CN113876135B - 接入智能家居系统的智能沙发 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种接入智能家居系统的智能沙发，包括：主控板，与外部智能家居平台电性连接，用于接受智能家居平台发出的控制沙发动作的指令或者发出沙发状态变化信号到智能家居平台上；测距总成及按钮，所述测距总成将测到的位置信号传输到主控板，所述按钮将用户控制信号传输到主控板；沙发铁架及电机，所述沙发铁架固定设置在沙发内，所述电机固定设置在沙发铁架上，所述沙发铁架的底面固定设置有导轨，所述导轨上滑动设置有滑块，所述电机与滑块电性连接；电源，分别与主控板和电机电性连接，用于为主控板和电机提供动力，借此，本发明具有将功能沙发智能化、提供丰富的功能、接入智能家居系统提供丰富的控制方式和联动能力的优点。
Description
技术领域
本发明属于智能家居技术领域，特别涉及一种接入智能家居系统的智能沙发。
背景技术
目前，智能家居系统是一个自动化的物联网系统，主要整合了家居环境中的照明、门锁、门窗、环境监测、安全警报、影音娱乐等类型设备。在智能家居系统中，对单个设备可以用更丰富的方式控制，多个设备及传感器可以编制灵活的联动关系。智能家居技术让家用设备具有了计算能力和通信能力，为家用设备增加了智能，并使之能够协调运行。有了这些基础，原本需要用户频繁操作的场景，现在只需要少量的操作，甚至完全自动化。
以看电影的场景举例。智能家居系统控制窗帘自动拉上，灯光自动调暗，电视打开。原本需要拉窗帘，关灯，开电视三步操作，智能家居系统只需要一条语音命令就可以完成。在更复杂的场景下，智能家居的优势更明显。
功能沙发在传统沙发的基础上增加了调节角度的功能，可以为用户提供更舒适的体验。有很多厂商在传统功能沙发基础上开发了一些扩展功能，但是都没有接入智能家居平台。这导致了功能沙发无法受智能家居系统控制，也无法与智能家居系统内的其他设备联动。
功能沙发无法接入智能家居系统是因为缺少两种能力，通信能力和计算能力。有了通信能力可以接受控制，可以将沙发倾角发送给智能家居系统。有了计算能力可以对沙发进行更灵活的控制。
发明内容
本发明提出一种接入智能家居系统的智能沙发，解决了现有技术中的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种接入智能家居系统的智能沙发，包括：
主控板，与外部智能家居平台电性连接，用于接受智能家居平台发出的控制沙发动作的指令或者发出沙发状态变化信号到智能家居平台上；
测距总成及按钮，分别与主控板电性连接，测距总成将测到的位置信号传输到主控板，按钮将用户控制信号传输到主控板；
沙发铁架及电机，沙发铁架固定设置在沙发内，电机固定设置在沙发铁架上，沙发铁架的底面固定设置有导轨，导轨上滑动设置有滑块，电机与滑块电性连接，电机接受控制板控制驱动滑块在导轨上滑动，经过传动后带动沙发铁架运动，实现沙发角度调整；
电源，分别与主控板和电机电性连接，用于为主控板和电机提供动力；
主控板的核心处理流程包括设置运动方式和控制电机变速运动两个；
设置运动方式包括设置缓启缓停或固定速度运动方式的流程或设置用户自定义的运动流程以及控制电机变速运动，控制电机变速运动为主控板内的主控程序根据用户设置的运动配置控制电机运动；设置缓启缓停或固定速度运动方式的流程包括先验证运动方式参数和根据运动方式参数变换一个或者几个运动段落写入到主控板的内存中，运动方式有4个相关参数分别为动作、模式、速度和档位；设置用户自定义的运动流程分为两个部分分别为先验证参数、再设置运动参数，验证的参数包括运动段长度、运动段位置数组和运动段速度数组；
控制电机变速运动分四个步骤，读取状态；根据状态判断是否切换到下个运动段；判断是否运动完成，完成则清空运动段设置；根据运动段设置控制电机运动；控制电机变速运动需要读取两个状态，电机当前位置和运动段索引；
切换运动段需要判断当前位置是否在运动段索引所标记的段里，如果不在则运动段索引加一；按照运动段设置运动完成后需要清空设置，需要重置运动段数和运动索引，并控制电机停止运动；如果没有运动完成，则根据当前运动段起止位置决定收起或展开沙发。
