一种自适应改变与承载物接触部分受力的智能床及其工作方法技术

本发明专利技术属于智能床领域，具体为一种自适应改变与承载物接触部分受力的智能床，包括保暖层、用于支撑保暖层的支撑层、设于保暖层与支撑层之间的调压层以及用于控制调压层的外部控制系统；所述调压层用于调节保暖层在不同位置的压力；压力感应模块设于保暖层临近支撑层的一侧；伸缩支撑件一端安装于压力感应模块的下方，另一端连接于驱动模块；驱动模块设于支撑架上，用于驱动伸缩支撑件；外部控制系统采集压力感应模块的信息，并根据采集的信息控制驱动模块。其能自动感应、计算出人体的位置，伸出或者缩进，尽可能增大与人体接触的面积，给与人体平均的受力，对使用者提供一种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.

【技术实现步骤摘要】
一种自适应改变与承载物接触部分受力的智能床及其工作方法
本专利技术属于智能床领域，具体为一种自适应改变与承载物接触部分受力的智能床及其工作方法。
技术介绍
床是一种常见的生活用品，它可以对人起到平躺、托举、倚靠、休息放松的作用，是生活中不可能或缺的东西。目前，现有的床大部分是刚性的，在人体平躺时，身体的重量是局部的几个地方支撑的，容易使得接触部分受力太多，从而人体会产生不适。也有部分床是柔性的，如通过水压平衡的水床、通过气压平衡的气床，均是起到一种让各个受力点平衡一致，从而达到最好的平躺效果，但是这种床无法满足人们在坐靠、趴着的状态的受力，例如有些病人在平躺很久后，就需要座靠休息，腰部、脖子需要改变受力；有些病人由于病情，只能处于俯卧姿势，此时，颈部用力较大。而现有的智能床并不能实现调整各个部位的受力状态，不能有效适应于患者在改变姿势后身体受力变化。
技术实现思路
本专利技术提供一种自适应改变与承载物接触部分受力的智能床及其工作方法，其能自动感应、计算出人体的位置，伸出或者缩进，尽可能增大与人体接触的面积，给与人体平均的受力，对使用者提供一种非常舒服的使用感受。为实现上述技术目的，本专利技术采取的具体技术方案为，一种自适应改变与承载物接触部分受力的智能床，包括保暖层、用于支撑保暖层的支撑层、设于保暖层与支撑层之间的调压层以及用于控制调压层的外部控制系统；所述调压层用于调节保暖层在不同位置的压力，包括若干个调压组件，调压组件包括压力感应模块、伸缩支撑件与驱动模块；压力感应模块设于保暖层临近支撑层的一侧；伸缩支撑件一端安装于压力感应模块的下方，另一端连接于驱动模块；驱动模块设于支撑架上，用于驱动伸缩支撑件；外部控制系统采集压力感应模块的信息，并根据采集的信息控制驱动模块。作为本专利技术改进的技术方案，若干个调压组件是阵列布置的。作为本专利技术改进的技术方案，外部控制系统包括控制器模块、与控制器模块之间通信连接的电脑，以及用于给各个模块供电的电源模块；控制器模块用于接收压力感应模块检测的压力数据，并将压力数据传递于电脑；电脑接收控制器模块发送的压力数据，分析和保存压力数据，并能向控制器模块发送指令，控制器模块能根据指令控制驱动模块进而改变伸缩支撑件的伸缩。作为本专利技术改进的技术方案，还包括发光模块，发光模块连接于控制器模块，并在控制器模块的控制下发光。作为本专利技术改进的技术方案，还包括发音模块，发音模块连接于控制器模块，并在控制器模块的控制下发出声音。作为本专利技术改进的技术方案，还包括开关按钮，开关按钮用于控制电源模块为各个模块的通电与断电。