CN113455845A - 一种智能工作座椅 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能工作座椅，包括座椅本体，电源以及电连接所述电源的控制系统，所述座椅本体的两侧设置有扶手，所述扶手上设置有操作系统，所述操作系统电连接所述控制系统，所述座椅本体包括臀部支承部和背部支承部，所述臀部支承部的内部还设置有体重监测调整机构，所述体重监测调整机构包括重力传感器、臀部支撑架以及位于所述臀部支撑架内部的升降组件。所述背部支承部包括腰背部监测调整机构和振动按摩机构，所述振动按摩机构位于所述腰背部监测调整机构的两侧，所述腰背部监测调整机构包括直线运动组件和坐姿监测组件。本发明专利能有效减轻工作人员的疲劳程度，保证工作人员的身心健康，提高了检测的精度和数据的稳定性。

Description

一种智能工作座椅

【技术领域】

本发明涉及办公家具用品的技术领域，特别涉及一种智能工作座椅。

【背景技术】

座椅是人们日常工作和生活中常用的一种家具，其使用场景包括有办公室、居家、网吧、高铁等，使用人群包括有白领、精英、家庭成员、商旅乘客等。而随着科技的发展，座椅的重要性愈发明显，尤其是办公工作座椅，其不仅需要符合人体结构工程学，还需要较好的承重能力，能带给工作人员轻松、舒适的使用感受。

对此，不少企业和个人对座椅展开了研究和创新，市面上出现了不少的智能座椅。如：申请号“202020122605.9”的专利，其公开了一种智能座椅，包括基座，设置在基座上的机体壳，所述机体壳为椭球状，所述机体壳内部设置有第一坐凳板，所述第一坐凳板与基座底部之间设置有高度调节机构，所述机体壳的上方设置滑动门，所述机体壳上方的一侧设置有滑动门腔，滑动门腔在机体壳的圆周方向设置有回转槽，所述滑动门与为机体壳相适配的球面门，所述滑动门底部置于回转槽中并可沿回转槽滑动，所述机体壳设置有可拆卸的第二坐凳板。该技术方案保证了座椅基座整体的稳定性，实现了第一坐板凳的升降功能，便于对人体进行支撑，提高了舒适感。但是，该技术方案无法根据工作人员在工作过程中身体的变化（上身部分向前倾斜，背部慢慢拱起）而进行背部支撑的调整与提醒，使用功能单一。

又如：申请号为“202010255511.3”的专利，其公开了一种智能座椅，包括：头枕、椅背、椅座、底盘装置、支撑杆、椅脚，所述头枕通过头枕连接骨架连接所述椅背，所述椅座支撑在所述底盘装置上，所述支撑杆位于所述底盘装置下方、所述椅脚上方；其特征在于，所述底盘装置下方、支撑杆上方设置有体重传感器；所述椅座上设有陀螺仪；所述座椅设有扶手，所述扶手内设有包括通信模块的控制板，扶手上设有显示屏、心率血氧传感器、体脂检测模块；所述控制板包括主控模块，所述主控模块分别与所述通信模块、显示屏、心率血氧传感器、体脂检测模块、体重传感器、陀螺仪电性连接，检测数据显示在显示屏上并通过通信模块传送到用户的智能终端；电源用于为所述智能座椅提供电能，所述电源设置在所述底盘装置处。该技术方案包含了多种模板，用于检测用户心率、体脂等，使得座椅具备有多项功能，但是并未具体公开其实施结构，该技术方案多为现有技术的组合，无法实现工作人员在腰背部肌肉松弛情况下的有效支撑，还有待进一步创新升级。

进一步，现有的智能座椅的升降系统结构复杂，电机拆卸不便，维护难度较大，不便于安装，且由于电机占据了一定的的空间，其整体高度较高，不易控制，位置检测精度低，使用寿命短。

