用于检测就坐在垫子上的人的位置的设备

摘要

本发明提供了一种用于检测人在垫子(5)上的位置的设备(20)，其包括定位在垫子中的至少两个湿度传感器(22，24，26)。

说明书

技术领域

本发明涉及用于检测人在座椅垫子上，尤其是机动车辆座椅的底部件的垫 子上的位置的设备。

背景技术

已经描述了包括用于检测人在座椅上的位置的设备的座椅。作为实例，专 利US6345839描述了设有包括分布在座椅的座椅底部件与靠背中的压力传感器 的检测设备的座椅。此设备测量关于座椅占有者的参数，例如高度与重量，以 确定是否是人或物体。

然而，使用压力传感器的设备要求使用显著数量的传感器以准确地确定人 在垫子上的位置并且尤其地能够检测人在垫子上的移动。然后检测设备的成本 可以很高并且压力传感器的安装可能是精细的。

此外，为了使检测设备能够确定座椅占有者是否是人或物体，有必要在座 椅底部件中以及靠背中提供压力传感器。因此待提供的最小数量的压力传感器 很高并且检测设备可以具有复杂结构。此外，不能完全地避免人与物体之间的 检测失误的风险。

发明内容

本发明的实施方式的目的是克服用于检测人在垫子上的位置的已知设备的 全部或部分弊端。

本发明的实施方式的另一个目的是能够通过小数量传感器确定人在垫子上 的位置与移动。

本发明的另一个目的是用于使检测不包括压力传感器。

因此，本发明的实施方式的方面提供了用于检测人在垫子上的位置的设备， 其包括定位在垫子中的至少两个温度传感器和/或湿度传感器。

根据实施方式，此设备还包括能够接收用于表示由至少两个湿度传感器传 递的湿度的信号并且由此推测人在垫子上的位置。

根据本发明的实施方式，两个传感器相距至少80mm。

根据本发明的实施方式，两个传感器在平行于垫子的纵向方向对齐。

根据本发明的实施方式，此设备包括至少三个传感器。

根据本发明的实施方式，所述至少三个传感器是对齐的。

本发明的实施方式的另一个方面提供了一个系统，其包括：

垫子：以及

如前面限定的设备。

根据本发明的实施方式，此系统包括至少一个显示屏和/或扬声器。

根据本发明的实施方式，此系统包括能够改变垫子的位置和/或形状的致动 器。

根据本发明的实施方式，垫子包括衬料、护套、以及插入衬料与护套之间 的层，温度和/或湿度传感器定位在所述层中。

根据本发明的实施方式，层由透气的和/或作为良好热导体的材料制成。

本发明的实施方式的另一个方面提供了一种座椅，其包括座椅底部件、靠 背、以及如先前限定的系统，座椅底部件包括至少部分地由垫子覆盖的框架。

本发明的实施方式的另一个方面提供了一种方法，其包括步骤：

传递表示由定位在垫子中的至少两个温度和/或湿度传感器传递的温度 和/或湿度的信号；以及

由此推断人在垫子上的位置。

根据本发明的实施方式，此方法包括，对于各温度和/或湿度传感器来说， 将由所述温度和/或湿度传感器传递的信号或者该信号的变化速率与阈值比较。

根据本发明的实施方式，此方法包括当人位于多个就坐位置中的至少一个 就坐位置中时传递视觉和/或听觉消息。

根据本发明的实施方式，此方法包括当人位于多个就坐位置中的至少一个 就坐位置时改变垫子的位置和/或形状。

附图说明

在下面的具体实施方式的非限定描述中将结合附图详细地说明上述以及其 它特点与优点，在附图中：

图1是根据本发明的机动车辆的座椅垫子与用于检测人在垫子上的位置的 设备的实施方式的局部简化俯视图；

图2是图1的垫子的局部简化横截面视图；

图3和图4示意性示出了相应地当人很好地就坐时以及当他/她未良好就坐 时的包括图1的座椅垫子的座椅上的人的局部简化侧视图；以及

图5示出了对于图3和图4中示出的人的位置的通过图1的检测设备的传 感器测量的随着湿度速率的时间变化的曲线。

为了清楚起见，在不同附图中相同的元件以相同的附图标记指示，并且此 外，不同附图不成比例。

具体实施方式

在下面的描述中，表述“基本上”、“周围”、以及“大约”表示“在10％以 内”。此外，形容词“前”和“后”相对于座椅垫子的纵向方向，即，基本上平 行于常规地就坐在座椅垫子上的人的大腿骨的轴使用。此外，将仅描述并且在 附图中示出对于理解本发明必要的这些元件。特别地，未详细地示出框架与座 椅位置调节装置。

