阈值时，从所述座垫压力信号中提取所述第一心跳数据的频率；并在所述靠背压力信号中过滤与所述第一心跳数据的频率相同的信号后，将剩下的信号作为呼吸信号以提取所述呼吸数据。

在一些实施方式中,所述信号处理器检测所述座垫传感器阵列上的各传感器的压力值，当各所述传感器的压力值在预定时间内的波动范围小于第二阈值时，则认定所述第一体动数据低于所述第一阈值；所述信号处理器还检测所述靠背传感器阵列上的各传感器的压力值，当各所述传感器的压力值在预定时间内的波动范围小于第三阈值时，则认定所述第二体动数据低于所述第一阈值。

在一些实施方式中,所述信号处理器根据所述第一体动数据和所述第二体动数据、所述呼吸数据和所述第一心跳数据和所述第二心跳数据判断使用者的不同类型的行为特征，并根据所述不同类型的行为特征，输出不同的控制指令。

在一些实施方式中,所述信号处理器配置为判断所述座垫压力传感器阵列中是否有至少一个压力传感器产生的压力信号超出第四阈值，若是，则确定有用户坐在所述坐具上，并进一步提取所述第一体动数据、所述第一心跳数据、所述第二体动数据、所述第二心跳数据和所述呼吸数据。

在一些实施方式中,所述信号处理器配置为根据所述第一心跳数据、第二心跳数据和所述呼吸数据判断所述用户的情绪等级；根据所述情绪等级向预设的具有播放功能的外部设备输出控制信号以使所述外部设备播放预定类型的音乐，或者根据所述情绪等级向外部报警装置输出控制信号以使所述报警装置输出提示信息。

在一些实施方式中,所述信号处理器还配置为根据所述第一心跳数据、第二心跳数据和所述呼吸数据确定所述用户的精神状态，若所述精神状态为即将入睡状态或已经入睡状态，则向外部设备输出控制信号以切换所述外部设备的工作模式。

在一些实施方式中,所述信号处理器还配置为根据所述第一体动数据和第二体动数据的体动特点向外部设备输出控制信号以使所述外部设备输出提示信息。

在一些实施方式中,所述信号处理器设置于所述靠背上，所述座垫上的座垫传感器阵列通过引线与所述信号处理器连接；或者

所述信号处理器设置于所述座垫上，所述靠背上的靠背传感器阵列通过引线与所述信号处理器连接。

本申请分别在座垫和靠背上设置传感器阵列,信号处理器，分别与座垫传感器阵列和所述靠背传感器阵列信号连接，配置为对所述座垫传感器阵列和所述靠背传感器阵列产生的所述座垫压力信号和所述靠背压力信号进行处理，有效提高智能坐具检测信号的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请发明构思的有限实施例的技术方案，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申请的一些实施例，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他的附图。

图1是本申请的一个或多个实施例的坐具的整体结构示意图；

图2为本申请座垫或靠椅上的阵列分布的传感器示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

本申请发明构思提供的坐具至少具有座垫和靠背，同时在座垫和靠背上设置压力传感器阵列，这些设置在不同位置的压力传感器阵列可以分别检测使用者压迫座垫和靠背而产生的压力信号。根据所述压力信号提取用户的体动数据和心跳数据并提供给信号处理器。

所述的坐具为不同使用场景中的坐具，一些实施方式中坐具为家居场景中的沙发、床、椅子等坐具。一些实施方式中坐具为车载、游戏厅、医院、办公室等场景中的车载座椅、游戏座椅、医院智能床、办公座椅等坐具。

参见图1为至少一些实施方式中的坐具结构整体示意图。坐具包括：

座垫01；

靠背02，与所述座垫01连接，示例性的，所述连接的方式为可拆卸连接或固定连接，座垫01和靠背02之间可以配置为存在非零夹角，示例性的，该角度可以在调节设备的配合下可调节。