【发明内容】

有鉴于此，为克服现有技术的不足，本发明提供一种智能工作座椅，通过设置体重监测调整机构和腰背部监测调整机构，使得本智能工作座椅具备坐姿监测与提醒的功能，减轻工作的疲劳程度，更好的保证工作人员的身心健康。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种智能工作座椅，包括座椅本体，电源以及电连接所述电源的控制系统，所述座椅本体的两侧设置有扶手，所述扶手上设置有操作系统，所述操作系统电连接所述控制系统，所述座椅本体包括臀部支承部和旋转连接于所述臀部支承部的背部支承部，所述电源和所述控制系统均设置在所述臀部支承部的内部。

所述臀部支承部的内部还设置有体重监测调整机构，所述体重监测调整机构包括重力传感器、臀部支撑架以及位于所述臀部支撑架内部的升降组件，所述重力传感器电连接所述控制系统。当座椅调得太高，以至于工作人员的脚悬空时，所述重力传感器检测到重力变大，当其检测到的重量大于工作人员设定的数值时，控制系统将启动所述升降组件，将座椅调低，直到脚接触地面，重力减小为止。

所述背部支承部包括腰背部监测调整机构和振动按摩机构，所述振动按摩机构位于所述腰背部监测调整机构的两侧，所述腰背部监测调整机构包括直线运动组件和坐姿监测组件；所述直线运动组件包括直线驱动电机、直线导轨副、滚珠丝杠副以及挡板，所述直线驱动电机连接于所述滚珠丝杠副的丝杠，并驱动所述滚珠丝杠副的丝杠旋转，所述挡板的底端连接于所述直线导轨副的滑块，且连接于所述滚珠丝杠副的丝杠螺母，所述直线驱动电机通过所述直线导轨副和滚珠丝杠副带动所述挡板做往复直线运动；所述坐姿监测组件包括坐姿监测安装轴、磁致伸缩位置传感器、压缩弹簧、磁铁安装座、永磁铁、导向连接滑套以及测量头，所述磁致伸缩位置传感器螺纹固定在所述坐姿监测安装轴的一端，所述导向连接滑套配合滑动于所述坐姿监测安装轴的内部，所述永磁铁设置在所述磁铁安装座靠近所述磁致伸缩位置传感器的一端，所述弹簧的一端相抵于所述坐姿监测安装轴内部的一端，所述弹簧的另一端相抵于所述磁铁安装座，所述磁铁安装座贯穿所述导向连接滑套，并与所述测量头连接，所述导向连接滑套、磁铁安装座、永磁铁以及所述测量头连接于一体，其通过所述弹簧在所述坐姿监测安装轴内滑动伸缩，并结合所述磁致伸缩位置传感器实现工作人员背部位置的检测。

较佳的，所述升降组件包括座椅底座、旋转轴套、升降轴套，所述座椅底座通过第一滚动轴承组旋转连接于所述旋转轴套，所述升降轴套的下端固定连接于所述旋转轴套的上端；所述升降轴套的上端固定连接有丝杆螺母，所述升降轴套的内部通过第二滚动轴承组连接有丝杆，且所述丝杆螺纹连接于所述丝杆螺母，所述升降轴套的下端固定连接有升降驱动电机，所述升降驱动电机的输出轴键连接于所述丝杆的下端，所述丝杆的上端连接于所述臀部支承部的底面，通过所述升降组件实现座椅的升降。

进一步的，所述座椅底座的底部设置有多组滚轮，便于座椅的移动，提高使用舒适性。

进一步的，所述旋转轴套的内部呈中空结构，所述升降驱动电机位于所述中空结构内，其节省了升降驱动电机的安装空间，降低了座椅的最低高度，适用范围更广。

进一步的，所述第一滚动轴承组的内圈中套有升降电机安装座，所述升降电机安装座下端的外侧设置有安装螺纹，所述升降电机安装座下端的内侧设置有升降电机安装板，所述升降驱动电机的尾部安装在所述升降电机安装板上；所述升降电机安装座的底部设置有轴承挡圈，所述轴承挡圈通过所述安装螺纹连接于所述升降电机安装座，并相抵于所述第一滚动轴承组的下端面。所述升降电机安装座的设置不仅便于所述升降驱动电机的安装，还通过所述轴承挡圈的配合使用，对所述第一滚动轴承组进行固定，装卸更加方便。