本专利技术的另一目的在于提供智能床的工作方法，包括如下步骤：步骤一、初始化，电脑发送信息给控制器模块，控制器模块控制驱动模块改变各个伸缩支撑件的状态，使所有各个伸缩支撑件处于压缩状态，即所有驱动模块均为不工作状态；设置属于人体压力最小阈值Pmin、最大阈值Pmax；设置压力感应器工作最小阈值Pwmin；设置伸缩支撑件极限工作压力阈值Pexm；设置属于人体压力范围的最小压力点的个数Nbmin；设置属于人体压力范围的最大压力点的个数Nbmax；设置压力适应比例Pok；设置本装置状态类型Errk＝0；设置伸缩支撑件的伸缩步长J；设置当前迭代次数ite＝0；步骤二、电脑发送指令于控制器模块，控制器模块控制发音模块提醒人员该步骤智能床不能放置任何人/物体；步骤三、获得压力图像；根据压力感应模块获得压力图像其中，是指压力图像，m代表的是伸缩支撑件阵列中的纵向方向的伸缩支撑件的个数，n代表的是伸缩支撑件阵列中的横向方向的伸缩支撑件的个数，ite代表的是第ite次迭代获得的压力图像，然后分析压力图像；步骤四、统计和分析，统计和分析全部压力图像中属于人体压力范围的映射图像和的个数，i是指纵向方向的第i个伸缩支撑件，j是指横向方向的第j个伸缩支撑件，是的一部分，是中属于人体压力范围的那一部分，NumPbwite是的个数总和；统计全部压力图像中，超过伸缩支撑件极限范围的映射图像和的个数；是图像中超过正常伸缩支撑件极限范围的部分，Numexmite为该部分的统计数目；统计全部压力图像中，小于压力感应器工作最小阈值的映射图像和的个数，指图像中小于压力感应器工作最小阈值的部分，Numerrite为该部分的统计数目；如果Numexmite≥1，设置状态类型Errk＝1，那么进入到步骤十一；如果Numerrite≥1，设置状态类型Errk＝2，那么进入到步骤十一；如果Nbmin≥NumPbwite或者NumPbwite≥Nbmax，设置状态类型Errk＝3，进入到步骤三；如果Nbmax≥NumPbwite≥Nbmin，设置状态类型Errk＝0，进入到步骤五；步骤五、检测状态，计算出中1的位置对应的的像素的方差，作为本次迭代的适应度指标；计算出中符合人体压力范围的那一部分的平均值如下式：计算出中符合人体压力范围的那一部分的方差，如下式：步骤六、判断极限，如果(ite+1)*J≥Jmax，进入步骤八，Jmax是指伸缩支撑件的极限伸缩距离；步骤七、物理伸缩，以中最大的值标准，凡是伸缩支撑件上的压力感应模块的压力值符合的伸缩支撑件全部伸出步长J的长度，记录当前所有伸缩支撑件的状态，设置：ite＝ite+1进入步骤三；步骤八、输出最优值，寻找到所有迭代中最小的把此时的为1的点，输出所有伸缩支撑件的在步骤七中的最优状态即纵向为i，横向为j的那个伸缩杆的最优伸缩位置；把为0的点放到最低值；步骤九、重新采集，获得新的压力图像，用新的压力图像与最优相减，计算整体的变化压力之和Fch，如下式所示，然后判断是否需要重新进入到步骤三，即：如果，此时，如果Fch过大，说明使用者位姿发生变化，需要进入到步骤三，否则重新进入到步骤十；步骤十、保持不变，维持时间T，当时间T到的时候，进入步骤九；步骤十一、暂停，分析系统状态，停止检查，驱动发光模块、发音模块，进行报警工作，并输出以下几种信息之一：如果状态类型Errk＝1，表明有伸缩支撑件上承受的压力已经超出了伸缩支撑件能够正常工作的范围，如果继续下去，会损坏本装置；如果状态类型Errk＝2，表明有压力感应模块上承受的没有承受压力，这种情况要么是保暖层没有对设备进行覆盖，或者是压力感应模块出现了错误。有益效果本专利技术能够自动感应、计算出人体的位置，伸出或者缩进，尽可能增大与人体接触的面积，给与人体平均的受力，对使用者提供一种非常舒服的使用感受。附图说明图1本专利技术的智能床结构示意图；图2本专利技术的调压层控制示意图；图3本专利技术的智能床的工作方法图；图中1、保暖层；2、调压层；3、支撑层；4、外部控制系统。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应改变与承载物接触部分受力的智能床，其特征在于，包括保暖层、用于支撑保暖层的支撑层、设于保暖层与支撑层之间的调压层以及用于控制调压层的外部控制系统；所述调压层用于调节保暖层在不同位置的压力，包括若干个调压组件，调压组件包括压力感应模块、伸缩支撑件与驱动模块；压力感应模块设于保暖层临近支撑层的一侧；伸缩支撑件一端安装于压力感应模块的下方，另一端连接于驱动模块；驱动模块设于支撑架上，用于驱动伸缩支撑件；外部控制系统采集压力感应模块的信息，并根据采集的信息控制驱动模块。