图1示出了根据本发明的包括座椅底部件或座椅垫子5的系统1的实施方 式。垫子5包括前边缘6、后边缘8和两个相对侧边缘10，每个相对侧边缘10 将前边缘6连接到后边缘8。垫子5还包括中间部分12与沿着前边缘6与侧边 缘10围绕中间部分12的一部分的周边部分14。垫子5可以具有对称或近似对 称的形状。将P称作平行于垫子5的纵向方向的竖直平面并且其将垫子5分成 两个基本上对称部分。

系统1包括用于检测在垫子5上的人的位置的设备20。设备20包括布置在 垫子5中，在垫子的中间部分12的高度处，并且优选地布置在对称平面P的至 少两个温度和/或湿度传感器。设备20可以包括至少三个基本上平行于垫子的纵 向方向对齐并且定位在平面P中的温度和/或湿度传感器。温度传感器意味着能 够传递表示传感器附近温度的信号的传感器。湿度传感器指能够传递表示传感 器附近空气湿度的信号的传感器。这可以是相对湿度，即蒸汽压力与饱和蒸汽 压力的比率，或者绝对湿度，即水蒸汽质量与单位空气体积的比率。

在图1中，如示出的，三个温度和/或湿度传感器22、24、和26相应地称 为前传感器22、中间传感器24、以及后传感器26。中间传感器24定位在前传 感器22与后传感器26之间。前传感器22是三个传感器22、24和26中最前面 的传感器并且后传感器26是三个传感器22、24、和26中的最后面的传感器。 优选地，传感器22、24、和26对齐，并且优选地平行与垫子5的纵向方向。优 选地，传感器22、24和26定位在平面P中。优选地，传感器22、24和26定 位在垫子5的后面，优选地在垫子5的后半部中，更优选地在垫子5的后三分 之一中。

作为变型，可以设置其它温度和/或湿度传感器并且与传感器22、24、26对 齐。

作为实例，传感器22与24分开的距离在从40mm到140mm的范围内，优 选地从80mm到140mm，例如大约120mm，或者优选地从40mm到120mm， 例如大约60mm。传感器24与26分开的距离在从40mm到140mm的范围内， 优选地从80mm到140mm，例如大约120mm，或者优选地从40mm到120mm， 例如大约60mm。

设备20还可以包括布置在平面P的任一侧面上的其它温度和/或湿度传感器 28。优选地，其它传感器28对称地分布在平面P的任一侧面上。

由各传感器传递的信号可以是仅表示传感器附近的温度、仅表示传感器附 近的空气湿度、或者表示传感器附近的温度与传感器附近的空气湿度的信号。 优选地，全部传感器都传递相同类型的信号，即全部传感器都是温度传感器， 全部传感器都是湿度传感器，或者全部传感器都是温度与湿度传感器。

温度传感器可以是热电偶类型或电阻探针类型的传感器。它们可以例如是 由SENSIRION在名称STS21下销售的传感器。

湿度传感器，或者湿度计，可以是电容式湿度传感器、电阻式湿度传感器、 或者干湿计。它们可以例如是由SENSIRION在名称STH21下销售的传感器。

传感器22、24、26、28连接到处理单元30(μP)。处理单元30可以包括微 控制器。各传感器22、24、26、28与处理单元30之间的连接可以是专用的线 连接，如图1中的实例示出的单线连接31。然而，由传感器22、24、26、28传 递的信号可以通过任何装置，例如通过由传感器共用的数据总线传递到处理单 元30。

设备20还包括连接到处理单元30的接口单元32(显示器)。接口单元32 可以包括例如定位在装置面板中的显示屏和/或扬声器、座椅扶手、车辆的中心 控制台等。处理单元30可以控制接口单元32以将信息传递到座椅中的人，例 如，将图像显示在显示屏上或者通过扬声器送到声音信息。

此外，检测设备20可以包括连接到处理单元30的致动单元34(致动器)。 致动器34包括这样一种设备，其能够根据由处理单元30传递的信号改变垫子5 的形状和/或位置。单元34可以包括能够例如沿着垫子5的纵向方向或者沿着垂 直于纵向方向的方向例如沿着竖直方向移动垫子5的一个或多个致动器。单元 24可以包括能够使存在于垫子5中的一个或多个可充气囊状物充气或放气或者 能够移动布置在垫子中的刚性元件以改变垫子5的大体形状的系统。可以省略 致动器34。

