一种自动矫正坐姿的座椅及其使用方法
【专利摘要】本发明公开了一种自动智能矫正坐姿的座椅，还公开了该自动矫正坐姿的座椅的使用方法。通过安装在靠背上的至少两个距离检测传感器，实现人体背部倾斜角度的检测；通过压力传感器实现人体腿部活动状态的检测，通过压力传感器和距离检测传感器组合判定人体是否处于椅面上，通过具有锁止能力的举升机构实现座椅高度的调整；具有锁止能力的旋转机构和倾角传感器实现椅面水平角度的调节；配合微型处理器，实现椅面高度与水平角度的自动调节，从而确保人体时刻处于正确的坐姿，从而保证身体健康。
【专利说明】一种自动矫正坐姿的座椅及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及家具【技术领域】，更具体涉及一种自动矫正坐姿的座椅及其使用方法。【背景技术】
[0002]当前，近视眼、驼背、脊椎病问题是困扰儿童，青少年、办公室人员等群体的主要疾病。而上述问题的产生，主要是不良坐姿(双腿不停抖动、跷二郎腿、双脚交叉)、过长时间保持固定坐姿不动所导致的。针对上述问题，座椅也发生了翻天覆地的变化，对座椅的功能和要求也是越来越高，因此适合不同场合的座椅应运而生。
[0003]坐面升降:坐面升降是指依靠座椅下方外置操纵杆的调节对坐面的高低作气动升降.通过该功能可以使坐者根据个人身高腿长，调解椅座的高低，使之与小腿长更为贴合，减少在坐姿中的不适。
[0004]坐面旋转；办公椅的支撑部分一般有两种，五爪轮或者是钢管支撑.后者不可移动，前者不但可轻易在平面移动，自身更可以360度旋转，方便办公室内前后左右交流的需要。
[0005]靠背倾仰:不同座椅面的倾角会导致不同的椎间盘内压力及背部肌肉负荷。因此在一部分的办公椅的设计中，运用到了倾仰技术，即座椅可向后倾仰一定角度，从而减缓脊椎压力，提高工作效率。
[0006]靠背倾仰锁定:倾仰又分为不可锁定与可锁定两种，倾仰锁定可以的座椅固定倾仰角度，避免过仰造成的后翻或者其他伤害。
[0007]扶手旋转:可旋转扶手可依据手肘的向内或向外摆放习惯调节扶手托把处的角度，贴合个人习惯，让人感觉轻松。
[0008]为了达到上述座椅的效果，专利201020678402提供了一种升降座椅，所述升降座椅包括座椅和升降支脚；升降支脚安装在所述座椅底部；升降支脚包括套筒、底脚和固定栓，套筒和底脚上设有圆孔，套筒上的圆孔与底脚上的圆孔尺寸相同、排列位置相同，所述固定栓插在套筒和底脚的圆孔上。该升降座椅结构简单、使用方便、实用性强；针对不同使用者调节座椅的高度，获得舒适的高度，保持身体健康。专利201120207634公开一种360度旋转结构，包括基座以及旋转连接件，基座的底部具有活动腔，基座对应活动腔处开有互相连通的装卸通孔以及呈圆形的旋转通孔，装卸通孔的内接圆的半径大于旋转通孔的半径，装卸通孔与旋转通孔均与活动腔相通，装卸通孔与旋转通孔之间设有两弹性肋，两弹性肋之间形成弹性通道，旋转连接件包括装卸部以及卡入旋转部，装卸部的形状与装卸通孔的形状相匹配，卡入旋转部的两端呈圆弧形，圆弧形的半径等于旋转通孔的半径，卡入旋转部的一侧面与装卸部固定连接，另一侧与电子书外壳的底部固接，当两弹性肋处于回复状态时，卡入旋转部的两端的宽度大于所述弹性通道的宽度。该360度旋转结构使用方便，实用。
