理容座椅坐姿限位异常的预警系统的制作方法

本发明涉及一种理容座椅坐姿限位异常的预警系统，属于安全信号装置及预警控制。

背景技术：

1、现有理容座椅为了在人体坐姿发生异常时及时报警，通常会在座椅靠背与座垫连接处设置机械限位开关，或在座垫下部设置压力传感器，用于检测人体与座椅的接触状态，并在接触到位后维持位置锁定，在座椅处于静态支撑、人体基本没有相对位移的常规坐姿下，上述方式能够完成基本的位置判断。

2、当座椅靠背在105度至165度范围内后仰时，顾客躯干处于放松状态，体重分布会随靠背倾角变化而发生非线性转移，剪发、烫染或修面过程中，理容人员施加的操作力还会直接传递至座椅支撑构件，在这种座椅姿态不断变化且存在外力干扰的情况下，传统触点开关和采用固定阈值的压力传感器很难保持稳定的信号判断基准，机械触点开关只能检测部件是否到达机械限位位置，无法感知人体相对支撑构件的微小位移；固定阈值压力传感器也难以区分人体自身微动与理容操作外力造成的压力变化，除了依赖改变座椅结构形态或凹槽等物理构造实现机械限位存在适用性缺陷外，现有技术在引入传感与主动控制的方案中，其控制逻辑与信号判定机制同样难以适应复杂的实际工况，例如，公开号为cn118161378a的中国发明专利申请公开了一种智能化牙医治疗椅，利用靠背上的局部压力传感器采集体位压强，并在压力超过预设门限时通过控制气囊充气实现夹持限位，然而，此类控制方法本质上仍基于局域静态压力的单一阈值比对逻辑；在座椅处于大倾角后仰且伴随理容师施加按压外力或顾客产生生理微动的复杂动态环境下，单一压力信号无法有效解耦外部理容操作力干扰与人体真实下滑趋势，极易引发气囊误充气或失稳漏报，难以构建起高信噪比且防误触的动态安全预警机制，如果单纯提高压力传感器的触发灵敏度，人体转头、咳嗽产生的生理微动以及理容人员的按压操作都容易被误判为限位异常，造成虚假告警频繁触发，相反，如果提高触发门限或依赖固定物理限位开关，当人体躯干缓慢、逐渐下滑时，可能因为总压力尚未达到设定门限，或者座椅部件尚未到达机械行程死点，而无法及时发现姿态失稳，在使用刀具修面等高风险操作中，这种情况容易造成预警漏报，存在安全隐患。

3、因此，如何在座椅后仰角度变化并受到外部操作力干扰的情况下，减少生理微动和外力按压对报警判断的影响，形成高信噪比的安全报警触发机制，并准确识别人体逐渐滑脱的过程，成为本发明所要解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决背景技术中的问题，本发明的技术方案如下：一种理容座椅坐姿限位异常的预警系统，包含：

2、姿态测量模块，用于实时采集靠背相对水平面的倾角信号；

3、阻抗采集模块，用于实时采集人体与座椅支撑面的阻抗分布矩阵信号；

4、主控运算模块，其分别与姿态测量模块以及阻抗采集模块电连接，用于按预设采样频率同步读取倾角信号与阻抗分布矩阵信号；主控运算模块依据倾角信号动态计算二维坐姿安全质心基准坐标与预警阈值，根据阻抗分布矩阵信号计算坐姿质心坐标与阻抗空间分布熵；并在倾角信号发生变化时，依据二维坐姿安全质心基准坐标更新坐姿质心坐标的偏离量；同时依据阻抗分布矩阵信号的时域差分计算坐姿质心坐标的质心漂移速率，并对阻抗空间分布熵求取时域微分计算阻抗空间分布熵变率；主控运算模块采用座椅支撑面的物理特征尺寸对偏离量归一化，将归一化后的偏离量、质心漂移速率与阻抗空间分布熵变率按设定加权系数组合演算，合成坐姿失稳风险指数；

5、预警响应模块，其与主控运算模块电连接，用于在坐姿失稳风险指数达到预警阈值时，输出阶梯式预警信号。

6、优选的，主控运算模块包含：质心解耦单元，用于将阻抗分布矩阵信号转换为包含二维物理空间坐标的坐姿质心坐标，并根据阻抗分布矩阵信号中各节点阻抗占矩阵总阻抗的比例计算阻抗空间分布熵；迟滞滤波单元，用于在检测到阻抗分布矩阵信号的局部变化率大于设定极限且持续时间小于300ms时，判定为理容外力施加动作，并施加迟滞平滑抑制；风险评估单元，用于利用加权算子对归一化后的偏离量、质心漂移速率以及阻抗空间分布熵变率组合演算，生成坐姿失稳风险指数。