座垫传感器阵列03，设置于所述座垫01上，并包括呈阵列排布的多个压力传感器，配置为响应于使用者压迫所述座垫而产生座垫压力信号；

靠背传感器阵列04，设置于所述靠背02上，并包括呈阵列排布的多个压力传感器，配置为响应于所述使用者压迫靠背而产生靠背压力信号；

信号处理器05，分别与所述座垫传感器阵列03和所述靠背传感器阵列04信号连接，配置为对所述座垫传感器阵列03和所述靠背传感器阵列04产生的所述座垫压力信号和所述靠背压力信号进行处理。

下面对上述实施例提到的物理结构做示例性的介绍。

上述实施例，可以为设置在遍布座垫的多个阵列分布的传感器。在一些实施方式中，可以是遍布设定区域的阵列分布的多个传感器，该设定区域可以是与用户坐在座垫上的惯常位置相对应，比如在有些座垫上示出用户的臀部、腿部的坐立位置，该位置范围内可以设置多个阵列分布的传感器，其余区域可以设置或不设置，根据实际需求而设定。靠背传感器阵列04在靠背上的设定位置与上述座垫传感器的设定位置类似，此处不再赘述。

所述的压力传感器可以为微型的压力传感器,每个传感器固定在靠背和座垫的表面上，既能保证压力测量垫能随着座垫表面形状任意变形，还可保证传感器间的相对位置不发生变化，保证所需的压力测量精度。所述压力测量垫中微型压力传感器的布置图。

参见图1，所述坐具还包括通信接口07，用于与外部设备信号连接，以输出控制信号，所述通信接口与所述信号处理器信号连接。示例性的，所述通信接口的类型为4G、5G、wifi、蓝牙、红外接口等中的至少之一。

所述座垫和所述靠背之间设置有转轴06，所述转轴配置为使得所述靠背相对于所述座垫旋转，改变所述座垫和所述靠背之间的夹角。

参见图1，靠背01和座垫02为柔性材料(即尼龙绸)垫，座垫传感器03和靠背传感器04设置在柔性材料(即尼龙绸)垫的表面上。

在一些实施方式中,参见图2,压力测量垫的平面尺寸为500×500mm2，参见图2，共用20行20列共400个微型片状压力传感器。每个传感器尺寸为10mm×10mm，横竖间距均为10mm，各个传感器间的横、竖间距均为10mm，众多传感器的设置，保证了不同人群的压力测试的需要。能够准确地测量到人椅接触界面的各点压力和最大压力。测量数据采集几乎同步，一秒钟内可实现对400路信号的采集。

上述信号处理器可以是信号处理器，其数量可以是一个或多个。若存在多个信号处理器则可以有多个与不同位置的传感器相连的信号处理器以及一个主信号处理器，各传感器相连的信号处理器对信号进行预处理并提供给主信号处理器，主信号处理器进行信号分离，比如，在多个压力传感器反馈的不同时刻不同数值大小的压力信号中分理出体动数据、心跳数据和呼吸数据，并确定相应的控制指令输出。

上述信号处理器还包括对采集的压力信号进行预处理，比如信号放大器、去噪等处理，并通过专用测量分析软件可进行各信号的处理、分析、显示和记录。

所述信号处理器设置于所述靠背上，所述座垫上的座垫传感器阵列通过引线与所述信号处理器连接；或者

所述信号处理器设置于所述座垫上，所述靠背上的靠背传感器阵列通过引线与所述信号处理器连接。

以下将示例性的说明与处理器获取和处理数据的有关的内容。

示例性的，所述座垫压力信号为来自一个或多个压力传感器输出的一段时间内的信号，所述靠背压力信号为来自一个或多个压力传感器输出的一段时间内的信号。示例性的，处理器检测到压力传感器的压力值突然变化幅度超过阈值时，获取从该时刻开始持续一段时间的压力信号，该持续时间内的数据至少包含体动数据和体动后相对平静时的心跳数据和呼吸数据。

