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原文传递基于三维动作捕捉及坐姿识别的车辆座椅调节系统及方法

专利名称：	基于三维动作捕捉及坐姿识别的车辆座椅调节系统及方法
摘要：	本发明涉及汽车座椅技术领域，具体为基于三维动作捕捉及坐姿识别的车辆座椅调节系统及方法，系统由坐姿识别模块、座椅调节模块、三维动作捕捉模块、触摸显示屏和中央处理器模块组成；有益效果为：本发明提出的基于三维动作捕捉及坐姿识别的车辆座椅调节系统及方法，通过运用三维动作捕捉以及基于计算机视觉的坐姿识别技术，采集驾乘人员的坐姿信息并将其导入中央控制系统进行坐姿生物力学分析，从而控制汽车座椅的各活动机构调节至驾乘人员的舒适坐姿。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	中南大学
发明人：	彭勇;李晨曦;伍贤辉;汪馗;王红钢;郑孟;向飞;向国梁;周家浩
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-22T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-17T00:00:00+0800
申请号：	CN202311063402.1
公开号：	CN117068005A
代理机构：	南京常青藤知识产权代理有限公司
代理人：	费青龙
分类号：	B60N2/02;B60N2/22;B60N2/806;B60N2/90;B60N2/66;B60N2/62;B60R16/023;B60R16/037;B;B60;B60N;B60R;B60N2;B60R16;B60N2/02;B60N2/22;B60N2/806;B60N2/90;B60N2/66;B60N2/62;B60R16/023;B60R16/037
申请人地址：	410083 湖南省长沙市岳麓山南路932号
主权项：	1.基于三维动作捕捉及坐姿识别的车辆座椅调节系统，其特征在于：所述系统由坐姿识别模块、座椅调节模块(9)、三维动作捕捉模块(8)、触摸显示屏触摸显示屏21和中央处理器模块(10)组成；坐姿识别模块(11)包括安装在座位上方车顶区域的高清摄像头模块、摄像头模组旋转机构以及相关固定装置，摄像头用于实时采集汽车驾乘人员落座于座椅时的图像，坐姿识别模块(11)与车内中央处理器模块(10)通过线缆连接，坐姿识别模块(11)将图像数据传输至中央处理器模块(10)，进而对采集的图像进行处理与识别，识别乘员的坐姿信息；座椅调节模块(9)由座椅各部位动作电机、气囊充放气机构以及相关固定、连接组件组成，包含座椅靠背调整电机、座椅头枕调整电机、座椅腰侧夹紧调整电机、座椅腿托调整电机、座椅腰部支撑充气气囊、座椅坐垫充气气囊、座椅调节气缸、座椅气囊充放气电机，座椅调节模块(9)与车内中央处理器模块(10)通过线缆连接，座椅调节模块(9)通过接受来自中央处理器模块(10)的控制信号，实现控制座椅调节的各电机的动作以及气囊的充放气；三维动作捕捉模块(8)由多个单体动作捕捉模块组成，每个单体动作捕捉模块集成了电池、速率陀螺仪、加速度传感器、磁力计及无线信号传输模块，将单体动作捕捉传感器分别贴在人体的脚部、小腿、大腿、盆骨、胸骨、肩部、上臂、前臂、手部、头部，采集人体实时的三维动作信息；三维动作捕捉模块(8)与车内中央处理器模块(10)之间通过无线信号传输进行通信；三维动作捕捉模块(8)通过无线传输将数据传输至中央处理器模块(10)，对采集的三维动作数据信号进行分析处理，分析驾乘人员落座于汽车座椅时的各肌肉群肌肉激活度，对驾乘人员的乘坐舒适度进行评估，进而求解出针对于不同身形驾乘人员的个性化最舒适坐姿；触摸显示屏触摸显示屏21安装在座椅扶手(2)上部，包含实时坐姿显示模块、触控控制模块、语音识别模块、扬声器模块，触摸显示屏与中央处理器模块以及座椅调节模块通过无线信号进行传输通信，用于显示乘员实时坐姿状态，集成于显示屏中的扬声器模块自动播报建议进行的座椅调节的具体情况；中央处理器模块(10)集成于车载电脑，协调处理分析来自于其他模块的数据信息流，实现对座椅调节模块进行智能控制，完成汽车座椅的主动式、自动化、多自由度智能调节任务。 2.根据权利要求1所述的基于三维动作捕捉及坐姿识别的车辆座椅调节系统，其特征在于：所述座椅扶手(2)包括扶手连接柄一(12)和扶手连接柄二(13)，扶手连接柄一(12)和扶手连接柄二(13)之间固定有连接轴(14)，连接轴(14)贯穿调节架(15)，调节架(15)的表面开设有卡槽，卡槽内部插接有触摸显示屏(21)，卡槽的两侧均活动插接有夹持板(25)，夹持板(25)的表面固定有推板(26)，推板(26)贯穿调节架(15)，调节架(15)的表面活动插接有拼装板(32)，用于对推板(26)限位，拼装板(32)的表面活动插接有定位插片(40)，定位插片(40)的一端插接在调节架(15)的表面，扶手连接柄二(13)朝向扶手连接柄一(12)的一端活动插接有防护壳(46)，且扶手连接柄二(13)朝向扶手连接柄一(12)的一端固定有硅胶罩(50)，防护壳(46)和硅胶罩(50)展开后对调节架(15)防护。 