一种自适应自动调节高度和桌面倾斜角度的书桌的制作方法

本实用新型涉及办公家具技术领域，具体涉及到一种自适应自动调节高度和桌面倾斜角度的书桌。

背景技术：

书桌是人们日常读书写字必备的一种办公家具。常见的书桌形式大多是固定高度、台面为一平面的结构。家庭中使用书桌的人可能不止一个人，同时，儿童身高一直处于生长状态，为了有良好的坐姿，桌子的高度也应该是随着使用者身高能够变化的。为了解决此问题，出现了将桌子腿做成重叠的上下两部分结构，用插销连接，当桌子矮了时，下部分桌子腿不动，插销插在更高一级的连接孔中。这种方法需要人手动去抬起桌面，根据高度插不同的孔位，操作不便，而且孔位不能连续调节，是分级调节，对某一身高的使用者来说，相邻两级都不一定适合。

为了便于阅读和书写舒适，很多桌面做成了倾斜桌面。这种倾斜桌面有两种，一种是固定倾斜角度的桌面，另一种是可调节倾斜角度的桌面。固定倾斜角度显然不能随着使用者身高变化变动角度；可调节倾斜桌面有固定倾斜角孔位结构和角度连续可调的结构，固定孔位结构显然连续定位精度不够，角度连续可调结构只是使用者根据自己适应角度一次性调好锁紧，不能随着使用者观看角度变化调节桌面倾角。

技术实现要素：

本实用新型针对上述现有技术中的不足，提出了一种能够实时测量使用者头部姿态，根据头部姿态实时调整桌子的高度和桌面的倾斜角度，以保持舒适的看书或书写角度。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种自适应自动调节高度和桌面倾斜角度的书桌，其特征在于：该系统包括书桌本体组件、高度调节组件、倾斜角调节组件、人体位姿测量组件、电机控制电路五部分；

书桌本体组件包括托板1、水平桌面2、倾斜桌面3和桌腿4、销轴20五部分；托板1用于承托高度调节组件及放置书籍等物品；水平桌面2用于承托倾斜角度调节组件，同时作为倾斜桌面的安装基体；倾斜桌面3是书桌的工作面，通过销轴20安装于水平桌面2上，用于使用者放置书籍和纸张；桌腿4位于整个书桌的最下面，用于承托除其自身以外的所有书桌组件；销轴20用于连接水平桌面2、倾斜桌面3；

上述高度调节组件包括高度调节步进电机5、高度提升螺杆6、螺杆顶盖7、提升组件支撑杆8和高度提升螺母9五部分；高度调节步进电机5用于驱动高度提升螺杆，为提升整个桌面高度提供动力；高度提升螺杆6下端与高度调节步进电机5相连接，顶端与与螺杆顶盖7相接触，与高度提升螺母9配合形成螺纹副，传递步进电机的驱动力至桌面，用于提升整个桌面高度；提升组件支撑杆8用于支撑高度提升螺母9；

上述倾斜角调节组件包括下连接销轴10、下倾斜角调节电机连接关节11、倾斜角调节步进电机12、伸缩调节螺杆13、上连接销轴14、上倾斜角调节电机连接关节15、桌面连接关节16部分；下连接销轴10将下倾斜角调节电机连接关节11和桌面连接关节16连接成铰链，用于调节倾斜桌面3倾斜角度时的下支撑；倾斜角调节步进电机12连接伸缩调节螺杆13，当倾斜角调节步进电机12正向旋转时，伸缩调节螺杆13伸长，将倾斜桌面3与水平面的倾角增大，反之减小；上连接销轴14穿入上倾斜角调节电机连接关节15的孔中，形成铰链，用于调节倾斜桌面3倾斜角度时的上支撑；

上述人体位姿测量组件包括人眼位置测量装置17、控制电压输出线18组成；人眼位置测量装置为现有的通用视觉测量装置，典型产品有天远三维FreeScanX3、先临三维EinScan-Pro等三维视觉测量仪均可满足本申请要求，测得的双眼高度和倾斜角度分别以两路电压信号输出，电压大小体现高度和倾斜角度大小；书桌在使用者坐姿发生变化时，人眼位置测量装置17实时测量人眼高度和倾斜角度，将人眼高度和倾斜角度对应的两路电压信号通过导线18传递给倾斜角调节步进电机12调节桌面倾斜角度和高度调节步进电机5以调节整体桌面高度。

