在10X 10mm2的受力面上，無論是法向或切向，都可向介質(zhì)較均勻的傳遞應(yīng)力。文中 四個單元電容呈兩對組合分布。在空間力與傳感器表面的接觸中外力只有1個，電容響應(yīng) 卻有4個，對4個電容求和可得到法向F n的信息，即整個電極板都對求F n做出貢獻，同時將 兩對電容組合組成差動系統(tǒng)，又可獲得FdP F y的信息，從而完整描述一個三維力。這4個 單元電容組合既要完成其基本功能，又要互不干擾，這是靠巧妙的設(shè)計構(gòu)思才得以實現(xiàn)，按 設(shè)計參數(shù)一次轉(zhuǎn)換的法向靈敏度和切向靈敏度和最大線性誤差，借此可為同行研發(fā)者提 供借鑒。
[0104] 控制器將采集到的壓力信號及其受力大小和矢量方向與圖像采集的臉部信號根 據(jù)時間單位結(jié)合在一起，方便控制器進行數(shù)據(jù)分析，而且使用本實用新型提供的壓力傳感 器還能夠計算出電容極板的偏移距離即極板的運動距離，可以記錄下每個受力下的三維力 的矢量關(guān)系圖，從而結(jié)合使用者姿態(tài)，更準確的確定枕頭增高部需要運動的距離。
[0105] 控制器7對攝像頭采集到的圖像采用臉部姿態(tài)估計得方法進行數(shù)據(jù)分析，其中， 臉部姿態(tài)估計的方法流程如圖16所示，具體步驟為：步驟一、學(xué)習(xí)階段：使用者平躺在床 上，頭部放在枕頭上，隨后隨意翻轉(zhuǎn)，做出仰臥、側(cè)臥等睡眠時可能的姿態(tài)，每一個姿態(tài)保持 一至兩分鐘，控制器7上設(shè)有暫停按鈕12,使用者姿態(tài)保持時，按下暫停按鈕12,攝像頭采 集同時的圖像信息，控制器7記錄下此時臉部和枕頭的信息狀態(tài)，不同姿態(tài)下，均保存下圖 像數(shù)據(jù)。
[0106] 步驟二、控制器7中利用學(xué)習(xí)階段獲得數(shù)據(jù)進行多項式擬合處理，從圖像中提取 特征向量，形成臉部特征數(shù)據(jù)庫。
[0107] 步驟三、使用者使用枕頭時，枕頭受到壓力，壓力大小突變，攝像頭采集枕頭狀態(tài) 和臉部圖像，對臉部數(shù)據(jù)進行特征提取，數(shù)據(jù)標(biāo)準化處理，而后輸入到臉部特征數(shù)據(jù)庫中進 行姿態(tài)匹配，估計出臉部姿態(tài)，確定頸部的位置，控制器7從而發(fā)出增高部6運動的指令，運 動增高部6到頸部下。頸部位置的確定是由壓力傳感器相互之間的距離定位得來的，由于 壓力傳感器間的距離是固定的，控制器7中設(shè)有定位單元，定位單元以壓力傳感器的位置 為坐標(biāo)，標(biāo)記壓力最大點，分析得出的頸部位置用壓力傳感器的位置坐標(biāo)進行轉(zhuǎn)化，從而控 制器7方便的發(fā)出位置指令，命令增高部6運動到此處，增高部6在連接桿之間的相互配合 移動到頸部下。
[0108] 步驟四、評價階段：枕頭剛開始使用時可能會有數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)不足，臉部姿態(tài)估計有 誤差的情況，一旦增高部6最終停止位置不對，可以手動調(diào)整，并按下暫停按鈕，進行圖像 采集，對臉部數(shù)據(jù)庫進行充實，從而完善數(shù)據(jù)庫。
