一种具有学习功能的智能枕头的制作方法

本发明涉及智能家居领域，特别是涉及一种具有学习功能的智能枕头。

背景技术：

随着手机内容的日益丰富,越来越多的人患上了手机依赖症,使用手机上瘾,低头族随处可见。长时间的低头,不可避免地会破坏颈椎合理的生理曲线,导致颈椎病的发生。

人的一辈子有三分之一的时间是在睡眠中度过。在睡觉时,如果通过合适的手段,使得颈椎能在睡眠时保持合理的生理曲线和牵引状态,则能大大减少颈椎病的发生,或者有效减轻颈椎病患者的痛楚。

在仰睡时,在垂直于水平面的、过颈椎的剖面上看（也即人体侧面看去）,合理的颈椎生理曲线是一个凸起的曲线,因此目前的枕头在外形上都具有颈部突起、头部凹下（也即前高后低）的外形,能基本保证使用者在仰睡时,颈部保持一个基本合理的生理曲线；而在侧睡时,从垂直于水平面的过颈椎的剖面上看,合理的颈椎曲线为一条直线,此时由于肩宽的原因，要求头部的高度大大高于仰睡时的高度，因此不但导致仰睡的枕形不再合适,而且高度也不够。

最理想的办法，是枕头的外形（也即颈部高度和头部高度），能随着使用者睡姿的改变而实时调整。

为使枕头在不同睡姿时，依旧能使颈椎保持合理的生理曲线，目前有不少专家学者和工程技术人员在对传统枕头改造的基础上，提出了许多方案。有些将枕头设计成中间细小，两边高的外形，中间适合仰睡垫在颈部，而两边高的部分，适合侧睡；cn201510787613.9和cn201510787613.9等专利通过气囊来手动调节高度，使用者在改变睡姿时，需要自己通过手动来分别调节颈部和头部气囊的高度；cn201510153937.7通过使用者的主动头部动作来告诉枕头进行睡姿切换；cn201710809715.5和cn201520242440.8等通过在不同卧位气囊下安装压力传感器来检测睡姿，从而实现高度的自动调节；cn201510276009.x对睡姿进行了检测，在此基础上，对枕头的高低外形进行实时调整；cn201610684323.6通过直接检测枕芯内气囊的压力来检测睡姿,来实现高度的自动调节；cn201711260287.1在枕头体的上表面安装多个压力传感器来检测睡姿,根据检测到的睡姿来对枕头的高度进行自动调节；cn201610229055.9通过对枕头两侧的声音传感器所得呼吸声强度之差的大小来辨别睡姿，再通过空压机和三通阀对相应气囊进行充放气，实现枕头的高度调节；而cn200420059591.1通过升降机构内的压力传感器感受人体睡姿的变化,从而获得睡姿信息，以此为依据来调节枕头的高度。

以上种种,不一而足。

上述枕形随睡姿改变的种种方法，虽然可让枕头的形状随睡姿实现一定程度的变化，来满足不同睡姿时枕头对颈椎合理生理曲线维持的需要，但是由于使用者个体差异巨大，比如一个身高1.5米的女子，和一个身高1.85米的彪形大汉，由于身体相关部位（比如肩宽，颈锥曲线凹进去的深度等）尺寸差异很大，因此不管是在仰睡时还是侧睡时，对枕形的要求会有非常大的差别，因此如果一视同仁，按枕头出厂所设置的参数来进行枕形调整，则不可避免地会产生很大地误差，给用户带来极差的体验，甚至无法使用。

综上所述，目前虽然有各类智能枕头，可以随睡姿的改变而调节外形（颈部和头部区域的高低），但由于个体差异较大，而目前的枕头对个体差异缺少学习和记忆功能，这会对睡姿自动检测以及枕形的自动调整，带来很大的问题，导致适用范围和用户体验效果均不会理想。

本发明的智能枕头，具有学习和记忆功能，能较好的消除个体差异对睡姿检测和枕形调整方面的负面影响，在典型的睡眠姿势下，均可使枕头给使用者提供合适的枕形（形状和高低）。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种具有学习功能的智能枕头，枕头局部区域的高低可随使用者的个体差异而有所变化。技术方案如下：

