一种自动感知式航空座椅垫及其使用方法与流程

1.本发明涉及座椅技术领域，具体涉及一种自动感知式航空座椅垫及其使用方法。


背景技术：

2.运输机、直升机根据使用环境的不同，运输机一般每次起降的飞行时长大约在4小时左右，属于长航时的飞行。机组乘员几乎全程坐在座椅上，即使座椅垫有足够的舒适度，在长航时的情况下，在生理层面上容易出现肌肉疲劳的状况，身体的疲劳感会随着乘坐时间累积而出现变化，乘坐体感较差。而直升机一般飞行里程在180km左右，飞行时间大约在2小时左右，相比运输机来说乘坐时间减半，但是直升机受装载重量的影响，要求所配套的设备轻量化，所以在座椅垫的配置上也采取了减量、变薄的设计方案，除此之外，直升机还有多角度的飞行姿态，同样增加了机组乘员不适的体感。
3.为此我们设计了一种自动感知式航空座椅垫，航空座椅垫包含座垫、背垫，通过主动增压和主动降压两种形式实现对乘员压力的监测、调整。这种压力感应的方法，可以对乘员的体压分布进行监测，并在短时内对乘员发出的信号进行接收、反馈和调整，保证乘员的体压分布在适宜的范围，解决不同工况下的乘坐需求。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种自动感知式航空座椅垫及其使用方法，能对乘员的体压分布进行监测，并在短时内对人体发出的信号进行接收、反馈和调整，保证人体的体压分布在适宜的范围。
5.本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
6.一种自动感知式航空座椅垫，包括座垫和背垫，还包括充/放气单元、动力驱动单元和控制系统，座垫和背垫划分为多个区域，每个区域内均设有气囊和分区域传感单元，气囊与充/放气单元连接，充/放气单元与动力驱动单元连接，控制系统分别与充/放气单元、分区域传感单元和动力驱动单元连接。
7.按照上述技术方案，每个气囊均独立配置一组充/放气单元和分区域传感单元。
8.按照上述技术方案，每个气囊均连接有一个闭气锁死单元，闭气锁死单元与控制系统连接。
9.按照上述技术方案，控制系统连接有记忆单元，记忆单元内存储有不同百分位的人乘坐时座垫和背垫的压力分布及对应气囊内的气压或气量。
10.按照上述技术方案，分区域传感单元包括压力传感器；气囊上还设有气压传感器。
11.按照上述技术方案，分区域传感单元还包括定时装置，定时装置与控制系统连接；动力驱动单元开启后，若压力传感器处于未感受到乘员压力的状态，控制系统将处于一段时间t待机状态，在此期间若压力传感器有压力感应，则正常工作；反之，则控制系统控制自动感知式航空座椅垫自动关闭。
12.按照上述技术方案，座垫和背垫上均设有泡沫垫，泡沫垫的中间位置设有中空位
置，多组气囊设置于泡沫垫的中空位置，将中空位置根据人体体压分需求进行分区，每个分区均设有压力传感器和气囊。
13.按照上述技术方案，泡沫垫由依次布置三层不同密度的泡沫层叠加而成，第二层泡沫的中间位置作为中空位置；
14.三层泡沫层依次为软泡沫层、中度泡沫层和硬泡沫层。
15.按照上述技术方案，背垫被划分为三个区域，分别为一个腰部全支撑区域和两个腰垫侧部支撑区域，两个腰垫侧部支撑区域布置于腰部全支撑区域两侧，背垫上的多组气囊包括一个腰部全支撑气囊和两个腰垫侧部支撑气囊，腰部全支撑气囊对应设置于腰部全支撑区域位置，两个腰垫侧部支撑气囊分别设置于两个腰垫侧部支撑区域位置；
16.座垫被划分为两个区域，分别为臀部侧部支撑区域和腿部全支撑区域，腿部全支撑区域设置于臀部侧部支撑区域的前侧，座垫上的多组气囊包括一个臀部侧部支撑气囊和一个腿部全支撑气囊，臀部侧部支撑气囊对应设置于臀部侧部支撑区域位置，腿部全支撑气囊对应设置于腿部全支撑区域。
17.按照上述技术方案，动力驱动单元为电机或电池；
18.座椅垫侧面设有控制面板，控制面板与控制系统连接；控制面板上设有按钮。