进一步的，所述背部支承部通过旋转驱动机构连接于所述臀部支承部，所述旋转驱动机构包括齿状支承座、啮合于所述齿状支承座的齿轮支承板，所述齿状支承座固定在所述臀部支承部上，所述齿轮支承板固定在所述背部支承部上，所述齿状支承座上设置有用于驱动所述齿状支承座内部转轴转动的旋转驱动电机，所述旋转驱动电机上设置有角度编码器，其用于实时读取背部支承部摆动的角度。

进一步的，所述背部支承部与所述臀部支承部之间的夹角范围在75°-115°，所述升降组件的调节高度范围为100mm，所述直线运动组件的驱动行程为50mm。

进一步的， 所述直线驱动电机、升降驱动电机、旋转驱动电机均为步进电机。

本发明专利的设计原理是：利用所述腰背部监测调整机构检测工作人员上身是否向前倾斜，利用所述体重监测调整机构检测工作人员的脚部是否悬空，并根据其检测结果，做些相应的动作（所述直线运动组件带动所述腰背部监测调整机构向前移动，假如最上及最下的测量头没有触碰到工作人员的背部，则背部支承部在旋转驱动电机的作用下向前摆动，当最上及最下的测量头触碰到工作人员的背部时即刻停止摆动，系统开始采集此时的数据并进行比对，如果超过设定的数据，系统则会提醒工作人员调整坐姿；同时，如果工作人员做得太靠近座椅的前部，或者是座椅调得太高，以至于工作人员的脚悬空时，所述重力传感器检测到重力变大，当其检测到的重量大于工作人员设定的数值时，控制系统将启动所述升降组件，将座椅调低，直到脚接触地面，重力减小为止。），从而确保工作人员处于最佳的坐姿状态（工作状态）。

本发明的有益效果是：（1）通过设置体重监测调整机构和腰背部监测调整机构，使得本智能工作座椅具备坐姿监测与提醒的功能，减轻工作的疲劳程度，更好的保证工作人员的身心健康；（2）通过所述坐姿监测组件巧妙的设计，其利用所述导向连接滑套与所述坐姿监测安装轴之间的滑动配合设计，避免了间隙、晃动现象的产生，从而使得检测的精度更高，检测的数据更加的稳定，且所述磁致伸缩位置传感器未直接接触人体，避免了对磁致伸缩位置传感器的冲击、损坏，使用寿命更长；（3）通过所述升降组件结构的创新设计，尤其是所述升降电机安装座结构的设计，其简化了升降组件的结构，使得升降驱动电机的安装拆卸更加的方便，降低后期的维护难度，且将所述升降驱动电机置于所述旋转轴套内部的中空结构内，节省了安装的空间，降低了座椅的最低高度，适用范围更广。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明专利的剖视图；

