一種自適應改變與承載物接觸部分受力的智能床及其工作方法技術

本發明專利技術屬于智能床領域，具體為一種自適應改變與承載物接觸部分受力的智能床，包括保暖層、用于支撐保暖層的支撐層、設于保暖層與支撐層之間的調壓層以及用于控制調壓層的外部控制系統；所述調壓層用于調節保暖層在不同位置的壓力；壓力感應模塊設于保暖層臨近支撐層的一側；伸縮支撐件一端安裝于壓力感應模塊的下方，另一端連接于驅動模塊；驅動模塊設于支撐架上，用于驅動伸縮支撐件；外部控制系統采集壓力感應模塊的信息，并根據采集的信息控制驅動模塊。其能自動感應、計算出人體的位置，伸出或者縮進，盡可能增大與人體接觸的面積，給與人體平均的受力，對使用者提供一種非常舒服的使用感受。

An intelligent bed capable of adaptively changing the contact part of a bearing and the working method thereof

The invention belongs to the field of intelligent bed, in particular to a contact part of the intelligent adaptive change of bed stress and bearing, including warm layer, control system for external support between the warm layer support layer, a heat preservation layer and the supporting layer of the surge layer and used to control the voltage level; the pressure regulating layer for adjust the warm layer in different locations of the pressure; the pressure sensing module is arranged on one side of the support layer near the warm layer; the telescopic support member is installed in the pressure sensor module below, the other end is connected to the drive module; the drive module is arranged on the support frame, used to drive the telescopic support; control system acquisition pressure sensing module information outside. According to the information acquisition control module. The utility model can automatically sense and calculate the position of the human body, extend or indent, and can increase the contact area with the human body as much as possible to give the average force of the human body, and provide a very comfortable use feeling for the user.

