一种座椅舒适度量化和定制系统

摘要

本发明公开了一种座椅舒适度量化和定制系统，包括座椅模型舒适度评价模型；所述座椅模型上设有生理记录模块、控制模块和选择模块；所述选择模块用于选择不同的材料以模拟不同材料制得的座椅；所述座椅模型的座面按人体接触部位划分成腿部座面、臀部座面和背部座面；所述腿部座面、臀部座面和背部座面利用控制模块进行角度调节和座面形状调节。本发明可以对座椅进行舒适性的量化，根据量化结果便于对座椅进行定制，达到座椅舒适的目的。

说明书

技术领域

本发明涉及人体-座椅力学关系测试领域，具体涉及一种坐姿中人体舒适度的量化、评价和匹配方法。

背景技术

椅子是一种有椅背、有的还有扶手的坐具。古代席地而坐，原没有椅子，“椅”本是木名。《诗经》有“其桐其椅”，“椅”即“梓”，是一种树木的名称。按材质分类：实木椅、玻璃椅、铁艺椅、塑料椅、竹椅等。以座椅为例，长期以来，座椅舒适度的设计，缺少相关材料的支撑性能量化指标及评价标准，不符合人体工程学，久坐会引起不舒适甚至影响健康。为此，如何针对不同的使用人群来进行座椅舒适度的量化，用于后续进行座椅定制成为了申请人亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种座椅舒适度量化和定制系统。本发明可以对座椅进行舒适性的量化，根据量化结果便于对座椅进行定制，达到座椅舒适、维护人体健康的目的。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：一种座椅舒适度量化和定制系统，包括座椅模型和舒适度评价模型；所述座椅模型上设有生理记录模块、控制模块和选择模块；所述选择模块用于选择不同的材料以模拟不同材料制得的座椅；所述座椅模型的座面按人体接触部位划分成腿部座面、臀部座面和背部座面；所述腿部座面、臀部座面和背部座面利用控制模块进行角度调节和座面形状调节；

当使用者坐在座椅模型的座面时，利用控制模块对腿部座面、臀部座面和背部座面进行角度调节和座面形状调节，使得使用者主观确定座椅模型舒适性，此时由生理记录模块记录使用者的人体参数；再由人体参数获取座椅的支撑因子、表面柔软因子、弹性不规则因子、压强等级和肌电均方根振幅；

将支撑因子、表面柔软因子、弹性不规则因子、压强等级和肌电均方根振幅作为舒适度评价模型的评价标准，得到座椅的舒适度量化结果。

上述的座椅舒适度量化和定制系统，所述的人体参数为臀宽、身高和体重。

前述的座椅舒适度量化和定制系统，所述支撑因子的计算公式为：

Y

式中：x为臀宽，Y

前述的座椅舒适度量化和定制系统，所述表面柔软因子的计算公式为：

Y

式中：x为臀宽，Y

前述的座椅舒适度量化和定制系统，所述弹性不规则因子的计算公式为：

Y

式中：x为臀宽，Y

前述的座椅舒适度量化和定制系统，所述的压强等级的计算公式为：

Y

式中：x

前述的座椅舒适度量化和定制系统，所述的压强等级的计算公式为：

Y

式中：x

前述的座椅舒适度量化和定制系统，所述的支撑因子>2.8时，保证座椅支撑强度并具有舒适性；所述表面柔软因子在支撑因子>2.8时的基础上越大座椅越舒适；所述的弹性不规则因子越趋近于0，座椅支撑越稳定且舒适；所述的压强等级<37.5mmHg时，座椅具有舒适性；所述的均方根振幅越趋近于0肌肉越放松，座椅越舒适。

与现有技术相比，本发明利用选择模块用于选择不同的材料以模拟不同材料制得的座椅，利用控制模块对腿部座面、臀部座面和背部座面进行角度调节和座面形状调节，再由使用者主观确定座椅模型舒适性，利用控制模块对腿部座面、臀部座面和背部座面进行角度调节和座面形状调节，使得使用者主观确定座椅模型舒适性，此时由生理记录模块记录使用者的人体参数；再由人体参数获取座椅的支撑因子、表面柔软因子、弹性不规则因子、压强等级和肌电均方根振幅；将支撑因子、表面柔软因子、弹性不规则因子、压强等级和肌电均方根振幅作为舒适度评价模型的评价标准，得到座椅的舒适度量化结果由此，本发明以人体工程学、医学和材料力学为依据，以人体与座椅系统为研究对象，采用材料力学性能测试、座椅支撑力学测试、人体生理指标测试和主观判断等方式，形成满足不同人群舒适度的座椅量化标准，从而可以对座椅进行舒适性的量化，根据量化结果便于对座椅进行定制，达到座椅舒适的目的，最终提升用户体验，为定制座椅提供实验数据和科学依据和理论基础。此外，本发明的重复考虑了影响座椅舒适的各种参数，进而可以全方位和标准化的将座椅舒适度进行量化，使得适用不同人群对不同座椅舒适度的要求。本发明可以进一步的方便后续厂家对座椅的定制生产和规划。