[0009]专利201020678402的升降座椅人为调节；专利201120207634不具有锁死功能，不能很好地使人体保持腿部正确的良好坐姿，久而久之便导致各种疾病。[0010]座椅因是钢木结构，导致桌凳腿结果复杂，对于学生打扫教室起来比较麻烦，而且因为不能随手调节高度，需要借用一定的器械才能调节高度，导致很多学校的升降课桌沦为固定课桌。气压升降椅的气压杆内灌装的是氮气，一般气体纯度低于90%可能存在安全隐患，而气压杆密封不严也易导致气体迸出，此外外气压杆本身材质也很关键，如果使用不合格材质也可能弓I发爆炸。
[0011]最主要的是这些座椅只能单方面人为的控制座椅的高低或者倾斜角度，没有既调控高低又调控倾斜度的，而且有一定的局限性，比如有的只能在学生教室使用，有的只适用于上班族办公室使用，不具有普遍意义。
【发明内容】
[0012](一)要解决的技术问题
[0013]本发明要解决的技术问题就是提供一种自动矫正坐姿的座椅，通过使用该座椅可预防近视，驼背，并保证身体健康。
[0014](二)技术方案
[0015]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种自动矫正坐姿的座椅，该座椅包括:安装在靠背架上的不少于两个的测距传感器，靠背架，短轴销，铆钉，长轴销，L型弯头，平面四杆机构，棘轮，滑动销钉，举升按钮，轴，举升电动推杆，Y型弯管，座椅基座，支撑片，脚套，支撑底架，电机支座，倾斜电动推杆，连接板，脚踏板，滑块，圆轴直线导轨，支撑顶板，铰链，压力传感器，轴固定座，轴承座，椅子座面，支撑架，铰链销，伸拉架，伸拉按钮；
[0016]座椅两侧的座椅基座和支撑底架组合，支撑座椅及其人体全部的重量，将支撑底架与两侧的座椅基座牢牢焊接在一起，保证三者在同一个面上，使其很好地紧贴地面，保证座椅的稳定性；
[0017]用螺栓拴紧的方法，将2根圆轴直线导轨分别拴紧在两侧的座椅基座脚上，并保证竖直方向在同一个平面上，保证滑块在圆轴直线导轨上的竖直平面滑动，不让椅面及人体晃动，这里共用不少于4个滑块，两两平行，保证滑块在同一个平面；
[0018]利用滑块上的螺栓孔，相应地和中间的支撑顶板结合在一起，支撑顶板是2个支撑杆与上面的顶面用螺栓拴紧的，在顶面上打与倾斜电动推杆顶杆大小的圆柱孔，将电动推杆顶杆拴紧；
[0019]座椅利用座椅基座、圆轴直线导轨、支撑底架作为稳定支架，通过电机，电动推杆顶端顶住支撑顶板、滑块的组合而实现上下举升；
[0020]在举升的机构基础上，支撑顶板作为俯仰功能的支撑底座基础，将轴固定座与支撑顶板用螺栓固定，并使两边对称在同一竖直面上；将轴固定在轴固定座上，轴承座上端与椅面固定，并将2个轴承座套在轴上，使椅面和轴承绕着轴旋转俯仰；
[0021]将连接板和支撑顶板用4个钢钉或螺栓固定牢靠，保证整个装置整体上升；倾斜电动推杆、电机支座用销钉连接起来，将座椅座面以下部分固定牢靠；上面部分，压力传感器固定椅子座面前端底部，再通过铰链与电动推杆顶端连接，从而在整体上构成偏心曲柄连杆机构，通电后实现俯仰功能；
[0022]在没按按钮时，滑动销钉及里面的小弹簧构成杠杆，在弹簧力的作用，滑动钉销向下压死棘轮，利用棘轮的锁死功能达到固定座椅靠背的效果，当人体想要达到自己认为合适的一个角度时，按下伸缩按钮，在人体背靠的作用下，使得滑动销钉前后滑动，再通过平面四杆机构，铆钉，短轴销实现机构的拉长和伸缩，同时长轴销长穿过2个L型弯头使其固定在一起，靠背架套在长轴销上，使得靠背可以在任意角度位置锁死并对折折叠；同时在座椅后背增加一个上下伸缩的支撑架，伸缩位置用销钉固定，使靠背在任意角度稳定；铰链销调节支撑脚角度；伸拉架和伸拉按钮用来增加靠背水平位置的长度；支撑力的支撑片和Y型弯管之间用焊条焊接，Y型弯管上端与椅子座面连接固定；
