一种检测动态驾驶姿势的智能设备及方法

1.本发明涉及一种检测动态驾驶姿势的智能设备及方法，属于驾驶检测技术领域。


背景技术：

2.在汽车仿真实验、模拟驾驶等领域，研究的两个方向是汽车性能和驾驶者感受，而在驾驶者感受的研究方向，对驾驶者眼睛注视点、心率、皮电等都有检测，还有驾驶者的坐姿研究，目前缺乏准确坐姿检测的手段，经常使用的是通过摄像头识别，用算法进行计算，分析被试人员的坐姿变化情况，通过图像识别加上算法计算的方式判断坐姿，这类方法通过骨骼计算等方式识别坐姿变化，优点是使用方便简洁，但缺点很突出，局限于设备精度和算法先进性，导致该类技术识别率低，识别精度低，仅适用于低精度的使用场景。而现有技术中也有对座椅本身进行的改进，但这些技术并未涉及坐姿实时识别的改进，目前并未有很直接相关通过物理手段进行坐姿识别的技术。
3.因此，提供了一种检测动态驾驶姿势的智能设备及方法，通过电阻电流的变化测量调节块的变化情况，对驾驶者坐姿进行识别。


技术实现要素：

4.为了克服背景技术中存在的问题，本发明通过固定电阻配合电流检测装置对调节块进行实时检测，通过计算得出检测座椅受力情况，为仿真实验、驾驶模拟实验提供分析数据，提高了座椅受力情况检测精度，提升了驾驶坐姿识别率，且通过气泵对不同的部位调节部的软硬程度进行调节，本发明还可用于定制座椅领域，为定制座椅时提供动态坐姿、受力情况等数据。
5.为了克服背景技术中存在的问题，为解决上述问题，本发明通过如下技术方案实现：一种检测动态驾驶姿势的智能设备包括检测座椅、计算机、交互显示屏、检测模块，所述检测模块包括气泵、输气管道、调节块、密闭室、固定电阻、固定电阻接线、滑动电阻接线、电流检测装置，气泵安装在密闭室外侧，通过输气管道与密闭室连接进行气体交换，调节块为密闭方体小块，调节块镶嵌安装在密闭室上，和密闭室无缝接触，固定电阻垂直于密闭室顶面安装在调节块侧面上，固定电阻上端连接固定电阻接线，固定电阻接线另外一端连接在电流检测装置上，滑动电阻接线一端固定设置在密闭室的调节块安装口上，滑固定电阻下端与动电阻接线滑动接触，另一端连接到电流检测装置，每对固定电阻、固定电阻接线和滑动电阻接线形成一个闭合的通路，通路中的电阻随着调节块的活动而变化，气泵、电流检测装置与计算机连接，进行数据交互。
6.优选地，所述密闭室内安装有气压检测计，用于检测密闭室内的气压，气压检测计与计算机连接。
7.优选地，储气罐安装在检测座椅后侧，罐体管道由两段构成，每段都有多根管道，两段中间设置一个总的控制阀，靠近储气罐的一段连接储气罐和控制阀，另一段连接控制
阀和气泵，控制阀还设置一个对外部的开口，可吸入外部空气或将内部气体直接排到外部。
8.优选地，调节块为密闭空心结构，调节部的顶部平面边缘倒角处理，在使用时不刺到人体。
9.优选地，对检测模块进行编组，一块区域的检测模块设置位一个编组，形成编号，通过计算机对整个编组进行集中控制，编组可根据实际需求进行更改。
10.优选地，检测座椅外部可拆卸包裹一层蒙皮，蒙皮盖住包括检测模块在内的所有内部结构。
11.一种检测动态驾驶姿势的方法为电流检测装置由电流计、电压计和微型控制器组成，电流计和电压计与微型控制器连接，测量计算得出电流值和电压值，根据欧姆定律和电阻率计算公式得到关系式：式中：ρ为电阻率，s为电阻横截面积，v0表示电压计所测电压值，i0表示电流计所测电流值，ln表示实时电阻长度；已知电阻率和电阻横截面积，电阻值与长度是比例关系，测量得电阻值变化量就能得到位移变化量，即可通过测出的电流和电压计算出电阻实际长度ln，通过原长度减去实际长度得出调节块移动高度。