7、优选的，风险评估单元通过下式合成坐姿失稳风险指数：

8、，其中， 与 为坐姿质心坐标的二维物理空间坐标， 与  为二维坐姿安全质心基准坐标， 为座椅支撑面的物理特征尺寸， 为当前采样周期时间间隔， 为阻抗空间分布熵变率， 与  为设定加权系数且满足

9、；风险评估单元依据倾角信号变大，按照设定比例同步增大预警阈值中的第一预警阈值以及第二预警阈值。

10、优选的，预警响应模块包含触觉微振单元、声光报警单元以及电控继电单元；主控运算模块在坐姿失稳风险指数小于第一预警阈值时判定处于静置监视状态，在坐姿失稳风险指数大于等于第一预警阈值且小于第二预警阈值时，驱动触觉微振单元输出振荡频率为120hz且持续时间为500ms的物理触觉信号，在坐姿失稳风险指数大于等于第二预警阈值时，驱动声光报警单元发出85db声光警报，并控制电控继电单元断开，锁止理容座椅的当前几何姿态。

11、优选的，主控运算模块还包含零点跟踪自校准单元；零点跟踪自校准单元在理容座椅的总阻抗低于设定空载门限时，采集阻抗分布基准并更新零点偏移量。

12、优选的，主控运算模块在检测到人体坐入理容座椅初始3s的静止工况内，采集静态阻抗分布矩阵信号，提取个体体重以及接触面积特征参数，建立特定顾客的阻抗基准模板，并生成体型修正系数以线性更新预警阈值。

13、优选的，主控运算模块在检测到阻抗采集模块发生局部阵列硬件故障时，切换至座垫与靠背的双域总阻抗比例监测模式，依据座垫的总阻抗与靠背的总阻抗的比值变化率输出第一级预警信号。

14、优选的，阻抗采集模块由4×4柔性阻抗传感阵列构成，用于输出对应通道的电导率变化采样值；姿态测量模块由单轴重力倾角传感器构成，用于输出靠背相对水平面的实时角度值。

15、优选的，主控运算模块采用集成模数转换器以及有限状态机控制逻辑电路的微控制器芯片，微控制器芯片与阻抗采集模块的各采样通道电连接，按50hz采样频率同步读取采样信号。

16、优选的，理容座椅还包含驱动靠背移动的驱动电机，驱动电机的供电回路串联电控继电单元的常闭触点；主控运算模块在驱动电控继电单元断开时，同步向理容座椅的电机驱动控制器输出高电平急停信号，将电机驱动pwm占空比调整为0%，切断驱动电机的控制信号，并在接收到外部手动复位信号前保持锁止。

17、相比于现有技术，本发明的有益效果是：

18、1、在理容座椅坐姿限位异常的预警中，通过综合利用坐姿质心坐标、质心漂移速率、阻抗空间分布熵及其变化情况判断坐姿是否失稳，可以同时反映人体在座椅支撑面上的位置变化和接触分布变化，由此能够区分转头、咳嗽等生理微动与躯干实际滑脱，减少正常动作引起的虚假告警，并在人体逐渐下滑时及时识别坐姿异常，提高坐姿限位异常判定和预警触发的准确性。

19、2、通过零点跟踪自校准单元在座椅空载时更新阻抗分布基准和零点偏移量，可以减小洗发水液滴、碎屑等因素造成的阻抗漂移对监测结果的影响；同时利用迟滞滤波单元抑制理容人员短时按压引起的阻抗突变，可以避免将正常理容操作误判为坐姿失稳，从而降低虚假告警，提高系统在实际理容过程中的监测稳定性。

20、3、通过根据靠背倾角调整二维坐姿安全质心基准坐标和预警阈值，可以适应座椅后仰过程中人体体重分布随倾角发生的变化，减少因靠背角度变化造成的错误判断，配合阶梯式预警信号，在风险较低时先进行触觉提示，在风险进一步升高时再进行声光报警并锁止座椅当前几何姿态，既能够及时提醒理容人员处理坐姿异常，又能够在风险增大时限制座椅继续动作，提高理容过程中的安全性。