一些实施例中，所述一个或多个压力传感器输出的信号可以是对应数量的一个或多个压力传感器检测到的信号，换言之，其他压力传感器未检测到压力信号。比如，座垫传感器阵列包括200X200个压力传感器，每个传感器都设置有编号，当使用者坐在在座垫上时，其中的部分压力传感器感应到压力信号并输出给处理器，其余压力传感器未检测到压力信号。当然，本领域的技术人员应当明白，这里的压力传感器数量只是示例，实际情况中可以设置更多或更少的传感器。

在一些实施例中，所述一个或多个压力传感器输出的信号可以是感应到压力信号的各传感器中的部分压力传感器输出的信号。比如，对各传感器中的压力信号做预处理，将低于阈值的数据作为噪音数据滤除，检测到压力信号高于阈值时的压力信号输出。

示例性的，所述信号处理器05配置为根据所述座垫压力信号提取所述使用者的第一体动数据和第一心跳数据，根据所述靠背压力信号提取所述使用者的第二体动数据、第二心跳数据和呼吸数据，其中所述第一心跳数据和所述第二心跳数据具有相同的频率。

在上述实施方式中，因相比较座垫，靠背对呼吸数据的检测更为准确，因为用户的心跳行为施加给靠背的压力会更大，检测结果相对更准确。

针对靠背或座垫，同一个压力传感器可以同时检测使用者的体动、心跳以及呼吸数据，则信号处理器根据每个传感器输出的一段时间内的压力信号，从该压力信号中提取出体动、心跳以及呼吸数据。

比如，一般的，用户坐到坐具上时，刚开始的时间段内，不同时刻的体动数据的相对变化幅度较大，心跳数据相对规律，当用户坐稳后，不同时刻的体动数据的相对变化幅度较小，甚至变化幅度基于趋于0，此时，比较容易检测出心跳数据。一般的，所述变化幅度较大，数据的波动范围就较大，变化幅度较小，则数据的波动范围就较小。所述变化幅度和波动范围的参考值可以是一段数据内的平均值，也可以是一段时间内的一系列数据。

基于上述的应用场景，本申请的一些实施例中，上述技术方案进步一包括：所述信号处理器配置为检测到所述第一体动数据和所述第二体动数据低于第一阈值时，从所述座垫压力信号中提取所述第一心跳数据的频率；并在所述靠背压力信号中过滤与所述第一心跳数据的频率相同的信号后，将靠背压力信号中剩下的信号作为呼吸信号以提取所述呼吸数据。

上述实施例可以看出，信号处理器配置为检测到所述第一体动数据和所述第二体动数据低于第一阈值时，说明体动变化幅度较小，压力值的数据变化也相对趋于平稳，此后检测心跳数据相对准确。为了提高数据提取的准确性和及时性，从所述座垫压力信号中提取所述第一心跳数据的频率，并在所述靠背压力信号中过滤与所述第一心跳数据的频率相同的信号后；将靠背压力信号中剩下的信号作为呼吸信号以提取所述呼吸数据。以上技术方案可以相对准确和及时的从一段压力信号中分离出不同类型的信号。

其中，一种实施方式中，所述信号处理器检测所述座垫传感器阵列03上的各传感器的压力值，当各所述传感器的压力值在预定时间内的波动范围小于第二阈值时，则认定所述第一体动数据低于所述第一阈值；所述信号处理器还检测所述靠背传感器阵列上的各传感器的压力值，当各所述传感器的压力值在预定时间内的波动范围小于第三阈值时，则认定所述第二体动数据低于所述第一阈值。

所述第二阈值和第三阈值可以相同，也可以不同，不同的所述第二阈值和第三阈值都在预设的范围之内。

可见，使用者的体动数据由座垫传感器阵列03和靠背传感器阵列04检测，处理器综合座垫传感器阵列03和靠背传感器阵列04检测的结果确定体动数据；所述使用者的心跳数据由座垫传感器阵列03和靠背传感器阵列04检测。处理器综合座垫传感器阵列03和靠背传感器阵列04检测的结果确定使用者当前的心跳数据。可以提高数据检测结果的准确性。

