[發明專利]一種智能座艙用自適應背部調節座椅

有效

• 申請號: 202211074638.0
• 申請日: 2022-09-03
• 公開（公告）號: CN115179830B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 張東光;梁晨宇;薛小婷;劉治;楊柳;楊嘉怡
• 申請（專利權）人: 太原理工大學;清澤智能（太原）科技有限公司
• 主分類號: B60N2/64
• 分類號: B60N2/64;B60N2/66;B60N2/90;B60N2/00;B60N2/02
• 代理公司: 太原新航路知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14112
• 代理人: 王云峰

1.一種智能座艙用自適應背部調節座椅，包括頭枕（21）、靠背（1）和座墊；其特征在于：靠背（1）的內腔設置有可調節支撐部分；靠背（1）的右表面設置有壓力感應墊（2），壓力感應墊（2）的內腔設置有海綿層（3）與嵌于海綿層（3）右表面的壓力監測部分；還包括控制部分；

所述可調節支撐部分包括設置于靠背（1）內腔的縱向隔板（4），且縱向隔板（4）將靠背（1）的內腔分隔為左腔室（5）與右腔室；右腔室內設置有三個左表面固定貼合于縱向隔板（4）的氣囊（6）和設置于氣囊（6）之間的高彈棉塊（7），且三個氣囊（6）分布于靠背（1）的上背部、中背部、腰部；左腔室（5）內設置有氣泵（8），每個氣囊（6）與氣泵（8）之間均設置有與兩者連通的氣管（9），每個氣管（9）上均設置有充氣閥（10）；每個氣囊（6）上均設置有與其連通的排氣閥；

所述壓力監測部分包括分布于壓力感應墊（2）的上背部、中背部、腰部的三對柔性電容式壓力傳感器（11），且每對柔性電容式壓力傳感器（11）均對稱分布于壓力感應墊（2）的脊椎部的前后兩側；所述柔性電容式壓力傳感器（11）包括兩個左右平行分布的柔性極板（12），兩個柔性極板（12）的相對表面均設置有金屬涂層（13）；兩個柔性極板（12）之間設置有柔性介電體，柔性介電體的左表面、右表面分別與兩個金屬涂層（13）固定貼合；所述柔性介電體包括若干個體心立方排列的柔性球單元（14），左右相鄰的柔性球單元（14）之間連接有柔性棍單元（15）；所述柔性介電體是由硅膠與鎵銦錫液態金屬混合而成的復合材料制成的；

所述控制部分包括電容數據采集卡（16）、32位微控制器；每個金屬涂層（13）均通過導線（17）與電容數據采集卡（16）電連接，電容數據采集卡（16）、各個充氣閥（10）、各個排氣閥均與32位微控制器電連接。

2.根據權利要求1所述的一種智能座艙用自適應背部調節座椅，其特征在于：所述復合材料中的硅膠為鉑金固化硅膠；所述復合材料中鎵銦錫液態金屬的體積分數為1%-30%；所述復合材料的相對介電常數為ε_mix，且ε_mix的取值范圍為2.46-8.1；所述鎵銦錫液態金屬是由如下質量百分比的原料組成的：鎵68.5%，銦21.5%，錫10%。

3.根據權利要求1所述的一種智能座艙用自適應背部調節座椅，其特征在于：所述柔性球單元（14）排列為左右分布的三層，貼合于金屬涂層（13）的各個柔性球單元（14）均呈半橢球形；位于中間層的各個柔性球單元（14）均呈橢球形；所述柔性棍單元（15）呈圓柱形。

4.根據權利要求3所述的一種智能座艙用自適應背部調節座椅，其特征在于：所述靠背（1）呈矩形，且其沿縱向的長度為L、沿橫向的寬度為B、沿豎向的高度為H，L的取值范圍為400mm-550mm，B的取值范圍為150mm-200mm，H的取值范圍為500mm-700mm；縱向隔板（4）沿縱向的長度為l、沿豎向的高度為h，且4/5H≤h≤H，3/5L≤l≤L；位于上側的第一個氣囊（6）的安裝高度為2/3h-h，第二個氣囊（6）的安裝高度為1/3h-2/3h，第三個氣囊（6）的安裝高度為0-1/3h；柔性電容式壓力傳感器（11）與壓力感應墊（2）的脊椎部的縱向間距為80mm-150mm；所述柔性極板（12）是由聚對苯二甲酸乙二醇酯制成的正方形極板，且其邊長為20mm-50mm、厚度為100μm-200μm；所述金屬涂層（13）是厚度為100nm的金層；所述柔性球單元（14）的長軸長度為5mm-8mm、短軸長度為3mm-5mm，且其長軸沿豎向布置；所述柔性棍單元（15）的直徑為2mm。

5.根據權利要求1所述的一種智能座艙用自適應背部調節座椅，其特征在于：縱向隔板（4）上開設有若干個左右貫通的通孔；氣管（9）穿于其中一個通孔。

6.根據權利要求1所述的一種智能座艙用自適應背部調節座椅，其特征在于：所述控制部分還包括上位機，32位微控制器與上位機電連接。

7.根據權利要求2所述的一種智能座艙用自適應背部調節座椅，其特征在于：所述柔性介電體的制備是采用如下步驟實現的：

步驟S1：采用高精度3D打印工藝制備可溶性模具，打印所用材料為PVA線材；所述可溶性模具為柔性介電體的逆結構模具；

步驟S2：將鉑金固化硅膠組分A與鉑金固化硅膠組分B按質量比1：1混合并攪拌均勻，由此制得鉑金固化硅膠；所述鉑金固化硅膠組分A為鉑金固化硅膠基體；所述鉑金固化硅膠組分B為鉑金固化硅膠固化劑；

步驟S3：將鎵銦錫液態金屬與鉑金固化硅膠進行混合，使得鎵銦錫液態金屬的體積分數為1%-30%，并加入少量無水乙醇以破壞鎵銦錫液態金屬表面的氧化膜，然后用玻璃棒手動攪拌2min-3min，而后用真空攪拌機攪拌10min-15min，攪拌時先將攪拌速度設置為900rpm，再將攪拌速度調整至2000rpm，而后將攪拌速度調整至1000rpm，使得鎵銦錫液態金屬的液滴直徑為70μm-80μm，由此制得復合材料；

步驟S4：將步驟S3制得的復合材料在常壓下澆筑于可溶性模具中，而后在常溫條件下將可溶性模具與復合材料置于真空干燥箱中進行抽真空，抽真空時間為10min；

步驟S5：將可溶性模具與復合材料置于烘箱中進行常壓下固化，固化溫度為85℃，直至復合材料完全固化；而后將可溶性模具與復合材料放入50℃水中，直至可溶性模具溶解，溶解時間為24h，由此制得柔性介電體。