[0023]踏板与座椅座面连接成一个整体，保持两者同时举升和俯仰，从而使压力传感器测得准确的数据，对于不同身高的人调高座椅高度时不至于腿部悬空，从而达到使用座椅的舒适性。
[0024]本发明还提供了所述自动矫正坐姿的座椅的使用方法，该方法包括步骤:
[0025]步骤一:通电使座椅将进入自动调平工作状态；
[0026]步骤二:首先人体正确坐在座椅上，双脚平稳踩在脚踏板上；
[0027]步骤三:座椅面板下部前端的压力传感器采集人体坐在椅子上的压力，并实时检测测距传感器到人体背部的距离，计算得到人体背部弯曲程度，并将人体背部处于垂直状态时的压力值记录，作为正常坐姿的初始基准参考值，同时将压力变化值与测距传感器检测到的人体背部倾斜角度变化值作为人体是否处于运动状态的数据依据；当测距传感器检测人体背部到座椅靠背的距离没有变化，但是压力传感器数据处于大于0.5Hz的压力变化速率时，系统判定人体处于抖腿动作，当压力传感器检测数据出现压力突变时，判定人体翘二郎腿；
[0028]步骤四:重复步骤三中的测距过程，并将人体处于垂直坐姿状态下的压力传感器测得的值进行与上次垂直坐姿时的测量值进行比对，保存最小值作为正常坐姿的对比值；重量为零的值为无人坐在凳面上的状态，进行排斥处理；
[0029]步骤五:人体学习工作中坐姿正确或者处于低频率，小于0.5Hz的运动状态时，座椅动作以保持坐姿时间为评判依据，如果超过设定时间坐姿人体未发生变化，进行语音或凳面摇晃提醒进入休息时间；如果人体坐姿不正确座椅将进行自动调节；
[0030]步骤六:调节过程:当检测到人体处于抖腿状态或者翘二郎腿时，单片机控制倾斜电动推杆座椅进入摇晃模式，座面俯仰3-5次，俯仰角度3° -5°，直到人体自行调整好坐姿时停止摇晃；当人体背部无意识前倾时，测距传感器检测背部弯曲度和距离，单片机根据这些数据将控制倾角传感器、前倾后仰装置，前面的倾斜电动推杆推动座面向后仰，后仰角度与检测人体倾斜角度一致，从而实现椅面的倾斜以此来调整人体达到正确的坐姿；
[0031]步骤七:屡次调节达到倾角传感器调节范围-14度时，椅面在旋转电机的控制下进入摇晃模式，促使人为自行调整为正确的坐姿；
[0032]步骤八:人体离开座椅，检测无距离与压力数据，座椅自动调平；
[0033]步骤九:通过人机交互方式输入当前小孩的身高增长速度与当前身高以及桌面高度，系统通过升降电动推杆实现椅面高度的自动调节，或者通过按键进行椅面高度的人工调节。
[0034](三)有益效果
[0035]本发明智能座椅利用压力传感器检测椅面上的压力变化，实现人体高频抖动(腿不停抖动、跷二郎腿、双脚交叉)等不良习惯的检测，通过安装的靠背上的至少两个距离检测传感器，实现人体背部倾斜角度的检测，通过具有锁止能力的举升机构实现椅子高度的调整，具有锁止能力的旋转机构实现椅面水平角度的调节，配合微型处理器，实现椅面高度与水平角度的自动调节，从而确保人体时刻处于正确的坐姿，从而保证身体健康。这套系统可以通过设定年龄与当前身高、桌子高度，人体身高、体重普遍变化规律，实现座椅高度的自动调节。也可以进入办公模式，实现定时休息提醒功能。该座椅不仅可以用于学生教室使用、办公室使用、还可用于保健椅的使用等等。可以有效预防办公室职业病、近视眼、驼背，从而自行养成良好的坐姿习惯。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]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。
