CN212815365U - 一种智能健康座椅 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能健康座椅，包括椅子本体，还包括主控盒体、Arduino uno主控板、Arduino传感器扩展板、超声波测距模块、语音识别模块、扬声器和指示灯；Arduino传感器扩展板与Arduino uno主控板电路连接；超声波测距模块通过Arduino传感器扩展板与Arduino uno主控板电路连接；语音识别模块、扬声器和指示灯分别与Arduino uno主控板电路连接。超声波测距模块用于监测用户的坐姿和坐在椅子上的时间，Arduino uno主控板通过收集到的用户坐姿数据和坐在椅子上的时间数据来判断用户是否存在坐姿不正确或者坐在椅子上时间过长，通过扬声器和指示灯来告知用户注意坐姿健康和久坐提醒，保护用户的身体健康。Arduino uno主控板上还存储有音频，通过扬声器可以播放音频来舒缓用户的精神压力。

Description

一种智能健康座椅

技术领域

本实用新型涉及办公用品技术领域，特别是一种智能健康座椅。

背景技术

现代人无论学习、工作还是玩游戏，每天使用时间最长的工具之一就是椅子。长时间保持同一个姿势坐在椅子上对于人体的健康造成不小的损害，尤其腰椎和颈椎这些脆弱的部位。为了保护人们的身体健康，市面上有很多椅子从人体工学的角度上对椅子的结构进行改良，目的是让人们能以更加合理的坐姿使用椅子，当人们使用椅子的时候，椅子能够尽可能地为腰椎和颈椎提供支撑和保护。但是，即使结构再合理的椅子，对于保护使用者的身体健康还是有局限性的。对身体最好的保护还是使用者避免长时间坐着，再以其他手段促使使用者以合理的坐姿使用座椅才是对身体最好的保护。另外，由于人们使用座椅的时间很长，很容易出现精神疲劳，需要一些娱乐的功能，在放松身体的时候同时也放松一下头脑。因此，需要一种智能健康座椅，解决现有座椅无法提醒用户注意坐姿正确、缺乏久坐提醒功能和缺乏舒缓精神疲劳等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种智能健康座椅，解决现有现有座椅不够智能化，无法实时提醒用户注意坐姿、缺乏久坐提醒功能和舒缓精神疲劳功能的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种智能健康座椅，包括椅子本体，所述的椅子本体由椅脚、椅座、椅背和扶手组成；特别地：还包括主控盒体、Arduino uno主控板、Arduino传感器扩展板、超声波测距模块、语音识别模块、扬声器和指示灯；所述的主控盒体位于所述椅座的底部；所述的Arduino uno主控板安装于所述主控盒体中；所述的Arduino传感器扩展板安装于所述主控盒体中，该Arduino传感器扩展板与Arduino uno主控板电路连接；所述的超声波测距模块安装于所述椅背的上部，该超声波测距模块与Arduino传感器扩展板电路连接，致使超声波测距模块与Arduino uno主控板电路连接；所述的语音识别模块安装于所述主控盒体中，该语音识别模块与Arduino uno主控板电路连接；所述的扬声器安装于所述主控盒体中，该扬声器与Arduino uno主控板电路连接；所述的指示灯安装于所述的扶手的侧壁面上，该指示灯与Arduino uno主控板电路连接。

