坐姿检测坐垫的制作方法

1.本实用新型涉及座椅技术领域，尤其涉及一种坐姿检测坐垫。


背景技术：

2.随着科技的发展，生活水平的提高，人们的工作和学习任务不断加重，往往需要长时间坐在电脑前工作、长时间坐着阅读和书写等。据统计70％的人群都是需要长期坐姿作业的。对于许多人而言，不正当的坐姿会对身体造成很多不利的影响，容易引起坐骨神经痛、背痛、脊椎侧弯、近视、肥胖，驼背，脊椎病等健康问题。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对上述问题，提出了一种可以根据用户的坐姿判断用户的坐姿是否合格的坐姿检测坐垫。
4.本实用新型采用的一种技术手段为：提供一种坐姿检测坐垫，所述坐姿检测坐垫包括：
5.坐垫本体、压力传感器组件和控制单元；
6.所述压力传感器组件设置在所述坐垫本体内，用于检测所述坐垫本体被用户施加的压力，并形成压力检测信号；所述压力传感器组件至少包括第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器；
7.所述坐垫本体包括第一区、第二区、第三区和第四区，所述第一区和所述第三区沿着第一方向排列，所述第二区和所述第四区沿第一方向排列；所述第一区和所述第二区沿着第二方向排列，所述第三区和所述第四区沿第二方向排列；所述第一方向和所述第二方向成夹角设置；
8.所述第一压力传感器设置在所述第一区内，用于检测所述第一区被用户施加的压力，并输出第一压力检测信号；所述第二压力传感器设置在所述第二区内，用于检测所述第二区被用户施加的压力，并输出第二压力检测信号；所述第三压力传感器设置在所述第三区内，用于检测所述第三区被用户施加的压力，并输出第三压力检测信号；所述第四压力传感器设置在所述第四区内，用于检测所述第四区被用户施加的压力，并输出第四压力检测信号；
9.所述控制单元与所述压力传感器组件连接，所述控制单元根据所述第一压力检测信号、所述第二压力检测信号、所述第三压力检测信号和所述第四压力检测信号确定用户坐姿判断结果。
10.由于采用了上述技术方案，本实用新型提供的坐姿检测坐垫设置有第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器。其中，第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器分别设置在第一区、第二区、第三区和第四区，在坐垫本体被用户施加压力的情况下，可通过第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器分别检测用户左腿部、左臀部、右腿部以及右臀部，并分别输出第
一压力检测信号、第二压力检测信号、第三压力检测信号以及第四压力检测信号。控制单元根据第一压力检测信号、第二压力检测信号、第三压力检测信号和第四压力检测信号，确定用户坐姿判断结果。通过四个位置上的传感器实现了对用户坐姿的判断，简单方便，当用户坐姿不合格的情况下，能够及时发现并提醒用户矫正坐姿。
附图说明
11.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
12.其中：
13.图1为一实施例中坐姿检测坐垫结构框图；
14.图2为一实施例中第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器在坐垫本体内的位置的示意图；
15.图3为一实施例中压力传感器组件和控制单元连接的电路图；
16.图4为一实施例中坐垫本体的层叠结构示意图；
17.图5为一实施例中坐垫本体含有第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器所在层的示意图；
18.图6为一实施例中石墨烯柔性薄膜压力传感器的结构示意图。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