[0109] 實施例一：人們睡眠時的無意識翻動，側(cè)臥會壓到一只耳朵，造成醒來就會發(fā)現(xiàn)耳 根酸痛，所以本實用新型中除了對枕頭的改進追求適合頸部的高度之外，還對壓到耳部酸 痛的情況進行了解決。枕頭表面設(shè)有多個耳部區(qū)域11，如圖17所示，耳部區(qū)域11低于枕頭 的表面，形成一圈翼部環(huán)繞耳部區(qū)域11，耳部區(qū)域的示意圖如圖18所示，耳部區(qū)域11的材 質(zhì)硬度大于翼部區(qū)域的材質(zhì)硬度，這樣就會形成中空的蘑菇云狀，翼部的材質(zhì)較軟，側(cè)臥、 仰臥、隊著等姿態(tài)時都不會擠壓耳部、面部，側(cè)臥的時候耳朵可以放在耳部區(qū)域11中，由于 枕頭上設(shè)有多個耳部區(qū)域11，耳朵放在耳部區(qū)域11的概率很大；如果耳朵沒有放在耳部區(qū) 域11中，由于耳部區(qū)域11的面積不大，并且數(shù)量多，耳朵也是壓在部分翼部上，耳朵與耳部 區(qū)域11形成空隙，減輕了耳朵受到的壓力。
[0110] 實施例二：本實用新型中另外提供了一種防止壓到耳部的方案，如圖19所示，空 腔5的范圍擴大延伸到頭部區(qū)域4中，在頭部區(qū)域4的耳部下設(shè)置有空腔，在頭部區(qū)域下安 置吸桿，在增高部6的旁側(cè)設(shè)置一個吸桿，吸桿頂端設(shè)置一個吸力部件，吸力部件固定在吸 桿頂端，吸桿是空心結(jié)構(gòu)連接充氣栗，吸力部件位于耳部下端時，增高部6運動到睡眠者頸 部下時，吸力部件貼合在耳部下端，充氣栗抽氣吸力部件與枕頭結(jié)合部受到引力下陷形成 耳部區(qū)域11。吸桿的長度可調(diào)，吸桿是伸縮結(jié)構(gòu)，根據(jù)控制器7的指令控制吸桿長度，控制 器7中通過分析學(xué)習(xí)階段采集到的圖像信息，得出耳部距離頸部的信息，從而發(fā)出吸桿長 度指令。吸桿長度通常情況下不需要改變，吸桿的設(shè)置保證了耳部區(qū)域11的靈活性，方便 了睡眠者的睡眠舒適性和隨意性。
[0111] 上面結(jié)合附圖對本實用新型進行了示例性描述，顯然本實用新型具體實現(xiàn)并不受 上述方式的限制，只要采用了本實用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種非實質(zhì)性的改 進，或未經(jīng)改進將本實用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本實用新型 的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種智能枕頭，其特征在于，所述枕頭包括肩墊（1)、波浪外形的枕芯（2)和控制器 (7)，枕芯（2)包括頸部區(qū)域（3)和頭部區(qū)域（4)，肩墊（1)可拆卸連接在枕芯（2)的頸部區(qū) 域⑶的端頭，枕芯⑵的頸部區(qū)域⑶的高度高于頭部區(qū)域⑷的高度，頸部區(qū)域⑶的 內(nèi)部設(shè)有空腔（5)和增高部（6)，控制器（7)安裝在枕頭的一側(cè)，增高部（6)安置在空腔（5) 內(nèi)連接控制器（7)，枕頭還包括采集睡眠者臉部姿態(tài)的攝像頭和檢測枕頭上壓力大小的壓 力傳感器，攝像頭安裝在枕頭上方，壓力傳感器安置在枕頭內(nèi)部連接到控制器，控制器根據(jù) 壓力傳感器檢測到的數(shù)據(jù)控制攝像頭工作；所述壓力傳感器是電容式三維力傳感器，傳感 器包括控制單元、與控制單元分別連接的X方向差動電容單元組合和Y方向差動電容單元 組合，所述X方向差動電容單元組合通過電容值相減計算X方向的切向力且消除Y方向切 向力影響，所述Y方向差動電容單元組合通過電容值相減計算Y方向的切向力且消除X方 向切向力影響，所述X方向差動電容單元組合和Y方向差動電容單元組合的電容求和計算 電容傳感器的法向力且消除切向力影響，控制單元連接枕頭的控制器。