一种缓解驾驶疲劳的方向盘系统的制作方法

本发明涉及一种缓解驾驶疲劳的方向盘系统，具体的说是一种采用了特殊设计结构的方向盘系统，能够缓解驾驶员由于长时间驾驶出现的疲劳情况的一种装置，属于车载防护用品领域。

背景技术：

据有关部门调查，历年来发生在高速路上的交通事故，很大比例是因为驾驶员长时间在路宽车少、畅通无阻的路面行驶时，驾驶员产生困意和瞬间失去意识时，突遇紧急情况，无法及时采取正确有效的措施引起的；驾驶疲劳或瞌睡的危害之大，迫切需要对其采取一定的措施。

经过科学研究发现长时间在路况良好的情况下开车，大脑处于对周围条件反应度减弱的一种麻痹状态，陷入这种有害的麻痹状态有一个过程，麻痹状态因人而异有轻有重。现在市面上存在的车用防瞌睡装置没有考虑开车人陷入瞌睡状态程度的问题，另外市面上存在的头戴式防瞌睡装置驾驶员往往存在抵触心理，也会遮挡驾驶员视线发生危险，市面上的同类型产品通过监测驾驶员方向盘上手握方向盘力度的变化来判断驾驶员疲劳状态，这一方式出现误差产生误操作的可能性较大，缺陷较为明显。

驾驶员开始出现恍惚时，此时驾驶员意识处于较为清醒的状态，驾驶员大脑出现疲劳，大脑对颈部肌肉控制能力减弱，驾驶员出现“点头”现象的同时身体也会出现频繁的前后移动，这种现象能用红外距离传感器监测；驾驶员疲劳状态加深时，驾驶员身体往前倾斜程度加深，方向盘承受的来自驾驶员的压力加大，通过方向盘轴上的压力传感器检测压力的变化；另外，植物成分能够解决驾驶过程中产生的自由基过剩造成的缺氧问题，促进血液循环，使驾驶员达到提神的效果；当驾驶员过度疲劳时，方向盘在驾驶员意识不清醒的状态下频繁正反向转动，在方向盘底部有齿轮连接角位移传感器，角位移传感器可测量方向盘角位移及转动方向。另外，挠性联轴器具有缓冲、减震和提高轴系动态性能的作用，挠性联轴器能够有效减轻汽车发动机产生的通过方向盘传递给驾驶员手臂的震动；另一方面，方向盘上驾驶员手握位置的持续微电流，能够持续刺激驾驶员手部肌肉，缓解因长时间握住方向盘产生的手部疲劳。

技术实现要素：

针对上述的不足，本发明提供了一种缓解驾驶疲劳的方向盘系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种缓解驾驶疲劳的方向盘系统，由方向盘主体、距离感应模块、方向盘压力测定模块、方向盘转动状态监测模块、植物成分施放模块、微电流刺激模块、频闪灯及音响控制模块和总控制器组成；所述的方向盘主体由方向盘、方向盘轴一、方向盘轴二和挠性联轴器组成，方向盘轴一与方向盘及压力检测装置固装为一体，方向盘轴一下端连接有半联轴器，与方向盘轴二上端的半联轴器相配合，方向盘轴二下端连接汽车其他装置；所述的挠性联轴器连接方向盘轴一和方向盘轴二，能够减轻汽车发动机产生的通过方向盘传递给驾驶员手臂的震动，缓解振动造成的驾驶员手臂肌肉的疲劳；所述的总控制器与车体安装在一起，通过导线与方向盘主体连接，总控制器接收距离感应模块、方向盘压力测定模块和方向盘转动状态监测模块采集的信息分析处理后，然后分别控制植物成分施放模块、微电流刺激模块和频闪灯及音响控制模块的动作。

