[發明專利]一種基于坐姿識別的人機交互智能設備及其應用

有效

• 申請號: 201110268132.9
• 申請日: 2011-09-09
• 公開（公告）號: CN102440588A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 徐禮爽;陳剛;申瑞民;楊松
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A47C17/00
• 分類號: A47C17/00;A47C7/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

技術領域

本發明涉及一種人機交互智能設備及其應用，尤其是涉及一種基于坐姿識別的人機交互智能設備及其應用。

背景技術

坐姿是人體的一種自然姿勢。不良坐姿會影響學習、工作狀態，甚至會危害人們身體健康。在信息時代，利用智能設備來進行坐姿識別將會在人們的學習、工作和生活中發揮越來越大的作用。如識別課堂中學生、辦公室工作人員的坐姿狀態并以適時提醒，以及針對特殊的人群，如在健康醫療領域，收集病人坐姿數據，輔助醫療分析。

經對現有技術的文獻搜索發現，A?Sensing?Chair?Using?Pressure?Distribution?Sensors，IEEE/ASME?TRANSACTIONS?ON?MECHATRONICS，VOL.6，NO.3，SEPTEMBER?2001(一種通過測量壓力分布的多傳感器感知椅)提出了使用TekScan公司生產的壓力分布測量設備，利用機器學習技術來識別人體坐姿的方法，雖然用該設備可以較為精確測量坐姿的壓力分布情況，但是其價格昂貴，不適應大規模普及應用。論文Robust，Lowcost，Nonintrusive?Sensing?and?Recognition?of?Seated?Postures，UIST’07，October?7-10，2007(一種健壯、低成本，非干擾性的坐姿感應和識別方法)提出了通過精巧的布局來重構特征信息，在較少的傳感器下(19個)達到了較高的識別率(82％)，在一定程度上解決了高費用的問題，但是其方法仍然建立在精度要求高的壓力分布傳感器的基礎上，大規模推廣應用不太實際；論文PostureCare-towards?a?Novel?System?for?Posture?Monitoring?and?Guidance，18th?World?Congress?of?the?International?Federation?of?Automatic?Control(IFAC)，2011(姿勢助手-一種新的檢測和引導坐姿的系統)中，提出了一種基于生物工程學的方式去檢測姿勢方法，該方法在椅子的四個支撐腿的頂端分別安放一個力學傳感器，通過力學建模來分析人體坐姿，但是該方法要求對椅子重新組裝，且不適用于其它結構的椅子。

綜合分析以上坐姿識別方法，均沒有充分考慮現實應用部署中的諸多問題，如未考慮到實際部署中的辦公室、教室等應用場景中多個椅子的坐姿識別；未解決生產成本、電源、通信、反饋、用戶體驗的舒適度問題；同時，這些方法的處理和識別都是在上位機PC端進行，依賴PC端不便實際中的部署實施。

進一步在中國專利網搜索發現，坐姿識別的智能設備和處理方法還沒有相關中國專利申請。

從物理上分析，坐姿表現為椅子的座位和椅背的某些部分分別受到人體的臀部和背部的受力，通常的坐姿狀態表現為正坐、左前傾、右前傾，前傾、左傾、右傾、正背靠、左背靠、右背靠，左二郎腿，右二郎腿11種坐姿，識別哪些具體坐姿可以根據應用的需要進行預先定義，并不僅限于上述定義坐姿。坐姿識別方法能根據獲取的相關數據以較高的識別率識別出預先定義的坐姿行為。目前還沒有提供性價比高的、用戶使用便捷的、硬件軟件統一集成的解決方案。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種識別效率高、成本較低、實用性高、適用范圍廣的基于坐姿識別的人機交互智能設備及其應用。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于坐姿識別的人機交互智能設備，其特征在于，包括：

一組至少包含一種壓力傳感功能的壓力傳感器；

用于無線通信的無線收發模塊；

一組至少一種給用戶適時提醒的反饋器件；

控制電路，響應壓力傳感器所受的壓力變化，控制反饋器件的啟動或停止；

至少一個電池，對該設備供電；

微控制器，與所述的壓力傳感器組通過控制電路連接，以及通過無線收發模塊與PC連接，用來讀取壓力傳感器上的壓力大小、坐姿識別及與PC通過無線收發模塊進行雙向通信。

該人機交互智能設備設在坐墊、靠墊或椅子上。

所述的壓力傳感器組分布在椅子的座位和靠背上，感應座位和靠背上對應位置上所受壓力變化。

所述的無線收發模塊分別設在微控制器和PC上，實現微控制器與PC雙向無線通信。

所述的控制電路分別與壓力傳感器、反饋器件連接后聯成整體，并通過總線與微控制器連接。

所述的控制電路以設定的時間頻率讀取壓力分布數據、進行坐姿識別，并控制反饋器件的運行或停止，以提供給用戶適時的反饋。