进一步的，在从传感器反馈的数据中分离上述体动数据、心跳数据和呼吸数据之前，需要判断是否是使用者坐在了座垫上，以避免一些物体置于座位上启动本申请的技术方案对应的产品功能。

示例性的，所述信号处理器配置为判断所述座垫压力传感器阵列中是否有至少一个压力传感器产生的压力信号超出第四阈值，若是，则确定有用户坐在所述坐具上，并进一步提取所述第一体动数据、所述第一心跳数据、所述第二体动数据、所述第二心跳数据和所述呼吸数据。

所述第四阈值可以由用户预设，比如，司机座垫一般设置成年体重的范围，儿童座椅一般设置为儿童体重的范围。

上述一个或多个实施例中，所述信号处理器根据所述第一体动数据和所述第二体动数据、所述呼吸数据和所述第一心跳数据和所述第二心跳数据判断使用者的不同类型的行为特征，并根据所述不同类型的行为特征，输出不同的控制指令。

所述控制指令在不同场景下指令内容不同。在多种场景中控制指令至少可以为提示信息指令，或控制一些设备变更工作模式的指令。其中，变更工作模式可以是开启工作或停止工作，或开启工作后切换不同工作状态等。

上述行为数据用于不同的场景对应输出不同的控制指令。

在一些场景中，所述坐具为带有靠背的车载座垫、带有靠背的家居座垫、带有靠背的沙发、或带有靠背的床；

所述信号处理器配置为根据所述第一心跳数据、第二心跳数据和所述呼吸数据判断所述用户的情绪等级；根据所述情绪等级向预设的具有播放功能的外部设备输出控制信号以使所述外部设备播放预定类型的音乐，或者根据所述情绪等级向外部报警装置输出控制信号以使所述报警装置输出提示信息。比如，情绪激动时控制音响输出柔和类型的音乐，情绪低落时控制音响输出摇滚类音乐，比如，情绪激动时控制智能机器人与用户进行对话，智能机器人根据与用户的对话获取用户听音乐的喜好输出喜欢类型的音乐或喜欢的具体曲目。比如，该坐具用于病人时，在判断病人情绪激动时向护士端设备输出通知护士的提示信息。上述实施例还可根据所述情绪等级控制手机终端自动与第三方建立通信并通知报警。

在另一些场景中，所述信号处理器还配置为根据所述第一心跳数据、第二心跳和所述呼吸数据确定所述用户的精神状态，若所述精神状态为即将入睡状态或已经入睡状态，则向外部设备输出控制信号以切换所述外部设备的工作模式。所述精神状态至少包括兴奋状态、平和状态、即将入睡状态、已经入睡状态。若坐具为车载座垫，当用户即将进入睡眠状态则切换车辆进入自动驾驶模式、或切换车辆紧急靠边停车、或切换车辆的安全气囊由非工作状态切换为工作状态，或者启动播放器输出警示提示信息，如提示乘客或司机注意安全不能打盹等提示信息。

比如，若坐具为沙发，当用户即将进入睡眠状态则控制开启状态的电视自动关闭。

在另一些场景中，所述信号处理器还配置为根据所述第一体动数据和第二体动数据的体动特点向外部设备输出控制信号以使所述外部设备输出提示信息。比如，汽车在颠簸的路上行驶时，用户与座垫之间存在相对运动，传感器检测到用户运动提供给信号处理器，信号处理器识别出颠簸状态并向扬声器输出语音播报提示信息，如请坐稳扶好。

在一些实施方式中，还提供了包括前述坐具的智能系统。所述智能系统包括坐具，并还可以进一步包括根据坐具输出的控制信号进行响应的电子装置。所述用于进行响应的电子装置例如是音乐播放器、电视等家电，也可以是报警器、提示器、手机、车载计算机等。