控制板由单片机及外围电路构成。负责读取测距总成返回的位置信号，提供蓝牙连接与智能家居系统通信，进而控制电机运动调节沙发姿态。另外接入按钮控制信号，进行处理。电机为沙发提供动力，接受控制板控制驱动铁架调整沙发姿态。如前述测距总成由超声测距模块和半包的盒子构成，负责检测滑块运动的位置，将位置信号传送给主控板。电源负责向控制板和电机供电。控制按钮共两个，分别展开和收起沙发。本发明在基础的按钮功能上兼容丰富的控制方式。功能沙发在普通沙发内部安装铁架和电机，铁架底部有一条导轨，电机驱动滑块在导轨上滑动，经过传动后带动铁架运动，实现沙发角度调整。导轨、滑块与铁架底面的关系如附图2所示。用户通过展开、收起两个按钮控制沙发运动。运动过程中，先展开支撑小腿的脚板，后展开沙发靠背，而非脚板和靠背同步展开。
作为一种优选的实施方式，测距总成设置在沙发铁架的导轨处且靠近电机的一侧，测距总成包括超声模块，超声模块和滑块之间通过半包的盒子固定连接，超声模块与滑块之间间隔设置。功能沙发控制底部导轨上的滑块传动，实现沙发运动，因此沙发姿态与导轨上的滑块位置有直接关系。通过检测滑块位置即可换算成沙发姿态数据，得到脚板角度和靠背角度。本发明采用超声测距模块测量导轨上滑块的位置，超声测距模块安装在导轨靠近电机一侧，且通过一个半包的盒子把超声模块和滑块封闭起来，超声模块与半包的盒子构成测距总成。
超声模块对外发送超声，检测超声返回的时间来判断前方物体的距离。超声模块测距时如果有电源线等障碍物会影响测距数值。因此需要将超声模块和滑块封闭起来，以屏蔽铁架和电源线等无关物体的干扰。用来封闭超声模块和滑块的材料虽然也影响超声反射，但是干扰固定可通过换算得到滑块的实际距离。另一方面超声模块与被测物体距离太近时存在检测盲区，因此超声测距模块与导轨上的滑块留有至少2cm距离。
作为一种优选的实施方式，按钮设置有两个，分别为包括展开沙发按钮和收起沙发按钮，本发明兼容传统功能沙发的按钮操作，按钮从原来的直连电机改为连接主控板，按钮控制信号交由主控板判断处理。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
控制按钮共两个，分别展开和收起沙发。本发明在基础的按钮功能上兼容丰富的控制方式。功能沙发在普通沙发内部安装铁架和电机，铁架底部有一条导轨，电机驱动滑块在导轨上滑动，经过传动后带动铁架运动，实现沙发角度调整。导轨、滑块与铁架底面的关系如附图2所示。用户通过展开、收起两个按钮控制沙发运动。运动过程中，先展开支撑小腿的脚板，后展开沙发靠背，而非脚板和靠背同步展开，按钮功能兼容、扩展；电机支持更灵活的运动方式。在智能家居接入方面本发明主要实现两大方面的功能；接受智能家居系统控制；向智能家居系统同步沙发状态，以便其他设备联动。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的模块示意图；
图2为本发明结构示意图；
图3为本发明中超声模块的探测方向示意图；
图4为主控模块与沙发铁架的连接的结构示意图；
图5为设置缓启缓停和固定速度运动方式的流程图；
图6为设置用户自定义运动的流程图；
图7为控制电机变速运动的程序流程图。
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作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。
如图1～7所示，一种接入智能家居系统的智能沙发，包括：
主控板，与外部智能家居平台电性连接，用于接受智能家居平台发出的控制沙发动作的指令或者发出沙发状态变化信号到智能家居平台上；
测距总成及按钮，分别与主控板电性连接，测距总成将测到的位置信号传输到主控板，按钮将用户控制信号传输到主控板；
沙发铁架及电机，沙发铁架固定设置在沙发内，电机固定设置在沙发铁架上，沙发铁架的底面固定设置有导轨，导轨上滑动设置有滑块，电机与滑块电性连接，电机接受控制板控制驱动滑块在导轨上滑动，经过传动后带动沙发铁架运动，实现沙发角度调整；
电源，分别与主控板和电机电性连接，用于为主控板和电机提供动力。
