CN209862984U - 一种智能人体工学床 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种智能人体工学床，包括：床板、控制单元和与所述控制单元连接的多个调整单元，所述多个调整单元以阵列方式排布在所述床板上；每个调整单元均包括支撑部和调节部，所述支撑部设于所述床板的上表面，用于支撑人体，并与所述调节部连接且可相对于所述调节部转动和上下移动；每个所述支撑部内均设有睡姿检测单元，用于实时检测人体睡姿并产生相关信号；所述控制单元分别与所述睡姿检测单元和所述调节部连接，用于根据标准睡姿和所述相关信号控制所述调节部调整各个所述支撑部的高度，以调整所述床板的上表面的曲面形状而调整人体睡姿。本实用新型可以实时调整床板的上表面的曲面形状，从而使人体脊柱趋于标准睡姿曲线。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种床，特别涉及一种智能人体工学床。
背景技术
目前市面上已经存在了很多的智能床或智能床垫，其功能、风格迥异。大体可以分为两大类，一类是通过手机app端来监测睡眠质量，另一类是针对于人体脊柱的某一部位来进行调控、按摩，从而预防相关脊柱类疾病。然而，光靠手机来监测每天的睡眠质量是远远不够的，且当睡眠者改变睡姿时，也不能实时地使人体脊柱处于一个正常的状态，从而会对脊柱的健康造成影响。
实用新型内容
本实用新型目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，提出一种智能人体工学床。
本实用新型提出的一种智能人体工学床，包括：床板、控制单元和与所述控制单元连接的多个调整单元，所述多个调整单元以阵列方式排布在所述床板上；每个调整单元均包括支撑部和调节部，所述支撑部设于所述床板的上表面，用于支撑人体，并与所述调节部连接且可相对于所述调节部转动和上下移动；每个所述支撑部内均设有睡姿检测单元，用于实时检测人体睡姿并产生相关信号；所述控制单元分别与所述睡姿检测单元和所述调节部连接，用于根据标准睡姿和所述相关信号控制所述调节部调整各个所述支撑部的高度，以调整所述床板的上表面的曲面形状而调整人体睡姿。
优选地，所述调节部包括竖直推杆、动力部和固定部；所述竖直推杆的一端连接所述支撑部，另一端连接所述动力部；所述动力部与所述控制单元连接，用于给所述支撑部的上下移动提供动力；所述固定部用于将所述调整单元固定在所述床板上。
优选地，所述支撑部的底部设有连杆球头，所述竖直推杆的顶端设有与所述连杆球头相配合的球窝，所述连杆球头与所述球窝配合形成球铰结构；所述支撑部的调整角度范围在-30°～+30°。
优选地，所述支撑部还设有凹槽，所述凹槽内设有可随压力变化而改变形状的弹性部，所述弹性部高出所述凹槽的部分的水平投影面积大于所述凹槽的横截面积。
优选地，所述弹性部为气囊。
优选地，所述动力部为步进电机，所述竖直推杆通过套筒与所述步进电机的输出轴连接；所述支撑部上下移动的行程范围在0～80mm。
优选地，所述床板上对应所述调整单元的位置还设有容纳槽，所述支撑部容纳在所述容纳槽内，所述容纳槽内设有安装孔，所述固定部套设在所述竖直推杆上，且与所述套筒的靠近所述支撑部的端面连接，所述竖直推杆可相对于所述固定部上下移动，所述固定部通过所述安装孔固定在所述容纳槽的底部。
优选地，所述控制单元包括人体工学单元和与人体工学单元连接的输出单元，所述人体工学单元与所述睡姿检测单元连接，用于根据所述睡姿检测单元产生的相关信号识别人体睡姿并与标准睡姿对比；所述输出单元与所述调节部连接，用于根据所述人体工学单元的对比结果来对应地控制所述调节部调整各个所述支撑部的高度。
优选地，所述睡姿检测单元为压力传感器，其产生的相关信号为压力信号。
优选地，所述调整单元的个数为40～50个；所述调整单元分布在所述床板上对应人体头部和躯干的位置，其中，对应头部处的相邻两个调整单元之间的横向中心间距为80～120mm，对应躯干处的相邻两个调整单元之间的横向和纵向中心间距均为80～120mm，对应头部处的调整单元与相邻的对应躯干处的调整单元之间的中心间距为150～250mm。
