本发明涉及家具领域，具体而言，涉及一种数字化可调弹性装置、系统以及身体支承装置。
背景技术：
：随着社会和经济的发展，人们花更多的时间处于坐下或躺卧的状态之中。在这些状态下座椅或床垫对人体的合理支撑对保障人体健康至关重要，同时现代人也越来越重视座椅、枕头、床垫等身体支承装置的健康性和舒适性。为达到健康舒适的目的，以床垫为例，传统厂商采用了独立袋装弹簧技术，记忆海绵、天然乳胶、透气纤维等材料，以最大限度地提高其舒适程度。然而，由于人们不同个体对支撑软硬度的需求不同，身体不同部位和不同姿态下对各床垫各局部的支撑需求也不同，传统的非可调床垫，即使采用多分区的袋装弹簧，也并不能对所有人和其所有部位和姿态提供良好支撑。因此近些年来，出现了软硬度可调的床垫如图1。在座椅中，也出现了腰部支撑可调的调节型座椅。现有技术对身体支承装置的都存在可调节参数单一、弹簧弹性非线性、调节精度低、以及调节与反馈实现装置复杂成本高等问题，难以推广和达到良好性能。技术实现要素：本发明的第一目的在于提供一种数字化可调弹性装置，能够提高座椅、枕头、床垫等身体支承装置的舒适度，从而有利于健康。本发明的第二目的在于提供一种数字化可调弹性系统，该数字化可调弹性系统有利于提高座椅、枕头、床垫等身体支承装置的舒适度。本发明的第三目的在于提供一种身体支承装置，该装置在支撑人的身体时，舒适度高，有利于健康。为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：一种数字化可调弹性装置，包括：弹性元件；第一伸缩组件；第一伸缩组件固定连接于弹性元件；第一伸缩组件用于限定弹性元件的弹性，以调节弹性元件的劲度系数；第二伸缩组件；第二伸缩组件设置在弹性元件的或顶端；以及驱动机构；第一伸缩组件和第二伸缩组件均连接于驱动机构；驱动机构被配置为用于对第一伸缩组件和第二伸缩组件进行伸张或者压缩。在本发明较佳的实施例中，弹性元件为螺旋弹簧。在本发明较佳的实施例中，螺旋弹簧的第一端缠绕在第一伸缩组件上。在本发明较佳的实施例中，第二伸缩组件粘接于第一伸缩组件。在本发明较佳的实施例中，第一伸缩组件包括至少一个气囊或者第一伸缩组件包括至少一个液囊；第二伸缩组件包括至少一个气囊或者第二伸缩组件包括至少一个液囊。在本发明较佳的实施例中，驱动机构包括多根管道以及驱动源；多根管道均连接于驱动源。在本发明较佳的实施例中，每一个管道上均设置有阀门。一种数字化可调弹性系统，其包括上述的数字化可调弹性装置，以及控制系统；控制系统电连接于数字化可调弹性装置。一种身体支承装置，其包括上述的数字化可调弹性装置，以及支承装置本体；数字化可调弹性装置安装于支承装置本体上。本发明的有益效果是：本发明提供的一种数字化可调弹性装置，包括弹性元件、第一伸缩组件、第二伸缩组件以及驱动机构。其中，第一伸缩组件固定连接于弹性元件；第一伸缩组件用于限定弹性元件的弹性，以调节弹性元件的劲度系数。第二伸缩组件设置在弹性元件的底端；第二伸缩组件被配置为用于调节数字化可调弹性装置的高度。第一伸缩组件和第二伸缩组件均连接于驱动机构；驱动机构被配置为用于对第一伸缩组件和第二伸缩组件进行伸张或者压缩。该数字化可调弹性装置实现了弹性元件自由高度和劲度系数的独立调节，从而达到对弹性元件支撑力和软硬度感受的同时分别控制。将该数字化可调弹性装置应用于身体支承装置，能够有效地提高座椅、枕头、床垫等身体支承装置的舒适度，从而有利于健康。本发明提供的一种数字化可调弹性系统，其包括上述的数字化可调弹性装置，以及控制系统；控制系统电连接于数字化可调弹性装置。通过设置控制系统，该数字化可调弹性系统能够实现自适应主动调节和受控调节，进一步地有利于提高座椅、枕头、床垫等身体支承装置的舒适度，有利于健康。本发明提供的一种身体支承装置，其包括上述的数字化可调弹性装置，以及支承装置本体；数字化可调弹性装置安装于支承装置本体上。该装置在支撑人的身体时，舒适度高，有利于健康。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。图1为现有技术中身体支承装置的示意图；图2为本发明第一实施例提供的数字化可调弹性装置的第一状态的结构示意图；图3为本发明第一实施例提供的数字化可调弹性装置的第二状态的结构示意图；图4为本发明第二实施例提供的数字化可调弹性装置的结构示意图。图标：100-数字化可调弹性装置；110-弹性元件；120-第一伸缩组件；121-第一气囊；122-第二气囊；130-第二伸缩组件；131-第三气囊；132-第四气囊；140-驱动机构；141-管道；142-阀门；150-支撑板；200-数字化可调弹性装置。