更进一步地，所述的距离感应模块由红外距离传感器、距离信息采集器和集成电路组成，所述的红外距离传感器镶嵌在方向盘主体上部的方向盘的中心位置，红外距离传感器不随方向盘的转动而发生相对驾驶员距离的变化；所述的距离信息采集器由信号放大模块、整流滤波模块、模数转换模块、信息储存模块和内部线路组成，距离信息采集器镶嵌在总控制器内部，距离信息采集器通过导线与镶嵌在方向盘中心位置的红外距离传感器连接，距离信息采集器与单片机最小系统板通过镶嵌在总控制器内部的集成电路相连接。

更进一步地，所述的方向盘压力测定模块由压力传感器、压力信息收集器和集成电路组成，所述的压力传感器安装在方向盘主体的方向盘轴一和方向盘中间，压力传感器与方向盘轴一和方向盘固装为一体；所述的压力信息收集器由信号放大模块、整流滤波模块、模数转换模块、信息储存模块和内部线路组成，压力信息收集器镶嵌在总控制器内部，压力信息收集器通过导线与压力传感器连通，压力信息收集器与单片机最小系统板通过镶嵌在总控制器内部的集成电路连接在一起。

更进一步地，所述的方向盘转动状态监测模块由角位移传感器、齿轮传动、转动状态采集器和集成电路组成，所述的角位移传感器与车体安装在一起，与方向盘轴一产生相对转动，角位移传感器通过齿轮传动与方向盘主体的方向盘轴一连接；所述的转动状态采集器由信号放大模块、整流滤波模块、模数转换模块、信息储存模块和内部线路组成，转动状态采集器镶嵌在总控制器内部，转动状态采集器与单片机最小系统板通过镶嵌在总控制器内部的集成电路连接在一起，方向盘转动状态监测模块的工作由总控制器内部的单片机最小系统板控制。

更进一步地，所述的植物成分施放模块由植物成分施放器、植物成分施放控制器和集成电路组成，所述的植物成分施放器由震动片、储液池和外壳组成，植物成分施放器与方向盘主体的方向盘轴一固装在一起；所述的植物成分施放控制器由数模转换模块、输出模块和内部线路组成，植物成分施放控制器镶嵌在总控制器内部，通过导线与固装在方向盘主体的方向盘轴一上的植物成分释放器连接，植物成分施放控制器与单片机最小系统板通过镶嵌在总控制器内部的集成电路连通。

更进一步地，所述的微电流刺激模块是由微电流发生器一、微电流发生器二、微电流发生控制器和集成电路组成，所述的微电流发生器一和微电流发生器二与方向盘主体的方向盘安装在一起，微电流发生器一和微电流发生器二各两个安装在方向盘上驾驶员手握位置；所述的微电流发生控制器由数模转换模块、输出模块和内部线路组成，微电流发生控制器安装在总控制器内部，与安装在方向盘上的微电流发生器一和微电流发生器二通过导线连接，微电流发生控制器与单片机最小系统板通过镶嵌在总控制器内部的集成电路连通。

更进一步地，所述的频闪灯及音响控制模块由频闪灯、音响、频闪灯控制器、音响控制器和集成电路组成，所述的频闪灯与音响安装在一起，安装在方向盘主体的方向盘上在驾驶员视觉中间位置；所述的频闪灯控制器和音响控制器由数模转换模块、输出模块和内部线路组成，频闪灯控制器和音响控制器都镶嵌在总控制器内部，通过导线与频闪灯与音响相连接，频闪灯控制器和音响控制器与单片机最小系统板通过镶嵌在总控制器内部的集成电路连通。

更进一步地，所述的总控制器由控制板、单片机最小系统板、距离信息采集器、压力信息收集器、转动状态采集器、植物成分施放控制器、微电流发生控制器、频闪灯控制器、音响控制器和集成电路组成，所述的总控制器与车体安装在一起，总控制器内部安装有控制板，控制板上镶嵌有距离信息采集器、压力信息收集器、转动状态采集器、植物成分施放控制器、微电流发生控制器、频闪灯控制器和音响控制器，控制板上的单片机最小系统板设定好各个模块的程序，通过控制板上镶嵌的集成电路分别对各模块进行控制。

