自动感应智能升降椅

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1、自动感应智能升降椅罗源学号12223017（北京交通大学机械与电子控制工程学院，北京100044）摘要：该自动感应智能升降椅是基于红外线传感器的采集数据，通过单片机分析处理数据，按照人体工学原理计算出最符合就座学生的座椅高度，并依照电动升降椅的原理实现座椅高度的调节。关键词:人体工学椅、人体工程学、红外线传感器、升降椅、红外线身高测量仪在大学大教室上课时常会遇到坐在后排的个子矮的学生视线被前排个子高的学生影响的情况，若前排学生不低头则会影响后排学生的听课效果；若前排同学配合低头弯身听课，不仅不舒适，并且时间长会使腰背和颈椎就出现不同程度的疼痛。因此为了使同学们拥有一个更加舒适

2、的学习听课环境，我们小组提出了设计基于红外线传感器获取就座学生的身高体重等数据通过单片机处理得到并自动调节椅面高度的智能升降椅。该设计主要有三个主体部分，分别是红外线传感器、单片机及其相关电路（用于分析处理数据）和升降椅调节机构。本综述将从人体工程学座椅设计原理，升降椅已有几种类型比较和红外线传感器对该项目做详细介绍。一、人体工学座椅设计原理（一）名词解释及人体工学设计原理1、座高[1]座高是指人在标准坐姿时，坐面距离地面或足支撑平面的距离，即座面到足平面的距离适当的座高应满足以下条件：首先，适当的座高应使大腿保持水平，小腿垂直双脚平放于地面其次，座面不能过高，否则小腿悬空时

3、，大腿受椅面前缘压迫，使坐者感到不适，长时间这样坐着血液循环受阻，小腿麻木肿胀再次，座面亦不能太低，否则腿长的人骨盆后倾，正常的腰椎曲线被拉直，致使腰酸不适座高与身高间的计算公式为：亚洲人座高=0.222*H，（H为身高尺寸）1、座宽座宽是指座椅坐面的宽度，通常以人体测量尺寸中的坐姿臀宽的数据作为设计依据适当的座宽应满足以下条件：首先，座宽必须能容纳身材粗壮的人对单人使用的座椅，参考尺寸是臀宽，以女性群体尺寸上限为设计根据。其次，对成排相邻放置的座椅，如剧场观众椅，则座宽应以肘间距的群体上限位为设计基准，以避免拥挤压迫感。再次，座宽亦不能太大，如长时间坐姿作业，双臂应得到应有

4、的支承，如座宽太大，则肘部必须向两侧伸展以寻求支承，这样会引起肩部疲劳。座宽与身高间的计算公式为：亚洲人座宽=0.199*H，（H为身高尺寸）2、靠背宽度靠背宽度是指座椅靠背的宽度，通常以人体测量尺寸中肩宽的数据作为设计依据。适当的靠背宽度应满足以下条件：首先，座椅靠背的宽度可根据座椅的用途来确定，对于工作座椅，靠背的宽度应以不妨碍手臂的操作活动为前提。座宽与身高间的计算公式为：亚洲人靠背宽度=0.222*H，（H为身高尺寸）[1]3、总结上述座椅设计的主要参数与身高间的关系的计算公式，是在现有多种经验公式的基础上汇总、推算出来的，具有一定的可用性与可参考性。通过经验公式，在

5、进行座椅设计时可以使关键参数的确定更为便捷、准确；可以有效地提高设计的效率。在设计中充分考虑人体的各种尺度，一切操作装置都应设在人的肢体活动所能及的范围之内，其高低位置必须与人体相应部位的高低位置相适应；而且其布置应尽可能设在人操作方便、反应最灵活的范围之内。因而也就要求设计者能了解一些人体测量学方面的基本知识，并能在设计过程中正确使用这些尺寸。（二）我国课桌椅（学生用）卫生标准要求[2]1、桌面有坡面和平面两种。坡面向作下侧倾斜的角度为10-12，其做人侧的桌高与平面相同。一般桌面宽度单人的为550-600mm，深度为380-420mm。2、桌下空间任何形式的课桌都必须具有

6、足够放置下肢的桌下空区。既保证就座学生下肢的前后移动。3、椅高既椅座面离地面的高度，合适的椅高应略低于小腿1cm左右（穿鞋）。小腿略高，为的是能使下肢着力于整个脚掌，便于两腿前后移动。4、椅深即椅座前后的宽度。应该相当于臀部至大腿全长的四分之三。椅面前缘不应有棱角，椅座面向后略倾斜0-2角。1、椅靠背靠背向后倾斜，与椅面之间呈95-100角，腰靠背要合适脊柱弯曲，做着阅读时，背部肌肉得到休息，减少疲劳。2、桌椅距离一般做人侧与椅前线之间前后水平距离，以负距离2-4cm为宜。[2]二、五种典型的升降椅类型1、气压棒升降椅气压棒升降椅是现在比较普遍的一种，各大家具市场中的升降椅大

7、部分都是此类型，这说明气压棒升降椅已经成为现今的主流，它能成为主流必然是由于它具备了某种特性，使得人们热衷于使用它。它操作十分灵活，结构相对简单，因此方便于组装加工，进而可降低整体制造成本。气压棒升降椅的这些优点深受人们的喜爱。有人说过，未来的社会是使人变得越来越懒的社会。人们越来越将“方便”当做了首要标准。但与此同时，我们不得不为我们的“方便”付出一些代价。气压棒升降椅有一个很大的安全隐患，那就是它有发生爆炸的危险，对于正规的升降椅，一般有三种情况可能发生爆炸：一是氮气纯度不足，在高温环境或摩擦过于频