【技術實現步驟摘要】
一種自適應改變與承載物接觸部分受力的智能床及其工作方法
本專利技術屬于智能床領域，具體為一種自適應改變與承載物接觸部分受力的智能床及其工作方法。
技術介紹
床是一種常見的生活用品，它可以對人起到平躺、托舉、倚靠、休息放松的作用，是生活中不可能或缺的東西。目前，現有的床大部分是剛性的，在人體平躺時，身體的重量是局部的幾個地方支撐的，容易使得接觸部分受力太多，從而人體會產生不適。也有部分床是柔性的，如通過水壓平衡的水床、通過氣壓平衡的氣床，均是起到一種讓各個受力點平衡一致，從而達到最好的平躺效果，但是這種床無法滿足人們在坐靠、趴著的狀態的受力，例如有些病人在平躺很久后，就需要座靠休息，腰部、脖子需要改變受力；有些病人由于病情，只能處于俯臥姿勢，此時，頸部用力較大。而現有的智能床并不能實現調整各個部位的受力狀態，不能有效適應于患者在改變姿勢后身體受力變化。
技術實現思路
本專利技術提供一種自適應改變與承載物接觸部分受力的智能床及其工作方法，其能自動感應、計算出人體的位置，伸出或者縮進，盡可能增大與人體接觸的面積，給與人體平均的受力，對使用者提供一種非常舒服的使用感受。為實現上述技術目的，本專利技術采取的具體技術方案為，一種自適應改變與承載物接觸部分受力的智能床，包括保暖層、用于支撐保暖層的支撐層、設于保暖層與支撐層之間的調壓層以及用于控制調壓層的外部控制系統；所述調壓層用于調節保暖層在不同位置的壓力，包括若干個調壓組件，調壓組件包括壓力感應模塊、伸縮支撐件與驅動模塊；壓力感應模塊設于保暖層臨近支撐層的一側；伸縮支撐件一端安裝于壓力感應模塊的下方，另一端連接于驅動模塊；驅動模塊設于支撐架上，用于驅動伸縮支撐件；外部控制系統采集壓力感應模塊的信息，并根據采集的信息控制驅動模塊。作為本專利技術改進的技術方案，若干個調壓組件是陣列布置的。作為本專利技術改進的技術方案，外部控制系統包括控制器模塊、與控制器模塊之間通信連接的電腦，以及用于給各個模塊供電的電源模塊；控制器模塊用于接收壓力感應模塊檢測的壓力數據，并將壓力數據傳遞于電腦；電腦接收控制器模塊發送的壓力數據，分析和保存壓力數據，并能向控制器模塊發送指令，控制器模塊能根據指令控制驅動模塊進而改變伸縮支撐件的伸縮。作為本專利技術改進的技術方案，還包括發光模塊，發光模塊連接于控制器模塊，并在控制器模塊的控制下發光。作為本專利技術改進的技術方案，還包括發音模塊，發音模塊連接于控制器模塊，并在控制器模塊的控制下發出聲音。作為本專利技術改進的技術方案，還包括開關按鈕，開關按鈕用于控制電源模塊為各個模塊的通電與斷電。本專利技術的另一目的在于提供智能床的工作方法，包括如下步驟：步驟一、初始化，電腦發送信息給控制器模塊，控制器模塊控制驅動模塊改變各個伸縮支撐件的狀態，使所有各個伸縮支撐件處于壓縮狀態，即所有驅動模塊均為不工作狀態；設置屬于人體壓力最小閾值Pmin、最大閾值Pmax；設置壓力感應器工作最小閾值Pwmin；設置伸縮支撐件極限工作壓力閾值Pexm；設置屬于人體壓力范圍的最小壓力點的個數Nbmin；設置屬于人體壓力范圍的最大壓力點的個數Nbmax；設置壓力適應比例Pok；設置本裝置狀態類型Errk＝0；設置伸縮支撐件的伸縮步長J；設置當前迭代次數ite＝0；步驟二、電腦發送指令于控制器模塊，控制器模塊控制發音模塊提醒人員該步驟智能床不能放置任何人/物體；步驟三、獲得壓力圖像；根據壓力感應模塊獲得壓力圖像其中，是指壓力圖像，m代表的是伸縮支撐件陣列中的縱向方向的伸縮支撐件的個數，n代表的是伸縮支撐件陣列中的橫向方向的伸縮支撐件的個數，ite代表的是第ite次迭代獲得的壓力圖像，然后分析壓力圖像；步驟四、統計和分析，統計和分析全部壓力圖像中屬于人體壓力范圍的映射圖像和的個數，i是指縱向方向的第i個伸縮支撐件，j是指橫向方向的第j個伸縮支撐件，是的一部分，是中屬于人體壓力范圍的那一部分，NumPbwite是的個數總和；統計全部壓力圖像中，超過伸縮支撐件極限范圍的映射圖像和的個數；是圖像中超過正常伸縮支撐件極限范圍的部分，Numexmite為該部分的統計數目；統計全部壓力圖像中，小于壓力感應器工作最小閾值的映射圖像和的個數，指圖像中小于壓力感應器工作最小閾值的部分，Numerrite為該部分的統計數目；如果Numexmite≥1，設置狀態類型Errk＝1，那么進入到步驟十一；如果Numerrite≥1，設置狀態類型Errk＝2，那么進入到步驟十一；如果Nbmin≥NumPbwite或者NumPbwite≥Nbmax，設置狀態類型Errk＝3，進入到步驟三；如果Nbmax≥NumPbwite≥Nbmin，設置狀態類型Errk＝0，進入到步驟五；步驟五、檢測狀態，計算出中1的位置對應的的像素的方差，作為本次迭代的適應度指標；計算出中符合人體壓力范圍的那一部分的平均值如下式：計算出中符合人體壓力范圍的那一部分的方差，如下式：步驟六、判斷極限，如果(ite+1)*J≥Jmax，進入步驟八，Jmax是指伸縮支撐件的極限伸縮距離；步驟七、物理伸縮，以中最大的值標準，凡是伸縮支撐件上的壓力感應模塊的壓力值符合的伸縮支撐件全部伸出步長J的長度，記錄當前所有伸縮支撐件的狀態，設置：ite＝ite+1進入步驟三；步驟八、輸出最優值，尋找到所有迭代中最小的把此時的為1的點，輸出所有伸縮支撐件的在步驟七中的最優狀態即縱向為i，橫向為j的那個伸縮桿的最優伸縮位置；把為0的點放到最低值；步驟九、重新采集，獲得新的壓力圖像，用新的壓力圖像與最優相減，計算整體的變化壓力之和Fch，如下式所示，然后判斷是否需要重新進入到步驟三，即：如果，此時，如果Fch過大，說明使用者位姿發生變化，需要進入到步驟三，否則重新進入到步驟十；步驟十、保持不變，維持時間T，當時間T到的時候，進入步驟九；步驟十一、暫停，分析系統狀態，停止檢查，驅動發光模塊、發音模塊，進行報警工作，并輸出以下幾種信息之一：如果狀態類型Errk＝1，表明有伸縮支撐件上承受的壓力已經超出了伸縮支撐件能夠正常工作的范圍，如果繼續下去，會損壞本裝置；如果狀態類型Errk＝2，表明有壓力感應模塊上承受的沒有承受壓力，這種情況要么是保暖層沒有對設備進行覆蓋，或者是壓力感應模塊出現了錯誤。有益效果本專利技術能夠自動感應、計算出人體的位置，伸出或者縮進，盡可能增大與人體接觸的面積，給與人體平均的受力，對使用者提供一種非常舒服的使用感受。附圖說明圖1本專利技術的智能床結構示意圖；圖2本專利技術的調壓層控制示意圖；圖3本專利技術的智能床的工作方法圖；圖中1、保暖層；2、調壓層；3、支撐層；4、外部控制系統。具體實施方式為使本專利技術實施例的目的和技術方案更加清楚，下面將結合本專利技術實施例的附圖，對本專利技術實施例的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本專利技術的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于所描述的本專利技術的實施例，本領域普通技術人員在無需創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。本
技術人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本專利技術所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種自適應改變與承載物接觸部分受力的智能床，其特征在于，包括保暖層、用于支撐保暖層的支撐層、設于保暖層與支撐層之間的調壓層以及用于控制調壓層的外部控制系統；所述調壓層用于調節保暖層在不同位置的壓力，包括若干個調壓組件，調壓組件包括壓力感應模塊、伸縮支撐件與驅動模塊；壓力感應模塊設于保暖層臨近支撐層的一側；伸縮支撐件一端安裝于壓力感應模塊的下方，另一端連接于驅動模塊；驅動模塊設于支撐架上，用于驅動伸縮支撐件；外部控制系統采集壓力感應模塊的信息，并根據采集的信息控制驅動模塊。