19.一种采用以上所述的自动感知式航空座椅垫的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：控制系统通过各分区域传感单元检测座垫和背垫的压力分布值，控制系统将检测到的座椅各区域的压力值与记忆单元内存储的不同百分位的人乘坐座椅的压力分布数据进行比对匹配，控制系统根据匹配结果，通过动力驱动装置控制充/放气单元对气囊进行充气或放气调整至记忆单元内对应的气压值或气量，通过闭气锁死单元将相应气囊的充/放气锁死，使充/放气单元的压力信号与记忆单元内存储的不同百分位的人乘坐体压分布基本一致。
20.记忆单元内数据的形成过程：乘员第一次乘坐座椅垫时，控制系统通过各分区域传感单元检测座垫和背垫的压力分布数据及气囊内相应的气压和气量数据并存储至记忆单元，形成初始记忆数据，存储至记忆单元内的座垫和背垫的各压力分布值对应的气囊内的气压和气量值可以由人工根据舒适度进行调节设定，乘员和座椅垫之间的压力状态，可以通过试验获得并录入控制单元中，可以实现个性化定制或是分5百分位、50百分位、95百分位的不同需求。
21.当乘员乘坐压力保持时间长超过预定范围值时，分区域传感单元输送信号至控制系统，控制系统根据传感器的信号控制动力驱动装置，驱动自动充/放气单元，实现座椅垫的充气或放气，调整人员的坐姿；分区域传感单元还包括提醒装置，乘员长时间保持姿势不变或是座椅垫感应的压力主机增大时，分区域传感单元发送信号至控制单元，由控制单元控制提醒装置向乘员发出发震动信号，额定时间内控制系统仍未接收到压力变化时，自动充/放气单元启动，实现自动调节。
22.当乘员离开座椅时，分区域传感单元感知并发送信号至控制系统，由控制系统控制动力驱动装置使得自动充/放气单元回到初始位置状态，并在额定时间段分区域传感单元未感知新的压力则定时装置启动，系统进入休眠状态。
23.本发明具有以下有益效果：
24.本发明通过控制系统接收分区域传感单元的感应信号，控制系统发出调整指令到
充/放气单元，通过充/放气单元动作，自动调整各气囊的充气量及压力，通过主动增压和主动降压两种形式实现对人体压力的检测、调整；可以对乘员的体压分布进行监测，并在短时内对人体发出的信号进行接收、反馈和调整，保证人体的体压分布在适宜的范围。
附图说明
25.图1是本发明实施例中背垫的结构示意图；
26.图2是本发明实施例中座垫的结构示意图；
27.图3是本发明实施例中自动感知式航空座椅垫的控制原理框图；
28.图4是本发明实施例中分区域传感单元的控制原理框图；
29.图5是本发明实施例中充/放气单元的控制原理框图；
30.图6是本发明实施例中定时装置的控制原理框图；
31.图中，1-1-背垫软泡沫，1-2-背垫中度泡沫，1-3-腰部全支撑气囊，1-4-腰垫侧部支撑气囊，1-5-背垫硬泡沫；
32.2-1-座垫软泡沫，2-2-座垫中度泡沫，2-3-腿部全支撑气囊，2-4-臀部侧部支撑气囊，2-5-座垫硬泡沫。
具体实施方式
33.下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
34.参照图1～图6所示，本发明提供的一个实施例中的一种自动感知式航空座椅垫，还包括充/放气单元、动力驱动单元和控制系统，座垫和背垫以人体接触面划分为多个区域，每个区域内均各自设有气囊和分区域传感单元，气囊与充/放气单元连接，充/放气单元与动力驱动单元连接，控制系统分别与充/放气单元、分区域传感单元和动力驱动单元连接；分区域传感单元用于检测座椅垫上各部位的人体压力，及感知乘员乘坐压力，并据此来判断乘员属于哪个百分位尺寸，控制系统根据体压情况向各气囊内填充不同程度的压力，控制系统接收和处理人体压力传感单元的感应信号，控制系统发出调整指令到充/放气单元，充/放气单元动作，自动调整各气囊的充气量及压力。