20.本实用新型实施例提供一种坐姿检测坐垫，如图1和图2所示，包括：坐垫本体100、压力传感器组件200和控制单元300。压力传感器组件200，设置在坐垫本体100内，用于检测坐垫本体100被用户施加的压力，并形成压力检测信号；压力传感器组件200至少包括第一压力传感器210、第二压力传感器220、第三压力传感器230和第四压力传感器240。
21.坐垫本体100包括第一区101、第二区102、第三区103和第四区104，第一区101和第三区103沿着第一方向排列，第二区102和第四区104沿第一方向排列；第一区101和第二区102沿着第二方向排列，第三区103和第四区104沿第二方向排列；第一方向和第二方向成夹角设置。优选地，第一方向和第二方向垂直。
22.第一压力传感器210设置在第一区101内，用于检测第一区101被用户施加的压力，并输出第一压力检测信号。第二压力传感器220设置在第二区102内，用于检测第二区102被用户施加的压力，并输出第二压力检测信号。第三压力传感器230设置在第三区103内，用于检测第三区103被用户施加的压力，并输出第三压力检测信号。第四压力传感器240设置在第四区104内，用于检测第四区104被用户施加的压力，并输出第四压力检测信号。
23.控制单元300与压力传感器组件200连接，控制单元300根据第一压力检测信号、第
二压力检测信号、第三压力检测信号和第四压力检测信号确定用户坐姿判断结果。
24.其中，如图2所示，坐垫本体100包括第一区101、第二区102、第三区103和第四区104，第一区101和第三区103沿着第一方向排列，第二区102和第四区104沿第一方向排列；第一区101和第二区102沿着第二方向排列，第三区103和第四区104沿第二方向排列。第一压力传感器210设置在第一区101内，第二压力传感器220设置在第二区102内，第三压力传感器230设置在第三区103内。第四压力传感器240设置在第四区104内。在坐垫本体100被用户施加压力的情况下，第一区101被用户左腿施加压力，第二区102被用户左臀施加压力、第三区103被用户右腿施加压力和第四区104被用户右臀施加压力。因此，第一压力传感器210、第二压力传感器220、第三压力传感器230和第四压力传感器240分别检测用户左腿部、左臀部、右腿部以及右臀部给坐垫本体100施加的压力。
25.采用了本实施例提供的坐姿检测坐垫，设置有第一压力传感器210、第二压力传感器220、第三压力传感器230和第四压力传感器240。其中，第一压力传感器210、第二压力传感器220、第三压力传感器230和第四压力传感器240分别设置在第一区101、第二区102、第三区103和第四区104，在坐垫本体100被用户施加压力的情况下，可通过第一压力传感器210、第二压力传感器220、第三压力传感器230和第四压力传感器240分别检测用左腿部、左臀部、右腿部以及右臀部给坐垫本体100施加的压力，并分别输出第一压力检测信号、第二压力检测信号、第三压力检测信号以及第四压力检测信号。控制单元300根据第一压力检测信号、第二压力检测信号、第三压力检测信号和第四压力检测信号，确定用户坐姿判断结果。通过四个位置上的传感器实现了对用户坐姿的判断，简单方便，当用户坐姿不合格的情况下，能够及时发现并提醒用户矫正坐姿。
26.在一个实施例中，在坐垫本体100被用户施加压力的情况下，第一压力传感器210用于检测用户左腿部给坐垫本体100施加的压力，并输出第一压力检测信号；第二压力传感器220用于检测用户左臀部给坐垫本体100施加的压力，并输出第二压力检测信号；第三压力传感器230用于检测用户右腿部与坐垫本体100施加的压力，并输出第三压力检测信号。第四压力传感器240用于检测用户右臀部与坐垫本体100施加的压力，并输出第四压力检测信号。第一压力检测信号与第三压力检测信号的差值为第一压力值，第二压力检测信号与第四压力检测信号差值为第二压力值。在第一压力值小于等于第一预设压力值，且第二压力值小于等于第一预设压力值的情况下，控制单元300判断用户重心偏左；或在第一压力值与第二压力值之和小于等于第一预设压力值的情况下，控制单元300判断用户重心偏左。在第一压力值大于等于第二预设压力值，且第二压力值大于等于第二预设压力值的情况下，控制单元300判断用户重心偏右；或在第一压力值与第二压力值之和大于等于第二预设压力值的情况下，控制单元300判断用户重心偏右。在第一压力值小于第二预设压力值且大于第一预设压力值，且第二压力值小于第二预设压力值且大于第一预设压力值的情况下，控制单元300判断用户坐姿合格；或当第一压力值与第二压力值之和小于第二预设压力值且大于第一预设压力值的情况下，控制单元300判断用户坐姿合格。