本实用新型的有益效果包括：本实用新型在床板上设置按阵列排布的多个调整单元，调整单元本身可根据人体的移动而相应转动，调整单元在控制单元的控制下可上下移动，以此来调整床板的上表面的曲面形状，以实时根据睡眠者的睡姿的改变确保脊柱处于舒适的状态，从而使人体脊柱趋于标准睡姿曲线。
附图说明
图1是本实用新型的一实施例中的智能人体工学床的结构示意图。
图2是本实用新型的一实施例中的调整单元的结构示意图。
图3是本实用新型的另一实施例中的调整单元的结构示意图。
图4是本实用新型的一实施例中的床板的结构示意图。
图5是本实用新型的一实施例中的智能人体工学床的另一角度的结构示意图。
图6是本实用新型的一实施例中的智能人体工学床的系统框图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。
参照以下附图，将描述非限制性和非排他性的实施例，其中相同的附图标记表示相同的部件，除非另外特别说明。
如图1～6所示，本实施例提出一种智能人体工学床，包括床板1、多个调整单元和控制单元5。多个调整单元以阵列方式排布在床板1上，图1中所示的排布范围是在头部和躯干使用的范围内，图1所示的实例中，调整单元有44个，对应头部的区域有一排4个，对应躯干的区域有8排，一排5个共40个，其中，头部的相邻两个调整单元之间的横向中心间距为80～120mm，优选为100mm；躯干部分的相邻两个调整单元横向和纵向的中心间距均为80～120mm，优选为100mm；头部的调整单元与躯干部分的靠近头部区域的第一排调整单元之间的中心间距为150～250mm，优选为230mm。根据需求，调整单元可以布满整个床板1，也可以有选择地排布在指定区域。每个调整单元均包括支撑部21和调节部22，支撑部21设于床板1的上表面，用于支撑人体，并与调节部22连接且可以相对于调节部22转动和上下移动，其中，较优的是，设水平为0°，支撑部21的调整角度范围在-30°～+30°范围内，支撑部的上下移动的行程范围为0～80mm；每个支撑部转动的方向和上下移动的量的差别使得床板的上表面可以呈现不同的曲面形状，以更好地将支撑部21与人体贴合，适应人体睡姿的变化。每个支撑部21内均设有睡姿检测单元212，用来实时检测人体睡姿并产生相关信号，优选地，睡姿检测单元为压力传感器，其产生的相关信号为压力信号，当人躺在床上后，人体与床板接触的部分会产生压力，睡姿检测单元感受到压力并产生压力信号，并将该压力信号传递给控制单元5。控制单元5分别与睡姿检测单元212和调节部22连接，根据睡姿检测单元212产生的相关信号(如压力信号)控制调节部22调整各个支撑部21的高度，使床板的上表面的曲面形状变化而调整人体睡姿，从而使脊柱趋于标准睡姿曲线，降低脊柱类疾病的发生。
进一步地，如图2所示，调节部22包括竖直推杆221、动力部222和固定部223，竖直推杆221的一端连接支撑部21，另一端连接动力部222，动力部222与控制单元5连接，在控制单元5的控制下用于给竖直推杆221带动支撑部21上下移动提供动力，固定部223用于将调整单元整体固定在床板1上。支撑部21的底部设有连杆球头211，竖直推杆221的顶端设有与连杆球头211相配合的球窝224，连杆球头211与球窝224配合形成球铰结构，使支撑部21在人体的移动时可相对于竖直推杆221进行转动；该结构可以根据人体睡姿变化随时调整支撑部21相对于人体的位置，更有利于保证支撑部21与人体的贴合度。优选地，动力部222为步进电机，竖直推杆221通过套筒3与步进电机的输出轴连接，其中，步进电机的输出轴与套筒3花键连接，套筒3与竖直推杆221螺纹连接。