图2为本发明专利的结构示意图；

图3为本发明专利中坐姿监测组件的结构示意图；

图4为本发明专利中升降组件的结构示意图；

图5为本发明专利中工作人员初始状态的坐姿结构示意图；

图6为本发明专利中工作人员腰背部疲劳状态的坐姿结构示意图。

图中，1、座椅本体，2、电源，3、控制系统，4、扶手，5、操作系统，6、臀部支承部，7、背部支承部，8、体重监测调整机构，9、重力传感器，10、臀部支撑架，11、升降组件，111、座椅底座，112、旋转轴套，113、升降轴套，114、第一滚动轴承组，115、丝杆螺母，116、第二滚动轴承组，117、丝杆，118、升降驱动电机，119、升降电机安装座，1110、安装螺纹，1111、升降电机安装板，1112、轴承挡圈，12、腰背部监测调整机构，13、振动按摩机构，14、直线运动组件，141、直线驱动电机，142、直线导轨副，143、滚珠丝杠副，144、挡板，15、坐姿监测组件，151、坐姿监测安装轴，152、磁致伸缩位置传感器，153、压缩弹簧，154、磁铁安装座，155、永磁铁，156、导向连接滑套，157、测量头，16、旋转驱动机构，161、齿状支承座，162、齿轮支承板，163、旋转驱动电机。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1至图4，一种智能工作座椅，包括座椅本体1，电源2以及电连接所述电源2的控制系统3，所述座椅本体1的两侧设置有扶手4，所述扶手4上设置有电连接所述控制系统3的操作系统5，操作系统5为触摸屏，以减少按钮的设置。所述座椅本体1还包括臀部支承部6和旋转连接于所述臀部支承部6的背部支承部7，所述电源2和控制系统3均设置在所述臀部支承部6的内部。而臀部支承部6的内部还设置有体重监测调整机构8，所述体重监测调整机构8包括重力传感器9、臀部支撑架10以及位于所述臀部支撑架10内部的升降组件11，所述重力传感器9电连接所述控制系统3。而所述背部支承部7包括腰背部监测调整机构12和振动按摩机构13，所述振动按摩机构13对称设置在腰背部监测调整机构12的两侧，所述腰背部监测调整机构12包括直线运动组件14和坐姿监测组件15；所述直线运动组件14包括直线驱动电机141、直线导轨副142、滚珠丝杠副143以及挡板144，所述直线驱动电机141连接于所述滚珠丝杠副143的丝杠，并驱动所述滚珠丝杠副143的丝杠旋转。所述挡板144的上端安装有所述坐姿监测组件15，所述挡板144的底端连接于所述直线导轨副142的滑块，且连接于所述滚珠丝杠副143的丝杠螺母，所述直线驱动电机141通过所述直线导轨副142和滚珠丝杠副143带动所述挡板144做往复直线运动。所述坐姿监测组件15包括坐姿监测安装轴151、磁致伸缩位置传感器152、压缩弹簧153、磁铁安装座154、永磁铁155、导向连接滑套156以及测量头157，所述磁致伸缩位置传感器152通过螺纹固定在坐姿监测安装轴151的左端，所述导向连接滑套156配合滑动于所述坐姿监测安装轴151的内部，所述永磁铁155设置在所述磁铁安装座154的左端，所述弹簧153的左端相抵于所述坐姿监测安装轴151内部的一端，所述弹簧153的右端相抵于所述磁铁安装座154，所述磁铁安装座154贯穿所述导向连接滑套156，并与所述测量头157连接，所述导向连接滑套156、磁铁安装座154、永磁铁155以及所述测量头157连接于一体，其通过所述弹簧153在所述坐姿监测安装轴151内滑动伸缩，并结合所述磁致伸缩位置传感器152实现工作人员背部位置的检测。

如图1和图4所示，所述升降组件11包括座椅底座111、旋转轴套112、升降轴套113，所述座椅底座111通过第一滚动轴承组114旋转连接于所述旋转轴套112，所述升降轴套113的下端固定连接于所述旋转轴套112的上端；所述升降轴套113的上端固定连接有丝杆螺母115，所述升降轴套113的内部通过第二滚动轴承组116连接有丝杆117，且所述丝杆117配合设置在所述丝杆螺母115内，所述升降轴套113的下端固定连接有升降驱动电机118，所述升降驱动电机118的输出轴键连接于所述丝杆117的下端，所述丝杆117的上端连接于所述臀部支承部6的底面，其通过所述升降组件11来实现座椅的升降，从而达到调节座椅高度的目的。而且，所述旋转轴套112的内部呈中空结构，所述升降驱动电机118位于所述中空结构内，其节省了升降驱动电机118的安装空间，降低了座椅的最低高度，适用范围更广。