通过以上方案：Arduino uno主控板分别与语音识别模块、扬声器和指示灯相连，Arduino uno主控板通过Arduino传感器扩展板与超声波测距模块相连。用户使用本智能健康座椅时，有人坐到椅子上，超声波测距模块检测到有人坐到椅子后反馈“用户正在使用椅子”的信号到Arduino uno主控板，Arduino uno主控板开始记录用户开始坐下的时间，当Arduino uno主控板记录到用户坐在椅子上的时间超过其程序所设定的时间时，Arduinouno主控板将对扬声器和指示灯发出“久坐提醒”的信号。这样，扬声器将发出相应的语音提醒，指示灯持续闪烁作为提醒。当用户选择站起来活动身体时，超声波测距模块检测到用户离开椅背，反馈“用户离开椅子”的信号到Arduino uno主控板，Arduino uno主控板收到信号后将控制扬声器和指示灯停止发出“久坐提醒”信号。如若用户仍需工作一小段时间才能离开座椅活动身体，用户可以回答“稍候再活动”这一语音指令。语音识别模块收到“稍候再活动”的语音指令将反馈到Arduino uno主控板进行处理，Arduino uno主控板将暂时停止扬声器和指示灯的提醒动作，同时将记录此时的时间，当用户回应“稍候再活动”后仍然坐在椅子上的时间超出预设的参数后，Arduino uno主控板将再一次发出“久坐提醒”信号给扬声器和指示灯。这样，用户长时间坐在椅子上将会得到及时的提醒同时还可以根据具体工作情况选择先处理手头上的事情，稍候再离开座位活动身体，在保护用户的身体健康之余还能尽可能减少对用户工作的干扰。另外，超声波测距模块还可以监测到用户的颈椎与椅背之间的位置，当用户的颈椎与椅背之间的位置出现不合理的情况，即用户的坐姿不合理时，Arduino uno主控板将会控制扬声器发出“请注意您的坐姿”的播报语音，提醒用户的坐姿健康。Arduino uno主控板上还可以存放少量音频，当用户感到精神疲劳时可以向语音识别模块发出“播放音频”的指令，Arduino uno主控板收到语音识别模块反馈的信息后，通过扬声器播放存储在Arduino uno主控板上的音频以缓解用户的心情。

进一步地，所述的语音识别模块为ASR-M08-A语音识别模块。ASR-M08-A语音识别模块作为市面上常用的语音识别模块，其技术成熟稳定而且成本较低。

进一步地，还包括SD卡模块和SD卡；所述的SD卡放置于SD卡模块中；所述的SD卡模块安装于所述主控盒体中，该SD卡模块与所述的Arduino uno主控板电路连接。通过设置SD卡模块，用户可以存放更多喜欢的音频内容进SD卡中，当需要舒缓一下精神疲劳时，可以发出“播放音频”的语音指令，语音识别模块识别语音指令后将反馈给Arduino uno主控板，Arduino uno主控板将通过扬声器播放SD卡中的音频。用户需要停止播放音频时，可以发出“停止播放音频”的语音指令，语音识别模块识别“停止播放音频”的语音指令后反馈到Arduino uno主控板，Arduino uno主控板则停止通过扬声器播放SD卡中的音频这一动作。

进一步地，本智能健康座椅还包括按钮传感器；所述的按钮传感器位于所述扶手上，该按钮传感器与Arduino传感器扩展板电路连接，致使按钮传感器与Arduino uno主控板电路连接。为了避免扬声器播放音频时对语音识别模块进行干扰，使得语音识别模块难以识别“停止播放音频”的语音指令，用户还可以通过按压扶手上设置的按钮传感器来停止播放音频，这样可以提高用户的体验度。

进一步地，本智能健康座椅还包括压力传感器；所述的压力传感器安装于所述的椅座上，该压力传感器与所述的Arduino传感器扩展板电路连接，致使压力传感器与Arduino uno主控板电路连接。通过在椅座上设置压力传感器，可以让Arduino uno主控板更加准确地判断用户是否坐在椅子上。

进一步地，本智能健康座椅还包括心率监测模块；所述的心率监测模块由2个心率传感器组成，该2个心率传感器分别位于所述的扶手上，2个心率传感器分别与所述的Arduino传感器扩展板电路连接，致使心率监测模块与Arduino uno主控板电路连接。通过在扶手上安装心率监测模块，可以实时监测到用户坐在椅子上时的心率数据，Arduino uno主控板将心率监测模块收集的数据进行记录，当用户的心率出现异常时，即Arduino uno主控板收到的心率数据超出程序设定的心率数据范围值时，Arduino uno主控板将通过扬声器发出相应的提醒，让用户注意身体情况。

进一步地，本智能健康座椅还包括GSM通讯模块；所述的GSM通讯模块安装于所述主控盒体中，该GSM通讯模块与所述的Arduino uno主控板电路连接。当Arduino uno主控板持续收到心率监测模块的异常心率数据时，Arduino uno主控板将通过扬声器发出“主人是否清醒”的语音播报，如果Arduino uno主控板在设定的时间内没能从语音识别模块中收到用户回复“清醒”的语音指令，Arduino uno主控板将会通过GSM通讯模块向设定的紧急联系人发出信息，让紧急联系人来确认用户的具体情况。

