一种学生座椅的制作方法

本发明涉及座椅，具体而言，涉及一种学生座椅。

背景技术：

1、学生座椅是学生日常学习的核心用具，学生每日久坐学习时长普遍达6～8小时，优质的学生座椅须具备适配生长发育的调节功能、支撑脊柱的人体工学结构及长效舒适的使用体验，以保障学生脊柱健康、提升学习专注度。

2、然而，传统学生座椅存在明显不足：一是调节精度不足，多依赖手动旋钮调节高度或椅背倾斜度，调节档位固定且精度低，难以精准匹配不同身高、体重学生的身体比例，导致部分学生坐立时腰部悬空、脚部无法平稳着地或头部过度前倾；二是缺乏坐姿监测与反馈机制，无法实时捕捉学生含胸、驼背、单侧坐姿等不良姿态，不能及时提醒调整，长期易引发脊柱侧弯、颈椎劳损等健康问题；三是功能适配性差，多数座椅仅能满足短期基础使用需求，无法随学生每年5-10cm的身高增长动态调整支撑位置与结构，使用周期短，且部分座椅材质透气性差、腰部支撑硬度固定，长时间使用易引发臀部闷热、腰部酸痛等不适。

3、因此，有必要设计一种具备精准动态调节、实时坐姿监测及适配生长发育的学生座椅，用以解决传统学生座椅调节精度低、缺乏坐姿反馈、适配周期短及舒适性不足的问题。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提出了一种学生座椅，旨在解决传统学生座椅调节精度低、缺乏坐姿反馈、适配周期短及舒适性不足的问题。

2、一个方面，本发明提出了一种学生座椅，包括：

3、基座，其下方设置有容纳仓，所述容纳仓内部设置有第一传动组件，所述第一传动组件顶端与基座底部固接，所述第一传动组件用于驱动基座沿竖直方向升降；

4、椅背，其设置在所述容纳仓的一侧，所述椅背与容纳仓之间铰接；所述椅背远离基座的一侧设置有连接件，所述连接件由第一控制节点、第二控制节点和第三控制节点组成，所述第一控制节点与椅背铰接，所述第二控制节点与容纳仓铰接，所述第三控制节点用于配合第一、第二控制节点形成角度调节传动结构，以驱动椅背绕铰接点转动；

5、图像采集模块，其设置在所述座椅的两侧及上方，所述图像采集模块用于采集检测对象不同角度的全身坐姿图像信息；

6、处理模块，分别与所述图像采集模块、第一传动组件及连接件电连接，所述处理模块用于收集图像采集模块的坐姿图像信息，根据图像信息构建检测对象的实时坐姿模型；所述处理模块还用于将实时坐姿模型与预设的人体工学标准模型进行比对，计算出坐姿偏差参数，再根据预设的偏差参数与调节参数的对应关系，确定基座的升降量以及椅背的倾斜角度值，生成对应的调节控制指令；

7、中控模块，分别与所述处理模块、第一传动组件及连接件电连接，所述中控模块用于接收所述处理模块的调节控制指令，同步控制第一传动组件驱动基座运动和连接件调节椅背倾斜角度，进行坐姿的动态优化。

8、进一步地，所述中控模块进行坐姿的动态优化时，还包括：

9、所述基座上表面设置有座垫调节组件和第一感应区，所述第一感应区用于检测检测对象的臀部压力分布及接触状态信息；

10、所述椅背靠近基座的一侧设置有背垫调节组件和第二感应区，所述第二感应区用于检测检测对象的背部贴合度及压力分布信息；

11、所述第一感应区、第二感应区、座垫调节组件和背垫调节组件均与处理模块电连接，所述处理模块还用于收集第一感应区的臀部压力信息和第二感应区的背部贴合信息，并根据所述预设的人体工学标准模型确定座垫贴合度调节值、背垫的贴合度生成调节控制指令；

