一种快速适应地形的座椅调节装置及其调节方法与流程

本发明涉及座椅调节的技术领域，具体涉及一种快速适应地形的座椅调节装置及其调节方法。

背景技术：

目前市面上的座椅在地面平整的情况下可以很好安放和使用，但座椅放置在不平整的地面，会出现有的椅脚悬空的情况，当使用者坐在座椅上时座椅可能来回抖动无法平稳放置，这将给使用者带来极大的不便。一旦在工作、学习、生活场所中出现地面不平整导致座椅来回抖动的情况，将有可能影响到使用者正常的工作、学习、生活。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供快速适应地形的座椅调节装置及其调节方法。

本发明提供了一种快速适应地形的座椅调节装置，用于在地形不平整情况下对具有四个椅脚的座椅进行调节，具有这样的特征，包括：三轴加速度传感器，设置在座椅上，用于捕捉座椅在非稳态情况下的加速度生成加速度信号；微处理器，设置在座椅上，采集三轴加速度传感器捕捉到的加速度信号生成加速度数据，处理加速度数据得到三轴加速度传感器的波动值，分析三轴加速度传感器的波动值是否处于预设波动值的范围内并生成对应的驱动信号；驱动部，设置在座椅的椅脚上，根据驱动信号运作以调节椅脚的高度，从而适应地形不平整情况。

在本发明提供的快速适应地形的座椅调节装置中，还可以具有这样的特征：其中，驱动部包括：四个步进电机，分别对应设置在四个椅脚上，根据驱动信号运转；以及四个调节高度地脚螺栓，分别对应设置在四个椅脚的下端，且与四个进步电机一一对应连接，在四个进步电机的带动下调节高度。

在本发明提供的快速适应地形的座椅调节装置中，还可以具有这样的特征：其中，椅脚具有上部分和下部分，驱动部具有四个直线电机，直线电机的具有双驱动轴，分别连接椅脚的上部分和下部分，直线电机根据驱动信号运转，带动椅脚的下部分旋转以调节高度。

在本发明提供的快速适应地形的座椅调节装置中，还可以具有这样的特征：其中，非稳态情况为座椅处于来回晃动的情况。

本发明还提供了一种快速适应地形的座椅调节方法，适用于上述的快速适应地形的座椅调节装置，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤1，摇晃座椅，并采用设置在座椅上的三轴加速度传感器捕捉座椅在晃动时的加速度生成对应的加速度信号；步骤2，采用设置在座椅上的微处理器采集三轴加速度传感器捕捉到的加速度信号生成加速度数据；步骤3，采用微处理器处理加速度数据得到三轴加速度传感器的波动值，步骤4，采用微处理器分析三轴加速度传感器的波动值是否处于预设波动值的范围内；步骤5，当三轴加速度传感器的波动值不处于预设波动值范围内时，采用微处理器基于加速度数据计算得到座椅在非稳态情况下的倾斜角的方向以及倾斜角的大小；步骤6，基于倾斜角的方向以及倾斜角的大小，采用微处理器根据座椅的当前状态计算出调节高度；步骤7，采用设置在座椅的椅脚上的驱动部按照调节高度来调节椅脚。

在本发明提供的快速适应地形的座椅调节方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤4中预设波动值wp的范围为0.95～1.05，加速度传感器的波动值w0满足公式1或公式2：

在公式1、2中，ax为在以加速度传感器所在位置为原点且以座椅坐垫面的当前所处平面为xy平面的三维坐标系内的x轴方向的加速度分量的大小；ay为三维坐标系内的y轴方向的加速度分量的大小；az为三维坐标系内的z轴方向的加速度分量的大小；g为重力加速度。

在本发明提供的快速适应地形的座椅调节方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤5中的倾斜角为：非稳态情况下座椅坐垫面当前所处平面与水平放置座椅情况下座椅坐垫面所处平面之间的夹角，倾斜角的大小等于三维坐标系内的z轴方向的加速度分量与重力加速度之间的夹角的大小，倾斜角的方向采用z轴方向的加速度分量的正负来表示，设三维坐标系内的z轴方向的加速度分量与重力加速度的夹角为γ，γ通过以下公式计算得出：

公式3、4中，ax为三维坐标系内的x轴方向的加速度分量的大小；ay为三维坐标系内的y轴方向的加速度分量的大小；az为三维坐标系内的z轴方向的加速度分量的大小；g为重力加速度。

在本发明提供的快速适应地形的座椅调节方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤6中的座椅的当前状态包含四个椅脚与地面接触的状态，调节高度的求解计算过程如下：

h＝l·sine(5)

公式5中，h为调节高度；l为四个椅脚中悬空椅脚与非相邻椅脚之间的长度；e为倾斜角。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的快速适应地形的座椅调节装置，因为具有：三轴加速度传感器、微处理器以及驱动部，所以使用者只需要将座椅放置在地面上再来回晃动座椅，通过三轴加速度传感器便可捕捉座椅在非稳态情况下的加速度，然后通过微处理器分析处理得出需要调节的高度，驱动部再根据调节高度运转，从而使得悬空的椅脚也能接触到地面，即座椅的所有椅脚都接触地面，进而达到座椅稳定的目的。

本发明的快速适应地形的座椅调节装置结构简单、安装便捷，其调节方法操作简单，适用范围广，能良好地适应地面不平整的情况。

附图说明

图1是本发明的实施例中快速适应地形的座椅调节装置的结构示意图；

图2是本发明的实施例中快速适应地形的座椅调节方法的流程图；

图3是本发明的实施例中快速适应地形的座椅调节方法中三维坐标系的示意图；

图4是本发明的实施例中快速适应地形的座椅调节方法中调节高度的示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明快速适应地形的座椅调节装置及其调节方法作具体阐述。