以上对本申请提供的坐具及智能系统做了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，还可以做出各种变化、改进，而这些变化、改进，均应纳入由本申请权利要求书所限定的保护范围中。

Claims (9)

1.一种坐具，包括：

座垫；

靠背，与所述座垫连接；

座垫传感器阵列，设于所述座垫并包括呈阵列排布的多个压力传感器，配置为响应于使用者压迫所述座垫而产生座垫压力信号；

靠背传感器阵列，设于所述靠背并包括呈阵列排布的多个压力传感器，配置为响应于所述使用者压迫靠背而产生靠背压力信号；

信号处理器，分别与所述座垫传感器阵列和所述靠背传感器阵列信号连接，配置为对所述座垫传感器阵列和所述靠背传感器阵列产生的所述座垫压力信号和所述靠背压力信号进行处理；其中

所述信号处理器配置为根据所述座垫压力信号提取所述使用者的第一体动数据和第一心跳数据，根据所述靠背压力信号提取所述使用者的第二体动数据、第二心跳数据和呼吸数据，其中所述第一心跳数据和所述第二心跳数据具有相同的频率；

所述信号处理器配置为检测到所述第一体动数据和所述第二体动数据低于第一阈值时，从所述座垫压力信号中提取所述第一心跳数据的频率；并在所述靠背压力信号中过滤与所述第一心跳数据的频率相同的信号后，将剩下的信号作为呼吸信号以提取所述呼吸数据。

2.根据权利要求1所述的坐具，其特征在于，所述信号处理器检测所述座垫传感器阵列上的各传感器的压力值，当各所述传感器的压力值在预定时间内的波动范围小于第二阈值时，则认定所述第一体动数据低于所述第一阈值；所述信号处理器还检测所述靠背传感器阵列上的各传感器的压力值，当各所述传感器的压力值在预定时间内的波动范围小于第三阈值时，则认定所述第二体动数据低于所述第一阈值。

3.根据权利要求1所述的坐具，其特征在于，所述信号处理器根据所述第一体动数据和所述第二体动数据、所述呼吸数据和所述第一心跳数据和所述第二心跳数据判断使用者的不同类型的行为特征，并根据所述不同类型的行为特征，输出不同的控制指令。

4.根据权利要求1～3之任一项所述的坐具，其特征在于，

所述信号处理器配置为判断所述座垫压力传感器阵列中是否有至少一个压力传感器产生的压力信号超出第四阈值，若是，则确定有用户坐在所述坐具上，并进一步提取所述第一体动数据、所述第一心跳数据、所述第二体动数据、所述第二心跳数据和所述呼吸数据。

5.根据权利要求3所述的坐具，其特征在于，

所述信号处理器配置为根据所述第一心跳数据、第二心跳数据和所述呼吸数据判断用户的情绪等级；根据所述情绪等级向预设的具有播放功能的外部设备输出控制信号以使所述外部设备播放预定类型的音乐，或者根据所述情绪等级向外部报警装置输出控制信号以使所述报警装置输出提示信息。

6.根据权利要求3所述的坐具，其特征在于，所述信号处理器还配置为根据所述第一心跳数据、第二心跳数据和所述呼吸数据确定用户的精神状态，若所述精神状态为即将入睡状态或已经入睡状态，则向外部设备输出控制信号以切换所述外部设备的工作模式。

7.根据权利要求3所述的坐具，其特征在于，所述信号处理器还配置为根据所述第一体动数据和第二体动数据的体动特点向外部设备输出控制信号以使所述外部设备输出提示信息。

8.根据权利要求1所述的坐具，其特征在于，所述信号处理器设置于所述靠背上，所述座垫上的座垫传感器阵列通过引线与所述信号处理器连接；或者，所述信号处理器设置于所述座垫上，所述靠背上的靠背传感器阵列通过引线与所述信号处理器连接。

9.一种智能系统，其特征在于，包括如权利要求1～8之任一项所述的坐具。

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