27.本实施例提供的坐姿检测坐垫，通过设置第一压力传感器210、第二压力传感器220、第三压力传感器230和第四压力传感器240，对用户的坐姿进行检测并形成压力检测信号。控制单元300根据第一压力检测信号、第二压力检测信号、第三压力检测信号和第四压力检测信号，判断用户重心位置和用户坐姿是否合格，通过简洁的控制过程，实现对坐姿进
行健康的检查，降低坐姿检测坐垫的成本。
28.在一个实施例中，第一压力传感器210、第二压力传感器220、第三压力传感器230和第四压力传感器240设置在第一区101、第二区102、第三区103和第四区104的位置关系如图2所示。第一压力传感器210、第二压力传感器220位于坐垫本体100内的左侧，第三压力传感器230和第四压力传感器240位于坐垫本体100内的右侧，坐垫本体100为长方形，第一区101、第二区102、第三区103和第四区104将长方形划分为四个区。在一种具体实施方式中，第一压力传感器210距离长方形的第一边和第二边的距离分别为10cm和8cm，其中，第一边和第二边垂直。第一压力传感器210与第二压力传感器220的距离为12cm，第一压力传感器210与第三压力传感器230的距离为20cm，第二压力传感器220与第四压力传感器240的距离为32cm。
29.可以理解的是，当用户坐在坐垫本体100上，坐垫本体100内的第一压力传感器210、第二压力传感器220、第三压力传感器230和第四压力传感器240可以分别感应不同坐姿时的重心位置，从而根据重心位置判别坐姿。其中第一压力传感器210、第二压力传感器220、第三压力传感器230和第四压力传感器240均为压阻式传感器，当施加在传感器的压力越大时传感器输出的阻值就越小，近似于线性变化，传感器输出的阻值通过传输线进入控制单元300进行电阻分压处理，处理后可以得到的电压信号，该电压信号跟随坐姿的变化而变化。其中，第一压力检测信号经控制单元300进行电阻分压处理，处理后可以得到的l1，第二压力检测信号经控制单元300进行电阻分压处理，处理后可以得到的l2，第三压力检测信号经控制单元300进行电阻分压处理，处理后可以得到的r1，第四压力检测信号经控制单元300进行电阻分压处理，处理后可以得到的r2，其中l1、l2、r1和r2为代表压力值的电压信号，单位为伏。
30.在一个实施例中，第一预设压力值对应的电压信号范围为(
‑
2，
‑
0.1)v，第二预设压力值对应的电压信号范围为(0.1，2)v。优选地，第一预设压力值对应的电压信号为
‑
0.3v，第二预设压力值对应的电压信号为0.3v，
31.仅作为实例，在第一压力检测信号减去第三压力检测信号小于等于
‑
0.3且第二压力检测信号减去第四压力检测信号小于等于
‑
0.3的情况下；即l1
‑
r1≤
‑
0.3，且l2
‑
r2≤
‑
0.3，控制单元300判断用户重心偏左；或者在第一压力检测信号减去第三压力检测信号的差值与第二压力检测信号减去第四压力检测信号差值之和小于等于
‑
0.3的情况下，即((l1
‑
r1)+(l2
‑
r2))≤
‑
0.3，控制单元300判断用户重心偏左。
32.在第一压力检测信号减去第三压力检测信号大于等于0.3且第二压力检测信号减去第四压力检测信号大于等于0.3的情况下；即l1
‑
r1≥0.3，且l2
‑
r2≥0.3，控制单元300判断用户重心偏右；或者在第一压力检测信号减去第三压力检测信号的差值与第二压力检测信号减去第四压力检测信号差值之和大于等于0.3的情况下，即((l1