控制板由单片机及外围电路构成。负责读取测距总成返回的位置信号，提供蓝牙连接与智能家居系统通信，进而控制电机运动调节沙发姿态。另外接入按钮控制信号，进行处理。电机为沙发提供动力，接受控制板控制驱动铁架调整沙发姿态。如前述测距总成由超声测距模块和半包的盒子构成，负责检测滑块运动的位置，将位置信号传送给主控板。电源负责向控制板和电机供电。控制按钮共两个，分别展开和收起沙发。本发明在基础的按钮功能上兼容丰富的控制方式。功能沙发在普通沙发内部安装铁架和电机，铁架底部有一条导轨，电机驱动滑块在导轨上滑动，经过传动后带动铁架运动，实现沙发角度调整。导轨、滑块与铁架底面的关系如附图2所示。用户通过展开、收起两个按钮控制沙发运动。运动过程中，先展开支撑小腿的脚板，后展开沙发靠背，而非脚板和靠背同步展开。
作为一种优选的实施方式，测距总成设置在沙发铁架的导轨处且靠近电机的一侧，测距总成包括超声模块，超声模块和滑块之间通过半包的盒子固定连接，超声模块与滑块之间间隔设置。功能沙发控制底部导轨上的滑块传动，实现沙发运动，因此沙发姿态与导轨上的滑块位置有直接关系。通过检测滑块位置即可换算成沙发姿态数据，得到脚板角度和靠背角度。本发明采用超声测距模块测量导轨上滑块的位置，超声测距模块安装在导轨靠近电机一侧，且通过一个半包的盒子把超声模块和滑块封闭起来，超声模块与半包的盒子构成测距总成。
超声模块对外发送超声，检测超声返回的时间来判断前方物体的距离。超声模块测距时如果有电源线等障碍物会影响测距数值。因此需要将超声模块和滑块封闭起来，以屏蔽铁架和电源线等无关物体的干扰。用来封闭超声模块和滑块的材料虽然也影响超声反射，但是干扰固定可通过换算得到滑块的实际距离。另一方面超声模块与被测物体距离太近时存在检测盲区，因此超声测距模块与导轨上的滑块留有至少2cm距离。
按钮设置有两个，分别为包括展开沙发按钮和收起沙发按钮，本发明兼容传统功能沙发的按钮操作，按钮从原来的直连电机改为连接主控板，按钮控制信号交由主控板判断处理。主控板的核心处理流程包括设置运动方式和控制电机变速运动两个。设置运动方式包括设置缓启缓停或固定速度运动方式的流程或设置用户自定义的运动流程以及控制电机变速运动，控制电机变速运动为主控板内的主控程序根据用户设置的运动配置控制电机运动。设置缓启缓停或固定速度运动方式的流程包括先验证运动方式参数和根据运动方式参数变换一个或者几个运动段落写入到主控板的内存中，运动方式有4个相关参数分别为动作、模式、速度和档位。
设置用户自定义的运动流程分为两个部分分别为先验证参数、再设置运动参数，验证的参数包括运动段长度、运动段位置数组和运动段速度数组。控制电机变速运动分四个步骤，读取状态；根据状态判断是否切换到下个运动段；判断是否运动完成，完成则清空运动段设置；根据运动段设置控制电机运动；控制电机变速运动需要读取两个状态，电机当前位置和运动段索引。切换运动段需要判断当前位置是否在运动段索引所标记的段里，如果不在则运动段索引加一；按照运动段设置运动完成后需要清空设置，需要重置运动段数和运动索引，并控制电机停止运动；如果没有运动完成，则根据当前运动段起止位置决定收起或展开沙发。
功能沙发在普通沙发内部安装铁架和电机，铁架底部有一条导轨，电机驱动滑块在导轨上滑动，经过传动后带动铁架运动，实现沙发角度调整。导轨、滑块与铁架底面的关系如附图2所示。用户通过展开、收起两个按钮控制沙发运动。运动过程中，先展开支撑小腿的脚板，后展开沙发靠背，而非脚板和靠背同步展开。
本发明在传统功能沙发上增加了单片机及外围电路，以实现各种控制和通信功能。为了精确控制沙发姿态，运动到目标姿态即停止，本发明实时采集沙发的姿态信息，检测到沙发运动到目标姿态后即停止运行。
如前述，功能沙发控制底部导轨上的滑块传动，实现沙发运动，因此沙发姿态与导轨上的滑块位置有直接关系。通过检测滑块位置即可换算成沙发姿态数据，得到脚板角度和靠背角度。本发明采用超声测距模块测量导轨上滑块的位置，超声测距模块安装在导轨靠近电机一侧，且通过一个半包的盒子把超声模块和滑块封闭起来，超声模块与半包的盒子构成测距总成。
超声模块对外发送超声，检测超声返回的时间来判断前方物体的距离。超声模块测距时如果有电源线等障碍物会影响测距数值。因此需要将超声模块和滑块封闭起来，以屏蔽铁架和电源线等无关物体的干扰。用来封闭超声模块和滑块的材料虽然也影响超声反射，但是干扰固定可通过换算得到滑块的实际距离。另一方面超声模块与被测物体距离太近时存在检测盲区，因此超声测距模块与导轨上的滑块留有至少2cm距离。测距总成与导轨电机的关系如图所示，图中虚线箭头为超声信号，用以指示超声信号发送方向。