35.进一步地，座垫和背垫均划分为多个区域，每个区域内均各自设有相应的气囊，每个气囊均独立配置一组充/放气单元和分区域传感单元；分区域传感单元设置于相应的每个区域内；该充气单元可根据乘员在不同工况下实现各充气单元独立的调节，例如：运输机长时间乘坐的情况下，臀部受压情况严重，经分区域传感单元识别，可对腿部气囊进行充气，将臀部压力分散至大腿，均衡体压，提升舒适性，又或者直升机在长时倾角、倾旋的使用工况下，可对受压单侧气囊进行充气，缓解人体受压情况，解决不同工况下的乘坐需求，保证人体的体压分布在适宜的范围。
36.进一步地，每个气囊的进出气口均连接有一个闭气锁死单元，闭气锁死单元与控制系统连接。
37.进一步地，控制系统连接有记忆单元，记忆单元内存储有不同百分位的人乘坐时座垫和背垫的压力分布及对应气囊内的气压或气量，分区域传感单元可以感知乘员乘坐的压力，为控制系统上的记忆单元提供数据支撑；控制系统通过各分区域传感单元识别人体第一次乘坐时的体压分布，可针对5百分位、50百分位、95百人位乘员进行第一次信号识别；
控制系统连接有自适应控制装置，控制系统通过自适应控制装置将座椅各区域的分区域传感单元检测到的压力值和记忆单元内存储的不同百分位的人乘坐座椅的压力分布数据进行比对匹配，控制系统根据相匹配的数据控制充/放气单元对气囊进行充气或放气到相应气压或气量后，通过闭气锁死单元将相应气囊的充/放气锁死，使充/放气单元的压力信号与记忆单元内存储的不同百分位的人乘坐体压分布基本一致。
38.进一步地，分区域传感单元包括压力传感器；气囊上还设有气压传感器；气压传感器用于检测气囊内压力，自适应控制装置和压力传感单元共同构成人体感应器，人体感应器通过压力识别人体第一次乘坐时的体压分布，自适应控制装置与控制系统连接，自适应控制装置发送记忆单元的数据以确定分区域传感单元的信号输入。
39.进一步地，分区域传感单元还包括定时装置，定时装置与控制系统连接；动力驱动单元开启后，若压力传感器处于未感受到乘员压力的状态，控制系统将处于一段时间t待机状态，在此期间若压力传感器有压力感应，则正常工作；反之，则控制系统控制自动感知式航空座椅垫自动关闭。
40.进一步地，时间t为5-～15min，时间t的最优选择为10min。
41.进一步地，座垫和背垫上均设有泡沫垫，泡沫垫的中间位置设有中空位置，多组气囊设置于泡沫垫的中空位置，将中空位置根据人体体压分需求进行分区，每个分区均设有压力传感器和气囊，气囊上还设有气压传感器。
42.进一步地，背垫被划分为三个区域，分别为一个腰部全支撑区域和两个腰垫侧部支撑区域，两个腰垫侧部支撑区域布置于腰部全支撑区域两侧，背垫上的多组气囊包括一个腰部全支撑气囊1-3和两个腰垫侧部支撑气囊1-4，腰部全支撑气囊1-3对应设置于腰部全支撑区域位置，两个腰垫侧部支撑气囊1-4分别设置于两个腰垫侧部支撑区域位置；背垫泡沫垫由依次布置三层不同密度的泡沫层叠加而成，分别为背垫软泡沫1-1、背垫中度泡沫1-2和腰背垫硬泡沫1-5，第二层泡沫的中间位置作为中空位置。
43.座垫被划分为两个区域，分别为臀部侧部支撑区域和腿部全支撑区域，腿部全支撑区域设置于臀部侧部支撑区域的前侧，座垫上的多组气囊包括一个臀部侧部支撑气囊2-4和一个腿部全支撑气囊2-3，臀部侧部支撑气囊2-4对应设置于臀部侧部支撑区域位置，腿部全支撑气囊2-3对应设置于腿部全支撑区域；座垫泡沫垫由依次布置三层不同密度的泡沫层叠加而成，分别为座垫软泡沫2-5、座垫中度泡沫2-2和座垫硬泡沫2-5，第二层泡沫的中间位置作为中空位置。
44.进一步地，三层泡沫层依次为软泡沫层、中度泡沫层和硬泡沫层。
45.进一步地，动力驱动单元为电机或电池；亦或是其他方式，充/放气单元为与高压气源连接的电磁阀。