[0037]图1是本发明自动矫正坐姿座椅的结构示意图；
[0038]图2是本发明自动矫正坐姿座椅的举升功能模块结构示意图；
[0039]图3是本发明自动矫正坐姿座椅的俯仰功能模块结构示意图；
[0040]图4是本发明自动矫正坐姿座椅的折叠部分结构示意图；
[0041]图5是本发明自动矫正坐姿座椅的踏板结构示意图；
[0042]图6是本发明自动矫正坐姿座椅的使用方法流程图；
[0043]图7是本发明自动矫正坐姿座椅自动或手动调节高度的流程图；
[0044]图中标记:1、2个测距传感器，2、靠背架，3、短轴销，4、铆钉，5、长轴销，6、L型弯头，7、平面四杆机构，8、棘轮，9、滑动销钉，10、按钮，11、轴，12、上升电动推杆，13、Y型弯管，14、座椅基座，15、支撑片，16、脚套，17、支撑底架，18、电机支座，19、倾斜电动推杆，20、连接板，21、踏板，22、滑块，23、圆轴直线导轨，24、支撑顶板，25、铰链，26、压力传感器，27、轴固定座，28、轴承座，29、椅子座面，30、支撑架，31、铰链销，32、伸拉架，33、伸拉按钮。
【具体实施方式】
[0045]下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
[0046]图1为本发明自动矫正坐姿的座椅结构示意图。如图1所示,座椅两侧的座椅基座14和支撑底架17组合作为支撑座椅及其人体全部的重量，将座椅基座14与支撑底架17之间用不锈钢材料(强度很好)制作，并且在将支撑底架17与两边的座椅基座14牢牢焊接在一起，这样保证三者在同一个面上，这样能很好的紧贴地面，保证稳定性。
[0047]通过打孔，用螺栓拴紧的方法，将2根圆轴直线导轨23分别拴紧在两侧的座椅基座脚上，同时在这里要保持在竖直方向上在同一个平面上，这样保证滑块22在圆轴直线导轨23上的竖直平面滑动，这样不会让凳面及人体晃动，并且还用了 4个滑块22，两两平行，这样保证4个滑块再次在同一个平面。
[0048]利用4个滑块上的螺栓孔，相应和中间的支撑顶板24结合在一起，支撑顶板24是2个导棍与上面的顶面用螺栓拴紧的，在顶面上打个与倾斜电动推杆19顶杆大小的圆柱孔，再将倾斜电动推杆顶杆上头用螺栓配套拴紧。
[0049]整个座椅利用座椅基座14、圆轴直线导轨23、支撑底架17作为稳定支架，再通过电机通电，电动推杆顶端顶住支撑顶板24、滑块22的组合从而实现上下举升
[0050]在举升的机构基础上，支撑顶板24作为俯仰功能的支撑底座基础，利用轴固定座27与基座用螺栓固定，同样两边对称在同一竖直面上。在将轴11固定死在轴固定座27上，在利用轴承座28上端与椅面固定死，在将2个轴承座28套在轴11上,这样凳面和轴承可以绕着轴旋转。
[0051]将连接板20和支撑顶板24用4个钢钉钉死，保证整个装置整体上升。倾斜电动推杆19、电机支座18用销钉连接起来，则下面部分固定好了。上面部分，压力传感器26与椅面固定，在通过绞链25与电动推杆顶端连接，从而在整体上构成曲柄连杆机构，通电后实现俯仰功能。