该发明的有益之处是，一种缓解驾驶疲劳的方向盘系统能够根据驾驶员陷入驾驶疲劳状态程度来进行智能工作，通过单片机控制系统的不同模块进行工作，体现智能化的同时体现了人性化。驾驶员开始出现恍惚时，此时驾驶员意识处于较为清醒的状态，驾驶员大脑出现疲劳，大脑对颈部肌肉控制能力减弱，驾驶员出现“点头”现象的同时身体也会出现频繁的前后移动，这种现象由镶嵌在方向盘主体上部的方向盘的中心位置的红外距离传感器监测并传给控制器，由控制器操作控制安装在方向盘上的频闪灯和音响刺激驾驶员，使驾驶员清醒；驾驶员疲劳状态加深时，上述刺激已经不起作用，驾驶员身体往前倾斜程度加深，方向盘承受的来自驾驶员的压力加大，通过与方向盘及方向盘轴一固装为一体的压力传感器检测方向盘承受压力的变化，然后传递给控制器，控制器控制置于方向盘轴一的植物成分施放装置作用，植物成分能够解决驾驶过程中产生的自由基过剩造成的缺氧问题，促进血液循环，使驾驶员达到提神的效果；当驾驶员过度疲劳时，也是最易发生交通事故的时候，驾驶员已经基本丧失了对方向盘的有效控制，方向盘在驾驶员意识不清醒的状态下频繁正反向转动，在方向盘轴一底部有齿轮，通过齿轮传动连接角位移传感器测量方向盘角位移及方向，然后将采集的信息传递给控制器，由控制器控制安置在方向盘上驾驶员手握位置的微电流产生装置产生瞬时电流，对较为敏感的手部进行微电流刺激，在不影响驾驶员健康及不产生危险的前提下，能够有效刺激驾驶员神经，缓解驾驶员疲劳带来的意识薄弱。另外，方向盘轴由两部分组成，两部分由能够减轻震动传递的挠性联轴器连接，挠性联轴器有效减轻汽车发动机产生的通过方向盘传递给驾驶员手臂的震动，能够缓解振动造成的驾驶员手臂肌肉的疲劳；另一方面，方向盘上驾驶员手握位置的微电流产生装置的另一模块能够持续产生按正弦曲线变化的持续微电流，能够持续刺激驾驶员手部肌肉，缓解因长时间握住方向盘产生的手部疲劳。本发明能够智能的检测驾驶员的疲劳状态，并能够有效的缓解驾驶员的驾驶疲劳，减小发生交通事故的几率，能够有效提高驾车的安全系数。

附图说明

图1为本发明的方向盘俯视结构示意图，图2为本发明方向盘主体的结构示意图，图3为本发明的植物成分施放器的外部整体图，图4为本发明的植物成分施放器内部结构示意图，图5为本发明总控制器结构示意图。

图中，1、方向盘，2、微电流发生器一，3、微电流发生器二，4、红外距离传感器，5、频闪灯，6、音响，7、方向盘轴一，8、挠性联轴器，9、方向盘轴二，10、传动齿轮，11、角位移传感器，12、植物成分施放器，13、压力传感器，14、外壳，15、储液池，16、超声波震动片，17、距离信息采集器，18、压力信息收集器，19、转动状态采集器，20、单片机最小系统板，21，植物成分施放控制器，22、微电流发生控制器，23、集成电路，24、频闪灯控制器，25、音响控制器，26、总控制器，27、控制板。