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能枕頭，其特征在于，所述X方向差動電容單元組合和Y方 向差動電容單元組合均包括兩個以上相互形成差動的電容單元模塊，所述電容單元模塊采 用由兩個以上的條狀電容組成的梳齒狀結(jié)構(gòu)，每個條狀電容包括上極板的驅(qū)動電極和下極 板的感應(yīng)電極。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能枕頭，其特征在于，所述每個條狀電容單元的驅(qū)動電極 和感應(yīng)電極寬度相同，驅(qū)動電極的長度大于感應(yīng)電極長度，驅(qū)動電極長度兩端分別預(yù)留左 差位S左和右差位5右，b0驅(qū)=b0感+5右+ 5左，其中，b0驅(qū)為條狀電容單元的驅(qū)動電極長度， b_為條狀電容單元的感應(yīng)電極長度，所述差位S左=，且2其中d。為彈 性介質(zhì)厚度，G為彈性介質(zhì)的抗剪模量，t_為最大應(yīng)力值。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能枕頭，其特征在于，所述兩組相互形成差動的電容單元 模塊的條狀電容的驅(qū)動電極和感應(yīng)電極沿寬度方向設(shè)有初始錯位偏移，錯位偏移大小相 同、方向相反。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能枕頭，其特征在于，所述枕頭還包括第一連接桿（8)、第 二連接桿（9)和第三連接桿（10)，控制器（7)連接第一連接桿（8)，第一連接桿⑶活動連 接第二連接桿（9)，第二連接桿（9)活動連接第三連接桿（10)，第三連接桿（10)連接增高 部（6)，控制器（7)通過連接桿控制增高部（6)的位置。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能枕頭，其特征在于，所述枕頭表面設(shè)有多個耳部區(qū)域 (11)，耳部區(qū)域（11)凹陷設(shè)置枕頭表面，耳部區(qū)域（11)周圍形成有一圈翼部（12)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能枕頭，其特征在于，所述枕頭的頭部區(qū)域（4)內(nèi)設(shè)有吸 桿，吸桿頂端固定有吸力部件，吸力部件貼合在頭部區(qū)域（4)內(nèi)耳部的下方形成耳部區(qū)域 (11)〇
【專利摘要】本實用新型涉及一種智能枕頭，屬于床上用品技術(shù)領(lǐng)域，枕頭包括肩墊、波浪外形的枕芯和控制器，枕芯包括頸部區(qū)域和頭部區(qū)域，肩墊可拆卸連接在枕芯的頸部區(qū)域的端頭，枕芯的頸部區(qū)域的高度高于頭部區(qū)域的高度，頸部區(qū)域的內(nèi)部設(shè)有空腔和增高部，控制器安裝在枕頭的一側(cè)，增高部安置在空腔內(nèi)連接控制器。本實用新型中是對常用的波浪性枕頭進行了改進，設(shè)置了控制器對增高部進行自動調(diào)節(jié)，此外，控制器對使用者睡眠時的臉部姿態(tài)進行識別估計，估算出臉部的姿態(tài)和頸部的位置，及時將增高部移動到頸部下方，解決了枕頭高度固定單一、不能根據(jù)使用者的睡姿發(fā)生變化的問題。
【IPC分類】A47G9/10, G06K9/00
【公開號】CN204813097
【申請?zhí)枴緾N201520565925
【發(fā)明人】潘真清, 章兵, 王慧娟
【申請人】安徽工程大學(xué)
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年7月28日