[发明专利]一种基于坐姿识别的人机交互智能设备及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种人机交互智能设备及其应用，尤其是涉及一种基于坐姿识别的人机交互智能设备及其应用。

背景技术

坐姿是人体的一种自然姿势。不良坐姿会影响学习、工作状态，甚至会危害人们身体健康。在信息时代，利用智能设备来进行坐姿识别将会在人们的学习、工作和生活中发挥越来越大的作用。如识别课堂中学生、办公室工作人员的坐姿状态并以适时提醒，以及针对特殊的人群，如在健康医疗领域，收集病人坐姿数据，辅助医疗分析。

经对现有技术的文献搜索发现，A Sensing Chair Using Pressure Distribution Sensors，IEEE/ASME TRANSACTIONS ON MECHATRONICS，VOL.6，NO.3，SEPTEMBER 2001(一种通过测量压力分布的多传感器感知椅)提出了使用TekScan公司生产的压力分布测量设备，利用机器学习技术来识别人体坐姿的方法，虽然用该设备可以较为精确测量坐姿的压力分布情况，但是其价格昂贵，不适应大规模普及应用。论文Robust，Lowcost，Nonintrusive Sensing and Recognition of Seated Postures，UIST’07，October 7-10，2007(一种健壮、低成本，非干扰性的坐姿感应和识别方法)提出了通过精巧的布局来重构特征信息，在较少的传感器下(19个)达到了较高的识别率(82％)，在一定程度上解决了高费用的问题，但是其方法仍然建立在精度要求高的压力分布传感器的基础上，大规模推广应用不太实际；论文PostureCare-towards a Novel System for Posture Monitoring and Guidance，18th World Congress of the International Federation of Automatic Control(IFAC)，2011(姿势助手-一种新的检测和引导坐姿的系统)中，提出了一种基于生物工程学的方式去检测姿势方法，该方法在椅子的四个支撑腿的顶端分别安放一个力学传感器，通过力学建模来分析人体坐姿，但是该方法要求对椅子重新组装，且不适用于其它结构的椅子。

综合分析以上坐姿识别方法，均没有充分考虑现实应用部署中的诸多问题，如未考虑到实际部署中的办公室、教室等应用场景中多个椅子的坐姿识别；未解决生产成本、电源、通信、反馈、用户体验的舒适度问题；同时，这些方法的处理和识别都是在上位机PC端进行，依赖PC端不便实际中的部署实施。

进一步在中国专利网搜索发现，坐姿识别的智能设备和处理方法还没有相关中国专利申请。

从物理上分析，坐姿表现为椅子的座位和椅背的某些部分分别受到人体的臀部和背部的受力，通常的坐姿状态表现为正坐、左前倾、右前倾，前倾、左倾、右倾、正背靠、左背靠、右背靠，左二郎腿，右二郎腿11种坐姿，识别哪些具体坐姿可以根据应用的需要进行预先定义，并不仅限于上述定义坐姿。坐姿识别方法能根据获取的相关数据以较高的识别率识别出预先定义的坐姿行为。目前还没有提供性价比高的、用户使用便捷的、硬件软件统一集成的解决方案。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种识别效率高、成本较低、实用性高、适用范围广的基于坐姿识别的人机交互智能设备及其应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于坐姿识别的人机交互智能设备，其特征在于，包括：

一组至少包含一种压力传感功能的压力传感器；

用于无线通信的无线收发模块；

一组至少一种给用户适时提醒的反馈器件；

控制电路，响应压力传感器所受的压力变化，控制反馈器件的启动或停止；

至少一个电池，对该设备供电；

微控制器，与所述的压力传感器组通过控制电路连接，以及通过无线收发模块与PC连接，用来读取压力传感器上的压力大小、坐姿识别及与PC通过无线收发模块进行双向通信。

该人机交互智能设备设在坐垫、靠垫或椅子上。

所述的压力传感器组分布在椅子的座位和靠背上，感应座位和靠背上对应位置上所受压力变化。

所述的无线收发模块分别设在微控制器和PC上，实现微控制器与PC双向无线通信。

所述的控制电路分别与压力传感器、反馈器件连接后联成整体，并通过总线与微控制器连接。

所述的控制电路以设定的时间频率读取压力分布数据、进行坐姿识别，并控制反馈器件的运行或停止，以提供给用户适时的反馈。