【技术特征摘要】
1.一种自适应改变与承载物接触部分受力的智能床，其特征在于，包括保暖层、用于支撑保暖层的支撑层、设于保暖层与支撑层之间的调压层以及用于控制调压层的外部控制系统；所述调压层用于调节保暖层在不同位置的压力，包括若干个调压组件，调压组件包括压力感应模块、伸缩支撑件与驱动模块；压力感应模块设于保暖层临近支撑层的一侧；伸缩支撑件一端安装于压力感应模块的下方，另一端连接于驱动模块；驱动模块设于支撑架上，用于驱动伸缩支撑件；外部控制系统采集压力感应模块的信息，并根据采集的信息控制驱动模块。2.根据权利要求1所述的一种自适应改变与承载物接触部分受力的智能床，其特征在于，若干个调压组件是阵列布置的。3.根据权利要求1所述的一种自适应改变与承载物接触部分受力的智能床，其特征在于，外部控制系统包括控制器模块、与控制器模块之间通信连接的电脑，以及用于给各个模块供电的电源模块；控制器模块用于接收压力感应模块检测的压力数据，并将压力数据传递于电脑；电脑接收控制器模块发送的压力数据，分析和保存压力数据，并能向控制器模块发送指令，控制器模块能根据指令控制驱动模块进而改变伸缩支撑件的伸缩。4.根据权利要求3所述的一种自适应改变与承载物接触部分受力的智能床，其特征在于，还包括发光模块，发光模块连接于控制器模块，并在控制器模块的控制下发光。5.根据权利要求3所述的一种自适应改变与承载物接触部分受力的智能床，其特征在于，还包括发音模块，发音模块连接于控制器模块，并在控制器模块的控制下发出声音。6.根据权利要求3所述的一种自适应改变与承载物接触部分受力的智能床，其特征在于，还包括开关按钮，开关按钮用于控制电源模块为各个模块的通电与断电。7.一种如权利要求1‐6任一所述的自适应改变与承载物接触部分受力的智能床的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、初始化，电脑发送信息给控制器模块，控制器模块控制驱动模块改变各个伸缩支撑件的状态，使所有各个伸缩支撑件处于压缩状态，即所有驱动模块均为不工作状态；设置属于人体压力最小阈值Pmin、最大阈值Pmax；设置压力感应器工作最小阈值Pwmin；设置伸缩支撑件极限工作压力阈值Pexm；设置属于人体压力范围的最小压力点的个数Nbmin；设置属于人体压力范围的最大压力点的个数Nbmax；设置压力适应比例Pok；设置本装置状态类型Errk＝0；设置伸缩支撑件的伸缩步长J；设置当前迭代次数ite＝0；步骤二、电脑发送指令于控制器模块，控制器模块控制发音模块提醒人员该步骤智能床不能放置任何人/物体；步骤三、获得压力图像；根据压力感应模块获得压力图像其中，是指压力图像，m代表的是伸缩支撑件阵列中的纵向方向的伸缩支撑件的个数，n代表的是伸缩支撑件阵列中的横向方向的伸缩支撑件的个数，ite代表的是第ite次迭代获得的压力图像，然后分析压力图像；步骤四、统计和分析，统计和分析全部压力图像中属于人体压力范围的映射图像和的个数，i是指纵向方向的第i个伸缩支撑件，j是指横向方向的第j个伸缩支撑件，是的一部分，是中属于人体压力范围的那一部分，NumPbwite是的个数总和；

【专利技术属性】
技术研发人员：胡凯，刘佳，陈旭，蒋星宇，邵帅，兰晶晶，徐倩，高旭，纪志杰，潘格林，徐春燕，梁栋，陈志敏，王欢，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32