12.优选地，检测模块软硬度测量方式为，通过密闭空腔内的气压检测计测得密闭空腔气压，调节部的移动距离已计算出，此时外部气压为大气压，通过气压差可计算出两个不同气压形成的合力，内部气压作用力的计算公式为：外部气压作用力为：在检测座椅坐垫区域的调节部为上下活动，受到重力影响，此时调节部的作用力为：在检测座椅靠背区域的调节部前后移动，不受重力影响，此时调节部的作用力为：式（5）（6）（7）（8）中：fn为内部气压作用力,f0为外部气压作用力，ρn为内部气压，s为调节部的外截面面积，k为调节部的环状结构的截面面积，ρ0为外部大气气压，g为调节部重力，m为调节部质量，g为重力加速度；当人体靠在座椅上时，此时外部气压不做功，所以人受到的作用力即内部气压和重力给调节部的作用力，靠背区域作用力为fn，坐垫区域作用力为fn-g，通过人受到的作用力反应检测模块的软硬度。
13.本发明的有益效果为：本发明通过固定电阻配合电流检测装置对调节块进行实时检测，通过计算得出检
测座椅受力情况，为仿真实验、驾驶模拟实验提供分析数据，提高了座椅受力情况检测精度，提升了驾驶坐姿识别率，且通过气泵对不同的部位调节部的软硬程度进行调节，本发明还可用于定制座椅领域，为定制座椅时提供动态坐姿、受力情况等数据。
附图说明
14.图1是本发明结构示意图；图2是本发明密闭室结构示意图；图3是本发明固定电阻安装示意图；图4是本发明密闭室俯视图；图5是本发明检测座椅示意图；图6是本发明检测系统连接图；图7是本发明检测流程图。
15.图中标号为：1-检测座椅；2-计算机；3-交互显示屏；4-检测模块；5-气泵；6-输气管道；7-调节块；8-密闭室；9-固定电阻；10-固定电阻接线；11-滑动电阻接线；12-电流检测装置；13-储气罐；14-罐体管道；15-控制阀。
具体实施方式
16.为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
17.如图1-6所示，一种可检测驾驶者动态姿势的智能设备包括检测座椅1、计算机2、交互显示屏3、检测模块4；检测设备1为汽车座椅形状，上面设置有检测模块4，检测座椅4外部包裹一层蒙皮，蒙皮盖住包括检测模块4在内的所有内部结构，蒙皮可拆卸。检测模块4包括气泵5、输气管道6、调节块7、密闭室8、固定电阻9、固定电阻接线10、滑动电阻接线11、电流检测装置12、储气罐13、罐体管道14，气泵5安装在密闭室8外侧，通过输气管道6与密闭室8进行气体交换，调节块7为方体密闭块，镶嵌在密闭室8上的安装孔上，与密闭室8无缝接触，保证密闭室8的气密性，调节块7可在密闭室8上运动，调节块7为空心结构，调节部的顶部平面边缘倒角处理，弧形过渡，在人体使用时不刺到人体，调节块下部设置有卡位装置，卡位装置一端容易进，一端不容易进，容易进的一端位于靠近调节部底部，不容易进的一端位于远离调节部底部；每个密闭室8上镶嵌多个调节块7。
18.固定电阻9粘贴在调节块7侧面，其设置的角度与调节块7运动的方向保持一致，即垂直于密闭室8顶面，固定电阻9远离密闭室8的一端连接固定电阻接线10，靠近密闭室8的一端连接滑动电阻接线11，固定电阻接线10一端固定在固定电阻9的一端，另外一端连接在电流检测装置12上，滑动电阻接线11固定设置在密闭室8上，与固定电阻9滑动接触，另一端也连接到电流检测装置12，每对固定电阻9、固定电阻接线10和滑动电阻接线11形成一个闭合的通路，该通路中的电阻随着调节块7的活动而变化，而固定电阻9的阻值和调节块7上下移动距离的比值变化是线性的，通过检测通路中实时电阻的变化即可计算出调节块7实时移动距离，所有通路中电阻的实时变化即整个检测座椅1的变化情况，就是人体的动态坐姿，储气罐13设置在检测座椅1外部，里面储存不同气体，罐体管道14由两段构成，每段都有多根管道，两段中间设置一个总的控制阀15，靠近储气罐13的一段连接储气罐13和控制阀
