一种汽车座椅自适应调节方法及系统与流程

本发明涉及汽车座椅的
技术领域：
，尤其涉及一种基于驾驶员体型和压力感应的汽车座椅自适应调节方法及其自适应调节系统。
背景技术：
：近年来随着智能汽车的发展，汽车上的电动座椅也越来越智能化和人性化，相对于手动座椅而言，手动调节方式需要成员先通过手柄放松座椅的锁止机构，之后通过改变身体的座姿和位置来带动座椅移动，最后将锁止机构的手柄放松，将座椅固定在所选择的位置上，这种调节方式的主动施力方是座椅上的乘客，座椅调节起来也不是十分的方便。电动座椅调节通过电机控制来调节座椅的前后位置、上下高度、靠背角度，大腿支撑、腰部支撑等。汽车座椅设计时良好坐姿的必要条件是适量的压力均衡分布于脊椎骨，适量的静态负荷均匀分布肌肉组织上，驾驶员拥有安全的视野。但目前驾驶员仅能凭直观感受进行座椅调节，由于主观性，经常出现反复调节无法获得较舒适和安全的驾驶姿势的情况。技术实现要素：本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。因此，本发明解决的一个技术问题是：提供一种汽车座椅自适应调节方法，通过摄像头和雷达检测乘车人体型数据，利用压力传感器检测驾驶员各部位承受压力，调整与驾驶员相匹配的座椅姿态。为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种汽车座椅自适应调节方法，包括以下步骤，预设模块根据坐姿理论预设车辆座椅的部分参数；体型数据采集模块获取驾驶员或乘车人员的体型数据；初始化模块根据获取的体型数据及预设的相关参数设置座椅参数，完成标准座椅姿态的初始化参数设置；驾驶员或乘车人员坐上各自座椅一段时间后，传感模块获取该段时间内对应座椅的座面和靠背的压力数据；调节模块根据所述传感模块采集的所述压力数据，自动调整座椅由所述标准座椅姿态至修正座椅姿态。作为本发明所述的一种汽车座椅自适应调节方法的一种优选方案，其中：包括以下步骤，所述体型数据采集模块持续开启并记录驾驶员或乘车人员体型数据，在驾驶员每次上车前对座椅初始化参数设置至所述标准座椅姿态；所述传感模块开启并持续记录压力数据，驾驶员或乘车人员每次下车后对驾驶姿态由所述修正座椅姿态至座椅预设姿态；驾驶员员或乘车人员再次驾驶或乘坐时使用按键模块，触发控制单元将座椅调整到所述预设姿态或对应的所述标准座椅姿态。作为本发明所述的一种汽车座椅自适应调节方法的一种优选方案，其中：包括以下步骤，所述预设车辆座椅的部分参数、初始化设置的参数和修正座椅姿态下的调整参数保存至存储模块；将存储的参数与对应的驾驶员或乘车人员身份匹配；所述调节模块根据对应驾驶员或乘车人员的身份由所述存储模块调用参数后直接调整座椅参数设置。作为本发明所述的一种汽车座椅自适应调节方法的一种优选方案，其中：所述体型数据采集模块包括以下采集步骤，利用摄像头和雷达记录驾驶员或乘车人员的体型数据；在驾驶员或乘车人员走向车辆成单腿直立或双腿站立时，利用图像识别技术和雷达测距获取对应人员的体型信息。作为本发明所述的一种汽车座椅自适应调节方法的一种优选方案，其中：所述体型数据的获得包括以下步骤，假定某时刻通过测量获得人物对象与车辆的距离为d；所述距离d下，1m高度对应采集图像中的高度为x作为换算比例；根据所述换算比例将图像中驾驶员的身高、大腿长、小腿长和躯干高度换算获得人物对象的身高h、大腿长t、小腿长s和躯干高度b。多次检测直到所述人物对象接近车门无法继续检测；假设共计检测到n个时刻，所有时刻的体型数记住为数列s[n]；所述体型数据为数列s[n]的平均值s[n]/n，对应驾驶员的身高、大腿长、小腿长和躯干高度分别记为作为本发明所述的一种汽车座椅自适应调节方法的一种优选方案，其中：所述预设部分座椅参数包括以下步骤，设置座椅预设参数为座面夹角θ2＝10、靠背夹角θ3＝80和sgrp参考点高度h；设置座椅固定参数为最大腿部延伸长度l1、座面深度l2和靠背高度l3；定义所述座椅预设姿态为g1。