智能防暈車坐墊

張志強　牟世剛

（德州學院機電工程學院，山東　德州　253023）

智能防暈車坐墊

張志強牟世剛

（德州學院機電工程學院，山東德州253023）

智能防暈車坐墊屬于物聯(lián)網(wǎng)領域。主要利用智能墊所包含的坐墊，靠背，靠枕以及按摩吹風部分等四部分內(nèi)所安置的智能器械來調(diào)整人體頭部在車發(fā)生各種運動時的朝向，保持人體頭部的面部始終朝向交通工具的運動方向，來消除頭部運動中的角加速，來防止暈車現(xiàn)象的發(fā)生。

消除角加速度；智能控制；攜帶；拆卸方便

暈車、暈船、暈機是一個全球性的問題，由于在乘坐車、船時，經(jīng)受振動、搖晃的刺激，人體內(nèi)耳迷路不能很好地適應和調(diào)節(jié)機體的平衡，使交感神經(jīng)興奮性增強導致的神經(jīng)功能紊亂，引起眩暈、嘔吐等暈車癥狀。因為暈車的生理基礎是半規(guī)管是感受正，負旋轉(zhuǎn)加速度的感受器，則當汽車急剎車、急轉(zhuǎn)彎或突然起動時半規(guī)管受到的刺激過強或?qū)Υ碳み^度敏感時，會引起人體暈車。所以本設計依據(jù)保持人體頭部的面部始終朝向交通工具的運動方向，即可消除頭部運動中的角加速這一原理，設計出了防暈車自適應一體墊，來防止暈車現(xiàn)象的發(fā)生。

1　工作流程介紹

該設計主要由坐墊部分5、靠背部分4、靠枕部分3、按摩部分2、通風部分1五部分組成。

系統(tǒng)工作流程：

圖1坐墊5分兩層墊，上下兩層之間鋪有滾珠。當車向前加速時，人坐在上面由于慣性的作用，上層墊會相對車座向后滑動大約5cm。同時固定在座椅上的加速度傳感器檢測到向前的加速度，靠背4向后移動5cm的距離，配合坐墊的作用，都使得人體脖頸以下部分不會因為突然的加速而同樣跟車座一起獲得相同大小的加速度。使得人體脖頸以下部分盡量保持原有狀態(tài)，獲得相較車身稍小的加速度。從而使得人體頭部不會有太大的前傾后仰動作。

同時在車突然加速時靠枕3會主動前推，保持人體頭部相對人體脖頸以下的上半身固定不動，又不會受到太大的壓力。當陀螺儀檢測到車體左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)時，靠枕3會通過左傾斜右傾斜迫使人體頭部也左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)，保持人體面部始終朝向車的運動方向，來消除運動中的角加速度。使感受正、負旋轉(zhuǎn)加速度的感受器得半規(guī)管不會因為受到過強刺激或?qū)Υ碳み^度敏感，導致人的頭部內(nèi)耳渦牛里面的淋巴液形成不規(guī)則的流動，致使神經(jīng)紊亂，而產(chǎn)生暈車癥狀。

按摩鈕2會對人體頭部的風池穴進行按摩，以此來減輕暈車癥狀。通風管1可以在人們需要時給人吹風清涼，以保持頭腦的清醒

2　設計方案

2.1整體設計及其工作流程

該設計主要包括四部分：

2.1.1坐墊部分

坐墊為兩層墊，上下兩層之間鋪有滾珠。下層墊為平滑質(zhì)地堅硬的塑料，經(jīng)過簡單的安裝下層墊與座椅固定在一起。滾珠與上層墊則是連接在一起的。滾珠被上下兩層墊包裹其中。坐墊給滾珠和上層墊提供了5cm的滑動空間。這樣設計還有利于空氣的流通，加快汗液的排出，是人坐上去感覺更佳的舒適。

2.1.2靠背部分

靠背采用步進電機以擺動導桿機構(gòu)帶動靠背做前后直線運動，推移靠背進行主動前推后移。慢回彈零壓力聚氨酯材料制成，具有慢回彈性、定型性強、溫感性、吸濕性能。依據(jù)人體工程學原理設計弧線形狀，能切合腰部曲線，有效釋壓。靠背的設計不但能使脖頸以下部分保持原有的運動狀態(tài)而且還能防止運動中的加速度對胃黏膜神經(jīng)的拉扯。防止出現(xiàn)紊亂后就會有胃腸的逆蠕動，造成嘔吐、胃部不適的等癥狀。

2.1.3靠枕部分

靠枕為圓形中間凹外周凸的靠枕，這樣設計的靠枕更容易固定頭部，從而使頭部隨靠枕左右擺動?？空砼c底盤之間通過萬向軸連接器連接，通過舵機帶動可以實現(xiàn)靠枕左傾斜、右傾斜、上傾斜、下傾斜?？空頌橄蚝髢A斜的，使人體頭部可后仰在靠枕上，使人體感覺更加舒適，防止暈車現(xiàn)象的產(chǎn)生。

2.1.4按摩部分

按摩風池穴不但可以減輕頭部眩暈癥狀，而且對于暈車時的胃難受、腹部難受、渾身酸痛也有很好治療作用。本設計的按摩扭位于靠枕上，可在行車過程中對人體的風池穴進行自動按摩，使人體放松，從而達到減輕暈車癥狀的目的。并且本坐墊還設置有一個通風管以幫助乘客通風，加速空氣流動，保持頭腦清醒。在方便自己的同時，不會影響到他人，更加具有人性化。

2.2控制部分

本設計采用陀螺儀和加速度傳感器為傳感器，采用互補濾波，將陀螺儀和加速度傳感器結(jié)合起來，測出車體行車過程中的加速度和轉(zhuǎn)彎時的角度。并通過單片機對傳感器的返回值進行處理，來控制舵機和步進電機以實現(xiàn)靠枕傾斜、按摩，靠背的推移。

3　應用前景及推廣價值

暈車、暈船、暈飛機是一個全球性的問題，給人們出門帶來很大的不便。每次出門都得服用那些中樞神經(jīng)鎮(zhèn)靜藥，對人體造成了不同的傷害，有些人導致聞到汽油就暈吐，有的些人明天要坐車，今晚就開始暈的一種神經(jīng)質(zhì)的狀態(tài)。據(jù)調(diào)查顯示，由于廉價暈車藥多屬鎮(zhèn)靜止吐藥，含有刺激神經(jīng)的成分。導致人們在服用后具有嗜睡、頭暈、心悸等副作用。而本設計無需服用神經(jīng)性藥物，不損害人體健康，沒有任何的有害物質(zhì)，更加綠色環(huán)保。

本設計為簡單的機械結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)功能，對人體無傷害，綠色環(huán)保，符合當下人們生活理念。

本設計設計人性化，廣泛適用于公交車、大巴車等，適應人群不分老幼。真正做到智能化為消費人群服務，價格便宜，具有廣大的市場前景。

［1］ 許鎮(zhèn)寧.機械零件［M］.北京:人民教育出版社，1959: 52～56

［2］ 秦曾煌.電工技術［M］.北京:高等教育出版社，2004: 41～46

張志強（1995.01-），男，大學本科，研究方向:機械電子工程。

U463.836

A

1003-5168（2015）11-022-01