[0052]没有按按钮10时，滑动销钉9及里面的小弹簧构成杠杆，在弹簧力的作用下，钉销向下压死棘轮8，从而利用棘轮的锁死功能实现开始保持不动，当你要想达到任意一个合适的角度时，将按钮10按下去，在人背靠的作用下，使得滑动销钉9左右滑动，在通过平面四杆机构7，铆钉4，短轴销3来实现机构的拉长和伸缩(平面四杆机构原理)，同时长轴销5长穿过2个L型弯头6使固定在一起，靠背架2套在长轴销5上，使整套机构靠背任意角度位置锁死，以及折叠。同时为了实现靠背在任意角度的稳定性，在后背增加了一个可以上下伸缩的支撑架，伸缩位置用销钉固定，铰链销31起调节支撑脚角度的作用。当你想把靠背放到水平位置睡觉的时候，可以伸拉架32和伸拉按钮33来增长睡觉的长度，这样能使整个椅子有足够人睡觉的长度。力的支撑用支撑片15和Y型弯管13焊接焊死，Y型弯管13上端与椅子面板29连接固定。踏板与座椅座面连接成一个整体，保持两者同时举升和俯仰，从而使压力传感器测得准确的数据，对于不同身高的人调高座椅高度时不至于腿部悬空，从而达到使用座椅的舒适性。
[0053]如图6所示，本发明座椅使用方法如下:
[0054]座椅可以采用12V直流蓄电池供电或220V民用电压供电。当座椅处于断电状态时此座椅则与普通座椅无异，当座椅打开开关或插上电源处于通电状态时座椅将进入工作状态。
[0055]首先人体需要正确坐在座椅上，即双脚平稳踩在踏板上、身体重心位于座椅座面后1/3处左右，背部挺直，双脚无摇晃、叠加等情况。
[0056]座椅面板下部前端的压力传感器在3_5s的时间内采集人体坐在椅子上的压力，压力传感器检测到座面上承受的人体重量变化小于3kg。靠背上两个测距传感器检测人体背部距离在IOcm左右。
[0057]将这两种数据传输给单片机作为初始值，并以此为本次使用座椅时的调试基准。
[0058]人体学习工作中坐姿正确时座椅不做动作，如果有设定时间，到时可以进行语音提示进行适当的休息。如果人体坐姿不正确座椅将进行自动调节，座椅将自动调节。
[0059]调节过程:当压力传感器检测到人体重量变化幅度较大或重量超常(超出初始值5-10kg)时，系统认为人体腿部处于抖动状态或跷二郎腿，凳面在单片机控制直流电动推杆进入摇晃模式(座面俯仰3-5次，俯仰角度5° -7° )提醒直至人体自行调整好坐姿。当人体背部无意识前倾时测距传感器检测背部弯曲度和距离(x/h = cosa, a = arccosx/h)。单片机根据这些数据将控制倾角传感器、前倾后仰装置(前面的电动推杆推动座面向后仰实现椅面的倾斜以此来调整学生达到正确的坐姿。
[0060]屡次调节达到倾角传感器调节范围(-14度)凳面在旋转电机的控制下进入摇晃模式人为自行调整为正确的坐姿。
[0061]人体离开座椅，无数据检测到座椅将自动调平，以供下次准确使用。
[0062]如图7所示，本发明座椅可自动或手动调节座椅高度。
[0063]人机界面可以设置人体的个人信息(如姓名，身高、体重变化普遍规律等)，座椅会智能识别人体信息，并根据规律通过举升装置调节座椅的高度，使其更适应人体。
[0064]还可以选择手动自己调节适合自己的座椅高度。
[0065]实施例:本发明座椅可分为教室模式与办公室模式。
[0066]教室模式:
[0067]当座椅处于断电状态时此座椅则与普通座椅无异，当座椅处于通电状态时座椅将进入工作状态。
[0068]当重量传感器检测到人体重量处于持续变化状态时(重量变化大于3kg)，系统认为学生处于运动状态非学习状态，座椅将不做任何动作；当重量变化处于一定范围的震动或重量超常时，系统认为人体腿部处于抖动状态或跷二郎腿，凳面在单片机控制旋转电机进入摇晃模式(座面俯仰3-5次，俯仰角度5° -7° )提醒人体自行调整好坐姿。
[0069]当学生保持正确的坐姿进行学习工作时，距离传感器、压力传感器将会采集到此时的数据作为初始值。当学生在学习过程中背部无意识前倾时，距离传感器前侧到背部与椅背的距离并传送给单片机，单片机将控制倾角传感器、前倾后仰装置实现凳面的倾斜以此来达到调整学生的坐姿。
[0070]如果学生继续前倾在座椅的倾角调节范围之外达到倾角传感器所能调节的极限角度时座椅将进行机械提醒，直至学生自行调整到正确的坐姿座椅将停止机械提醒动作，同时也达到了防止学生上课打瞌睡的情况。
[0071]下课或休息等时学生离开座椅，压力传感器检测到的重量为零时，座椅将自动调平。
[0072]采用旋转装置使得靠背可折叠便于节省空间、可伸缩装置使椅背拉长便于躺着歇肩、O
[0073]人机界面可以设置学生的个人信息(如体重、身高、坐高、年龄座位号等)，通过上位机自行座椅的状态。老师也可以通过上位机显示的情况对同学的到课情况进行总结。
[0074]办公室模式:
[0075]可以对自己工作的时间进行时限设置，一到时间座椅将进行机械或语音提醒使用着需要进行休息了，预防久坐办公，有效缓解办公室职业病。
[0076]可以代替打卡程序进行实时考勤。
[0077]上述教室模式动作均可用于此模式中。
[0078]本发明的关键点:
[0079]采用不少于2个距离传感器实现人体倾斜角度的检测，距离传感器安装于靠背，根据需要选择安装位置。
[0080]坐椅旋转中心采用非对称旋转，即椅面旋转中心不处于凳面1/2(1/3-1/4处)位置处。
[0081 ] 采用压力传感器实现椅面压力的检测，实现人体腿部不良姿势检测。
[0082]采用处理器控制电机推动举升机构实现座椅高度可人为随意调节，也可通过上位机控制进行自动调节。
[0083]自动调整控制过程如下:
[0084]椅面无人时(压力传感器检测重量为0，)，椅面通过水平传感器检测自动调整为水平状态；
[0085]当压力传感器检测到重量时，启动距离检测，通过以下公式计算人体背部倾斜角度:x/h = cos a，a = arccosx/h.[0086]当重量传感器检测到人体重量处于持续变化状态时，系统认为人体处于运动状态，当重量变化处于一定范围的震动时，系统认为人体腿部处于抖动状态，椅面在旋转电机的控制下进入摇晃模式，提醒人进入正确坐姿；
[0087]当人体在学习工作过程中无意识身体前倾时，距离传感器检测出背部与座椅靠背的距离，处理器根据采集到的数据控制倾角传感器然后调节座面的倾斜度，从而使人体保持正确的坐姿。
[0088]当达到倾角传感器所能调节的极限角度时座椅将进行机械提醒，直至人体自行调整到正确的坐姿座椅将停止机械提醒动作。
[0089]当人体离开座椅时座面将自动调平以便人体下次使用时可以准确的采集到所需数据。
[0090]经过验证加上踏板之后不仅可以防止双脚架空造成腿部不舒适感更能防止人体双脚落地造成的用力不均从而影响压力传感器检测人体重量变化，时采集到的数据更加准确。