3.根据权利要求2所述的基于三维动作捕捉及坐姿识别的车辆座椅调节系统，其特征在于：所述连接轴(14)呈圆形柱体结构，连接轴(14)的圆弧面上开设有多个嵌装槽一(16)，嵌装槽一(16)的长边长度等于连接轴(14)的长边长度，嵌装槽一(16)呈“U”字形槽，嵌装槽一(16)的表面固定有橡胶夹条(17)，橡胶夹条(17)呈圆柱形条，调节架(15)的表面开设有圆口，连接轴(14)贯穿圆口后，橡胶夹条(17)夹持在连接轴(14)和圆口之间出现弹性形变。 4.根据权利要求2所述的基于三维动作捕捉及坐姿识别的车辆座椅调节系统，其特征在于：所述调节架(15)的表面开设有通口(18)，通口(18)的两个平行分布的侧壁以及通口(18)的顶面均开设有多个散热孔(19)，卡槽的两个平行分布的侧壁之间固定有承托栅板(20)，承托栅板(20)和卡槽的底面之间预留空隙，触摸显示屏(21)搭接在承托栅板(20)上，卡槽的两个平行分布的侧壁上均开设有预留槽(22)，预留槽(22)的顶面和预留槽(22)的底面之间固定有橡胶封片(23)，橡胶封片(23)朝向卡槽内侧的一面开设有多个分段槽(24)，多个分段槽(24)呈上下排列分布。 5.根据权利要求4所述的基于三维动作捕捉及坐姿识别的车辆座椅调节系统，其特征在于：所述预留槽(22)的表面开设有穿口(27)，穿口(27)对的长边长度小于预留槽(22)的长边长度，夹持板(25)滑动连接在预留槽(22)中，推板(26)活动插接在穿口(27)中，且推板(26)的顶面设有斜面一，夹持板(25)和预留槽(22)之间固定有两组弹性撑条(28)，两组弹性撑条(28)关于推板(26)呈上下对称分布，弹性撑条(28)呈“U”字形板，且弹性撑条(28)的两个对称分布的侧板均呈圆弧形板，圆弧形板的表面固定有橡胶护片(29)，且弹性撑条(28)和预留槽(22)之间固定有橡胶连片(30)，橡胶连片(30)呈“回”字形板状结构。 6.根据权利要求5所述的基于三维动作捕捉及坐姿识别的车辆座椅调节系统，其特征在于：所述调节架(15)的表面开设有拼装槽(31)，拼装槽(31)贯穿穿口(27)，且拼装槽(31)和穿口(27)垂直，拼装板(32)活动插接在拼装槽(31)中，拼装板(32)的两侧均固定有限位插块(33)，限位插块(33)滑动连接在导向槽(34)中，导向槽(34)开设在拼装槽(31)的表面，限位插块(33)的底面开设有收纳槽(35)，收纳槽(35)的内部插接有立柱(36)，立柱(36)固定在限位插块(33)的底面，立柱(36)的杆体上套设有弹簧(37)。 7.根据权利要求6所述的基于三维动作捕捉及坐姿识别的车辆座椅调节系统，其特征在于：所述拼装板(32)的表面开设有安装槽(38)，安装槽(38)的两个平行分布的侧壁上均开设有通孔(39)，定位插片(40)的一端贯穿通孔(39)后插入定位插槽(41)中，定位插槽(41)开设在拼装槽(31)的侧壁上，且定位插片(40)的一端底面设有斜面二，定位插片(40)的另一端固定有牵引片(42)，牵引片(42)固定在橡胶夹块(43)的表面，橡胶夹块(43)呈环形板状结构，橡胶夹块(43)和安装槽(38)之间固定有连接胶条(44)。 8.根据权利要求1所述的基于三维动作捕捉及坐姿识别的车辆座椅调节系统，其特征在于：所述扶手连接柄二(13)朝向扶手连接柄一(12)的一端开设有收纳仓(45)，收纳仓(45)呈环形槽，防护壳(46)活动插接在收纳仓(45)中，防护壳(46)的长度大于连接轴(14)的长度，防护壳(46)的外壁上开设有边槽(47)，收纳仓(45)的侧壁上固定有防滑胶条(48)，防滑胶条(48)夹持在边槽(47)和收纳仓(45)之间，防护壳(46)的顶面和防护壳(46)的底面均固定有拨片(49)，拨片(49)呈“工”字形板状结构。 9.一种如上述权利要求1所述的基于三维动作捕捉及坐姿识别的车辆座椅调节系统用的基于三维动作捕捉及坐姿识别的车辆座椅调节方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：驾乘人员默认舒适坐姿录入后，系统通过高清摄像头识别到乘员在汽车座椅上落座，中央控制器依据佩戴在乘员身上的三维动作捕捉模块，将三维动作捕捉数据传输至中央处理器模块中的生物力学求解模块，进行求解，得到乘员肌肉激活度；应用舒适性坐姿算法处理乘员的肌肉激活度，得到适合乘员舒适坐姿，继而将控制信号传输到座椅调节模块，将座椅调整至舒适坐姿；在汽车行驶过程中，坐姿识别模块通过高清摄像头拍摄乘员的坐姿图像，中央处理器模块接收图像信息，应用乘员坐姿识别算法识别乘员坐姿状态，然后中央处理器模块中的生物力学求解模块基于信息进行求解，得到乘员肌肉激活度，将乘员坐姿状态输入舒适性坐姿算法处理，给出座椅调节建议；将座椅调节建议显示至触摸显示屏上，扬声器模块自动播报建议进行的座椅调节的具体情况，然后乘员通过触控方式抑或是语音控制选择是否执行智能座椅调节；触摸显示屏将控制信号传输至中央处理器模块进行处理分析，最后由中央处理器模块控制座椅调节模块进行座椅调节。
所属类别：	发明专利