进一步地，如图3所示，每个支撑部21均还设有凹槽212，凹槽212内设有可随压力变化而改变形状的弹性部213，弹性部213高出凹槽212的部分的水平投影面积大于凹槽212的横截面积，即弹性部213的体积大于凹槽212的容积，可以提高人体的舒适度，且弹性部213可改变形状及柔软性的特点保证了床板的上表面受压力时表面形状的顺滑过渡。睡姿检测单元可以设置在凹槽212的底部，弹性部213受到压力后将压力传递给睡姿检测单元。优选地，弹性部213为气囊。凹槽212的形状可以是多边形、圆形等，为合理利用床板区域及获得较好的舒适度，凹槽212可选为9cm*9cm的正方形，调整单元的个数可以为40～50个，且主要分布在头部及躯干活动的区域。
进一步地，如图4所示，床板1上在对应调整单元的位置设有容纳槽11，容纳槽11内设有安装孔111。结合图2和图3，固定部223可为固定板，固定板223套设在竖直推杆221上，且与套筒3的靠近支撑部21的一个端面连接，且竖直推杆221可相对于固定板223上下移动，固定板223上设有对应于上述安装孔111的连接孔，固定板223与床板通过螺钉形成可拆卸连接，调整单元固定在床板上的结构示意图如图5所示，步进电机位于容纳槽11的底端外侧，支撑部21容纳在容纳槽11内，该结构不需要整个床面都为调整单元，节省了制造多个调整单元的成本。
在另一实施例中，智能人体工学床还包括床架4，床架4用于支撑床板1。
进一步地，控制单元5包括人体工学单元51和与人体工学单元51连接的输出单元52，人体工学单元51与睡姿检测单元212连接，用于根据睡姿检测单元产生的相关信号(如压力信号)识别人体睡姿并与标准睡姿作对比，输出单元52与调节部22连接，用于根据体工学单元51的对比结果(如对比差值)发出控制信号控制调节部调整各个支撑部的高度。
为实现睡姿识别及得出调整单元相应的调节高度，首先在控制单元内预设四种睡姿(即仰卧、俯卧、左侧卧和右侧卧)。床板表面没有任何物体时，其表面压力为零，当人体与床板接触时，接触的区域会通过压力传感器产生大小不一的压力值，该压力值通过图像的方式显示出来以此获得睡姿的大致轮廓图，控制单元利用直方图均衡化的方法对上述轮廓图进行预处理及图像分割，图像分割采用水平集的方法进行，水平集的方法由于采用隐式表达的演化曲线进而可以很自然地改变拓扑结构；完成图像分割后，使用BP神经网络法对分割后的图像进行特征提取和识别，最终将睡姿定位为上述四种睡姿中的一种，控制单元中的人体工学单元将获得的实时睡姿与标准睡姿曲线进行对比，将对比差值通过输出单元将控制信号传递给调整单元，进而调整单元执行相应的高度调节，使人体处于舒适的睡眠状态。
人体工学单元提供的标准的人体脊柱曲度(标准睡姿曲线)，为控制系统提供了控制标准。其中，人体工学单元通过采用现有测量法中的Cobb角测量法获取标准睡姿中的脊柱自然曲度标准。获取标准睡姿的方法为：用户首先拍摄自身的脊柱X光片，获得目前的脊柱形状；将X光片转换成二维坐标；将每块脊柱上下边缘点在二维坐标轴中标出，并拟合出两条曲线，则每个脊柱在二维坐标轴中包含前侧拟合实姿曲线f1(x,y)＝0与后侧拟合实姿曲线f2(x,y)＝0，通过cobb角测量标准并根据每个用户在X光片中显示出的不同脊椎形状，确定两条标准睡姿拟合曲线，分别为前侧拟合标姿曲线f3(x,y)＝0与后侧拟合标姿曲线f4(x,y)＝0。拟合标准睡姿曲线的获取将在自然曲度标准的基础上，可以参考医生针对每个用户的建议来确定。输出单元根据实姿曲线与标准睡姿曲线的差值，得到每个点应上升的高度。
在另一实施例中，对于脊柱有一定损伤的患者，由于其睡姿变化前后的差别较小，可以预先在控制单元中导入患者的相关脊柱信息，设计好调整单元的竖直伸缩状态，可以帮助患者缓解病痛。
本领域技术人员将认识到，对以上描述做出众多变通是可能的，所以实施例和附图仅是用来描述一个或多个特定实施方式。
尽管已经描述和叙述了被看作本实用新型的示范实施例，本领域技术人员将会明白，可以对其做出各种改变和替换，而不会脱离本实用新型的精神。另外，可以做出许多修改以将特定情况适配到本实用新型的教义，而不会脱离在此描述的本实用新型中心概念。所以，本实用新型不受限于在此披露的特定实施例，但本实用新型可能还包括属于本实用新型范围的所有实施例及其等同物。
Claims (10)
