[发明专利]一种自适应椅背结构及调节方法及系统

权利要求书

1.一种自适应椅背结构，其特征在于，包括椅背后框(1)、薄膜压力传感器(5)、腰靠结构、单片机(2)、驱动机构和椅背面；椅背面套设在椅背后框(1)外侧，薄膜压力传感器(5)设置在椅背面内侧；椅背后框(1)上设置有单片机(2)和驱动机构，驱动机构连接单片机(2)，腰靠结构固定连接在驱动机构的输出端。

2.根据权利要求1所述的一种自适应椅背结构，其特征在于，腰靠结构包括腰靠(6)和腰靠固定板(7)，腰靠(6)固定设置在腰靠固定板(7)上。

3.根据权利要求2所述的一种自适应椅背结构，其特征在于，驱动机构包括电机驱动器(8)和电动推杆(3)；电机驱动器(8)连接单片机(2)，电机驱动器(8)输出端连接电动推杆(3)，电动推杆(3)的输出端连接腰靠固定板(7)。

4.根据权利要求1所述的一种自适应椅背结构，其特征在于，单片机(2)还连接有电源，电源包括电源降压器(4)和电源接口(9)，电源降压器(4)的一端连接单片机(2)，另一端连接电源接口(9)。

5.一种自适应椅背结构的调节方法，其特征在于，基于权利要求1至4任意一项所述的一种自适应椅背结构，包括以下步骤：

采集压力信号，基于腰椎压力分布，推测腰椎所在位置；

腰靠结构根据腰椎所在位置进行移动，移动后再次对于座椅上压力分布的均匀程度SPD以及压力节点平均值Gcav进行测定；

腰靠结构静止后，单片机继续接收薄膜压力传感器的信息，并不断对于SPD值进行计算评估，跟据不同的作座椅材质，给出不同的评估量，实现自动调节。

6.根据权利要求5所述的一种自适应椅背结构的调节方法，其特征在于，推测腰椎所在位置：

首先对于未支撑的情况下压力均值进行计算，记为平均压力p_av，最大压力记为p_max，计算出每一个测量节点附近的圆形压力梯度值，记为Gc，列举出Gc的计算方法如下:

(1.1)式中：p_max为最大压力值；r_j为相应圆上压力点的个数；此时示意为对于五个压力点的计算，则结节处的压力梯度Gc为5个圆型压力梯度的平均值；

对于Gc在步长d上求导：

跟据以上式(1.1)，与式(1.3)，选择Gc为0的圆形节点处，并且如式(2)，计为P_target(x_t，y_t)即为精准推测第四、第五腰椎所在处；

P_target＝(Gc(r_i)＝0)∪(Gc′(d)＜0)(2)

由此，驱动目前推杆所在P_start(x0，y0)垂直方向上缩短至y_end＝(yt-y0)。

7.根据权利要求5所述的一种自适应椅背结构的调节方法，其特征在于，移动后再次对于座椅上压力节点平均值Gcav进行测定，建模算法为：

再次根据式(1.1)计算结节处的圆形压力梯度值，并对于半径为r_i的压力节点平均值梯度进行计算，计作G_cav，如式(3)：

8.根据权利要求5所述的一种自适应椅背结构的调节方法，其特征在于，

推杆启动静止后，单片机仍然继续接收薄膜压力传感器的信息，并不断对于G_cav值进行计算评估，跟据不同的作座椅材质，给出基于材质系数k的不同偏差接受评估量δ，如式(4)，当G_cav＜δ时，推杆不进行改变；否则，再次执行上述步骤，进行自动调节；

基于PID算法进行调节电动推杆的移动。

9.一种自适应椅背结构的调节系统，其特征在于，包括

采集模块，用于采集压力信号，基于腰椎压力分布，推测腰椎所在位置；

测定模块，用于腰靠结构根据腰椎所在位置进行移动，移动后再次对于座椅上压力分布的均匀程度SPD以及压力节点平均值Gcav进行测定；

比较调节模块，用于腰靠结构静止后，单片机继续接收薄膜压力传感器的信息，并不断对于SPD值进行计算评估，跟据不同的作座椅材质，给出不同的评估量，实现自动调节。