張志強(qiáng)　牟世剛

（德州學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，山東　德州　253023）

智能防暈車坐墊

張志強(qiáng)牟世剛

（德州學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，山東德州253023）

智能防暈車坐墊屬于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。主要利用智能墊所包含的坐墊，靠背，靠枕以及按摩吹風(fēng)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(yùn)動時(shí)的朝向，保持人體頭部的面部始終朝向交通工具的運(yùn)動方向，來消除頭部運(yùn)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(jī)是一個(gè)全球性的問題，由于在乘坐車、船時(shí)，經(jīng)受振動、搖晃的刺激，人體內(nèi)耳迷路不能很好地適應(yīng)和調(diào)節(jié)機(jī)體的平衡，使交感神經(jīng)興奮性增強(qiáng)導(dǎo)致的神經(jīng)功能紊亂，引起眩暈、嘔吐等暈車癥狀。因?yàn)闀炣嚨纳砘A(chǔ)是半規(guī)管是感受正，負(fù)旋轉(zhuǎn)加速度的感受器，則當(dāng)汽車急剎車、急轉(zhuǎn)彎或突然起動時(shí)半規(guī)管受到的刺激過強(qiáng)或?qū)Υ碳み^度敏感時(shí)，會引起人體暈車。所以本設(shè)計(jì)依據(jù)保持人體頭部的面部始終朝向交通工具的運(yùn)動方向，即可消除頭部運(yùn)動中的角加速這一原理，設(shè)計(jì)出了防暈車自適應(yīng)一體墊，來防止暈車現(xiàn)象的發(fā)生。

1　工作流程介紹

該設(shè)計(jì)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(fēng)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(dāng)車向前加速時(shí)，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(shí)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?yàn)橥蝗坏募铀俣瑯痈囎黄皤@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(shí)在車突然加速時(shí)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(dāng)陀螺儀檢測到車體左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)時(shí)，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(yùn)動方向，來消除運(yùn)動中的角加速度。使感受正、負(fù)旋轉(zhuǎn)加速度的感受器得半規(guī)管不會因?yàn)槭艿竭^強(qiáng)刺激或?qū)Υ碳み^度敏感，導(dǎo)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(fēng)池穴進(jìn)行按摩，以此來減輕暈車癥狀。通風(fēng)管1可以在人們需要時(shí)給人吹風(fēng)清涼，以保持頭腦的清醒

2　設(shè)計(jì)方案

2.1整體設(shè)計(jì)及其工作流程

該設(shè)計(jì)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(jiān)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(shè)計(jì)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(jìn)電機(jī)以擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)帶動靠背做前后直線運(yùn)動，推移靠背進(jìn)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(qiáng)、溫感性、吸濕性能。依據(jù)人體工程學(xué)原理設(shè)計(jì)弧線形狀，能切合腰部曲線，有效釋壓?？勘车脑O(shè)計(jì)不但能使脖頸以下部分保持原有的運(yùn)動狀態(tài)而且還能防止運(yùn)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(shè)計(jì)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(jī)帶動可以實(shí)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(fēng)池穴不但可以減輕頭部眩暈癥狀，而且對于暈車時(shí)的胃難受、腹部難受、渾身酸痛也有很好治療作用。本設(shè)計(jì)的按摩扭位于靠枕上，可在行車過程中對人體的風(fēng)池穴進(jìn)行自動按摩，使人體放松，從而達(dá)到減輕暈車癥狀的目的。并且本坐墊還設(shè)置有一個(gè)通風(fēng)管以幫助乘客通風(fēng)，加速空氣流動，保持頭腦清醒。在方便自己的同時(shí)，不會影響到他人，更加具有人性化。

2.2控制部分

本設(shè)計(jì)采用陀螺儀和加速度傳感器為傳感器，采用互補(bǔ)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(shí)的角度。并通過單片機(jī)對傳感器的返回值進(jìn)行處理，來控制舵機(jī)和步進(jìn)電機(jī)以實(shí)現(xiàn)靠枕傾斜、按摩，靠背的推移。

3　應(yīng)用前景及推廣價(jià)值

暈車、暈船、暈飛機(jī)是一個(gè)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(dǎo)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(jià)暈車藥多屬鎮(zhèn)靜止吐藥，含有刺激神經(jīng)的成分。導(dǎo)致人們在服用后具有嗜睡、頭暈、心悸等副作用。而本設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)為簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)功能，對人體無傷害，綠色環(huán)保，符合當(dāng)下人們生活理念。

本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)人性化，廣泛適用于公交車、大巴車等，適應(yīng)人群不分老幼。真正做到智能化為消費(fèi)人群服務(wù)，價(jià)格便宜，具有廣大的市場前景。

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

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

張志強(qiáng)（1995.01-），男，大學(xué)本科，研究方向:機(jī)械電子工程。

U463.836

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1003-5168（2015）11-022-01