【技術特征摘要】
1.一種自適應改變與承載物接觸部分受力的智能床，其特征在于，包括保暖層、用于支撐保暖層的支撐層、設于保暖層與支撐層之間的調壓層以及用于控制調壓層的外部控制系統；所述調壓層用于調節保暖層在不同位置的壓力，包括若干個調壓組件，調壓組件包括壓力感應模塊、伸縮支撐件與驅動模塊；壓力感應模塊設于保暖層臨近支撐層的一側；伸縮支撐件一端安裝于壓力感應模塊的下方，另一端連接于驅動模塊；驅動模塊設于支撐架上，用于驅動伸縮支撐件；外部控制系統采集壓力感應模塊的信息，并根據采集的信息控制驅動模塊。2.根據權利要求1所述的一種自適應改變與承載物接觸部分受力的智能床，其特征在于，若干個調壓組件是陣列布置的。3.根據權利要求1所述的一種自適應改變與承載物接觸部分受力的智能床，其特征在于，外部控制系統包括控制器模塊、與控制器模塊之間通信連接的電腦，以及用于給各個模塊供電的電源模塊；控制器模塊用于接收壓力感應模塊檢測的壓力數據，并將壓力數據傳遞于電腦；電腦接收控制器模塊發送的壓力數據，分析和保存壓力數據，并能向控制器模塊發送指令，控制器模塊能根據指令控制驅動模塊進而改變伸縮支撐件的伸縮。4.根據權利要求3所述的一種自適應改變與承載物接觸部分受力的智能床，其特征在于，還包括發光模塊，發光模塊連接于控制器模塊，并在控制器模塊的控制下發光。5.根據權利要求3所述的一種自適應改變與承載物接觸部分受力的智能床，其特征在于，還包括發音模塊，發音模塊連接于控制器模塊，并在控制器模塊的控制下發出聲音。6.根據權利要求3所述的一種自適應改變與承載物接觸部分受力的智能床，其特征在于，還包括開關按鈕，開關按鈕用于控制電源模塊為各個模塊的通電與斷電。7.一種如權利要求1‐6任一所述的自適應改變與承載物接觸部分受力的智能床的工作方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟一、初始化，電腦發送信息給控制器模塊，控制器模塊控制驅動模塊改變各個伸縮支撐件的狀態，使所有各個伸縮支撐件處于壓縮狀態，即所有驅動模塊均為不工作狀態；設置屬于人體壓力最小閾值Pmin、最大閾值Pmax；設置壓力感應器工作最小閾值Pwmin；設置伸縮支撐件極限工作壓力閾值Pexm；設置屬于人體壓力范圍的最小壓力點的個數Nbmin；設置屬于人體壓力范圍的最大壓力點的個數Nbmax；設置壓力適應比例Pok；設置本裝置狀態類型Errk＝0；設置伸縮支撐件的伸縮步長J；設置當前迭代次數ite＝0；步驟二、電腦發送指令于控制器模塊，控制器模塊控制發音模塊提醒人員該步驟智能床不能放置任何人/物體；步驟三、獲得壓力圖像；根據壓力感應模塊獲得壓力圖像其中，是指壓力圖像，m代表的是伸縮支撐件陣列中的縱向方向的伸縮支撐件的個數，n代表的是伸縮支撐件陣列中的橫向方向的伸縮支撐件的個數，ite代表的是第ite次迭代獲得的壓力圖像，然后分析壓力圖像；步驟四、統計和分析，統計和分析全部壓力圖像中屬于人體壓力范圍的映射圖像和的個數，i是指縱向方向的第i個伸縮支撐件，j是指橫向方向的第j個伸縮支撐件，是的一部分，是中屬于人體壓力范圍的那一部分，NumPbwite是的個數總和；

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡凱，劉佳，陳旭，蔣星宇，邵帥，蘭晶晶，徐倩，高旭，紀志杰，潘格林，徐春燕，梁棟，陳志敏，王歡，
申請(專利權)人：南京信息工程大學，
類型：發明
國別省市：江蘇,32