12、所述座垫调节组件和背垫调节组件与中控模块电连接，所述中控模块还用于接收所述处理模块的调节控制指令，同步控制座垫调节组件调整座垫状态、背垫调节组件调整背垫状态。

13、进一步地，所述中控模块控制第一传动组件进行座椅高度调节时，包括：

14、各所述图像采集模块先获取检测对象初始坐姿的全身图像，所述处理模块结合图像与预设人体工学标准模型，计算出目标座椅高度；通过第一传动组件的位置传感器采集当前基座高度，预设第一高度差值区间、第二高度差值区间，计算目标座椅高度与当前基座高度的高度差；处理模块根据高度差的数值范围判断调节策略：

15、当高度差为零时，判定当前高度已符合人体工学标准，处理模块向中控模块发送高度维持指令；

16、当差值不为零时：

17、若差值处于第一高度差值区间内，处理模块向中控模块发送驱动第一传动组件调整第一高度的指令；

18、若差值处于第二高度差值区间内，处理模块向中控模块发送驱动第一传动组件调整第二高度的指令，第二高度高于第一高度；

19、其中，调整后基座高度需限制在适配不同身高学生的最低安全高度与最高安全高度之间，且调整过程中图像采集模块实时捕捉检测对象下肢姿态，避免高度骤变导致失衡。

20、进一步地，所述第一传动组件完成座椅高度调节后，还包括：

21、各所述图像采集模块重点采集检测对象的下肢图像，第一感应区同步采集臀部压力分布数据；处理模块对采集到的图像和压力数据进行分析，计算两个关键指标：一是脚部接触面积，二是臀部压力均匀度；

22、预设高度调节的达标标准：标准脚部接触面积、标准臀部压力均匀度；处理模块将实时指标与标准值对比，判断高度调节效果：

23、当同时满足脚部接触面积大于等于标准脚部接触面积、臀部压力均匀度大于等于标准臀部压力均匀度时，判定座椅高度调节达到预期效果，处理模块向中控模块发送高度锁定指令，后续进入椅背角度调节流程；

24、当满足脚部接触面积小于标准脚部接触面积或臀部压力均匀度小于标准臀部压力均匀度任一条件时，处理模块基于当前检测数据修正目标高度，向中控模块发送重新调节高度指令，重启座椅高度调节流程，直至座椅高度调节达到预期效果。

25、进一步地，所述中控模块控制连接件进行椅背角度调节时，包括：

26、在座椅高度达标的基础上，所述图像采集模块获取检测对象上半身坐姿图像，所述处理模块结合图像与人体工学标准，计算出目标椅背倾斜角度；所述连接件设置有角度传感器，通过连接件的角度传感器采集当前椅背角度，预设第一角度差值区间、第二角度差值区间，计算目标椅背倾斜角度与当前椅背角度的角度差；所述处理模块根据角度差的数值范围控制连接件联动：

27、当角度差为零时，判定当前椅背角度符合标准，处理模块向中控模块发送椅背角度维持指令；

28、当角度差不为零时：

29、若角度差处于第一角度差值区间内，处理模块向中控模块发送驱动连接件调整第一角度的指令；

30、若角度差处于第二角度差值区间内，处理模块向中控模块发送驱动连接件调整第二角度的指令，第二角度大于第一角度；

31、其中，调整后椅背角度需限制在避免检测对象弯腰的最小倾斜角与避免检测对象后仰的最大倾斜角之间，调整过程中第二感应区实时反馈背部与椅背的贴合状态，防止角度调整导致背部脱离支撑。

32、进一步地，所述连接件完成椅背角度调节后，还包括：

33、各所述图像采集模块拍摄检测对象的脊柱侧视图像，第二感应区同步采集背部压力分布数据；处理模块对图像和压力数据进行解析，计算两个核心指标：一是脊柱贴合度，二是背部压力峰值；