附图说明

图1是本发明的示意图；

图2是座椅模型的座面划分示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例：一种座椅舒适度量化和定制系统，如图1所示，包括座椅模型和舒适度评价模型；所述座椅模型上设有生理记录模块、控制模块和选择模块；所述选择模块用于选择不同的材料以模拟不同材料制得的座椅；如图2所示，所述座椅模型的座面按人体接触部位划分成腿部座面、臀部座面和背部座面；所述腿部座面、臀部座面和背部座面利用控制模块进行角度调节和座面形状调节；

当使用者坐在座椅模型的座面时，利用控制模块对腿部座面、臀部座面和背部座面进行角度调节和座面形状调节，如图2所示，所述角度调节包括腿部座面与水平面的角度C的调节、臀部座面与水平面的角度A的调节以及背部座面与水平面的角度B的调节，所述座面形状的调节包括座面的长度调节和座面宽度的调节；此时由生理记录模块记录使用者的人体参数(即图1中的人体生理系统参数)，所述人体参数包括升高、体重、臀宽、人体肌肉疲劳度、皮肤电和心率，所述生理记录模块采用的是ErgoLAB智能穿戴人因记录仪，ErgoLAB智能穿戴人因生理记录仪是一组能佩戴在人体各处的穿戴式多参数综合检测仪，主要包含2通道耳夹智能穿戴传感器，6通道手腕智能穿戴传感器，4通道手指智能穿戴传感器，6通道胸带智能穿戴传感器。可实时监测人体的SpO2血氧含量、RESP呼吸频率、HR心跳速度、ECG心电变化、EDA皮电变化、PPG脉搏变化、SKT体温、EMG肌电等生理指标，还可以实时提取人体的姿态体位变化和GPS时空行为与空间位置数据。智能穿戴技术可提供高质量、高精度数据采集同时被试佩戴舒适，是一套可在人体自然状态下或运动过程中持续实时监测测试者一系列生理参数和人体状态的综合测试系统。在主观坐姿舒适时通过采集腿部座面、臀部座面和背部座面的座面压力参数，所述压力参数的采集是通过美国tekscan座椅压力分布量测系统进行，该系统主要用途是设计于量测人体作用在座位、床垫、座垫和背垫上的压力分布情形。这套系统包括了USB数据撷取器、操作软件和薄膜压力感测片(感测垫)。此套系统所褡配的感测片,其空间分辨率最高可达每平方公分具一个感测点，每片感测片可包括高达2,016个感测点个体。系统并且可扩充及支持多组感测片同时操作，最多可扩充到同时处理16,128个感测点。而感测片细薄的厚度不破坏原始接触表面的性质，从而能够精准的量测局部压力的峰值，以及整体压力的分布状态。所述人体参数包括身高和体重等基础数据；所述材料的力学参数的参数包括荷载变形曲线、线性弹性、平稳、弹性模量、转折硬度、压陷硬度、支撑因子、表面柔软因子和弹性不规则因子，上述材料的力学参数实现已经输入至选择模块中，选择模块选择相应的材料即可实时调出；再由人体参数获取座椅的支撑因子、表面柔软因子、弹性不规则因子、压强等级和肌电均方根振幅；

所述支撑因子的计算公式为：

Y

式中：x为臀宽，Y

所述表面柔软因子的计算公式为：

Y

式中：x为臀宽，Y

所述弹性不规则因子的计算公式为：

Y

式中：x为臀宽，Y

所述的压强等级的计算公式为：

Y

式中：x

Y

式中：x

将支撑因子、表面柔软因子、弹性不规则因子、压强等级和肌电均方根振幅作为舒适度评价模型的评价标准如表1所示：

表1

表1中，所述的支撑因子>2.8时，保证座椅支撑强度并具有舒适性；所述表面柔软因子在支撑因子>2.8时的基础上越大座椅越舒适；所述的弹性不规则因子越趋近于0，座椅支撑越稳定且舒适；所述的压强等级<37.5mmHg时，座椅具有舒适性；所述的均方根振幅越趋近于0肌肉越放松，座椅越舒适。因此根据表1的舒适度评价标准得到座椅的舒适度量化结果，根据舒适度量化结果按不同人的需求进行座椅定制。

综上所述，本发明以人体工程学、医学和材料力学为依据，以人体与座椅系统为研究对象，采用材料力学性能测试、座椅支撑力学测试、人体生理指标测试和主观判断等方式，形成满足不同人群舒适度的座椅量化标准，从而可以对座椅进行舒适性的量化，根据量化结果便于对座椅进行定制，达到座椅舒适的目的，最终提升用户体验，为定制座椅提供实验数据和科学依据和理论基础。