15，另一段连接控制阀15和气泵5，控制阀还设置一个对外部的开口，可吸入外部空气或将内部气体直接排到外部，通过气泵5将内部气体往外排出或外部气体吸入内部空间进而改变调节部7和密闭室8的整体的内部空间的气体密度，即气压，当气体密度较高时，调节部7不容易往密闭室8方向移动，此时受到的阻力较大；当气体密度较低时，调节部7较为容易地往密闭室8方向移动，此时受到的阻力较小，使用者可通过交互显示屏改变密闭室8内部的初始气体密度，即检测座椅1的软硬程度。
19.交互显示屏3、气泵5、电流检测装置12、控制阀15与计算机连接，通过数据传输模块进行数据交互，对检测模块4进行编组，协同控制，多个检测模块4为一组，形成编号，一块区域的检测模块4设置一个编组，通过计算机2对整个编组进行集中控制，编组可根据实际需求进行更改，避免单个检测模块4控制造成的效率低等问题。
20.一种检测动态驾驶姿势方法计算过程为：电流检测装置由电流计、电压计和微型控制器组成，电流计和电压计与微型控制器连接，测量计算得出电流值和电压值，根据公式可得：得到关系式：式（1）（2）（3）（4）中：ρ为电阻率，l为电阻长度，s为电阻横截面积，v表示电压，i表示电流，v0表示电压计所测电压值，i0表示电流计所测电流值，ln表示实时电阻长度；设电阻率ρ为,电阻横截面积s为40cm
²
，当电流计所测电流值为10a，电压计所测电压为220v，此时实时电阻长度；当电流计所测电流值为15a，电压计所测电压为180v，此时实时电阻长度。
21.已知电阻率和电阻横截面积，电阻值与长度是比例关系，测量得电阻值变化量就能得知位移变化量，即可通过测出的电流和电压计算出电阻长度l，进一步得出调节块移动高度；通过密闭空腔内的气压检测计测得密闭空腔气压，调节部的移动距离已知，此时外部气压为大气压，通过气压差可计算出两个不同气压形成的合力，内部气压作用力的计算公式为：外部气压作用力为：在检测座椅坐垫区域的调节部为上下活动，受到重力影响，此时调节部的作用力
为：在检测座椅靠背区域的调节部前后移动，不受重力影响，此时调节部的作用力为：式（5）（6）（7）（8）中：fn为内部气压作用力,f0为外部气压作用力，pn为内部气压，s为调节部的外截面面积，k为调节部的环状结构的截面面积，p0为外部大气气压，g为调节部重力，m为调节部质量，g为重力加速度；外部大气压强p0为，调节部的顶部平面面积s为10cm
²
，环状结构的截面面积k为6cm
²
，则内部气体受力截面面积为10-6=4cm
²
，调节部质量m为10g，此时，调节部受到的重力为：，大气压强对调节部的压力为：当调节部内部的压强为：当调节部内部的压强为：当调节部内部的压强为：当人体靠在座椅上时，此时外部气压不做功，所以人受到的作用力即内部气压和重力给调节部的作用力，靠背区域作用力为fn，坐垫区域作用力为fn-g，通过人受到的作用力反应出检测模块的软硬度。
22.最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