34、预设椅背角度调节的达标标准：标准脊柱贴合度、标准背部压力峰值；处理模块将实时指标与标准值对比，判断椅背角度调节效果：

35、当同时满足脊柱贴合度大于等于标准脊柱贴合度、背部压力峰值小于等于标准背部压力峰值时，判定椅背角度调节达到预期效果，处理模块向中控模块发送椅背角度锁定指令，后续进入座垫与背垫调节流程；

36、当满足脊柱贴合度小于标准脊柱贴合度或背部压力峰值小于标准背部压力峰值任一条件时，处理模块基于当前数据修正目标角度，向中控模块发送重新调节椅背角度指令，重启椅背角度调节流程，直至椅背角度调节达到预期效果。

37、进一步地，所述中控模块同步控制座垫调节组件与背垫调节组件进行调节时，包括：

38、座椅高度和椅背角度均达标后，第一感应区采集臀部不同区域的压力分布数据，处理模块结合数据确定座垫的目标调节参数：一是座垫前部凸起高度，二是座垫后部软硬度；第二感应区采集背部不同区域的贴合数据，处理模块结合该数据确定背垫的目标调节参数：一是背垫腰部支撑点位置，二是背垫肩部支撑力度；

39、分别通过座垫调节组件的传感器获取当前座垫参数，通过背垫调节组件的传感器获取当前背垫参数；

40、预设座垫参数第一差值区间、座垫参数第二差值区间，且座垫参数第一差值区间的范围上限小于坐垫参数第二差值区间的范围下限；预设背垫参数第一差值区间、背垫参数第二差值区间，且背垫参数第一差值区间的范围上限小于背垫参数第二差值区间的范围下限；

41、计算各参数当前值与目标值的差值：座垫前部凸起高度差值、座垫后部软硬度差值、背垫腰部支撑点位置差值、背垫肩部支撑力度差值；处理模块根据差值判断调节策略：

42、当所有参数差值均为零时，处理模块向中控模块发送座垫与背垫维持指令；

43、当各参数差值处于对应第一差值区间内时，处理模块向中控模块发送调整量为第一区间值的指令；

44、当各参数差值处于对应第二差值区间内时，处理模块向中控模块发送调整量为第二区间值的指令，第二区间值大于第一区间值；

45、其中，调整后座垫参数需限制在适配不同体型学生的坐垫前部凸起高度范围、座垫后部软硬度范围内；调整后背垫参数需限制在适配不同体型学生的背垫腰部支撑点位置范围、背垫肩部支撑力度范围内。

46、进一步地，所述座垫调节组件与背垫调节组件完成调节后，还包括：

47、第一感应区与第二感应区同步采集调整后的臀部、背部压力及贴合数据，图像采集模块获取检测对象全身坐姿动态图像；处理模块对采集数据进行综合分析，计算两个关键效果指标：一是坐垫压力均匀度，二是背垫贴合面积；

48、预设座垫与背垫调节的达标标准：标准座垫压力均匀度、标准背垫贴合面积；处理模块将实时指标与标准值对比，判断全流程调节效果：

49、当同时满足座垫压力均匀度大于等于标准座垫压力均匀度、背垫贴合面积大于等于标准背垫贴合面积时，判定座椅高度、椅背角度、座垫与背垫的全流程调节达到预期效果，处理模块向中控模块发送系统结束调节指令，座椅进入稳定支撑状态；

50、当满足座垫压力均匀度小于标准座垫压力均匀度或背垫贴合面积小于标准背垫贴合面积任一条件时，处理模块向中控模块发送重新校准指令，按座椅高度调节、椅背角度调节、座垫与背垫调节的顺序重启全流程调节；

51、若连续3次重启后仍未达标，处理模块生成设备校准故障信号并发送至中控模块，提醒工作人员进行人工检查。

52、进一步地，所述椅背顶部设置有头枕，所述头枕内部设置有压力传感器，所述压力传感器用于实时采集头部与头枕的接触压力数据，且预设有效倚靠压力阈值及压力持续触发时长；所述基座远离椅背一侧的底部设置有腿托，所述腿托可从基座底部伸出；所述压力传感器与处理模块电连接以传输实时压力数据，所述腿托与中控模块电连接；