进一步地，本智能健康座椅还包括扶手安装板与无线充电模块；所述的扶手安装板位于所述扶手的侧壁面；所述的无线充电模块位于所述的扶手安装板上，该无线充电模块与所述的Arduino uno主控板电路连接。通过设置无线充电模块，可以方便用户随时对手机进行充电，提高用户使用的舒适度。

进一步地，所述的超声波测距模块由2个超声波传感器组成，该2个超声波传感器各自用于监测椅背与用户的脖子之间的相对位置。2个超声波传感器可以监测用户的脖子与椅背之间的距离变化，监测到的距离变化数据可以由Arduino uno主控板所设定的程序来判断用户是否出现驼背或者左右侧倾等不良坐姿。

本实用新型的有益效果：本智能健康座椅具有成本低、可靠性强和智能化程度高等优点，可以提醒用户的坐姿健康，用户久坐需要活动身体的时候还可以及时提醒，当用户出现精神劳累时，可以方便地播放用户喜欢的音频缓解压力。当用户出现晕倒时，还可以通过GSM通讯模块进行呼叫，为用户提供多维度的健康保障，提供一个舒适的工作环境。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的电路方块图。

附图标记说明：1-椅子本体；11-椅脚；12-椅座；13-椅背；14-扶手；141-扶手安装板；2-主控盒体；3-Arduino uno主控板；31-Arduino传感器扩展板；4-超声波测距模块；41-超声波传感器；5-语音识别模块；61-扬声器；62-指示灯；7-SD卡模块；81-压力传感器；82-心率监测模块；821-心率传感器；83-GSM通讯模块；84-按钮传感器；9-无线充电模块。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实施例的一种智能健康座椅，包括椅子本体1，所述的椅子本体1由椅脚11、椅座12、椅背13和扶手14组成，还包括主控盒体2、Arduino uno主控板3、Arduino传感器扩展板31、超声波测距模块4、语音识别模块5、扬声器61和指示灯62；所述的主控盒体2位于所述椅座12的底部；所述的Arduino uno主控板3安装于所述主控盒体2中；所述的Arduino传感器扩展板31安装于所述主控盒体2中，该Arduino传感器扩展板31与Arduino uno主控板3电路连接；所述的超声波测距模块4安装于所述椅背13的上部，该超声波测距模块4与Arduino传感器扩展板31电路连接，致使超声波测距模块4与Arduino uno主控板3电路连接；所述的语音识别模块5安装于所述主控盒体2中，该语音识别模块5与Arduino uno主控板3电路连接；所述的扬声器61安装于所述主控盒体2中，该扬声器61与Arduino uno主控板3电路连接；所述的指示灯62安装于所述的扶手14的侧壁面上，该指示灯62与Arduino uno主控板3电路连接。

为了提高语音识别模块5的稳定性，在本实施例中，所述的语音识别模块5采用ASR-M08-A语音识别模块。在不同的应用场景中，本实用新型中的语音识别模块5还可以采用市面上其他常用的语音识别模块5来替换本实施例中的ASR-M08-A语音识别模块。

为了丰富本智能健康座椅的娱乐性，在本实施例中，智能健康座椅还包括SD卡模块7和SD卡；所述的SD卡放置于SD卡模块7中；所述的SD卡模块7安装于所述主控盒体2中，该SD卡模块7与所述的Arduino uno主控板3电路连接。通过设置SD卡模块7，用户可以存放喜欢的音频内容进SD卡中，当需要舒缓一下精神疲劳时，用户可以发出“播放音频”这一语音指令，语音识别模块5识别语音指令后反馈给Arduino uno主控板3，Arduino uno主控板3通过扬声器61播放SD卡中的音频。放松精神后，用户可以发出“停止播放音频”的语音指令以停止播放音频。