46.进一步地，座椅垫侧面设有控制面板，控制面板与控制系统连接；控制面板上设有按钮；压力传感器可以通过按钮方式进行激活启动。
47.一种采用以上所述的自动感知式航空座椅垫的使用方法，包括以下步骤：控制系统通过各分区域传感单元检测座垫和背垫的压力分布值，控制系统将检测到的座椅各区域的压力值与记忆单元内存储的不同百分位的人乘坐座椅的压力分布数据进行比对匹配，控制系统根据匹配结果，通过动力驱动装置控制充/放气单元对气囊进行充气或放气调整至记忆单元内对应的气压值或气量，通过闭气锁死单元将相应气囊的充/放气锁死，使充/放
气单元的压力信号与记忆单元内存储的不同百分位的人乘坐体压分布基本一致。
48.记忆单元内数据的形成过程：乘员第一次乘坐座椅垫时，控制系统通过各分区域传感单元检测座垫和背垫的压力分布数据及气囊内相应的气压和气量数据并存储至记忆单元，形成初始记忆数据，存储至记忆单元内的座垫和背垫的各压力分布值对应的气囊内的气压和气量值可以由人工根据舒适度进行调节设定，乘员和座椅垫之间的压力状态，可以通过试验获得并录入控制单元中，可以实现个性化定制或是分5百分位、50百分位、95百分位的不同需求。
49.当乘员乘坐压力保持时间长超过预定范围值时，分区域传感单元输送信号至控制系统，控制系统根据传感器的信号控制动力驱动装置，驱动自动充/放气单元，实现座椅垫的充气或放气，调整人员的坐姿；分区域传感单元还包括提醒装置，乘员长时间保持姿势不变或是座椅垫感应的压力主机增大时，分区域传感单元发送信号至控制单元，由控制单元控制提醒装置向乘员发出发震动信号，额定时间内控制系统仍未接收到压力变化时，自动充/放气单元启动，实现自动调节。
50.当乘员离开座椅时，分区域传感单元感知并发送信号至控制系统，由控制系统控制动力驱动装置使得自动充/放气单元回到初始位置状态，并在额定时间段分区域传感单元未感知新的压力则定时装置启动，系统进入休眠状态。
51.本发明的工作原理：
52.1、一种自动感知式航空座椅垫包括座椅垫本身和设置在内部的控制系统，控制系统连接有用于调整充气、放气的充/放气单元，充/放气单元与动力驱动装置连接，动力驱动装置连接控制单元，控制系统连接分区域压力传感单元，控制系统接收和处理分区域压力传感单元的感应信号以控制充/放气单元动作。根据分区域压力传感单元的感应信号，控制系统发送控制指令调整控制充气、放气的动作，自动调整座椅垫充气、放气，从而达到舒适的使用界面。
53.2、通过控制系统发出的控制指令控制作为动力驱动装置的电机的动作，对各分区域的气囊充放气，从而实现控制系统对分区单元的控制。
54.3、控制系统连接记忆单元用于识别人体的乘坐压力或是座椅垫的承力时间；可以以振动提醒的方式，提醒用户调整乘坐姿势或是通过分区域压力传感单元通过感应直接让座椅垫进入充气、放气的自适应调节界面。
55.4、分区域传感单元包括一能够检测压力、时间的传感器，分区域传感单元连接控制单元；传感器可以感知乘坐压力和是座椅垫的承力时间，为控制单元的具体充气、放气动作提供数据支持。
56.5、分区域传感单元包括自适应控制装置和传感器，传感器连接控制系统，自适应控制装置连接控制系统并发送人体数据信号以确定充气、放气的程度或者是充气量。
57.6、传感器为压力传感器，自适应控制装置还包括定时装置，压力传感器和定时装置抓取用户的臀部、腿部、背部、腰部的压力或是座椅垫承载该压力的时长并发送至控制单元；通记忆单元数据与压力传感器和定时装置获取的数据进行对比后，控制单元发送驱动装置动作的信号，直到调整至舒适的界面，闭气锁死单元开始工作，对内部的气压进行封闭。
58.7、压力传感器和定时装置位于座垫、背垫内部。