[0091]供选择的方案:
[0092]举升功能:
[0093]涡轮蜗杆传动:用蜗杆的一端与椅子的座板固定，起支撑杆作用，在通过涡轮的圆周运动转化实现蜗杆上下方向举升运动。蜗轮蜗杆传动的两轴是相互交叉垂直的；蜗杆可以看成为在圆柱体上沿着螺旋线绕有一个齿(单头)或几个齿(多头)的螺旋，蜗轮就象个斜齿轮，但它的齿包着蜗杆。在啮合时，蜗杆转一转，就带动蜗轮转过一个齿(单头蜗杆)或几个齿(多头蜗杆)。反方向旋转丝杆也可达到举升的效果。
[0094]轮齿条传动:把两条齿条与座椅的两条滑动的腿固定在一起，在利用齿轮的转动与齿条啮合实现反方向的上下举升。
[0095]液压举升:利用举升杆作为支点支撑，在利用电动机带动液压泵站产生液压压力，液压液传递压强后对举升杆做功，举升杆顶住座板上升，下降从而通过减少液压压强实现。
[0096]踏板的选择:
[0097]取小学生平均身高1500mm，体重48kg，那么从脚跟到肚脐眼的距离是1500x8/15=800mm ;脚跟到膝盖的距离800x9/20 = 360mm ;膝盖到股骨的距离800x9/20 = 360mm ;人端正坐直时，小腿一般往内侧弯曲15°左右，所以人的重心到踏板水平中心线的水平距离等于脚跟到膝盖的距离，即:800x9/20 = 360mm ;经测量座椅轴到踏板水平中心线的水平距离为340mm ;踏板面到椅面的距离为320mm。[0098]以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种自动智能矫正坐姿的座椅，其特征在于，该座椅包括:安装在靠背架上的不少于两个的测距传感器，靠背架，短轴销，铆钉，长轴销，L型弯头，平面四杆机构，棘轮，滑动销钉，举升按钮，轴，举升电动推杆，Y型弯管，座椅基座，支撑片，脚套，支撑底架，电机支座，倾斜电动推杆，连接板，脚踏板，滑块，圆轴直线导轨，支撑顶板，铰链，压力传感器，轴固定座，轴承座，椅子座面，支撑架，铰链销，伸拉架，伸拉按钮； 座椅两侧的座椅基座和支撑底架组合，支撑座椅及其人体全部的重量，将支撑底架与两侧的座椅基座牢牢焊接在一起，保证三者在同一个面上，使其很好地紧贴地面，保证座椅的稳定性； 用螺栓拴紧的方法，将2根圆轴直线导轨分别拴紧在两侧的座椅基座脚上，并保证竖直方向在同一个平面上，保证滑块在圆轴直线导轨上的竖直平面滑动，不让椅面及人体晃动，这里共用不少于4个滑块，两两平行，保证滑块在同一个平面； 利用滑块上的螺 栓孔，相应地和中间的支撑顶板结合在一起，支撑顶板是2个支撑杆与上面的顶面用螺栓拴紧的，在顶面上打与倾斜电动推杆顶杆大小的圆柱孔，将电动推杆顶杆拴紧； 座椅利用座椅基座、圆轴直线导轨、支撑底架作为稳定支架，通过电机，电动推杆顶端顶住支撑顶板、滑块的组合而实现上下举升； 在举升的机构基础上，支撑顶板作为俯仰功能的支撑底座基础，将轴固定座与支撑顶板用螺栓固定，并使两边对称在同一竖直面上；将轴固定在轴固定座上，轴承座上端与椅面固定，并将2个轴承座套在轴上，使椅面和轴承绕着轴旋转俯仰； 将连接板和支撑顶板用4个钢钉或螺栓固定牢靠，保证整个装置整体上升；倾斜电动推杆、电机支座用销钉连接起来，将座椅座面以下部分固定牢靠；上面部分，压力传感器固定椅子座面前端底部，再通过铰链与电动推杆顶端连接，从而在整体上构成偏心曲柄连杆机构，通电后实现俯仰功能； 