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“内”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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。第一实施例请参照图2-图3，本实施例提供一种数字化可调弹性装置100，其包括包括弹性元件110、第一伸缩组件120、第二伸缩组件130以及驱动机构140。进一步地，弹性元件110可以选择螺旋弹簧、弹性海绵、其他弹性体、弹性海绵与螺旋弹簧的复合体或者任意两种或多种弹性体的结合体。本实施例中，上述的弹性元件110选择螺旋弹簧。进一步地，第一伸缩组件120固定连接于弹性元件110。可选地，上述的第一伸缩组件120可以选择固定连接于弹性元件110的底端、中间位置、或者顶端。在本实施例中，第一伸缩组件120固定连接于弹性元件110的底端；第一伸缩组件120用于限定弹性元件110的第一端的弹性，以调节弹性元件110的劲度系数。具体地，螺旋弹簧的第一端缠绕在第一伸缩组件120上。进一步地，第二伸缩组件130设置在弹性元件110底端；第二伸缩组件130被配置为用于调节数字化可调弹性装置100的高度。第一伸缩组件120和第二伸缩组件130均连接于驱动机构140；驱动机构140被配置为用于对第一伸缩组件120和第二伸缩组件130进行伸张或者压缩。进一步地，第二伸缩组件130和第一伸缩组件120均可以选择气囊、液囊或者其他可伸缩的部件。在本实施例中，第二伸缩组件130和第一伸缩组件120均选择气囊组件。进一步地，第一伸缩组件120和第二伸缩组件130均连接于驱动机构140；驱动机构140被配置为用于对第一伸缩组件120和第二伸缩组件130进行伸张或者压缩。驱动机构140包括多根管道141以及驱动源(图未示)。多根管道141均连接于驱动源。在本实施例中，上述的驱动源选择气压源，管道141选择充气管，气压源通过各个充气管对第一伸缩组件120和第二伸缩组件130实现充气或者放气。进一步地，每一个管道141上均设置有阀门142。在本实施例中，上述的阀门142选择三通阀门。通过设置阀门142，进一步地提高了驱动机构140对第二伸缩组件130和第一伸缩组件120可控性。进一步地，数字化可调弹性装置100还包括支撑板150；支撑板150设置在第二伸缩组件130的底部。进一步地，在本实施例中，第一伸缩组件120包括2个气囊。分别为第一气囊121和第二气囊122。第一气囊121和第二气囊122均选择为环形气囊。第一气囊121占据两圈螺旋弹簧的空间，第二气囊122占据一圈螺旋弹簧的空间。第二伸缩组件130包括2个气囊。分别为第三气囊131和第四气囊132。第三气囊131和第四气囊132均选择为环形气囊，环形气囊设置在螺旋弹簧的底部。设螺旋弹簧的自由圈间距为s，在充气状态下，第一气囊121的高度是2s，第二气囊122的高度是1s。设第四气囊132充气后高度为q，位于第三气囊131之下，支撑板150之上。第三气囊131充气后高度为2q，位于第二气囊122之下，支撑第二气囊122和螺旋弹簧的底部。q与s可以相等或不等。每个气囊都连有一根气管以对其进行充气和放气。通过气路的连接，各个气囊的充放气可以分别由四个两位三通气阀来控制。这些气阀都通过总管连到具较高正压的气压源以实现对气囊的快速充气，这些气阀也通过总管连到外部大气压或者具一定负压的真空源以实现对气囊的快速放气。当所有气囊处于充气状态时数字化可调弹簧的状态如图2，此时可调弹簧处于最大自由高度和最大劲度。由于第三气囊131和第四气囊132都处于充气状态，两个气囊将螺旋弹簧底部从支撑板150处往上抬高了两个气囊总高的距离。设螺旋弹簧的自由高度为l，则此时数字化可调弹簧的自由高度h可计算为：h＝l+q+2q＝l+3q(1)该数字化可调弹性装置100的劲度系数由螺旋弹簧和各气囊的劲度系数共同决定。具体而言，在图2中，数字化可调弹簧由三部分串联而成：一是螺旋弹簧上部可自由运动的部分，设其劲度系数为k1；二是螺旋弹簧下部与第一气囊121和第二气囊122缠绕的部分，设其劲度系数为k2；三是由第三气囊131和第四气囊132构成的气弹簧部分，设其劲度系数为k3；依据弹簧串联原理，该数字化可调弹性装置100的总劲度系数k可通过下式计算：1/k＝1/k1+1/k2+1/k3(2)由第三气囊131和第四气囊132构成的气弹簧的劲度受充气压力的影响并且有非线性的特点。