作为本发明所述的一种汽车座椅自适应调节方法的一种优选方案，其中：所述标准座椅姿态为g2包括如下计算步骤，座椅高度h1＝h+*cos8+x1；腿部延伸长度l4＝t-l2；小腿与地面夹角θ1，sinθ1＝/s、座椅前后距离l5＝s*cosθ1+t*cosθ2+x2、头枕高度h2＝b*cosθ3+h1+x3。作为本发明所述的一种汽车座椅自适应调节方法的一种优选方案，其中：获取所述压力数据包括获取座面和靠背的压力数据，所述座面和所述靠背设置多组传感器，将获取的数据分别记为，前置座面压力p1、p2；后置座面压力p3、p4；低位靠背压力q1、q2；高位靠背压力q3、q4。作为本发明所述的一种汽车座椅自适应调节方法的一种优选方案，其中：所述调节模块根据所述压力数据，由所述标准座椅姿态为g2继续自动调整至所述修正座椅姿态g3，包括以下步骤，若p3、p4的平均值>p1、p2的平均值，加大座面夹角θ2，反之则减小；当p1、p2的平均值≤p3、p4的平均值≤p1、p2的平均值*x4完成座面夹角θ2调整；调节过程中座面夹角θ2取值范围为0～15，若达到最大或最小角度时停止座面夹角调整；若q1、q2>q3、q4，加大靠背夹角θ3，反之则减小；当q3、q4的平均值≤q1、q2的平均值≤q3、q4的平均值*x5完成靠背夹角θ3调整；调节过程中靠背夹角θ3取值范围为60～90，达到最大或最小角度时停止靠背夹角θ3调整；全部调整完成后发送提示音，提示驾驶员座椅调节完成。本发明解决的另一个技术问题是：提供一种汽车座椅自适应调节方法，通过摄像头和雷达检测乘车人体型数据，利用压力传感器检测驾驶员各部位承受压力，调整与驾驶员相匹配的座椅姿态。为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种汽车座椅自适应调节方法的系统，包括预设模块、体型数据采集模块、初始化模块、传感模块、调节模块、按键模块和存储模块；所述预设模块用于预设车辆座椅的部分参数；所述体型数据采集模块用于采集人物对象的体型数据；所述初始化模块与所述预设模块、所述体型数据采集模块连接，用于初始化座椅参数设置；所述传感模块用于获取座椅的座面和靠背的压力数据；所述调节模块与所述初始化模块、所述传感模块连接，用于自动修正调整座椅由所述标准座椅姿态至修正座椅姿态；所述按键模块和存储模块用于座椅调整参数的保存和调用。本发明的有益效果：本发明能够通过摄像头和雷达检测乘车人体型数据，利用压力传感器检测驾驶员各部位承受压力，调整形成与驾驶员相匹配的座椅姿态。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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它的附图。其中：图1为本发明第一种实施例所述汽车座椅自适应调节方法的整体流程结构示意图；图2为本发明第一种实施例所述座椅的姿态示意图；图3为本发明第二种实施例所述一种汽车座椅自适应调节系统的整体网络拓扑图；图4为本发明第二种实施例所述一种汽车座椅自适应调节系统的整体原理结构示意图。具体实施方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”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。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。实施例1参照图1～2的示意，示意为本实施例提出的一种汽车座椅自适应调节方法，电动座椅调节就是可以通过电机的控制来调节座椅的前后位置、上下高度、靠背角度，更豪华的还可以调节大腿支撑、腰部支撑等。其工作原理为：电动座椅的整个系统一般由双向电动机、传动装置和座椅调节器等组成。电动机大都采用体积小、功率大的永磁型电动机，一般由装在左座侧板上或左门扶手上的开关控制，开关可使某一电动机按不同方向运动。