图2部分地且示意性示出了沿着平面P的图1的垫子5的横截面视图。仅 示出了垫子5的一部分。垫子5包括例如由聚氨酯泡沫制成的衬料40。衬料40 至少部分地覆盖有由与衬料40不同的材料制成的层42。通过护套44覆盖层42。 温度和/或湿度传感器定位在层42的高度。作为实例，在图2中仅示出了传感器 26与相关的线连接31。优选地，温度和/或湿度传感器远离护套44小于1厘米 定位。

优选地，尤其在其中至少一个传感器22、24、26、28是湿度传感器的情形 中，层42与护套是可透气的。护套44可以由织物或非织物材料制成。护套44 可以由皮革制成。在此情形中，护套44有利地包括孔以允许空气通过。层42 与护套44的透气性可以大于1，000l.s-1.m-2(根据ISO标准9237:1995测量的 透气性“纺织品-Déterminationdelaperméabilitéàl'airdesétoffes”)。

优选地，尤其在其中至少一个传感器22、24、26、28是温度传感器的情形 中，形成层42与护套44的材料是热的良导体。形成层42和护套44的材料的 热传导性可以大于0.03W.m-1.K-1。

层42例如由三维织物制成。例如其可以是由MüllerTextil在名称3Mesh下 商业化的三维织物。层42的厚度例如在从5mm到1cm的范围内，例如大约 10mm。

布置有传感器22、24、26、28的层42的存在使得能够避免对于衬料40的 材料的选择强加其它限制。在衬料40由可透气材料和/或热的良导体制成的情形 中，可以省略层42并且然后将传感器22、224、26、28布置在衬料40中。

图3和图4示出了座椅50，例如机动车座椅，其包括座椅底部件52与靠背 54。靠背54可以枢轴地连接到座椅底部件52。座椅底部件52设有图1中示出 的垫子5。作为实例座椅底部件52包括框架55、附接到框架55的垫子5。

图3和图4是平面P中的座椅50的横截面视图。图3和图4示出了坐在座 椅50上的人56的局部轮廓，尤其是人56的大腿58、臀部60、腿部62的一部 分、以及背部的一部分。

通常地认为就坐在尤其是机动车辆的驾驶员的座椅50上的人56，特别地当 人56的下部支撑抵靠靠背54时，位于正确就坐位置处，以防背部疼痛。图3 中示出了正确就坐位置的实例。相反地，图4中示出的位置不是正确的就坐位 置。实际上，在图4中，人56朝向座椅底部件52移动臀部60的关节中心使得 他的/她的背部64的下部未完全支撑抵靠靠背54。此不正确的位置可能尤其促 使背痛。

发明人已经通过将至少两个温度和/或湿度传感器布置在座椅底部件的垫子 5的高度处的两个不同位置处，优选地在沿着座椅底部件的纵向方向隔开至少 80mm距离的两个不同位置处，能够检测人在座椅上的位置的变化。优选地，当 他/她正确地就坐时中间传感器24与人56的臀部60的关节中心共线地竖直地定 位。

图5示出了湿度比率RH沿着时间变化的曲线C₁、C₂、和C₃，其已经先前 地对于曲线C₁通过前传感器22测量，对于曲线C₂通过中间传感器24测量，以 及对于曲线C₃通过后传感器26测量。时间t₀到t₆是连续时间。已经对包括布 置在垫子5的平面P中的三个湿度传感器22、24、26的机动车辆座椅50执行 了此测量。传感器22与24之间的距离是120mm并且传感器24与26之间的距 离是120mm。后传感器26与垫子5的后边缘8隔开40mm的距离。

此测量在时间t₀处开始。在时间t₀与t₁之间，人56基本上保持在图3中示 出的位置中并且由传感器22、24和26测量的湿度比率基本上保持恒定。

在时间t₁与t₂之间，占有者56从图3中示出的位置移动到图4中示出的位 置。特别地，人56的臀部60的关节中心已经朝向垫子5的前方移动。在时间 t₁与t₂之间，这转换为由中间传感器24测得的湿度比率的减小、由后传感器26 测得的湿度比率的减小、以及由前传感器22测得的湿度比率的增加。

在时间t₂和时间t₃之间，人56基本上保持在图3中示出的位置中并且由传 感器22、24和26测量的湿度比率基本上保持恒定。

在时间t3与t4之间，人56从图4中示出的位置移动到图3中示出的位置。 特别地，人56的臀部60的关节已经朝向垫子5的后面移动。在时间t₃与t₄之 间，这转换为由中间传感器24测得的湿度比率的增加、由后传感器26测得的 湿度比率的增加、以及由前传感器22测得的湿度比率的减小。