为了提高用户使用音频播放这一娱乐功能时的满意度，在本实施例中，智能健康座椅还包括按钮传感器84；所述的按钮传感器84位于所述扶手14上，该按钮传感器84与Arduino传感器扩展板31电路连接，致使按钮传感器84与Arduino uno主控板3电路连接。采用这样的设计，当扬声器61播放音频影响语音识别模块5对“停止播放音频”语音指令进行识别时，用户还可以通过按压扶手14上设置的按钮传感器84来停止播放音频，通过按钮传感器84控制音频播放，作为语音控制音频播放的一种互补手段，可以提高系统的稳定性。

为了提高Arduino uno主控板3判断用户使用智能健康座椅的识别精度，在本实施例中智能健康座椅还包括压力传感器81；所述的压力传感器81安装于所述的椅座12上，该压力传感器81与所述的Arduino传感器扩展板31电路连接，致使压力传感器81与Arduinouno主控板3电路连接。通过在椅座12上设置压力传感器81，Arduino uno主控板3可以更加准确地判断用户是否坐在椅子上，即使用户坐姿不规范导致超声波测距模块4无法准确检测到是否有用户使用本智能健康座椅时，压力传感器81也能准确将用户使用本智能健康座椅的实际情况及时反馈到Arduino uno主控板3进行处理。Arduino uno主控板3通过压力传感器81收集到的数据可以作为判断是否正在坐在本智能健康座椅上，这些数据还可以作为控制其它模块进行开/关动作的参数，同时还可以判断其它模块采集的数据是否有效进而判断这些模块是否出现异常状态。例如，Arduino uno主控板3收到压力传感器81反馈有用户坐在椅座12上才控制超声波测距模块4开启工作，这样可以提高超声波测距模块4的利用率，降低超声波测距模块4的无效功耗。

为了更好地保障用户的身体健康，在本实施例中，本智能健康座椅还包括心率监测模块82；所述的心率监测模块82由2个心率传感器821组成，该2个心率传感器821分别位于所述的扶手14上，2个心率传感器821分别与所述的Arduino传感器扩展板31电路连接，致使心率监测模块82与Arduino uno主控板3电路连接。人体的手部上有着许多血管，在本实施例中，2个心率传感器821采用的是市面上最常见的光电式心率传感器。用户坐在本智能健康座椅时，用户的手部会紧贴扶手14上的2个心率传感器821上，2个心率传感器821通过用户手部的血管对其自身发出的光源吸收情况来测算出用户的心率数据。测算出的心率数据通过Arduino传感器扩展板31传送到Arduino uno主控板3进行记录，当用户的心率出现异常时，即Arduino uno主控板3收到的心率数据超出程序设定的心率数据范围值时，Arduino uno主控板3将通过扬声器61发出相应的提醒，让用户注意身体情况。在本实施例中，本智能健康座椅的扶手14分左右两侧设置，分别用于承托用户的左手和右手，2个心率传感器821也相应地独立监测用户的左手和右手。2个心率传感器821收集到的数据都将独立反馈到Arduino uno主控板3中，Arduino uno主控板3通过程序的设置可以将2组数据进行对比判断，当2组数据出现差别巨大时，将会以更长的时间内收集到的数据取平均值进行判断，当2组数据持续出现巨大差异时，Arduino uno主控板3将会通过指示灯62提醒用户去检查心率监测模块82是否出现故障。当2组数据差别不大时，Arduino uno主控板3将会取2组数据中的平均值与程序设定的心率数据范围值进行判断用户的身体情况。通过以上的技术手段，可以确保本智能健康座椅能够以较为准确且合理的方式来判断用户的身体健康情况，使得本智能健康座椅的设计更加合理。另外，当Arduino uno主控板3收到心率监测模块82反馈的心率数据时，假如Arduino uno主控板3没有收到压力传感器81反馈有用户正在坐在本智能健康座椅上的数据，Arduino uno主控板3将会判断心率监测模块82和压力传感器81存在故障的风险，从而通过指示灯62发出维修检查的提示，提高本智能健康座椅的可靠性。