为了实现前述的功能，本发明逻辑上可分为控制板、电机、测距总成、电源、控制按钮。控制板由单片机及外围电路构成。负责读取测距总成返回的位置信号，提供蓝牙连接与智能家居系统通信，进而控制电机运动调节沙发姿态。另外接入按钮控制信号，进行处理。电机为沙发提供动力，接受控制板控制驱动铁架调整沙发姿态。如前述测距总成由超声测距模块和半包的盒子构成，负责检测滑块运动的位置，将位置信号传送给主控板。电源负责向控制板和电机供电。控制按钮共两个，分别展开和收起沙发。本发明在基础的按钮功能上兼容丰富的控制方式，主控板是整个系统的核心，所有信号均交由主控板处理，最终统一转换成对电机的控制，实现调整沙发姿态。
本发明有两个核心处理流程，设置运动方式、控制电机变速运动。用户设置缓启缓停或固定速度或用户自定义的运动方式，主控程序根据用户设置的运动配置控制电机运动。上述两个流程配合实现沙发姿态调整。
设置运动方式的流程可分为两个部分，先验证运动方式参数，再根据运动方式参数变换为一个或几个运动段落写入到内存中。
运动方式有4个相关参数，动作、模式、速度档位、目标位置。动作参数(action)为收起(fold)和展开(unfold)；模式参数(mode)为定速运动(fix)和变速运动(vary)；速度档位(speed)为1到5档；目标位置(aimPos)为表示沙发展开百分比的浮点数，取值范围为[0,1]，0表示完全收起，1表示完全展开。流程图的上半部分负责接收这些参数并对其规范化。
流程图的下半部分负责设置运动参数。先读入当前电机所在位置(curPos)，计算与目标位置(aimPos)与当前位置(curPos)的距离得到电机需要运动的距离(distance)。如果电机需要运动的距离(distance)小于电机缓启缓停的距离(2*buffLen)或者电机运动档位(speed)为1则直接按照固定速度模式(fix)设置运动参数。当运动模式(mode)为变速(vary)则区分动作(action)为展开(unfold)和收起(fold)分别处理。
运动参数设置的核心逻辑是把运动拆分成若干小段，在一个段内以指定速度运行，运动到下一个段内以另外的速度运行。固定速度运行的模式只需要一个段，记录这个段的开始结束位置以及在这个段内的速度。对应到流程图中的描述，开始结束位置分别为“运动位置[0]”和“运动位置[1]”，运动速度为“运动速度[0]”。对于变速运动则需要低速启动段、中速运动段、低速停止段三个段，与固定速度运行的拆解方式类似，这三个段需要拆解成4个位置和3个速度，具体拆解的数据和计算方法如流程图描述。
与设置变速运动流程类似，设置用户自定义运动流程分为两个部分，先验证参数再设置运动参数。
参数有三个，运动段长度(segLen)、运动段位置数组(posed)、运动段速度数组(speeds)。如果运动段长度(segLen)大于最大运动段(MAX_MOVE_SEG)限制则直接返回，否则正常设置运动参数。
与设置变速运动流程类似，自定义运动设置也把运动分成若干小段，在内存中用运动位置数组和运动速度数组保存各段配置。运动位置数组的长度为运动段长度(segLen)+1，运动速度数组的长度为运动段长度(segLen)。运动位置数组[0]为当前位置，后续各元素直接用传入参数设置，运动速度则直接用传入参数设置。
控制电机变速运动的基础是上个流程产生的运动段设置数据。如流程图所示控制电机变速运动分四个步骤，读取状态；根据状态判断是否切换到下个运动段；判断是否运动完成，完成则清空运动段设置；根据运动段设置控制电机运动。
控制电机变速运动需要读取两个状态，电机当前位置和运动段索引。
切换运动段需要判断当前位置是否在运动段索引所标记的段里，如果不在则运动段索引加一。
按照运动段设置运动完成后需要清空设置，如流程图中描述需要重置运动段数和运动索引，并控制电机停止运动。
如果没有运动完成，则根据当前运动段起止位置(运动位置[i]和运动位置[i+1])决定收起或展开沙发。
本发明的目的包含两部分。第一，将功能沙发智能化，提供丰富的功能。第二，接入智能家居系统提供丰富的控制方式和联动能力。