在时间t₄和时间t₅之间，人56基本上保持在图4中示出的位置中并且由传 感器22、24和26测量的湿度比率基本上保持恒定。

在时间t5与t6之间，人56从图3中示出的位置移动到图4中示出的位置。

在其中使用的传感器是温度传感器的情形中，通过传感器测量的温度变化 曲线具有大体上与曲线C₁、C₂、和C₃类似的形状。

处理单元30能够根据由传感器传递的信号确定由人56在座椅50上占据的 位置。

这例如通过将测量信号或者测量信号的变化速率与阈值比较来实现，已知 不同的温度和/或湿度阈值可以与各传感器相关。实际上，发明人已经了解当人 在垫子5上改变他的/她的位置时通过传感器测量的温度或湿度(相对或绝对) 差值大于8％。此区别足够大以使能够将温度或湿度用作在垫子5上的人的位置 的指示器。此外，温度或者湿度的使用使得仅能够检测人56在垫子5的存在， 而不是非物体的存在。

作为实例，当以下同时地成立至少1秒时，处理单元30确定人56从图3 中示出的位置移动：

通过前传感器22测量的温度(或者湿度)变化速率是负的并且绝对值 更高于第一阈值；

通过中间传感器24测量的温度(或者湿度)变化速率是正的并且绝对 值更高于第二阈值；

通过后传感器26测量的温度(或者湿度)变化速率是正的并且绝对值 更高于第三阈值。

作为实例，当以下同时地成立至少1秒时，处理单元30确定人56从图4 中示出的位置移动：

通过前传感器22测量的温度(或者湿度)变化速率是正的并且绝对值 更高于第一阈值；

通过中间传感器24测量的温度(或者湿度)变化速率是负的并且绝对 值更高于第二阈值；并且

通过后传感器26测量的温度(或者湿度)变化速率是负的并且绝对值 更高于第三阈值。

根据另一个实例，当以下同时地成立大于5s的持续时间时，处理单元30 确定人56位于图3中示出的位置处：

通过前传感器22测量的温度(或者湿度)低于第一阈值；

通过中间传感器24测量的温度(或者湿度)高于第二阈值；并且

通过后传感器26测量的温度(或者湿度)高于第三阈值。

根据另一个实例，当以下同时地成立大于5s的持续时间时，处理单元30 确定人56位于图4中示出的位置处：

通过前传感器22测量的温度(或者湿度)高于第一阈值；

通过中间传感器24测量的温度(或者湿度)低于第二阈值；并且

通过后传感器26测量的温度(或者湿度)低于第三阈值。

在其它情形中，处理单元30可以认为定位在座椅50上的人56的位置未被 确定。

仅使用两个传感器来确定人56在座椅50上的位置可以是足够的。然而， 使用至少三个温度和/或湿度传感器有利地使能够减小不正确检测的情形。

作为变型，当传感器是温度与湿度传感器时，处理单元30可以根据温度测 量确定人56在座椅50上的第一位置以及根据湿度测量确定人56在座椅50上 的第二位置并且认为仅当如果第一位置与第二位置相同时才能够确定人的位 置。

当检测到人56在座椅50上的位置变化时，处理单元30可以执行下面动作 中的至少一个：

经由接口单元32将警报信号传递到就坐在座椅50上的人56。它可以 是显示在屏幕上的图像或者听觉信号；和/或

自动修改垫子5的位置和/或形状以将人56带回到图3中示出的正确位 置或者至少诱使人56返回到图3中示出的正确位置。例如其可能是座椅5的底 部件52相对于靠背54朝向后面的移动。这可以相对于座椅底部件52的后部进 一步升高座椅底部件52的前部以促使人56抵靠靠背54按压他的/她的背部64。

当存在侧面温度和/或湿度传感器28时，处理单元30可以进一步确定是否 就坐在座椅50中的人56相对于对于理想位置横向地移动，其中，对于理想位 置而言人56相对于平面P基本上对称地布置。

已经描述了本发明的特定实施方式。本领域中的这些技术人员将会想到多 种改变与修改。特别地，尽管前述实施方式涉及机动车辆座椅，将会显而易见 的是本发明可以通过人需要保持就坐在其上很长时间的尤其是办公椅的任何类 型的座椅来实施。