为了更好地保障用户的身体健康，在本实施例中，本智能健康座椅还包括GSM通讯模块83；所述的GSM通讯模块83安装于所述主控盒体2中，该GSM通讯模块83与所述的Arduino uno主控板3电路连接。GSM通讯模块83作为本智能健康座椅向外呼救联系的装置，当Arduino uno主控板3持续收到心率监测模块82的异常心率数据时，Arduino uno主控板3先通过扬声器61发出“主人是否清醒”的语音播报，如果Arduino uno主控板3在设定的时间内没能从语音识别模块5中收到用户回复“清醒”的语音指令，Arduino uno主控板3将会通过GSM通讯模块83向预先设定的紧急联系人发出信息，让紧急联系人来确认用户的具体情况。这样可以更加合理且有效地保障用户的身体健康，当用户出现类似晕倒这种异常情况时可以得到及时的处理。

为了提高用户使用本智能健康座椅时的体验，在本实施例中本智能健康座椅还包括扶手安装板141与无线充电模块9；所述的扶手安装板141位于所述扶手14的侧壁面；所述的无线充电模块9位于所述的扶手安装板141上，该无线充电模块9与所述的Arduino uno主控板3电路连接。在扶手14的侧壁面设置扶手安装板141来放置无线充电模块9，可以方便用户随时对手机进行充电。当用户使用本智能健康座椅时，可以把手机放在无线充电模块9上，随时对手机进行充电，这样可以让手机随时保持良好的电量，提高用户使用的舒适度。另外，为了保护无线充电模块9的使用安全，只有当Arduino uno主控板3收到压力传感器81反馈到用户坐在本智能健康座椅上的数据时，无线充电模块9才会通电，这样可以提高设备的可靠性，避免无线充电模块9因为线路或者设备问题造成火灾时因为附近没有人而不能得到及时处理。

为了更好地监测用户的坐姿，在本实施例中，所述的超声波测距模块4由2个超声波传感器41组成，该2个超声波传感器41各自用于监测椅背与用户的脖子之间的相对位置。当用户使用本智能健康座椅出现驼背或者向左右侧倾时，位于椅背支撑颈椎区域附近的2个超声波传感器41将监测到用户的脖子与椅背之间的距离数据变化，这些变化的数据将通过Arduino传感器扩展板31传输到Arduino uno主控板3，Arduino uno主控板3所设定的程序将会对这些数据进行判断处理。例如脖子与椅背之间的距离由正常的距离参数逐渐增大，则Arduino uno主控板3将会判断为用户出现驼背现象；2个超声波传感器41从都可以监测到用户的脖子与椅背之间的距离参数变成只有其中1个超声波传感器41监测到用户的脖子与椅背之间的距离参数，则Arduino uno主控板3将会判断为用户出现侧倾这一不良坐姿。Arduino uno主控板3判断用户出现坐姿不健康时，将会根据所设定的程序，通过控制扬声器61和指示灯62对用户进行提醒，以达到保障用户的身体健康。

将Arduino uno主控板3分别与语音识别模块5、SD卡模块7、无线充电模块9、GSM通讯模块83、扬声器61和指示灯62相连，Arduino uno主控板3通过Arduino传感器扩展板31与超声波测距模块4、压力传感器81、心率监测模块82、按钮传感器84相连。当有人坐到椅子上，压力传感器81反馈“用户正在使用椅子”的信号到Arduino uno主控板3，Arduino uno主控板3开始记录用户开始坐下的时间，当Arduino uno主控板3记录到用户坐在椅子上的时间超过其程序所设定的时间时，Arduino uno主控板3将控制扬声器61和指示灯62发出“久坐提醒”的信号。这样，扬声器61将发出相应的语音提醒，指示灯62持续闪烁作为提醒。当用户选择站起来活动身体时，压力传感器81检测到用户离开椅座12，反馈“用户离开椅子”的信号到Arduino uno主控板3，Arduino uno主控板3收到信号后将控制扬声器61和指示灯62停止发出“久坐提醒”信号。除此之外超声波测距模块4也可以作为检测用户是否正在使用椅子的其中一个数据采集模块。超声波测距模块4还可以监测到用户的颈椎与椅背13之间的位置，当用户的颈椎与椅背13之间的位置出现不合理的情况，即用户的坐姿不合理的情况时，Arduino uno主控板3将会控制扬声器61发出“请注意您的坐姿”的播报语音，提醒用户的坐姿健康。如若用户仍需工作一小段时间才能离开座椅活动身体，用户可以回答“稍候再活动”。语音识别模块5识别到“稍候再活动”的语音指令将反馈到Arduino uno主控板3进行处理，Arduino uno主控板3将暂时停止扬声器61与指示灯62的提醒动作，同时将记录此时的时间，当用户回应“稍候再活动”后仍然坐在椅子上的时间超出预设的参数后，Arduinouno主控板3将再一次发出“久坐提醒”。这样，用户长时间坐在椅子上将会得到及时的提醒同时还可以根据具体工作情况选择稍候再离开座位活动身体，在保护用户的身体健康之余还能尽可能减少对用户工作的干扰。当用户感觉精神有点劳累时，可以通过“播放音频”这一语音指令来触发语音识别模块5，使得Arduino uno主控板3通过扬声器61来播放用户在SD卡上储存的音频，这样可以舒缓用户的心情，提高本智能健康座椅的娱乐性。