1.一种智能人体工学床，其特征在于，包括：床板、控制单元和与所述控制单元连接的多个调整单元，所述多个调整单元以阵列方式排布在所述床板上；
每个调整单元均包括支撑部和调节部，所述支撑部设于所述床板的上表面，用于支撑人体，并与所述调节部连接且可相对于所述调节部转动和上下移动；每个所述支撑部内均设有睡姿检测单元，用于实时检测人体睡姿并产生相关信号；
所述控制单元分别与所述睡姿检测单元和所述调节部连接，用于根据标准睡姿和所述相关信号控制所述调节部调整各个所述支撑部的高度，以调整所述床板的上表面的曲面形状而调整人体睡姿。
2.如权利要求1所述的智能人体工学床，其特征在于：所述调节部包括竖直推杆、动力部和固定部；所述竖直推杆的一端连接所述支撑部，另一端连接所述动力部；所述动力部与所述控制单元连接，用于给所述支撑部的上下移动提供动力；所述固定部用于将所述调整单元固定在所述床板上。
3.如权利要求2所述的智能人体工学床，其特征在于：所述支撑部的底部设有连杆球头，所述竖直推杆的顶端设有与所述连杆球头相配合的球窝，所述连杆球头与所述球窝配合形成球铰结构；所述支撑部的调整角度范围在-30°～+30°。
4.如权利要求1-3任意一项所述的智能人体工学床，其特征在于：所述支撑部还设有凹槽，所述凹槽内设有可随压力变化而改变形状的弹性部，所述弹性部高出所述凹槽的部分的水平投影面积大于所述凹槽的横截面积。
5.如权利要求4所述的智能人体工学床，其特征在于：所述弹性部为气囊。
6.如权利要求2所述的智能人体工学床，其特征在于：所述动力部为步进电机，所述竖直推杆通过套筒与所述步进电机的输出轴连接；所述支撑部上下移动的行程范围在0～80mm。
7.如权利要求6所述的智能人体工学床，其特征在于：所述床板上对应所述调整单元的位置还设有容纳槽，所述支撑部容纳在所述容纳槽内，所述容纳槽内设有安装孔，所述固定部套设在所述竖直推杆上，且与所述套筒的靠近所述支撑部的端面连接，所述竖直推杆可相对于所述固定部上下移动，所述固定部通过所述安装孔固定在所述容纳槽的底部。
8.如权利要求1-3任意一项所述的智能人体工学床，其特征在于：所述控制单元包括人体工学单元和与人体工学单元连接的输出单元，所述人体工学单元与所述睡姿检测单元连接，用于根据所述睡姿检测单元产生的相关信号识别人体睡姿并与标准睡姿对比；所述输出单元与所述调节部连接，用于根据所述人体工学单元的对比结果来对应地控制所述调节部调整各个所述支撑部的高度。
9.如权利要求1-3任意一项所述的智能人体工学床，其特征在于：所述睡姿检测单元为压力传感器，其产生的相关信号为压力信号。
10.如权利要求1-3任意一项所述的智能人体工学床，其特征在于：所述调整单元的个数为40～50个；所述调整单元分布在所述床板上对应人体头部和躯干的位置，其中，对应头部处的相邻两个调整单元之间的横向中心间距为80～120mm，对应躯干处的相邻两个调整单元之间的横向和纵向中心间距均为80～120mm，对应头部处的调整单元与相邻的对应躯干处的调整单元之间的中心间距为150～250mm。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN112841984A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-05-28 | 季华实验室 | 一种床体支撑结构及床板 |
| CN114469475A (zh) * | 2022-02-11 | 2022-05-13 | 慕思健康睡眠股份有限公司 | 一种脊柱矫正系统及其控制方法 |
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- 2019-05-06 CN CN201920635639.5U patent/CN209862984U/zh not_active Expired - Fee Related
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