一种具有学习功能的智能枕头，该装置至少包括一个人机交互模块、一个枕头高度传感模块、一个睡姿传感模块、一个信号处理采集及数据综合分析模块、一个存储模块、一个驱动模块、一个电--机转换模块、一个枕头高度调整模块。人机交互模块的输出端、枕头高度传感模块的输出端、睡姿传感模块的输出端，各自分别和信号处理采集及数据综合分析模块的输入端相连；信号处理采集及数据综合分析模块的输出端和驱动模块的输入端相连；驱动模块的输出端和电--机转换模块输入端相连；电--机转换模块的输出分别连接颈部/头部枕头高度调整装置；信号处理采集及数据综合分析模块和存储模块互连；如图1所示。

该装置包括一个人机交互模块（所述人机交互模块既可为实物控制器，也可为虚拟控制器比如手机app/小程序等），用于实现枕头和人之间的交互，其输出端与信号处理采集及数据综合分析模块的输入端相连。

该装置包括一个睡姿传感模块，由一个或多个传感器所组成，用于获取当前的睡姿。其输出端与信号处理采集及数据综合分析模块的输入端相连。

该装置包括一个枕头高度传感模块，由一个或多个传感器所组成，用于获取当前枕头的形状（各区域的高度）。其输出端与信号处理采集及数据综合分析模块的输入端相连。

该装置包括一个信号处理采集及数据综合分析模块，所述的信号处理采集及数据综合分析模块实则为一个具有学习能力的数据处理分析程序，主要对使用者的在不同睡姿时对枕头的形状（也即不同区域的高度）进行数据采集和分析，学习并记忆使用者在各睡姿下各个区域的个性化参数。

该装置包括一个存储器，用于掉电保存上面所述提取的各个性化参数。

该装置包括一个驱动模块，由一个或多个驱动器所组成，用于实现对电--机转换器的驱动，其输入端与与信号处理采集及数据综合分析模块的输出端相连，输出端连电--机转换器。

该装置包括一个电--机转换模块，由一个或多个电--机转换器所组成，用于实现对枕头高度调节模块的机械驱动，其输入端与控制器的输入端相连。

该装置包括一个枕头高度调整模块，由一个或多个高度调节装置所组成，用于实现对枕头高度的自动调节。

一种具有学习功能的智能枕头，该方法具体包括以下步骤：

步骤一：先进行初始化，读取掉电保存内存中使用者不同睡姿时的睡姿个性化数据，以及对应睡姿下颈椎曲线个性化数据；

步骤二：检测是否处于睡姿参数监督学习状态（通过人机交互模块发出学习指令），如不是则进入步骤九，如是则进入下一步；

步骤三：对睡姿传感模块的数据进行采集并分析，获取使用者在不同睡姿时的静态数据；

步骤四：在人机交互模块按一下对应睡姿的按键，进行睡姿转换；

步骤五：动态采集睡姿转换过程中睡姿传感模块输出的数据；

步骤六：重复步骤三、四、五，通过人机交互模块，全部或部分经历图2中典型睡姿的数据采集后，结束学习；

步骤七：信号处理采集及数据综合分析模块对睡姿传感器输出数据进行处理分析，提取出各睡姿时的静态和动态特征参数（也即使用者的个性化睡姿参数）；

步骤八：保存所提取的各睡姿的静态和动态数据至掉电保存内存，供枕头在正常工作时，对使用者的睡姿进行正确的判断；

步骤九：检测是否处于颈椎曲线参数监督学习状态（通过人机交互模块发出学习指令），如不是则进入步骤十六；

步骤十：通过人机交互模块，将枕头各区域高度调节到使用者自我感觉最舒服的状态；

步骤十一：对枕头所有高度传感器进行数据采集；

步骤十二：对所采数据进行处理分析，提取(学习)使用者在对应睡姿时的枕头各区域高度数据（也即个性化颈椎曲线参数）；

步骤十三：对所得个性化颈椎曲线参数进行判断，颈椎生理曲线数据是否超出合理范围，如果是则对数据进行适当修正（也即对颈椎进行适当纠正）后暂存；如果否则暂存后进行下一步骤；