53、所述压力传感器和腿托通过处理模块、中控模块形成联动调节机制，处理模块接收压力传感器数据并进行状态判断，中控模块根据处理模块指令控制腿托动作及椅背调节。

54、进一步地，所述处理模块接收压力传感器传输的实时压力数据后，同步进行两项判断：

55、压力有效性判断：若实时压力值大于等于有效倚靠压力阈值，判定为有效倚靠状态，启动计时；若实时压力值小于有效倚靠压力阈值，判定为无效触碰，重置计时；

56、时长达标判断：当有效倚靠状态持续时长大于等于压力持续触发时长时，处理模块判定用户进入短时休息模式，触发头枕、腿托、椅背联动调节指令；若有效倚靠状态持续时长小于压力持续触发时长时，维持当前坐姿状态。

57、进一步地，所述联动调节指令执行过程包括：

58、椅背角度同步调节：处理模块结合当前椅背基准角度，计算休息模式下的目标倾斜角，在原有基准角度基础上增大至第三角度，生成椅背调节指令并发送至中控模块；中控模块控制连接件驱动椅背缓慢调节，同时第二感应区实时反馈背部与椅背的贴合度数据，若贴合度低于标准脊柱贴合度的90%，处理模块即时修正调节角度，确保背部始终获得稳定支撑；

59、腿托同步伸出：与椅背调节启动同步，处理模块根据当前基座高度及图像采集模块采集的下肢长度数据，确定腿托目标伸出长度；处理模块生成腿托伸出指令发送至中控模块，中控模块控制腿托内置的电动推杆驱动组件，带动腿托从基座底部的收纳槽中平缓伸出目标长度；伸出过程中，图像采集模块实时捕捉下肢姿态，第一感应区同步监测臀部压力分布，若检测到臀部压力骤降大于等于20%或下肢出现失衡偏移，中控模块立即暂停腿托伸出，待姿态稳定后继续调节；

60、所述联动调节完成后，处理模块持续接收压力传感器数据：若检测到实时压力值小于有效倚靠压力阈值且持续时长大于等于10秒，判定用户结束休息模式，处理模块生成复位指令发送至中控模块；中控模块同步控制连接件驱动椅背恢复至休息前的基准角度，腿托通过电动推杆收回至基座底部，座椅整体恢复至学习状态下的标准坐姿参数。

61、进一步地，所述基座两侧设置有扶手。

62、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

63、1.通过第一传动组件驱动基座精准升降，结合连接件三控制节点形成的角度调节传动结构，配合处理模块根据检测对象身体数据计算出的精准升降量与倾斜角度值，以及中控模块的同步控制，替代传统固定档位手动调节，可精准匹配不同身高、体重学生的身体比例，避免腰部悬空、脚部无法平稳着地等问题，大幅提升调节精度。

64、2.利用座椅两侧及上方的图像采集模块实时采集多角度全身坐姿图像，处理模块通过构建实时坐姿模型与人体工学标准模型比对，能及时捕捉含胸、驼背等不良坐姿并计算偏差参数，形成动态反馈，为坐姿调整提供依据，有效避免长期不良坐姿引发的脊柱侧弯、颈椎劳损。

65、3.处理模块可根据学生身高增长动态更新实时坐姿模型，同步调整基座升降量与椅背倾斜角度，无需更换座椅即可适配学生不同生长阶段的身体需求，显著延长座椅使用周期，降低使用成本。

66、4.通过动态优化基座高度与椅背倾斜角度，确保学生坐立时腰部、背部获得贴合支撑，减少局部压迫，间接改善传统座椅因支撑不当导致的臀部闷热、腰部酸痛等不适，提升长时间学习时的坐姿舒适性。