图1是本发明的实施例中快速适应地形的座椅调节装置的结构示意图。

如图1所示，本实施中的快速适应地形的座椅调节装置100用于在地形不平整情况下对具有四个椅脚的座椅进行调节。

快速适应地形的座椅调节装置100包括：三轴加速度传感器10、微处理器20以及驱动部30。

三轴加速度传感器10设置在座椅上。用于捕捉座椅在非稳态情况下的加速度生成加速度信号。非稳态情况为座椅处于来回晃动的情况。

微处理器20设置在座椅上。采集三轴加速度传感器捕捉到的加速度信号生成加速度数据，处理加速度数据得到三轴加速度传感器的波动值，分析三轴加速度传感器的波动值是否处于预设波动值的范围内并生成对应的驱动信号。

驱动部设置在座椅的椅脚上30。根据驱动信号运作以调节椅脚的高度，从而适应地形不平整情况。

驱动部30可以采用以下两种实施方式：

第一种方式：驱动部30包括四个步进电机以及四个调节高度地脚螺栓。四个步进电机分别对应设置在四个椅脚上，根据驱动信号运转。四个调节高度地脚螺栓分别对应设置在四个椅脚的下端，且与四个进步电机一一对应连接，分别在四个进步电机的带动下调节高度。在本实施例中，驱动部30采用第一种方式。

第二种方式：椅脚1具有上部分和下部分。驱动部30具有四个直线电机。直线电机的具有双驱动轴，分别连接椅脚的上部分和下部分。直线电机根据驱动信号运转，保持上部分部不旋转，带动椅脚的下部分旋转以调节高度。

本实施例提供的快速适应地形的座椅调节方法适用于快速适应地形的座椅调节装置100。

图2是本发明的实施例中快速适应地形的座椅调节方法的流程图。图3是本发明的实施例中快速适应地形的座椅调节方法中三维坐标系的示意图。图4是本发明的实施例中快速适应地形的座椅调节方法中调节高度的示意图。

如图2所示，快速适应地形的座椅调节方法，包括以下步骤：

步骤1，摇晃座椅，并采用设置在座椅上的三轴加速度传感器捕捉座椅在晃动时的加速度生成对应的加速度信号，然后进入步骤2。

步骤2，采用设置在座椅上的微处理器采集三轴加速度传感器捕捉到的加速度信号生成加速度数据，然后进入步骤3。

步骤3，采用微处理器处理加速度数据得到三轴加速度传感器的波动值，然后进入步骤4。

步骤4，采用微处理器分析三轴加速度传感器的波动值是否处于预设波动值的范围内，当判断结果为是时，进入步骤5，当判断结果为否时，返回步骤1。

预设波动值wp的范围为0.95～1.05，

加速度传感器的波动值w0满足公式1或公式2：

在公式1、2中，ax为在以加速度传感器所在位置为原点且以座椅坐垫面的当前所处平面为xy平面的三维坐标系(如图3所示)内的x轴方向的加速度分量的大小；ay为三维坐标系内的y轴方向的加速度分量的大小；az为三维坐标系内的z轴方向的加速度分量的大小；g为重力加速度。

步骤5，当三轴加速度传感器的波动值不处于预设波动值范围内时，采用微处理器基于加速度数据计算得到座椅在非稳态情况下的倾斜角的方向以及倾斜角的大小，然后进入步骤6。

步骤5中的倾斜角e为：非稳态情况下座椅坐垫面当前所处平面与水平放置座椅情况下座椅坐垫面所处平面之间的夹角，即如图3所示xy平面与水平线之间的夹角e。

倾斜角e的大小等于三维坐标系内的z轴方向的加速度分量与重力加速度之间的夹角γ的大小，倾斜角e的方向通过z轴方向的加速度分量的正负来表示，

夹角γ通过以下公式计算得出：

公式3、4中，ax为三维坐标系内的x轴方向的加速度分量的大小；ay为三维坐标系内的y轴方向的加速度分量的大小；az为三维坐标系内的z轴方向的加速度分量的大小；g为重力加速度。

步骤6，基于倾斜角的方向以及倾斜角的大小，采用微处理器根据座椅的当前状态计算出调节高度，然后进入步骤7。

在步骤6中的座椅的当前状态包含四个椅脚与地面接触的状态，

如图4所示，调节高度的求解计算如下：

h＝l·sine(4)

公式4中，h为调节高度；l为四个椅脚中悬空椅脚与非相邻椅脚之间的长度；e为倾斜角，e的大小等于夹角γ的大小。

步骤7，采用设置在座椅的椅脚上的驱动部按照调节高度来调节椅脚，使得所有四个椅脚都接触到地方且使得坐垫面处于水平状态。接着进入结束状态。

实施例的作用与效果

根据本实施例所涉及的快速适应地形的座椅调节装置，因为具有：三轴加速度传感器、微处理器以及驱动部，所以使用者只需要将座椅放置在地面上再来回晃动座椅，通过三轴加速度传感器便可捕捉座椅在非稳态情况下的加速度，然后通过微处理器分析处理得出需要调节的高度，驱动部再根据调节高度运转，从而使得悬空的椅脚也能接触到地面，即座椅的所有椅脚都接触地面，进而达到座椅稳定的目的。

本实施例的快速适应地形的座椅调节装置结构简单、安装便捷，其调节方法操作简单，进一步，根据上述调节高度求解中l的定义可知，确定调节高度的过程与坐垫面的形状、大小没有直接关联，只与悬空椅脚和该悬空椅脚的非相邻椅脚之间的长度有关，因此，只要是具有四个椅脚的座椅均适用，适用范围广，能良好地适应地面不平整的情况。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。