Claims (9)

1.一种智能健康座椅，包括椅子本体，所述的椅子本体由椅脚、椅座、椅背和扶手组成；其特征在于：还包括主控盒体、Arduino uno主控板、Arduino传感器扩展板、超声波测距模块、语音识别模块、扬声器和指示灯；所述的主控盒体位于所述椅座的底部；所述的Arduinouno主控板安装于所述主控盒体中；所述的Arduino传感器扩展板安装于所述主控盒体中，该Arduino传感器扩展板与Arduino uno主控板电路连接；所述的超声波测距模块安装于所述椅背的上部，该超声波测距模块与Arduino传感器扩展板电路连接，致使超声波测距模块与Arduino uno主控板电路连接；所述的语音识别模块安装于所述主控盒体中，该语音识别模块与Arduino uno主控板电路连接；所述的扬声器安装于所述主控盒体中，该扬声器与Arduino uno主控板电路连接；所述的指示灯安装于所述的扶手的侧壁面上，该指示灯与Arduino uno主控板电路连接。

2.如权利要求1所述的一种智能健康座椅，其特征在于：所述的语音识别模块为ASR-M08-A语音识别模块。

3.如权利要求1所述的一种智能健康座椅，其特征在于：还包括SD卡模块和SD卡；所述的SD卡放置于SD卡模块中；所述的SD卡模块安装于所述主控盒体中，该SD卡模块与所述的Arduino uno主控板电路连接。

4.如权利要求1所述的一种智能健康座椅，其特征在于：还包括按钮传感器；所述的按钮传感器位于所述扶手上，该按钮传感器与Arduino传感器扩展板电路连接，致使按钮传感器与Arduino uno主控板电路连接。

5.如权利要求1所述的一种智能健康座椅，其特征在于：还包括压力传感器；所述的压力传感器安装于所述的椅座上，该压力传感器与所述的Arduino传感器扩展板电路连接，致使压力传感器与Arduino uno主控板电路连接。

6.如权利要求1所述的一种智能健康座椅，其特征在于：还包括心率监测模块；所述的心率监测模块由2个心率传感器组成，该2个心率传感器分别位于所述的扶手上，2个心率传感器分别与所述的Arduino传感器扩展板电路连接，致使心率监测模块与Arduino uno主控板电路连接。

7.如权利要求1或6所述的一种智能健康座椅，其特征在于：还包括GSM通讯模块；所述的GSM通讯模块安装于所述主控盒体中，该GSM通讯模块与所述的Arduino uno主控板电路连接。

8.如权利要求1所述的一种智能健康座椅，其特征在于：还包括扶手安装板与无线充电模块；所述的扶手安装板位于所述扶手的侧壁面；所述的无线充电模块位于所述的扶手安装板上，该无线充电模块与所述的Arduino uno主控板电路连接。

9.如权利要求1所述的一种智能健康座椅，其特征在于：所述的超声波测距模块由2个超声波传感器组成，该2个超声波传感器各自用于监测椅背与用户的脖子之间的相对位置。

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