由于充气压力足够大且螺旋弹簧较软，使得气弹簧的劲度远高于螺旋弹簧劲度，设气弹簧劲度系数k3高于螺旋弹簧x倍以上(x远大于10)，同时为简化计算暂不考虑非线性的影响，则：k3≈x*k1(3)劲度系数k2由螺旋弹簧的下半部分(设其劲度系数为k4)和由气囊2与气囊3构成的气弹簧(设其劲度系数为k5)并联而成，根据弹簧并联原理：k2＝k4+k5(4)此式中k4在如图2的情况下与k1相当；k5与k3类似；同时考虑到x远大于10，则等式(4)可转化为：k2＝k1+k3＝k1+x*k1＝(1+x)*k1≈x*k1(5)将等式(3)与等式(5)代入等式(2)可得：1/k＝1/k1+1/(x*k1)+1/(x*k1)(6)数学转换后可得：k＝(2+x)/x*k1(7)当x远大于10，(2+x)/x≈1(8)合并等式(8)与等式(7)，可得：k≈k1(9)即该数字化可调弹性装置100的总劲度系数k约等于螺旋弹簧上部可自由运动的部分的劲度系数k1。这一结果也可以简单理解为当可调弹簧下部气囊很硬，可调弹簧主要由上部可自由运动的螺旋弹簧部分提供弹性，其劲度系数也由此部分决定。对于选定的螺旋弹簧，设其原本全长度自由状态下的劲度系数为k0，则在部分受限情况下其可自由运动部分的劲度系数可由其全长的总有效圈数n和自由运动部分的有效圈数n之比导出：k≈k1＝k0*n/n(10)在图2中，螺旋弹簧的总有效圈数n＝6，上部自由部分有效圈数n＝3，因此在此情况下数字化可调弹簧的总劲度系数：k≈k0*6/3＝2k0(11)图3示出了数字化可调弹簧的另一个调节状态。如图3所示，第一气囊121和第三气囊131由充气状态转变为放气状态。第三气囊131放气后瘪下来，其高度由2q变为几乎为0，此时，数字化可调弹簧的自由高度h可计算为：h≈l+q(12)第一气囊121放气后失去对缠绕其上的两圈螺旋弹簧的限制作用，可自由运动部分的有效圈数n由图2的3圈变为图3的5圈，此时数字化可调弹簧的总劲度系数：k≈k0*n/n＝k0*6/5＝1.2k0(13)上述的调节都是数字化的，用于调节的气囊只有充气和放气两种状态，不需要测量或反馈就可准确地知道调节后的各档弹簧劲度和自由高度。同时，对自由高度和劲度的调节是相互独立的。弹簧自由高度由气阀控制第第二伸缩组件130中的气囊的充放气实现，达到四档可调；弹簧劲度由气阀控制第一伸缩组件120中的气囊的充放气实现，达到4档可调。由于劲度调节和自由高度调节相互独立，各有4档，如图2所示的数字化可调弹性装置100共有4*4＝16种状态，由各劲度档和高度档自由组合而来。第二实施例请参照图4，本实施例提供一种数字化可调弹性装置200，其与第一实施例提供的数字化可调弹性装置的基本结构均相同，所不同之处在于，该数字化可调弹性装置200包括8档劲度可调和8档初始自由高度可调。具体地，该数字化可调弹性装置200中，第一伸缩组件包括气囊a、气囊b和气囊c；第二伸缩组件包括气囊d、气囊e和气囊f。表1列出了各气囊的不同充放气状态所对应的可调弹簧8档劲度系数，表2列出了气囊的不同充放气状态所对应的可调弹簧8档自由高度。表中以数字标示1表示气阀控制气囊处于充气状态，以数字0标示处于放气状态。表1阀门或气囊的不同充放气状态所对应的可调弹簧8档劲度系数表2阀门或气囊的不同充放气状态所对应的可调弹簧8档自由高度气囊d气囊e气囊f自由高度h000l001l+q010l+2q011l+3q100l+4q101l+5q110l+6q111l+7q本发明实施例提供的数字化可调弹性装置200并不受限于实施1所示结构的四档劲度和四档高度或者实施例二所示结构的八档劲度和八档高度，通过增减气囊及其对应气阀的数量，可以增减调节档位，改变调节点的离散性。第三实施例本实施例提供一种数字化可调弹性系统，其包括第一实施例或者第二实施例提供的数字化可调弹性装置，以及控制系统；控制系统电连接于数字化可调弹性装置。通过设置控制系统，该数字化可调弹性系统能够实现自适应主动调节和受控调节，进一步地有利于提高座椅、枕头、床垫等身体支承装置的舒适度，有利于健康。进一步地，控制系统可以选择现有技术中的压力传感器之类的多种传感器，以及微控制器和电子电路，实现自主调节和受控调节。第四实施例本实施例提供一种身体支承装置，其包括第一实施例或者第二实施例提供的数字化可调弹性装置，以及支承装置本体；数字化可调弹性装置安装于支承装置本体上。该装置在支撑人的身体时，舒适度高，有利于健康。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。当前第1页12