在功能方面本发明主要实现两大方面的功能。1、按钮功能兼容、扩展；2、电机支持更灵活的运动方式。在智能家居接入方面本发明主要实现两大方面的功能。1、接受智能家居系统控制；2、向智能家居系统同步沙发状态，以便其他设备联动。
关于按钮功能兼容和扩展。按钮功能的优先级高于软件控制的优先级。传统功能沙发有两个按钮，用于收起沙发和展开沙发。除了原有的长按按钮控制沙发运动，本发明增加按钮单击，按钮双击，两个按钮同时单击，两个按钮同时长按，两个按钮先后单击五种按钮操作。长按按钮固定为控制沙发收起或展开，两个按钮同时按下固定为刹车，其他按钮操作均可在智能家居系统中设置，即可以直接控制沙发也可以把沙发作为开关控制智能家居系统中的其他设备。
关于电机支持更灵活的运动方式。传统功能沙发电机只能以固定速度运行。本发明支持低速启动、中速运行、低速停止的运行模式，减轻运动中失去平衡的不适感。为了支持与智能家居系统丰富的联动，支持对功能沙发设置用户自定义运动，可以设置沙发任意姿态间以任意速度运动，且支持不同运动速度的随意切换。
关于功能沙发受智能家居系统控制。本发明支持以蓝牙方式接入智能家居系统，受智能家居系统控制并向智能家居系统同步沙发状态。同步的沙发状态包括电机速度、沙发靠背倾角、沙发脚板倾角、电机运行位置、沙发靠背倾角档位、沙发脚板档位。这些信息用于与智能家居系统内的其他设备联动。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。
以上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 (3)
1.一种接入智能家居系统的智能沙发，其特征在于，包括：
主控板，与外部智能家居平台电性连接，用于接受智能家居平台发出的控制沙发动作的指令或者发出沙发状态变化信号到智能家居平台上；
测距总成及按钮，分别与主控板电性连接，所述测距总成将测到的位置信号传输到主控板，所述按钮将用户控制信号传输到主控板；
沙发铁架及电机，所述沙发铁架固定设置在沙发内，所述电机固定设置在沙发铁架上，所述沙发铁架的底面固定设置有导轨，所述导轨上滑动设置有滑块，所述电机与滑块电性连接，电机接受控制板控制驱动滑块在导轨上滑动，经过传动后带动沙发铁架运动，实现沙发角度调整；
电源，分别与主控板和电机电性连接，用于为主控板和电机提供动力；
所述主控板的核心处理流程包括设置运动方式和控制电机变速运动两个；
所述设置运动方式包括设置缓启缓停或固定速度运动方式的流程或设置用户自定义的运动流程以及控制电机变速运动，所述控制电机变速运动为主控板内的主控程序根据用户设置的运动配置控制电机运动，所述设置缓启缓停或固定速度运动方式的流程包括先验证运动方式参数和根据运动方式参数变换一个或者几个运动段落写入到主控板的内存中，所述运动方式有4个相关参数分别为动作、模式、速度和档位，所述设置用户自定义的运动流程分为两个部分分别为先验证参数、再设置运动参数，验证的参数包括运动段长度、运动段位置数组和运动段速度数组；
所述控制电机变速运动分四个步骤，读取状态，根据状态判断是否切换到下个运动段；判断是否运动完成，完成则清空运动段设置；根据运动段设置控制电机运动；控制电机变速运动需要读取两个状态，电机当前位置和运动段索引；
切换运动段需要判断当前位置是否在运动段索引所标记的段里，如果不在则运动段索引加一；按照运动段设置运动完成后需要清空设置，需要重置运动段数和运动索引，并控制电机停止运动；如果没有运动完成，则根据当前运动段起止位置决定收起或展开沙发。
2.根据权利要求1所述的接入智能家居系统的智能沙发，其特征在于，所述测距总成设置在沙发铁架的导轨处且靠近电机的一侧，所述测距总成包括超声模块，所述超声模块和滑块之间通过半包的盒子固定连接，所述超声模块与滑块之间间隔设置。
3.根据权利要求1所述的接入智能家居系统的智能沙发，其特征在于，所述按钮设置有两个，分别为包括展开沙发按钮和收起沙发按钮。
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2021
- 2021-09-28 CN CN202111146253.6A patent/CN113876135B/zh active Active
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