所述第一滚动轴承组114的内圈中套有升降电机安装座119，所述升降电机安装座119下端的外侧设置有安装螺纹1110，所述升降电机安装座119下端的内侧设置有升降电机安装板1111，所述升降驱动电机118的尾部安装在所述升降电机安装板1111上；所述升降电机安装座119的底部设置有轴承挡圈1112，所述轴承挡圈1112通过所述安装螺纹1110连接于所述升降电机安装座119，并相抵于所述第一滚动轴承组114的下端面。所述升降电机安装座119的设置不仅便于所述升降驱动电机118的安装，还通过所述轴承挡圈1112的配合使用，对所述第一滚动轴承组114进行固定，一个零件两个作用，其使得装卸更加方便。

如图1和图2所示，所述背部支承部7通过旋转驱动机构16连接于所述臀部支承部6，所述旋转驱动机构16包括齿状支承座161、啮合于所述齿状支承座161的齿轮支承板162，所述齿状支承座161固定在所述臀部支承部6上，所述齿轮支承板162固定在所述背部支承部7上，所述齿状支承座161上设置有用于驱动所述齿状支承座161内部转轴转动的旋转驱动电机163，所述旋转驱动电机163设置角度编码器，其用于实时读取背部支承部7摆动的角度。

如图1和图2所示，所述座椅底座111的底部设置有六组滚轮，其便于座椅的移动，提高使用舒适性。

如图1和图2所示，所述背部支承部7与所述臀部支承部6之间的夹角范围在75°-115°，所述升降组件11的调节高度范围为100mm，所述直线运动组件14的驱动行程为50mm。并且，所述直线驱动电机141、升降驱动电机118、旋转驱动电机163均为步进电机，其位置控制精度更高。

如图5所示，使用时，工作人员以正确的姿势坐在座椅上（工作人员的上身挺直，并倚靠在背部支承部7上），再根据工作人员的高度来调节座椅的高度，使脚掌平放于地面；此时，坐姿监测组件15读取工作人员上身所在的位置信息并记录储存，体重监测调整机构8上的重力传感器9读取工作人员的体重并记录储存。

如图1、图3和图6所示，当工作人员长时间工作后，腰背部肌肉松弛，上身部分向前倾斜，背部慢慢拱起，坐姿监测组件15在压缩弹簧153的作用力下随工作人员上身部分向前倾斜而逐步伸出；当压缩弹簧153的弹性形变全部释放后，测量头157还未接触到工作人员的后背，则直线运动组件14动作，带动坐姿监测组件15整体移动，并与工作人员的后背相抵（此时工作人员的坐姿还在可接受的范围内）；当工作人员的上身部分继续向前倾斜，直到测量头157脱离工作人员的后背，则启动旋转驱动机构16，其带动背部支承部7摆动，直到测量头157再次接触到工作人员的后背，此时系统读取背部支承部7和测量头157所在的位置，并与系统设置的正确坐姿位置（正确坐姿位置可根据实际情况来设定，不同的设定范围，各运动组件的动作也会发生相应的改变）相比对，若超过设定的数据，系统则会提醒工作人员调整坐姿。同时，当工作人员翘起二郎腿或者是其他导致脚部悬空时，重力传感器9监测到工作人员的体重增加，当大于本人设定的数值时，系统也会提醒工作人员的坐姿不对，或者是座椅的高度不对，从而达到监测与提醒的目的，确保工作人员保持良好的坐姿，从而保证工作人员的身心健康。

本发明专利能有效减轻工作人员的疲劳程度，更好的保证工作人员的身心健康，提高了检测的精度和数据的稳定性，同时还节省了安装的空间，降低了座椅的最低高度，适用范围更广。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种智能工作座椅，包括座椅本体，电源以及电连接所述电源的控制系统，所述座椅本体的两侧设置有扶手，所述扶手上设置有操作系统，所述操作系统电连接所述控制系统，其特征在于，所述座椅本体包括臀部支承部和旋转连接于所述臀部支承部的背部支承部，所述电源和所述控制系统均设置在所述臀部支承部的内部；