步骤十四：判断对典型睡姿下枕头的数据采集和提取（学习）是否完毕，否，则转换下一个睡姿，并且在人机交互模块上按一下对应睡姿的按键，进行睡姿转换，再转步骤十；是，则进入下一步；

步骤十五：保存（掉电保存存储器）各个睡姿及对应个性化颈椎曲线参数（也即枕头个性化的形状参数）；

步骤十六：实时采集睡姿传感模块数据，处理分析后，提取实时睡姿参数；

步骤十七：将实时睡姿参数分别与不同睡姿下的个性化的睡姿参数比较，在一定范围误差内，确定当前睡姿；

步骤十八：根据当前睡姿，确定当前使用者的个性化颈椎曲线数据（也即枕头形状数据）；

步骤十九：以当前使用者的个性化颈椎曲线数据（也即枕头形状数据）为调整目标，结合当前枕头形状传感模块输出的数据（可设定一个死区范围），分别调整枕头各区域的高低至目标值；

步骤二十：返回步骤二。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本方法可通过学习的方法，建立了使用者的个性化睡姿参数和枕形参数，不但可以大大提高对睡姿的识别率，还赋予了枕头在高低形状上可以匹配不同使用者的能力，有效消除了使用者在使用时由于体型和睡眠习惯上的个体差异。

附图说明

图1为本发明的构成示意图；

图2为本发明中所述枕头区域的示意图；

图3为本发明所述的几个睡姿之间转换；

图4为智能枕头学习个性化参数和工作的步骤流程图；

图5为本发明的一个实例构成示意图。

具体实施方式

如图5是一种具有学习功能的智能枕头具体实施方式例子的构成框图，该装置包括一个人机交互键盘、连接睡姿传感小气囊的压强传感器模块、连接枕头高度调节气囊的压强传感模块、一个信号处理采集及数据综合分析模块、一个掉电存储模块、一个驱动模块、一个微型气泵、一个电磁阀模块、颈部高度调节气囊、头部高度调节气囊。

人机交互的输出端、连接枕头高度调节气囊的压强传感模块的输出端、连接睡姿传感小气囊的压强传感模块的输出端，各自分别和信号处理采集及数据综合分析模块的输入端相连；信号处理采集及数据综合分析模块和存储模块互连；信号处理采集及数据综合分析模块的输出端连接驱动模块的输入端；驱动模块的输出端连接气泵的输入端；信号处理采集及数据综合分析模块的枕头调整区域选择输出端连接电磁阀的电气输入端；气泵的输出气流通过电磁阀，在信号处理采集及数据综合分析模块的控制下，输出至颈部高度调节气囊或头部高度调节气囊。

该装置包括一个人机交互小键盘，用于实现枕头和人之间的交互，其输出端与信号处理采集及数据综合分析模块的输入端相连。

该装置包括一个或多个睡姿传感小气囊及连接的压强传感器（组），该小气囊（组）内预充一定压力的气体，压强传感器（组）与之相连取得气体的实时压强信号，其输出端与信号处理采集及数据综合分析模块的输入端相连；所述小气囊置于枕头的延伸区，如果是一个则置于延伸区中间，如果有多个则在延伸区沿枕头的长度方向（和颈椎的垂直方向）排列。

该装置包括一个连接枕头高度调节气囊的压强传感模块，用于获取当前枕头的形状（各区域的高度与充气压强有关）。其输出端与信号处理采集及数据综合分析模块的输入端相连；所述的枕头高度传感模块，具体的可以采用一个或多个压强传感器，配合放置在枕头相关区域（颈枕区/头枕区）底下或内部的高度调节气囊，通过气囊压强来获取对应区域的大概高度。（枕头区域如图2所示）。

