汽車座椅腰部按摩儀的設(shè)計(jì)

謝建新，陳一凡，陳明達(dá)

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汽車座椅腰部按摩儀的設(shè)計(jì)

謝建新，陳一凡，陳明達(dá)

（青島黃海學(xué)院，山東 青島 266427）

在充分考慮人體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，更為了讓人們在開車途中休息的時(shí)候，更加放松。根據(jù)中醫(yī)推拿按摩理論，設(shè)計(jì)了汽車座椅腰部按摩儀，以不妨礙人們正常開車，緩解人們的疲勞。該腰部按摩儀的獨(dú)特特點(diǎn)在于與汽車座椅的巧妙結(jié)合，除了一般汽車座椅所具備的功能外，還具有按摩椅的一系列功能，這些功能通過適配人體，緩解人體疲勞，合理的按摩方式、模式、時(shí)間。

汽車按摩；健康按摩系統(tǒng)

前言

目前我國汽車座椅椅腰部按摩系統(tǒng)研發(fā)和生產(chǎn)極少。駕駛汽車的駕駛員越來越趨于年輕化，為了讓年輕的司機(jī)們不再為身體狀況而煩惱，減少各種因疲勞駕駛而產(chǎn)生的交通事故。本研究產(chǎn)品想要突破汽車座椅市場，一是提高生產(chǎn)技術(shù)；二是處理好腰部按摩儀與座椅的結(jié)合；三是搶占競爭較小、成長較快的高中檔汽車座椅市場。

此設(shè)計(jì)中，主要有機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)，三維建模等。重點(diǎn)是將駕駛員腰部健康與汽車座椅以及按摩三者有機(jī)結(jié)合在一起結(jié)合。按摩儀的運(yùn)行原理，講述汽車設(shè)計(jì)的一般過程，零件的選擇，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，產(chǎn)品總體尺寸的確定與結(jié)構(gòu)草圖，以及各種安裝電路圖等。其中按摩方式的設(shè)計(jì)，傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序編程是編寫的重難點(diǎn)。

1 汽車座椅腰部按摩器的基本結(jié)構(gòu)

汽車座椅腰部按摩裝置包括傾斜機(jī)構(gòu)，揉捏機(jī)構(gòu)，氣囊按摩機(jī)構(gòu)，馬達(dá)按摩驅(qū)動(dòng)器，手控器，按摩器主板控制器等。 結(jié)構(gòu)如圖1所示。汽車座椅按摩裝置主要在汽車座椅的腰部位置增加一個(gè)隱形按摩裝置。 通過與汽車中座椅的電源相結(jié)合，按摩儀通過控制主板控制器的控制，手控器的調(diào)節(jié)，傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)來進(jìn)行工作。 駕駛員可以通過調(diào)節(jié)手控器來控制按摩方法和按摩裝置的強(qiáng)度。

圖1 汽車座椅按摩儀結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 推桿電機(jī)及行走電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

主板控制器電路電源，基于電源適配器為主的AC/DC24V AC-DC轉(zhuǎn)換電源電路，和以LM7812及LM7805為穩(wěn)壓芯片的DC/DC直流降壓電路。

在設(shè)計(jì)汽車座椅按摩器的控制系統(tǒng)過程中，首先考慮的是芯片的選擇，本系統(tǒng)選用STM32處理器，其中芯片包含以下模塊：電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測模塊，按摩力檢測模塊，按摩器位置檢測模塊，按摩器運(yùn)行軌跡檢測模塊，動(dòng)力控制模塊，通訊連接模塊、氣泵驅(qū)動(dòng)控制模塊，傳感器控制模塊。STM32是一款32位增強(qiáng)型 ARM微控制芯片，采用 ARMCortex/ M3-32位的 RISC內(nèi)核，其工作靈敏度高，工作頻率高，數(shù)據(jù)傳輸速度快，I/O接口多達(dá)五個(gè)。 ARMCortex/ M3-32位的 RISC內(nèi)核還具有中斷系統(tǒng)控制功能，響應(yīng)速度很快。 多達(dá)11個(gè)定時(shí)器； 多達(dá)13個(gè)通信接口；數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換器有21個(gè)數(shù)據(jù)輸送通道，數(shù)據(jù)傳輸速度很高。

汽車座椅按摩器控制系統(tǒng)由電機(jī)按摩驅(qū)動(dòng)電路組成。推桿馬達(dá)反轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)汽車座椅的傾斜；電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)按摩運(yùn)動(dòng)的升降，電機(jī)轉(zhuǎn)矩大。推桿電機(jī)和行走馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路如圖2所示。

安全氣囊主要通過控制唯一的空氣源泵的運(yùn)行來充氣；氣源采用額定氣流量20-25L，壓強(qiáng)為300mmHg的氣泵，氣泵驅(qū)動(dòng)電路如圖3所示。