具体实施方式

实施例一：

一种缓解驾驶疲劳的方向盘系统，由方向盘主体、距离感应模块、方向盘压力测定模块、方向盘转动状态监测模块、植物成分施放模块、微电流刺激模块、频闪灯及音响控制模块和总控制器26组成；所述的方向盘主体由方向盘1、方向盘轴一7、方向盘轴二9和挠性联轴器8组成，方向盘轴一7与方向盘1及压力检测装置固装为一体，方向盘轴一7下端连接有半联轴器，与方向盘轴二9上端的半联轴器相配合，方向盘轴二9下端连接汽车其他装置；所述的挠性联轴器8连接方向盘轴一7和方向盘轴二9，能够减轻汽车发动机产生的通过方向盘1传递给驾驶员手臂的震动，缓解振动造成的驾驶员手臂肌肉的疲劳；所述的总控制器26由控制板27、单片机最小系统板20、距离信息采集器17、压力信息收集器18、转动状态采集器19、植物成分施放控制器21、微电流发生控制器22、频闪灯控制器24、音响控制器25和集成电路23组成，所述的总控制器26与车体安装在一起，总控制器26内部安装有控制板27，控制板27上镶嵌有距离信息采集器17、压力信息收集器18、转动状态采集器19、植物成分施放控制器21、微电流发生控制器22、频闪灯控制器24和音响控制器25，控制板27上的单片机最小系统板20设定好各个模块的程序，通过控制板27上镶嵌的集成电路23分别对各模块进行控制。

更进一步地，所述的距离感应模块由红外距离传感器4、距离信息采集器17和集成电路23组成，所述的红外距离传感器4镶嵌在方向盘主体上部的方向盘1的中心位置，红外距离传感器4不随方向盘1的转动而发生相对驾驶员距离的变化；所述的距离信息采集器17由信号放大模块、整流滤波模块、模数转换模块、信息储存模块和内部线路组成，距离信息采集器17镶嵌在总控制器26内部，距离信息采集器17通过导线与镶嵌在方向盘1中心位置的红外距离传感器4连接，距离信息采集器17与单片机最小系统板20通过镶嵌在总控制器26内部的集成电路23相连接。

更进一步地，所述的频闪灯及音响控制模块由频闪灯5、音响6、频闪灯控制器24、音响控制器25和集成电路23组成，所述的频闪灯5与音响6安装在一起，安装在方向盘主体的方向盘1上在驾驶员视觉中间位置；所述的频闪灯控制器24和音响控制器25都镶嵌在总控制器26内部，通过导线与频闪灯5与音响6相连接，频闪灯控制器24和音响控制器25与单片机最小系统板20通过镶嵌在总控制器26内部的集成电路23连通。

本发明在具体应用时，一种缓解驾驶疲劳的方向盘系统，驾驶员开始出现恍惚时，此时驾驶员意识处于较为清醒的状态，驾驶员大脑出现疲劳，大脑对颈部肌肉控制能力减弱，驾驶员出现“点头”现象的同时身体也会出现频繁的前后移动，这种现象由镶嵌在方向盘主体上部的方向盘1的中心位置的红外距离传感器4监测并将检测信息传递给镶嵌在总控制器26内部控制板27上的距离信息采集器17，距离信息采集器17将处理后的信号通过镶嵌在总控制器26内部控制板27上的集成电路23传递给单片机最小系统板20，单片机最小系统板20分析距离信息采集器17传递的信号后做出指令，通过镶嵌在总控制器26内部控制板27上的集成电路23控制频闪灯控制器24和音响控制器25，频闪灯控制器24和音响控制器25接收到单片机最小系统板20指令后，通过外部导线控制安装在方向盘1上的频闪灯5和音响6作用，频闪灯5能够发出具有一定时间间隔的白色频闪灯光，音响设备能够放出韵律感强的音乐，频闪灯5和音响6能在一定程度上刺激驾驶员，使驾驶员清醒，减小发生交通事故的可能性。