开关接通后，电动机的动力通过齿轮、驱动轴使软轴转动，再驱动座椅调节器运动。当调节器到达行程终点时，软轴停止转动，如此时电动机仍在转动，其动力将被橡胶联轴节所吸收，用来防止座椅万一卡住时，电动机过载损坏。当控制开关断电后，回位弹簧能使电磁阀柱塞和爪形接头分离，使其回到原来位置。为了防止电动机过载，大多数永磁电动机内装熔丝。电动机的数量取决于电动座椅的类型，通常两向移动座椅安装四个电动机，电动座椅使用电动机最多的可达八个。电动座椅越来越智能化和人性化，不但有多达十几种调节方向的方式，而且具有按摩和“迎宾”功能。例如有的轿车的驾驶座椅，驾驶人上车后，关好车门，接通点火开关，电动座椅会自动向前移动约25mm，以便于驾驶人操纵方向盘；驾驶人退出点火钥匙，打开车门准备离开时，电动座椅会自动向后移动约25mm，以便于驾驶人下车等。本实施例针对目前驾驶员或乘客仅能凭直观感受进行座椅调节，由于主观性，经常出现反复调节无法获得较舒适和安全的驾驶姿势的情况。让驾驶员更加方便快捷的寻找到适合自己的驾驶姿势，实现驾驶更加舒适。提出一种汽车座椅自适应调节方法。该方法具体包括以下步骤：s1：预设模块100根据坐姿理论预设车辆座椅的部分参数；s2：体型数据采集模块200获取驾驶员或乘车人员的体型数据；s3：初始化模块300根据获取的体型数据及预设的相关参数设置座椅参数，完成标准座椅姿态的初始化参数设置；s4：驾驶员或乘车人员坐上各自座椅一段时间后，传感模块400获取该段时间内对应座椅的座面和靠背的压力数据；s5：调节模块500根据传感模块400采集的压力数据，自动调整座椅由标准座椅姿态至修正座椅姿态。包括以下步骤，体型数据采集模块200持续开启并记录驾驶员或乘车人员体型数据，在驾驶员每次上车前对座椅初始化参数设置至标准座椅姿态；传感模块400开启并持续记录压力数据，驾驶员或乘车人员每次下车后对驾驶姿态由修正座椅姿态至座椅预设姿态；驾驶员员或乘车人员再次驾驶或乘坐时使用按键模块600，触发控制单元将座椅调整到预设姿态或对应的标准座椅姿态。预设车辆座椅的部分参数、初始化设置的参数和修正座椅姿态下的调整参数保存至存储模块700；将存储的参数与对应的驾驶员或乘车人员身份匹配；调节模块500根据对应驾驶员或乘车人员的身份由存储模块700调用参数后直接调整座椅参数设置。体型数据采集模块200包括以下采集步骤，利用摄像头和雷达记录驾驶员或乘车人员的体型数据；在驾驶员或乘车人员走向车辆成单腿直立或双腿站立时，利用图像识别技术和雷达测距获取对应人员的体型信息。体型数据的获得包括以下步骤，假定某时刻通过测量获得人物对象与车辆的距离为d；距离d下，1m高度对应采集图像中的高度为x作为换算比例；根据换算比例将图像中驾驶员的身高、大腿长、小腿长和躯干高度换算获得人物对象的身高h、大腿长t、小腿长s和躯干高度b；多次检测直到人物对象接近车门无法继续检测；假设共计检测到n个时刻，所有时刻的体型数记住为数列s[n]；体型数据为数列s[n]的平均值s[n]/n，对应驾驶员的身高、大腿长、小腿长和躯干高度分别记为预设部分座椅参数包括以下步骤，设置座椅预设参数为座面夹角θ2＝10、靠背夹角θ3＝80和sgrp参考点高度h；设置座椅固定参数为最大腿部延伸长度l1、座面深度l2和靠背高度l3；定义座椅预设姿态为g1。标准座椅姿态为g2包括如下计算步骤，座椅高度h1＝h+b-l3*cos8+x1x1为修正值，根据座椅特性设置；腿部延伸长度l4＝t-l2；小腿与地面夹角θ1，sinθ1＝h1+t*sinθ2/s。座椅前后距离l5＝s*cosθ1+t*cosθ2+x2x2为修正值，根据座椅特性设置；头枕高度h2＝b*cosθ3+h1+x3x3为修正值，根据座椅特性设置获取压力数据包括获取座面和靠背的压力数据，座面和靠背设置多组传感器，将获取的数据分别记为，前置座面压力p1、p2；后置座面压力p3、p4；低位靠背压力q1、q2；高位靠背压力q3、q4。