‑
r1)+(l2
‑
r2))≥
‑
0.3，控制单元300判断用户重心偏右。
33.在第一压力检测信号减去第三压力检测信号小于0.3且大于
‑
0.3，且第二压力检测信号减去第四压力检测信号小于0.3且大于
‑
0.3的情况下；即
‑
0.3<l1
‑
r1<0.3且
‑
0.3<l2
‑
r2<0.3，控制单元300判断用户坐姿合格；或者在第一压力检测信号减去第三压力检测信号的差值与第二压力检测信号减去第四压力检测信号差值之和小于0.3且大于
‑
0.3的情况下，即
‑
0.3<((l1
‑
r1)+(l2
‑
r2))<0.3，控制单元300控制单元300判断用户坐姿合格。
34.在一个实施例中，如图3所示，控制单元300还包括蓝牙通讯模块310，控制单元300将用户坐姿判断结果通过蓝牙通讯模块310传输至通讯终端400。其中，通讯终端400可为手机、笔记本电脑、平板电脑、智能手表等。
35.进一步地，蓝牙通讯模块310集成在控制单元300内，控制单元300根据第一压力检测信号、第二压力检测信号、第三压力检测信号和第四压力检测信号确定用户坐姿判断结果，并将用户坐姿判断结果通过蓝牙通讯模块310传输至通讯终端400。其中，控制单元300包括mcu，只需要在mcu外部引脚再接一根蓝牙天线即可实现蓝牙通讯功能。当用户重心的偏左或者偏右的时，通讯终端400可以显示用户坐姿判断结果，也可以发出声音提醒用户矫正坐姿。其中，mcu为微控芯片，型号为apollo3。
36.在一实施例中，如图3所示，控制单元300包括了usb端口、保险丝、开关、集成稳压芯片、第一稳压器和第二稳压器。外部电压依次通过usb端口、保险丝、开关、集成稳压芯片和第一稳压器传输至mcu，为mcu提供工作电压。外部电压依次通过usb端口、保险丝、开关、集成稳压芯片和第一稳压器传和第二稳压器传输至mcu，为mcu提供基准电压。
37.其中，保险丝为自恢复保险丝，自恢复保险丝采用高分子有机聚合物在高压、高温，硫化反应的条件下，掺加导电粒子材料后，经过特殊的工艺加工而成。起到过流电子保护作用。相对于传统保险丝过流保护，仅能保护一次，烧断了需更换，自恢复保险丝具有过流过热保护，自动恢复双重功能。当供电电压传输线路发生短路或过载时，流经自恢复保险丝的大电流，产生的热量使聚合树脂融化，体积迅速增长，形成高阻状态，工作电流迅速减小，从而对电路进行限制和保护。当故障排除后，自恢复保险丝重新冷却结晶，体积收缩，导电粒子重新形成导电通路，自恢复保险丝恢复为低阻状态，从而完成对电路的保护，无须人工更换。
38.其中，集成稳压芯片的型号为78l05g
‑
ab3
‑
r；第一稳压器为低压差线性稳压器ldo，型号为bl8563；第二稳压器为低压差线性稳压器ldo，型号为bl8563。集成稳压芯片、第一稳压器和第二稳压器在线路中均起到稳压的作用，供电电压电压经过集成稳压芯片、第一稳压器和第二稳压器为mcu提供稳定的工作电压和基准电压。
39.在一实施例中，控制单元300还集成了32mhz晶振、32.768khz晶振、swd烧录串口、双工通讯串口以及多个i/o接口。
40.其中，晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。控制单元300集成了32mhz晶振和32.768khz两种不同的晶振，32.768khz两种不同的晶振为基频晶振，32mhz晶振为射频晶振。通过电子调整频率的方法保持同步。swd烧录串口为坐姿检测坐垫的调试接口，通过该接口可以实现对mcu内部的程序进行调试。双工通讯串口为坐姿检测坐垫的通讯接口，通过该接口实现了mcu与外部设备的通讯。i/o接口分别用于将mcu与按键进行连接，以及将mcu与led进行连接等。
41.在一实施例中，坐姿检测坐垫还包括红光led灯和蓝光led灯。例如，在用户坐姿合格的情况下，控制单元300控制蓝光led灯亮，红光led灯灭；在用户重心偏左或者偏右的情况下，控制单元300控制蓝光led灯灭，红光led灯亮。控制单元300通过控制指示灯的亮灭可以起到对用户坐姿判断结果的指示作用。