实施例二：

一种缓解驾驶疲劳的方向盘系统，由方向盘主体、距离感应模块、方向盘压力测定模块、方向盘转动状态监测模块、植物成分施放模块、微电流刺激模块、频闪灯及音响控制模块和总控制器26组成；所述的方向盘主体由方向盘1、方向盘轴一7、方向盘轴二9和挠性联轴器8组成，方向盘轴一7与方向盘1及压力检测装置固装为一体，方向盘轴一7下端连接有半联轴器，与方向盘轴二9上端的半联轴器相配合，方向盘轴二9下端连接汽车其他装置；所述的挠性联轴器8连接方向盘轴一7和方向盘轴二9，能够减轻汽车发动机产生的通过方向盘1传递给驾驶员手臂的震动，缓解振动造成的驾驶员手臂肌肉的疲劳；所述的总控制器26由控制板27、单片机最小系统板20、距离信息采集器17、压力信息收集器18、转动状态采集器19、植物成分施放控制器21、微电流发生控制器22、频闪灯控制器24、音响控制器25和集成电路23组成，所述的总控制器26与车体安装在一起，总控制器26内部安装有控制板27，控制板27上镶嵌有距离信息采集器17、压力信息收集器18、转动状态采集器19、植物成分施放控制器21、微电流发生控制器22、频闪灯控制器24和音响控制器25，控制板27上的单片机最小系统板20设定好各个模块的程序，通过控制板27上镶嵌的集成电路23分别对各模块进行控制。

更进一步地，所述的方向盘压力测定模块由压力传感器13、压力信息收集器18和集成电路23组成，所述的压力传感器13安装在方向盘主体的方向盘轴一7和方向盘1中间，压力传感器13与方向盘轴一7和方向盘1固装为一体；所述的压力信息收集器18由信号放大模块、整流滤波模块、模数转换模块、信息储存模块和内部线路组成，压力信息收集器18镶嵌在总控制器26内部，压力信息收集器18通过导线与压力传感器13连通，压力信息收集器18与单片机最小系统板20通过镶嵌在总控制器26内部的集成电路23连接在一起。

更进一步地，所述的植物成分施放模块由植物成分施放器12、植物成分施放控制器21和集成电路23组成，所述的植物成分施放器12由超声波震动片16、储液池15和外壳14组成，植物成分施放器12与方向盘主体的方向盘轴一7固装在一起；所述的植物成分施放控制器21由数模转换模块、输出模块和内部线路组成，植物成分施放控制器21镶嵌在总控制器26内部，通过导线与固装在方向盘主体的方向盘轴一7上的植物成分施放器12连接，植物成分施放控制器21与单片机最小系统板20通过镶嵌在总控制器26内部控制板27上的集成电路23连通。

本发明在具体应用时，一种缓解驾驶疲劳的方向盘系统，驾驶员疲劳状态加深时，实施例一的刺激已经不起作用，驾驶员身体往前倾斜程度加深，方向盘1承受的来自驾驶员的压力加大，通过与方向盘1及方向盘轴一7固装为一体的压力传感器13检测方向盘1承受压力的变化，然后将检测信息传递给镶嵌在总控制器26内部控制板27上的压力信息收集器18，压力信息收集器18将处理后的信号通过镶嵌在总控制器26内部控制板27上的集成电路23传递给单片机最小系统板20，单片机最小系统板20分析压力信息收集器18传递的信号后做出指令，通过镶嵌在总控制器26内部控制板27上的集成电路23控制植物成分施放控制器21，植物成分施放控制器21接收到单片机最小系统板20指令后，通过外部导线控制与方向盘主体的方向盘轴一7固装在一起的植物成分施放器12，使植物成分施放器12中的安装在储液池15底部的超声波震动片16作用，将储液池15中含有植物成分的液体通过超声波高频震动通过外壳14上方的小孔施放到空气中，植物成分能够解决驾驶过程中产生的自由基过剩造成的缺氧问题，促进血液循环，使驾驶员达到提神的效果。