所述臀部支承部的内部还设置有体重监测调整机构，所述体重监测调整机构包括重力传感器、臀部支撑架以及位于所述臀部支撑架内部的升降组件，所述重力传感器电连接所述控制系统；

所述背部支承部包括腰背部监测调整机构和振动按摩机构，所述振动按摩机构位于所述腰背部监测调整机构的两侧，所述腰背部监测调整机构包括直线运动组件和坐姿监测组件；所述直线运动组件包括直线驱动电机、直线导轨副、滚珠丝杠副以及挡板，所述直线驱动电机连接于所述滚珠丝杠副的丝杠，并驱动所述滚珠丝杠副的丝杠旋转，所述挡板的底端连接于所述直线导轨副的滑块，且连接于所述滚珠丝杠副的丝杠螺母，所述直线驱动电机通过所述直线导轨副和滚珠丝杠副带动所述挡板做往复直线运动；所述坐姿监测组件包括坐姿监测安装轴、磁致伸缩位置传感器、压缩弹簧、磁铁安装座、永磁铁、导向连接滑套以及测量头，所述磁致伸缩位置传感器螺纹固定在所述坐姿监测安装轴的一端，所述导向连接滑套配合滑动于所述坐姿监测安装轴的内部，所述永磁铁设置在所述磁铁安装座靠近所述磁致伸缩位置传感器的一端，所述弹簧的一端相抵于所述坐姿监测安装轴内部的一端，所述弹簧的另一端相抵于所述磁铁安装座，所述磁铁安装座贯穿所述导向连接滑套，并与所述测量头连接，所述导向连接滑套、磁铁安装座、永磁铁以及所述测量头连接于一体，并通过所述弹簧在所述坐姿监测安装轴内滑动伸缩。

2.如权利要求1所述的一种智能工作座椅，其特征在于，所述升降组件包括座椅底座、旋转轴套、升降轴套，所述座椅底座通过第一滚动轴承组旋转连接于所述旋转轴套，所述升降轴套的下端固定连接于所述旋转轴套的上端；所述升降轴套的上端固定连接有丝杆螺母，所述升降轴套的内部通过第二滚动轴承组连接有丝杆，且所述丝杆螺纹连接于所述丝杆螺母，所述升降轴套的下端固定连接有升降驱动电机，所述升降驱动电机的输出轴键连接于所述丝杆的下端，所述丝杆的上端连接于所述臀部支承部的底面。

3.如权利要求2所述的一种智能工作座椅，其特征在于，所述座椅底座的底部设置有多组滚轮。

4.如权利要求2所述的一种智能工作座椅，其特征在于，所述旋转轴套的内部呈中空结构，所述升降驱动电机位于所述中空结构内。

5.如权利要求4所述的一种智能工作座椅，其特征在于，所述第一滚动轴承组的内圈中套有升降电机安装座，所述升降电机安装座下端的外侧设置有安装螺纹，所述升降电机安装座下端的内侧设置有升降电机安装板，所述升降驱动电机的尾部安装在所述升降电机安装板上；所述升降电机安装座的底部设置有轴承挡圈，所述轴承挡圈通过所述安装螺纹连接于所述升降电机安装座，并相抵于所述第一滚动轴承组的下端面。

6.如权利要求1所述的一种智能工作座椅，其特征在于，所述背部支承部通过旋转驱动机构连接于所述臀部支承部，所述旋转驱动机构包括齿状支承座、啮合于所述齿状支承座的齿轮支承板，所述齿状支承座固定在所述臀部支承部上，所述齿轮支承板固定在所述背部支承部上，所述齿状支承座上设置有用于驱动所述齿状支承座内部转轴转动的旋转驱动电机。

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