技术特征：
1.一种检测动态驾驶姿势的智能设备包括检测座椅（1）、计算机（2）、交互显示屏（3）、检测模块（4），其特征在于：所述检测模块（4）包括气泵（5）、输气管道（6）、调节块（7）、密闭室（8）、固定电阻（9）、固定电阻接线（10）、滑动电阻接线（11）、电流检测装置（12），气泵（5）安装在密闭室（8）外侧，通过输气管道（6）与密闭室（8）连接进行气体交换，调节块（7）为密闭方体小块，调节块（7）镶嵌安装在密闭室（8）上，和密闭室（8）无缝接触，固定电阻（9）垂直于密闭室（8）顶面安装在调节块（7）侧面上，固定电阻（9）上端连接固定电阻接线（10），固定电阻接线（10）另外一端连接在电流检测装置（12）上，滑动电阻接线（11）一端固定设置在密闭室（8）的调节块（7）安装口上，滑固定电阻（9）下端与动电阻接线（11）滑动接触，另一端连接到电流检测装置（12），每对固定电阻（9）、固定电阻接线（10）和滑动电阻接线（11）形成一个闭合的通路，通路中的电阻随着调节块（7）的活动而变化，气泵（5）、电流检测装置（12）与计算机（2）连接，进行数据交互。2.根据权利要求1所述的一种检测动态驾驶姿势的智能设备，其特征在于：所述密闭室（8）内安装有气压检测计，用于检测密闭室（8）内的气压，气压检测计与计算机（2）连接。3.根据权利要求1所述的一种检测动态驾驶姿势的智能设备，其特征在于：所述检测座椅（1）后侧安装有储气罐（13），罐体管道（14）由两段构成，每段都有多根管道，两段中间设置一个总的控制阀（15），靠近储气罐（13）的一段连接储气罐（13）和控制阀（15），另一段连接控制阀（15）和气泵（5），控制阀（15）还设置一个对外部的开口，可吸入外部空气或将内部气体直接排到外部。4.根据权利要求1所述的一种检测动态驾驶姿势的智能设备，其特征在于：调节块（7）为密闭空心结构，调节部（7）的顶部平面边缘倒角处理，在使用时不刺到人体。5.根据权利要求1-4所述的一种检测动态驾驶姿势的智能设备，其特征在于：对检测模块（4）进行编组，一块区域的检测模块（4）设置位一个编组，形成编号，通过计算机（2）对整个编组进行集中控制，编组可根据实际需求进行更改。6.根据权利要求1所述的一种检测动态驾驶姿势的智能设备，其特征在于：检测座椅（1）外部可拆卸包裹一层蒙皮，蒙皮盖住包括检测模块（4）在内的所有内部结构。7.一种检测动态驾驶姿势的方法，应用于权利要求1-6任一项，其特征在于：电流检测装置由电流计、电压计和微型控制器组成，电流计和电压计与微型控制器连接，测量计算得出电流值和电压值，根据欧姆定律和电阻率计算公式得到关系式：式中：ρ为电阻率，s为电阻横截面积，表示电压计所测电压值，表示电流计所测电流值，表示实时电阻长度；已知电阻率和电阻横截面积，电阻值与长度是比例关系，测量得电阻值变化量就能得到位移变化量，即可通过测出的电流和电压计算出电阻实际长度，通过原长度减去实际长度得出调节块移动高度。
8.根据权利要求7所述的一种检测动态驾驶姿势方法，其特征在于：检测模块软硬度测量方式为，通过密闭空腔内的气压检测计测得密闭空腔气压，调节部的移动距离已计算出，此时外部气压为大气压，通过气压差可计算出两个不同气压形成的合力，内部气压作用力的计算公式为：外部气压作用力为：在检测座椅坐垫区域的调节部为上下活动，受到重力影响，此时调节部的作用力为：在检测座椅靠背区域的调节部前后移动，不受重力影响，此时调节部的作用力为：式（5）（6）（7）（8）中：fn为内部气压作用力,f0为外部气压作用力，为内部气压，为调节部的外截面面积，为调节部的环状结构的截面面积，为外部大气气压，为调节部重力，为调节部质量，g为重力加速度；当人体靠在座椅上时，此时外部气压不做功，所以人受到的作用力即内部气压和重力给调节部的作用力，靠背区域作用力为，坐垫区域作用力为，通过人受到的作用力反应检测模块的软硬度。

技术总结
本发明涉及一种检测动态驾驶姿势的智能设备及方法，属于驾驶检测技术领域；检测设备为汽车座椅形状，上面设置多个检测模块，每个检测模块独立控制，检测模块包括气泵、输气管道、调节块、密闭室、固定电阻、电阻接线，气泵通过输气管道连接密闭室，调节块安装在密闭室上，而固定电阻安装在调节块上，固定电阻两端都连接电阻接线，一端固定，一端可移动接触，通过电阻测量电阻的改变从而测量调节块的变化情况；本发明通过固定电阻电流的变化测量调节块的变化情况进行人体姿势检测，能实时提供座椅受力变化、坐姿变化等数据，为仿真实验、驾驶模拟实验提供分析数据。模拟实验提供分析数据。模拟实验提供分析数据。


技术研发人员：万华森 李柯杭 李秀雪 王聪 黄睿 徐顶娥 陈寒
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：2023.03.24
技术公布日：2023/8/5