一种用于坐姿监测的阵列式智能坐垫的制作方法

1.本实用新型属于智能健康监控领域，特别涉及一种用于坐姿监测的阵列式智能坐垫。


背景技术：

2.据世界卫生组织报道，久坐是四大致死因素之一，每年全球近200万人的死亡与久坐有关。久坐行为会导致人体的血液循环减慢、视觉疲劳、精神紧张等健康问题。除此之外，不良的久坐坐姿还会引发腰肌劳损、颈椎病等慢性病。然而，目前大多数久坐族由于忙于工作而忽视了正确坐姿重要性，从而引发了一系列健康问题。因此，针对久坐族的健康坐姿监测和正确引导就显得非常重要。
3.随着智能传感技术和信息技术的发展，目前市面上已经出现了相关的久坐坐姿监测设备，例如可以放置于座椅的darma智能坐垫，坐垫内置了光纤传感器和压力传感器，可以通过检测坐垫表面受力的时长来监测使用者是否有久坐行为，并可以通过光纤传感器检测使用者的坐姿情况。然而，darma智能坐垫采用光纤传感的解决方案，就会导致生产成本显著升高，并且只能对坐垫中心部分进行感知，这就会降低坐姿监测精度。专利号为cn 212433941 u的专利公开了一种基于压力传感器的智能坐垫，当出现久坐行为后，激活坐垫内置的震动马达来提醒使用者进行必要的身体活动，但是这种智能坐垫只能针对用户的久坐行为进行提醒，对使用者坐姿的正确性却无法进行判断。为了解决这一问题，专利号为zl 201110178636.1的专利公开了一种具有坐姿检测装置的座椅，在座椅与地面接触的四脚底部安置压力传感器，通过矢量合成的方式来判断人体的坐姿重心，进而检测使用者的久坐行为和坐姿情况，然而人体的坐姿是复杂多变的，仅仅通过重心来判断并不能准确地判断坐姿的正确性。