调节模块500根据压力数据，由标准座椅姿态为g2继续自动调整至修正座椅姿态g3，包括以下步骤，若p3、p4的平均值>p1、p2的平均值，加大座面夹角θ2，反之则减小；当p1、p2的平均值≤p3、p4的平均值≤p1、p2的平均值*x4x4为修正值，根据座椅特性设置完成座面夹角θ2调整；调节过程中座面夹角θ2取值范围为0～15，若达到最大或最小角度时停止座面夹角调整；若q1、q2>q3、q4，加大靠背夹角θ3，反之则减小；当q3、q4的平均值≤q1、q2的平均值≤q3、q4的平均值*x5x5为修正值，根据座椅特性设置完成靠背夹角θ3调整；调节过程中靠背夹角θ3取值范围为60～90，达到最大或最小角度时停止靠背夹角θ3调整；全部调整完成后发送提示音，提示驾驶员座椅调节完成。目前座椅舒适性评价分主观评价和客观评价两种评价方式，其中主观评价是以人的主观判断为基础，通过合理的组织形式，由专业试验评价人员按照一定的主观感觉评价规范，通过对被评价车辆的观感、操作感受、在典型行驶道路的试乘试驾、常规维护保养的实施，站在顾客、用户的立场，以专业评价人员的水准对样车进行评价，对每一评价项目进行评分、给出评语。而客观评价是指以人的生理因素作为舒适度的评价指标，借助各种检测系统或软件来分析、处理的评价方法，如人体与座椅接触面压力检测系统等。客观评价最大的特点是不以人的主观意志为转移，一般情况下，客观评价给出的结果是较为准确可靠。为验证本实施例自适应调节方法的舒适度，利用jack软件任务分析工具包实时评级任务，在姿态捕捉测试中利用evart通过捕捉被测试者标记点获取实时人体关节空间三维坐标数据(骨骼跟踪技术)，将所捕获的数据导入jack软件中，利用jack软件的工具包对人体的三维数据实时记录并构建虚拟人的姿态参数，通过matlab软件编程对位姿关键参数处理和分析，与现有数据库中存在人体型所对应的理论舒适位姿参数进行差异对比，判断是否接近理论上的舒适位姿。具体的，测试选择本司5名不同体型的员工进行测试，并根据被测试者的体型在数据库中匹配理论舒适位姿的座椅参数，最后利用jack软件输出的实时位姿参数与理论舒适位姿参数进行差异对比，通过差异率来评价座椅是否达到舒适位姿。因此本实施例中选择座椅样本的参数如下表1，分别包括本申请的自适应座椅1和已有电动座椅2。表1：座椅样本参数参数座椅1座椅2总高(cm)108127座面高(cm)45/5246-58座面宽(cm)4656靠背高(cm)5470靠背宽(cm)4654承托高(cm)2820表2：参与测试者体型参数人员年龄身高体重膝盖高1221624240.72241685042.73261725543.14281755844.95301806546通过测试者体型参数在软件数据库中找到匹配的理论舒适位姿，并利用捕捉被测试者标记点实时获取的人体关节空间三维坐标数据，再利用matlab软件编程得到实际经过座椅1和座椅2调节过的实际角度计算，求出关节角度的平均值、最小值、最大值和标准差，进行差异对比，最终得到的实际结数据果如下表3和表4：表3：座椅1实际测试数据。测试者1测试者2测试者3测试者4测试者5输出平均差躯干屈伸79.1186.1890.2695.5398.350.0562肩外展左24.7530.2632.5935.5638.430.03656肩外展右-47.66-25.02-20.15-18.16-15.430.02884肩屈伸左11.8812.8318.3820.6718.550.03720肩屈伸右48.6651.7154.5458.6362.010.0423大腿左侧132.65141.66146.56150.53154.340.0515大腿右侧140.23149.53151.98156.10157.890.0498膝盖左侧89.2295.5298.55101.34104.430.0359膝盖右侧90.9693.0995.0898.53102.450.0489表4：座椅2实际测试数据。