42.在一实施例中，如图4所示，坐垫本体100包括防滑套110、第一填充层120和第二填
充层130。第一填充层120和第二填充层130收容于防滑套110内。进一步地，压力传感器组件200设置在第一填充层120和第二填充层130之间。其中，第一填充层120在坐垫本体100中位于面向压力传感器组件200的一侧，第二填充层130在坐垫本体100中位于背向压力传感器组件200的一侧。可以理解的是，坐垫有正面和背面之分，当用户坐到到坐垫上时，与用户接触面为坐垫的正面，反之为坐垫的背面。从坐垫的正面到坐垫的背面，坐垫本体100内部依次为防滑套110、第一填充层120、压力传感器组件200、第二填充层130和防滑套110，因此，第一填充层120在坐垫本体100中位于面向压力传感器组件200的一侧，第二填充层130在坐垫本体100中位于背向压力传感器组件200的一侧。
43.进一步地，第一填充层120和第二填充层130均为柔性填充介质，第一填充层120的柔软度高于第二填充层的柔软度。柔性填充介质使坐垫更加柔软舒适，第一填充层120的柔软度高于第二填充层的柔软度，当用户坐在坐垫时，第一填充层120较软有助于与压力传感器组件200充分压合，第二填充层130较硬有助于更好的承托压力传感器组件200，进而提高传感器的灵敏度。
44.其中，防滑套110由防滑布料制备而成的，防滑布料可以为各种颜色，第一填充层120和第二填充层130为海绵层。在一种具体实施方式中，第一填充层120为约1cm厚的海绵层，第二填充层130为约3cm厚的海绵层。第一填充层120的设置目的是当用户坐在坐垫本体100上时，第一填充层120可与压力传感器组件200充分压合，提高压力传感器组件200的灵敏度。第一填充层120和第二填充层130的设置使坐垫更加柔软舒适，提升用户体验。
45.在一实施例中，压力传感器组件200与第二填充层130之间还设置有垫片层，垫片层收容于防滑套内；垫片层包括多个位置与压力传感器组件200中的传感器相对应的垫片150，一个垫片150用于承托一个传感器。一个传感器对应一个垫片150。用垫片150承托一个传感器，可以增强传感器的灵敏度。
46.在一实施例中，垫片150为硅胶片。硅胶片为硬质硅胶片，硬质硅胶片增强传感器的灵敏度效果较佳。其中，每个硅胶片大小一致。
47.在一实施例中，如图5所示，坐姿检测坐垫包括控制盒170，控制单元300放置在控制盒170内，控制盒170设置在坐垫本体100内。
48.在一实施例中，如图5所示，坐垫本体100上设置有镂空区160，压力传感器组件200围设于镂空区160，镂空区160用于通气。当户坐在坐垫上的时候，由于坐垫本体100上设置有镂空区160，用户体验较较好。
49.进一步地，坐垫本体100内还布设有连接线140，连接线140沿镂空区160的边缘设置，并延伸连接至压力传感器组件200中的各个压力传感器和控制单元300。
50.在一实施例中，如图6所示，第一压力传感器210、第二压力传感器220、第三压力传感器230以及第四压力传感器240均为石墨烯柔性薄膜压力传感器。其中，石墨烯柔性薄膜压力传感器是由石墨烯压阻浆料、银浆等材料转移到了柔性的薄膜基材510上并通过胶水540粘结而成的。石墨烯柔性薄膜压力传感器由基材510、银导线520和力敏层530依次粘结制备而成。当石墨烯柔性薄膜压力传感器在受到压力时，电阻随压力增大而减小，其压阻特性表现为电阻与压力呈幂函数关系，电阻倒数与压力呈近似线性关系，具有薄而柔性、简单易用、量程可选、测试稳定、性价比高的特点。
51.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例
中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
52.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。