该装置包括一个信号处理采集及数据综合分析模块，所述的信号处理采集及数据综合分析模块为实则为一个具有学习能力的数据处理分析程序，主要对使用者的在不同睡姿时对枕头的形状（也即不同区域的高度）进行数据采集和分析学习，提取（学习）出使用者在各睡姿下各个区域的个性化参数。

该装置包括一个存储器，用于掉电保存上面所述提取的各个性化参数。

该装置包括一个驱动器，用于实现对气泵的驱动，其输入端与与信号处理采集及数据综合分析模块的输出端相连，输出端连气泵。

该装置包括一个气泵，用于实现对枕头高度调节气囊的放气或充气，其输入端与控制器的输出端相连。

该装置包括一个多通道电磁阀，其电气输入端连接信号处理采集及数据综合分析模块的的通道选择输出端，实现对指定气囊的充/放气功能，用于实现对枕头指定区域高度的调节；其气体输入端接气泵，气体输入端分别接颈部高度调节气囊和头部高度调节气囊。

该装置包括一个枕头高度调整模块，由两个高度调节气囊所组成，用于实现对枕头高度的自动调节。

一种具有学习功能的智能枕头，该方法具体包括以下步骤：

步骤一：先进行初始化，读取掉电保存内存中使用者不同睡姿时的睡姿个性化数据，以及对应睡姿下枕形参数（颈椎曲线）个性化数据；

步骤二：检测是否处于睡姿参数监督学习状态（通过人机交互键盘发出学习指令），如不是则进入步骤九，如是则进入下一步；

步骤三：对睡姿传感小气囊器（组）的压强数据进行采集并分析，获取使用者在不同睡姿时的静态数据；

步骤四：在人机交互模块上按一下下一个睡姿的按键，进行睡姿转换；

步骤五：动态采集睡姿转换过程中气囊睡姿传感器（组）输出的数据；

步骤六：重复步骤三、四、五，按人机交互模块的提示，全部或部分经历图2中的睡姿，结束学习；

步骤七：信号分析和处理模块对睡姿传感器输出数据进行处理分析，提取出各睡姿时的静态和动态特征参数（也即使用者的个性化参数）；

步骤八：保存所提取的各睡姿的静态和动态数据至掉电保存内存，供枕头在正常工作时，对使用者的睡姿进行正确的判断。

步骤九：检测是否处于颈椎曲线参数监督学习状态（通过人机交互模块发出学习指令），如不是则进入步骤十六；

步骤十：通过人机交互模块，将枕头各（颈、头）区域高度调节到使用者自我感觉最舒服的状态；

步骤十一：分别采集头部和颈部高度气囊传感器的压强数据；

步骤十二：对所采数据进行处理分析，提取(学习)使用者在对应睡姿时的枕头各区域高度数据（即个性化颈椎曲线参数，或枕头形状参数）；

步骤十三：对所得个性化颈椎曲线参数进行判断，颈椎生理曲线数据是否超出合理范围，如果是则对数据进行适当修正（也即对颈椎进行适当纠正）后暂存；如果否则暂存后进行下一步骤；

步骤十四：判断对典型睡姿时枕头数据采集和提取（学习）是否完毕，否，则转换下一个睡姿，并且在人机交互模块上按一下对应睡姿的按键，进行睡姿转换，再转步骤十；是，则进入下一步；

步骤十五：保存（掉电保存存储器）各个睡姿及对应个性化颈椎曲线参数（也即枕头个性化的形状参数）；

步骤十六：实时采集睡姿传感小气囊（组）的数据，处理分析后，提取实时睡姿参数；

步骤十七：将实时睡姿参数分别与不同睡姿下的个性化的睡姿参数比较，在一定范围误差内，确定当前睡姿；

步骤十八：根据当前睡姿，确定当前使用者的个性化颈椎曲线数据（也即枕头形状数据）；

步骤十九：以当前使用者的个性化颈椎曲线数据（也即枕头形状数据）为调整目标，结合当前枕头形状传感模块输出的数据（可设定一个死区范围），分别调整枕头各区域的高低至目标值；

步骤二十：返回步骤二。

以上所述实例，仅为本发明的优选实施例子而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。