测试者1测试者2测试者3测试者4测试者5输出平均差躯干屈伸71.2479.7682.7589.0792.370.1082肩外展左16.2428.6730.5731.3732.670.1282肩外展右-55.34-28.37-18.34-12.31-10.340.1672肩屈伸左6.348.2415.3918.7312.680.1627肩屈伸右40.3446.9349.0451.0157.920.1357大腿左侧124.34138.76139.52141.08149.360.1486大腿右侧132.76140.67148.04150.37151.520.1268膝盖左侧81.6789.6790.7699.04101.600.1507膝盖右侧81.7280.7589.0490.0797.310.1143明显可以看出，现有电动座椅2调节后的位姿根本未到位，且平均差值在10～15％左右，而本申请座椅1调节后能够在1～5％之间，更加具有舒适的体验。利用cosyman&ramsis舒适性仿真软件评估，结合h点检测、体压分布检查、座椅发泡硬度检测和座椅固有频率分析来对座椅舒适度进行评价。振动对驾驶员的直接影响涉及躯干和身体局部的动态反应行为、生理反应、性能减退和敏感度障碍，实施例2参照图3～4的示意，示意为本实施例提出的一种汽车座椅自适应调节系统的整体原理结构示意图，该系统包括预设模块100、体型数据采集模块200、初始化模块300、传感模块400、调节模块500和存储模块700。更加具体的，预设模块100用于预设车辆座椅的部分参数；体型数据采集模块200用于采集人物对象的体型数据；初始化模块300与预设模块100、体型数据采集模块200连接，用于初始化座椅参数设置；传感模块400用于获取座椅的座面和靠背的压力数据；调节模块500与初始化模块300、传感模块400连接，用于自动修正调整座椅由标准座椅姿态至修正座椅姿态。按键模块600和存储模块700用于座椅调整参数的保存和调用。本实施例中需要说明的是，体型数据采集模块200为设置于车身的摄像设备和雷达设备，分别用于图像识别转换和雷达测距，在驾驶员走向车辆成单腿直立或双腿站立时，利用图像识别技术、雷达测距获取驾驶员体型信息。对于车辆的汽车座椅自动调节系统，当然包括电子控制器ecu和执行机构的驱动，ecu包括输入接口、微机cpu和输出处理电路等，执行机构的驱动包括驱动座椅调整的电机，本实施例中预设模块100、初始化模块300、传感模块400、调节模块500和存储模块700与微机cpu进行芯片集成接入汽车座椅自动调节系统中，上述模块为写入上述算法程序的线路板硬件设备，由微机cpu芯片集成后，通过各模块输出的信号发送至微机cpu中生成指令发送至执行机构实现对座椅的调整。按键模块600通过电子控制器ecu的中控屏与用户进行交互，通过选择按键是否调用存储模块700的历史数据。进一步的，电子控制器(ecu)是一个微缩了的计算机管理中心，它以信号(数据)采集、计算处理、分析判断、决定对策作为输入，然后以发出控制指令、指挥执行器工作作为输出有时，它还要给传感器提供稳定电源或是参考电压，其全部功能是通过各种硬件和软件的总和来完成的，其核心是以单片机为主体的微型计算机系统。例如包括微型计算机(微机cpu)、各种存储器、输入/输出接口(i/o)，以及在cpu、存储器和i/o之间传递信息的数据总线、地址总线和控制总线，产生时间节拍脉冲以控制微机操作的计时器等。通常全部集中在一块芯片上，或者与其他模块进行集成。如在本申请所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳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，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。当前第1页1 2 3