圖3 氣泵驅(qū)動(dòng)電路

2 汽車座椅按摩儀的工作過程

該汽車座椅按摩儀秉承著安全的原則，只有當(dāng)汽車處于靜止?fàn)顟B(tài)下才能使用該腰部按摩儀。當(dāng)汽車處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，駕駛員可以通過可觸摸到的位置按鈕，來打開汽車座椅腰部按摩儀，手控器有三個(gè)強(qiáng)度按鈕，駕駛員可通過自己的喜好來調(diào)節(jié)按摩儀的強(qiáng)度。

汽車按摩器的控制系統(tǒng)是以STM32芯片為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，駕駛員對(duì)按摩椅運(yùn)行開關(guān)進(jìn)行操作，從而在控制系統(tǒng)中產(chǎn)生按摩執(zhí)行命令，控制系統(tǒng)對(duì)輸入命令進(jìn)行分析，計(jì)算控制執(zhí)行器運(yùn)行； 本系統(tǒng)包括五種檢測模塊。

當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)接收到運(yùn)行命令，即控制器給驅(qū)動(dòng)電機(jī)通電，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)開始按摩動(dòng)作。在此過程中，按摩器運(yùn)行軌跡檢測模塊，檢測按摩運(yùn)行器是否到達(dá)按摩指定位置，若檢測到按摩運(yùn)行器到達(dá)指定位置，按摩驅(qū)動(dòng)電機(jī)開始運(yùn)行，按摩動(dòng)作開始。若未檢測到到達(dá)指定位置，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)首先將按摩運(yùn)行器送到指定位置，然后執(zhí)行按摩指令。

在進(jìn)行按摩時(shí)，位置傳感器要時(shí)時(shí)讀取按摩運(yùn)行器的位置數(shù)據(jù)，主要是步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)和傳動(dòng)螺桿的轉(zhuǎn)數(shù)，根據(jù)以上兩個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算按摩運(yùn)行器的運(yùn)行位置， 將這一數(shù)據(jù)傳送給控制器，從而來確定按摩運(yùn)行器的運(yùn)動(dòng)軌跡，最終確定按摩運(yùn)行器是否按照規(guī)定運(yùn)行軌跡進(jìn)行按摩。

當(dāng)汽車按摩器進(jìn)入氣囊按摩模式運(yùn)行時(shí)，控制器首先對(duì)氣泵進(jìn)行控制，給氣泵通斷電控制，保證氣泵給氣囊充放氣，這樣氣囊會(huì)根據(jù)駕駛員指令進(jìn)行充氣按摩和放氣停止按摩動(dòng)作。氣泵是氣囊按摩器的動(dòng)力源而氣囊控制模塊中的還有電磁閥，其作用是控制氣囊的充氣和放氣開始時(shí)間和持續(xù)時(shí)間，從而來實(shí)現(xiàn)氣囊的按摩動(dòng)作。在氣囊模式中還設(shè)計(jì)有氣囊壓力傳感器，其作用是來檢測氣囊在運(yùn)行過程中的壓力大小，在氣囊模式中每一個(gè)按摩模式氣囊的氣壓都有標(biāo)準(zhǔn)值，壓力傳感器檢測到氣囊的壓力將信號(hào)傳輸給控制器，控制器肯據(jù)此信號(hào)來調(diào)整氣囊的氣壓，從而提高按摩器的舒適性和安全性

3 結(jié)論

汽車座椅腰部按摩器包括傾斜機(jī)構(gòu)、揉捏機(jī)構(gòu)、氣囊按摩機(jī)構(gòu)、馬達(dá)按摩驅(qū)動(dòng)器、手控器、按摩器主板控制器等。按摩器控制系統(tǒng)基于中醫(yī)按摩技術(shù)，結(jié)合按摩運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。當(dāng)按摩方法應(yīng)用于體驗(yàn)者時(shí)，控制系統(tǒng)將根據(jù)合理的計(jì)劃機(jī)制（例如按摩運(yùn)動(dòng)的位置信息）進(jìn)行操作，并模仿手部按摩。為了達(dá)到激活經(jīng)絡(luò)的目的，可以通過手控器調(diào)節(jié)按摩強(qiáng)度，以增強(qiáng)人體的舒適度。

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Design of cutting tool for automobile safety belt

Xie Jianxin, Chen Yifan, Chen Mingda

( Qingdao Huanghai College, Shandong Qingdao 266427 )

On the basis of full consideration of the structure of the human body, it is more relaxed for people to rest during the time of driving. According to the theory of massage and massage in traditional Chinese medicine, a car seat waist massage instrument is designed to avoid people's normal driving and relieve people's fatigue. The unique features of the waist massage instrument is cleverly combined with the car seat, car seat in addition to the general function, but also has a series of massage chairs, these functions through the adapter body, relieve the fatigue of the human body, the massage mode, and the reasonable time.

Auto massage;Health massage system

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1671-7988(2018)24-235-02

U463

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1671-7988(2018)24-235-02

U463

謝建新，男，青島黃海學(xué)院副教授，碩士研究生，主要研究方向車輛零部件設(shè)計(jì)。科技創(chuàng)新項(xiàng)目信息：汽車座椅腰部按摩儀設(shè)計(jì)。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.084