技术实现要素：

4.本实用新型目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种用于坐姿监测的阵列式智能坐垫。
5.本实用新型的目的是这样实现的：一种用于坐姿监测的阵列式智能坐垫，包括坐垫本体，所述坐垫本体上部设置有多个受力件，所述坐垫本体的下部设置有固定件，所述固定件上设置有与所述受力件对应的多个传感组件，所述传感组件监测所述受力件的受力变化。
6.优选的，所述坐垫本体上部设置有多个镶嵌孔，所述受力件镶嵌在所述镶嵌孔内，所述受力件的上表面突出于所述坐垫本体的上表面。
7.优选的，所述坐垫本体下部设置有安放槽，所述固定件设置在所述安放槽，所述固定件的下表面与所述坐垫本体的下表面平齐。
8.优选的，所述传感组件包括与所述受力件和所述固定件连接的连接件和检测所述连接件受力变化的传感件。
9.优选的，所述连接件包括有与所述固定件连接的连接部和突出于所述连接部与所述受力件连接的突出部，所述传感件设置在所述突出部的左侧和/或右侧的连接部上。
10.优选的，所述连接件的前后两侧与所述固定件之间具有间隙。
11.优选的，所述连接件的下表面高于所述固定件的下表面。
12.优选的，所述突出部的底部设置有连接孔。
13.优选的，所述传感件包括电阻式应变片、fbg光纤应变计和/或电容式应变计。
14.本实用新型具有如下积极效果：本实用新型能够对臀部的坐姿进行多维表征，进而可以准确的判断身体的坐姿情况，指导使用者调整正确的坐姿。使用简单，稳定可靠，成本低。
附图说明
15.图1为本实用新型的装配体结构示意图；
16.图2为本实用新型的部件分解结构示意图；
17.图3为本实用新型的坐垫本体背面结构示意图；
18.图4为本实用新型的固定件的背面结构示意图；
19.图5为本实用新型的固定件的正面结构示意图；
20.图6为本实用新型连接定值电阻的示意图。
具体实施方式
21.实施例1，如图1-图5所示，一种用于坐姿监测的阵列式智能坐垫，包括坐垫本体10，所述坐垫本体10上部设置有多个受力件20，所述坐垫本体10的下部设置有固定件30，所述固定件30上设置有与所述受力件20对应的多个传感组件40，所述传感组件40监测所述受力件20的受力变化。
22.臀部接触受力件20，通过传感组件40检测受力件20的受力变化对臀部的坐姿进行多维表征，进而可以用于判断身体的坐姿情况，指导使用者调整正确的坐姿。使用简单，稳定可靠，成本低。
23.优选的，所述坐垫本体10上部设置有多个镶嵌孔101，所述受力件20镶嵌在所述镶嵌孔101内，所述受力件20的上表面突出于所述坐垫本体10的上表面。
24.镶嵌孔101的形状与受力件20的形状相适配，通过镶嵌孔101能够防止受力件20与坐垫本体10的相对滑动。受力件20可以为圆柱体、立方体、多边体等。优选为规则的立方体结构，由此能够增大受力件20与臀部的接触面积。受力件20突出于坐垫本体10能够使受力件20承载臀部的作用力，进而提高监测精度。
25.优选的，受力件20阵列式排列。
26.优选的，所述坐垫本体10下部设置有安放槽102，所述固定件30设置在所述安放槽102，所述固定件30的下表面与所述坐垫本体10的下表面平齐。
27.安放槽102与固定件30的形状相适配，将固定件30固定在坐垫本体10的下部，防止固定件30与坐垫本体10的分离，固定件30和坐垫本体10也可以设置为可拆卸连接。
28.优选的，所述传感组件40包括与所述受力件20和所述固定件30连接的连接件401和检测所述连接件401受力变化的传感件(图中未表示出)，传感件可以为电阻式应变片、
fbg光纤应变计和/或电容式应变计。
29.连接件401固定在固定件30上，通过连接件401承载受力件20的作用力，再由传感件检测连接件401的受力变化来对臀部的坐姿进行多维表征。
30.优选的，所述连接件401包括有与所述固定件30连接的连接部4011和突出于所述连接部4011与所述受力件20连接的突出部4012，所述传感件设置在所述突出部4012的左侧和/或右侧的连接部4011上。
31.连接部4011与固定件30固定连接，可以通过连接部4011将连接件401固定在固定件30上，突出部4012突出于连接部4011与受力件20连接，能够使受力件20上的作用力完全传递到突出部4012上，突出部4012将作用力施加到连接部4011，即可由传感件检测连接部4011的受力变形，从而获取连接件401的受力变化来对臀部的坐姿进行多维表征。
32.优选的，固定件30和连接件401为一体结构。由此可以便于加工，减少加工工序，降低加工成本。
33.优选的，所述连接件401的前后两侧与所述固定件30之间具有间隙50。
34.设置的间隙50能够避免连接件401在受力时受固定件30阻挡而使作用力分散到固定件30上，确保检测的精度。
35.优选的，所述连接件401的下表面高于所述固定件30的下表面。由此可避免连接件401受到的作用力分散到固定件30上，避免作用力的流失，确保检测的精度。
36.优选的，所述突出部4012的底部设置有连接孔60。连接孔60可以用于放置光纤应变计或者其他传感件的线路。
37.优选的，传感件还连接有定值电阻，传感件与定值电阻组成电桥电路。
38.优选的，传感件与定值电阻组成的四分之一电桥电路结构如图6所示。其中u
in
为输入电压，u
out
为输出电压，r0为应变片电阻，r1、r2、r3为定值电阻，δr0表示应变片的电阻变化率，输出电压可以表示为：
[0039][0040]
输出的电压通过运算放大器ic进行模拟信号处理，并接入到数据采集模块中进行传感信号采集，使得每个传感件的信号可以进一步在上位机中做处理。
[0041]
优选的，本实用新型中的部件均可由3d打印技术加工实现。
[0042]
本实用新型通过受力件承载臀部施加的作用力，并将该作用力传递至连接件，由传感件检测连接件的受力变形，来对臀部的坐姿进行多维表征，进而可以准确的判断身体的坐姿情况，指导使用者调整正确的坐姿。使用简单，稳定可靠，成本低。
[0043]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用以限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。