59.以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种自动感知式航空座椅垫，包括座垫和背垫，其特征在于，还包括充/放气单元、动力驱动单元和控制系统，座垫和背垫划分为多个区域，每个区域内均设有气囊和分区域传感单元，气囊与充/放气单元连接，充/放气单元与动力驱动单元连接，控制系统分别与充/放气单元、分区域传感单元和动力驱动单元连接。2.根据权利要求1所述的自动感知式航空座椅垫，其特征在于，每个气囊均独立配置一组充/放气单元和分区域传感单元。3.根据权利要求1或2所述的自动感知式航空座椅垫，其特征在于，每个气囊均连接有一个闭气锁死单元，闭气锁死单元与控制系统连接。4.根据权利要求2所述的自动感知式航空座椅垫，其特征在于，控制系统连接有记忆单元，记忆单元内存储有不同百分位的人乘坐时座垫和背垫的压力分布及对应气囊内的气压或气量。5.根据权利要求2所述的自动感知式航空座椅垫，其特征在于，分区域传感单元包括压力传感器；气囊上还设有气压传感器。6.根据权利要求5所述的自动感知式航空座椅垫，其特征在于，分区域传感单元还包括定时装置，定时装置与控制系统连接；动力驱动单元开启后，若压力传感器处于未感受到乘员压力的状态，控制系统将处于一段时间t待机状态，在此期间若压力传感器有压力感应，则正常工作；反之，则控制系统控制自动感知式航空座椅垫自动关闭。7.根据权利要求1所述的自动感知式航空座椅垫，其特征在于，座垫和背垫上均设有泡沫垫，泡沫垫的中间位置设有中空位置，多组气囊设置于泡沫垫的中空位置，将中空位置根据人体体压分需求进行分区，每个分区均设有压力传感器和气囊。8.根据权利要求1所述的自动感知式航空座椅垫，其特征在于，背垫被划分为三个区域，分别为一个腰部全支撑区域和两个腰垫侧部支撑区域，两个腰垫侧部支撑区域布置于腰部全支撑区域两侧，背垫上的多组气囊包括一个腰部全支撑气囊和两个腰垫侧部支撑气囊，腰部全支撑气囊对应设置于腰部全支撑区域位置，两个腰垫侧部支撑气囊分别设置于两个腰垫侧部支撑区域位置；座垫被划分为两个区域，分别为臀部侧部支撑区域和腿部全支撑区域，腿部全支撑区域设置于臀部侧部支撑区域的前侧，座垫上的多组气囊包括一个臀部侧部支撑气囊和一个腿部全支撑气囊，臀部侧部支撑气囊对应设置于臀部侧部支撑区域位置，腿部全支撑气囊对应设置于腿部全支撑区域。9.根据权利要求1所述的自动感知式航空座椅垫，其特征在于，动力驱动单元为电机或电池；座椅垫侧面设有控制面板，控制面板与控制系统连接；控制面板上设有按钮。10.一种采用权利要求1所述的自动感知式航空座椅垫的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：控制系统通过各分区域传感单元检测座垫和背垫的压力分布值，控制系统将检测到的座椅各区域的压力值与记忆单元内存储的不同百分位的人乘坐座椅的压力分布数据进行比对匹配，控制系统根据匹配结果，通过动力驱动装置控制充/放气单元对气囊进行充气或放气调整至记忆单元内对应的气压值或气量，通过闭气锁死单元将相应气囊的充/放气锁死，使充/放气单元的压力信号与记忆单元内存储的不同百分位的人乘坐体压分布基本一致。

技术总结
本发明公开了一种自动感知式航空座椅垫及其使用方法，包括座垫和背垫，还包括充/放气单元、动力驱动单元和控制系统，座垫和背垫划分为多个区域，每个区域内均设有气囊和分区域传感单元，气囊与充/放气单元连接，充/放气单元与动力驱动单元连接，控制系统分别与充/放气单元、分区域传感单元和动力驱动单元连接。本发明能对乘员的体压分布进行监测，并在短时内对人体发出的信号进行接收、反馈和调整，保证人体的体压分布在适宜的范围。证人体的体压分布在适宜的范围。证人体的体压分布在适宜的范围。


技术研发人员：侯烨琦 周海波 李俊杰 王夫帅 王聪 贺振 郗文 刘剑生
受保护的技术使用者：航宇救生装备有限公司
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/8/1