实施例三：

一种缓解驾驶疲劳的方向盘系统，由方向盘主体、距离感应模块、方向盘压力测定模块、方向盘转动状态监测模块、植物成分施放模块、微电流刺激模块、频闪灯及音响控制模块和总控制器26组成；所述的方向盘主体由方向盘1、方向盘轴一7、方向盘轴二9和挠性联轴器8组成，方向盘轴一7与方向盘1及压力检测装置固装为一体，方向盘轴一7下端连接有半联轴器，与方向盘轴二9上端的半联轴器相配合，方向盘轴二9下端连接汽车其他装置；所述的挠性联轴器8连接方向盘轴一7和方向盘轴二9，能够减轻汽车发动机产生的通过方向盘1传递给驾驶员手臂的震动，缓解振动造成的驾驶员手臂肌肉的疲劳；所述的总控制器26由控制板27、单片机最小系统板20、距离信息采集器17、压力信息收集器18、转动状态采集器19、植物成分施放控制器21、微电流发生控制器22、频闪灯控制器24、音响控制器25和集成电路23组成，所述的总控制器26与车体安装在一起，总控制器26内部安装有控制板27，控制板27上镶嵌有距离信息采集器17、压力信息收集器18、转动状态采集器19、植物成分施放控制器21、微电流发生控制器22、频闪灯控制器24和音响控制器25，控制板27上的单片机最小系统板20设定好各个模块的程序，通过控制板27上镶嵌的集成电路23分别对各模块进行控制。

更进一步地，所述的方向盘转动状态监测模块由角位移传感器11、传动齿轮10、转动状态采集器19和集成电路23组成，所述的角位移传感器11与车体安装在一起，与方向盘轴一7产生相对转动，角位移传感器11通过传动齿轮10与方向盘主体的方向盘轴一7连接；所述的转动状态采集器19由信号放大模块、整流滤波模块、模数转换模块、信息储存模块和内部线路组成，转动状态采集器19镶嵌在总控制器26内部，转动状态采集器19与单片机最小系统板20通过镶嵌在总控制器26内部的集成电路23连接在一起。

更进一步地，所述的微电流刺激模块是由微电流发生器一2、微电流发生器二3、微电流发生控制器22和集成电路23组成，所述的微电流发生器一2和微电流发生器二3与方向盘主体的方向盘1安装在一起，微电流发生器一2和微电流发生器二3各两个安装在方向盘1上驾驶员手握位置；所述的微电流发生控制器22由数模转换模块、输出模块和内部线路组成，微电流发生控制器22安装在总控制器26内部，与安装在方向盘1上的微电流发生器一2和微电流发生器二3通过导线连接，微电流发生控制器22与单片机最小系统板20通过镶嵌在总控制器26内部的集成电路23连通。

本发明在具体应用时，一种缓解驾驶疲劳的方向盘系统，当驾驶员过度疲劳时，也是最易发生交通事故的时候，驾驶员已经基本丧失了对方向盘1的有效控制，方向盘1在驾驶员意识不清醒的状态下频繁正反向转动，在方向盘轴一7底部有传动齿轮10，通过传动齿轮10连接角位移传感器11测量方向盘1的角位移及转动方向，然后将采集的检测信息传递给镶嵌在总控制器26内部控制板27上的转动状态采集器19，转动状态采集器19将处理后的信号通过镶嵌在总控制器26内部控制板27上的集成电路23传递给单片机最小系统板20，单片机最小系统板20分析转动状态采集器19传递的信号后做出指令，通过镶嵌在总控制器26内部控制板27上的集成电路23控制微电流发生控制器22，微电流发生控制器22接收到单片机最小系统板20指令后，通过外部导线控制安装在方向盘1上的微电流发生器一2，使安置在方向盘1上驾驶员手握位置的微电流发生器一2产生瞬时电流，对较为敏感的手部进行微电流刺激，在不影响驾驶员健康及不产生危险的前提下，能够有效刺激驾驶员神经，缓解驾驶员疲劳带来的意识薄弱状况，降低驾驶员发生事故的概率；另外，安装在方向盘1上驾驶员手握位置的微电流发生器二3由镶嵌在总控制器26内部控制板27上的微电流发生控制器22控制，微电流发生控制器22通过镶嵌在总控制器26内部控制板27上的集成电路23接收单片机最小系统板20指令，单片机最小系统板20控制微电流发生器二3能够持续产生按正弦曲线变化的持续微电流，能够持续刺激驾驶员手部肌肉，缓解因长时间握住方向盘产生的手部疲劳，减轻驾驶员的不适。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。