上述电机控制电路包括桌面高度调节控制电路部分和桌面倾斜角调节控制电路部分；桌面高度调节控制电路部分包括高度调节步进电机5、桌面高度调节滑线变阻器21、桌面高度控制电压调节电阻22、控制器电源23、第二电压比较器30、接地线29、桌面高度调节驱动电源27；桌面倾斜角调节控制电路部分包括倾斜角调节步进电机12、桌面倾斜角调节滑线变阻器24、桌面倾斜角控制电压调节电阻19、控制器电源23、第一电压比较器25、接地线28、桌面高度调节驱动电源26；

人眼位置测量装置17输出的人眼高度电压值与桌面高度调节滑线变阻器21上的电压值共同送入第二电压比较器30，第二电压比较器30输出电压作为控制电压，控制高度调节步进电机5；人眼位置测量装置17输出的人眼角度电压值与桌面倾斜角调节滑线变阻器24上的电压值共同送入第一电压比较器25，第一电压比较器25输出电压作为控制电压，控制倾斜角调节步进电机12。

本实用新型具有如下有益效果：

1、适用人群广，本书桌可适用于儿童、成人等不同身高的使用者，也适用于身体不能坐直的使用者；

2、使用方式多，本书桌在使用者更换使用时的身体状态时，桌面高度和角度可以自适应调节，以保证始终舒适高度和角度阅读或书写，对防止斜视、近视等眼科疾病具有一定作用；

3、节约成本，由于本书桌可适用于不同使用者，一个家庭可以只买一套此书桌，既可以全家都能使用，还可以随着家庭中的孩子身高变化自动调节桌面高度，不必经常更换书桌。

附图说明

1-托板、2-水平桌面、3-倾斜桌面、4-桌腿、5-高度调节步进电机、6-高度提升螺杆、7-螺杆顶盖、8-提升组件支撑杆、9-高度提升螺母、10-下连接销轴、11-下倾斜角调节电机连接关节、12-倾斜角调节步进电机、13-伸缩调节螺杆、14-上连接销轴、15-上倾斜角调节电机连接关节、16-桌面连接关节、17-人眼位置测量装置、18-控制电压输出线、19-桌面倾斜角控制电压调节电阻、20-销轴、21-桌面高度调节滑线变阻器、22-桌面高度控制电压调节电阻、23-控制器电源、24-桌面倾斜角调节滑线变阻器、25-第一电压比较器、26-桌面高度调节驱动电源、27-桌面高度调节驱动电源、28-第一接地线、29-第二接地线、30-第二电压比较器。

图1书桌整体结构图

图2书桌高度调节组件示意图

图3书桌倾斜角调节组件示意图

图4人体位姿测量组件位置示意图

图5高度调节控制电路示意图

图6倾斜角调节控制电路示意图

图7高度调节、倾斜角调节控制电路原理图

具体实施方式

根据附图1至7所示，本实用新型的一种自适应自动调节高度和桌面倾斜角度的书桌，该系统包括书桌本体组件、高度调节组件、倾斜角调节组件、人体位姿测量组件、电机控制电路五部分；

书桌本体组件包括托板1、水平桌面2、倾斜桌面3和桌腿4、销轴20五部分；托板1用于承托高度调节组件及放置书籍等物品；水平桌面2用于承托倾斜角度调节组件，同时作为倾斜桌面的安装基体；倾斜桌面3是书桌的工作面，通过销轴20安装于水平桌面2上，用于使用者放置书籍和纸张；桌腿4位于整个书桌的最下面，用于承托除其自身以外的所有书桌组件；销轴23用于连接水平桌面2、倾斜桌面3；