在没按按钮时，滑动销钉及里面的小弹簧构成杠杆，在弹簧力的作用，滑动钉销向下压死棘轮，利用棘轮的锁死功能达到固定座椅靠背的效果，当人体想要达到自己认为合适的一个角度时，按下伸缩按钮，在人体背靠的作用下，使得滑动销钉前后滑动，再通过平面四杆机构，铆钉，短轴销实现机构的拉长和伸缩，同时长轴销长穿过2个L型弯头使其固定在一起，靠背架套在长轴销上，使得靠背可以在任意角度位置锁死并对折折叠；同时在座椅后背增加一个上下伸缩的支撑架，伸缩位置用销钉固定，使靠背在任意角度稳定；铰链销调节支撑脚角度；伸拉架和伸拉按钮用来增加靠背水平位置的长度；支撑力的支撑片和Y型弯管之间用焊条焊接，Y型弯管上端与椅子座面连接固定； 踏板与座椅座面连接成一个整体，保持两者同时举升和俯仰，从而使压力传感器测得准确的数据，对于不同身高的人调高座椅高度时不至于腿部悬空，从而达到使用座椅的舒适性。
2.根据权利要求1的自动矫正坐姿的座椅的使用方法，其特征在于，该方法包括步骤: 步骤一:通电使座椅将进入自动调平工作状态； 步骤二:首先人体正确坐在座椅上，双脚平稳踩在脚踏板上； 步骤三:座椅面板下部前端的压力传感器采集人体坐在椅子上的压力，并实时检测测距传感器到人体背部的距离，计算得到人体背部弯曲程度，并将人体背部处于垂直状态时的压力值记录，作为正常坐姿的初始基准参考值，同时将压力变化值与测距传感器检测到的人体背部倾斜角度变化值作为人体是否处于运动状态的数据依据；当测距传感器检测人体背部到座椅靠背的距离没有变化，但是压力传感器数据处于大于0.5Hz的压力变化速率时，系统判定人体处于抖腿动作，当压力传感器检测数据出现压力突变时，判定人体翘二郎腿； 步骤四:重复步骤三中的测距过程，并将人体处于垂直坐姿状态下的压力传感器测得的值进行与上次垂直坐姿时的测量值进行比对，保存最小值作为正常坐姿的对比值；重量为零的值为无人坐在凳面上的状态，进行排斥处理； 步骤五:人体学习工作中坐姿正确或者处于低频率，小于0.5Hz的运动状态时，座椅动作以保持坐姿时间为评判依据，如果超过设定时间坐姿人体未发生变化，进行语音或凳面摇晃提醒进入休息时间；如果人体坐姿不正确座椅将进行自动调节； 步骤六:调节过程:当检测到人体处于抖腿状态或者翘二郎腿时，单片机控制倾斜电动推杆座椅进入摇晃模式，座面俯仰3-5次，俯仰角度3° -5°，直到人体自行调整好坐姿时停止摇晃；当人体背部无意识前倾时，测距传感器检测背部弯曲度和距离，单片机根据这些数据将控制倾角传感器、前倾后仰装置，前面的倾斜电动推杆推动座面向后仰，后仰角度与检测人体倾斜角度一致 ，从而实现椅面的倾斜以此来调整人体达到正确的坐姿； 步骤七:屡次调节达到倾角传感器调节范围-14度时，椅面在旋转电机的控制下进入摇晃模式，促使人为自行调整为正确的坐姿； 步骤八:人体离开座椅，检测无距离与压力数据，座椅自动调平； 步骤九:通过人机交互方式输入当前小孩的身高增长速度与当前身高以及桌面高度，系统通过升降电动推杆实现椅面高度的自动调节，或者通过按键进行椅面高度的人工调节。
【文档编号】A47C7/40GK104013229SQ201410208646
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】胡文武, 王奕, 阳帅, 谭德权, 吴成林, 贾晨平, 刘青峰, 周松平, 欧阳华荣, 刘鹏, 阳神 申请人:湖南农业大学