上述高度调节组件包括高度调节步进电机5、高度提升螺杆6、螺杆顶盖7、提升组件支撑杆8和高度提升螺母9五部分；高度调节步进电机5用于驱动高度提升螺杆，为提升整个桌面高度提供动力；高度提升螺杆6下端与高度调节步进电机5相连接，顶端与与螺杆顶盖7相接触，与高度提升螺母9配合形成螺纹副，传递步进电机的驱动力至桌面，用于提升整个桌面高度；提升组件支撑杆8用于支撑高度提升螺母9；

上述倾斜角调节组件包括下连接销轴10、下倾斜角调节电机连接关节11、倾斜角调节步进电机12、伸缩调节螺杆13、上连接销轴14、上倾斜角调节电机连接关节15、桌面连接关节16部分；下连接销轴10将下倾斜角调节电机连接关节11和桌面连接关节16连接成铰链，用于调节倾斜桌面3倾斜角度时的下支撑；倾斜角调节步进电机12连接伸缩调节螺杆13，当倾斜角调节步进电机12正向旋转时，伸缩调节螺杆13伸长，将倾斜桌面3与水平面的倾角增大，反之减小；上连接销轴14穿入上倾斜角调节电机连接关节15的孔中，形成铰链，用于调节倾斜桌面3倾斜角度时的上支撑；

上述人体位姿测量组件包括人眼位置测量装置17、控制电压输出线18组成；人眼位置测量装置为现有的通用视觉测量装置，典型产品有天远三维FreeScanX3、先临三维EinScan-Pro等三维视觉测量仪均可满足本申请要求，测得的双眼高度和倾斜角度分别以两路电压信号输出，电压大小体现高度和倾斜角度大小；书桌在使用者坐姿发生变化时，人眼位置测量装置17实时测量人眼高度和倾斜角度，将人眼高度和倾斜角度对应的两路电压信号通过导线18传递给倾斜角调节步进电机12调节桌面倾斜角度和高度调节步进电机5以调节整体桌面高度。

上述电机控制电路包括桌面高度调节控制电路部分和桌面倾斜角调节控制电路部分；桌面高度调节控制电路部分包括高度调节步进电机5、桌面高度调节滑线变阻器21、桌面高度控制电压调节电阻22、控制器电源23、第二电压比较器30、接地线29、桌面高度调节驱动电源27；桌面倾斜角调节控制电路部分包括倾斜角调节步进电机12、桌面倾斜角调节滑线变阻器24、桌面倾斜角控制电压调节电阻19、控制器电源23、第一电压比较器25、接地线28、桌面高度调节驱动电源26；

该自适应自动调节高度和桌面倾斜角度的书桌工作步骤如下：

步骤一：使用者坐在自行选定的椅子上，开通书桌的电源，人眼位置测量装置17测量使用者双眼高度及倾角并将上述双眼高度及倾角在其内部转换为输出电压，分别传送至第一电压比较器25和第二电压比较器30；

步骤二：调节桌面倾斜角控制电压调节电阻19至预设值，调节桌面高度控制电压调节电阻22至预设值，人眼位置测量装置17输出的人眼高度电压值与桌面高度调节滑线变阻器21上的电压值共同送入第二电压比较器30，第二电压比较器30输出电压作为控制电压，控制高度调节步进电机5调节至设定值；人眼位置测量装置17输出的人眼角度电压值与桌面倾斜角调节滑线变阻器24上的电压值共同送入第一电压比较器25，第一电压比较器25输出电压作为控制电压，控制倾斜角调节步进电机12调节至设定值。

以上这些设定值建议桌面的角度在10-30°，高度为70-90cm。

本实用新型适用人群广，本书桌可适用于儿童、成人等不同身高的使用者，也适用于身体不能坐直的使用者；本实用新型设计的书桌在使用者更换使用时的身体状态时，桌面高度和角度可以自适应调节，以保证始终以设定的高度和角度阅读或书写，对防止斜视、近视等眼科疾病具有一定作用；本实用新型的使用可节约成本，由于本书桌可适用于不同使用者，一个家庭可以只买一套此书桌，既可以全家都能使用，还可以随着家庭中的孩子身高变化自动调节桌面高度，不必经常更换书桌。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例，并非用于限定本实用新型的保护范围；凡是在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。