[发明专利]一种智能座舱用自适应背部调节座椅

权利要求书

1.一种智能座舱用自适应背部调节座椅，包括头枕（21）、靠背（1）和座垫；其特征在于：靠背（1）的内腔设置有可调节支撑部分；靠背（1）的右表面设置有压力感应垫（2），压力感应垫（2）的内腔设置有海绵层（3）与嵌于海绵层（3）右表面的压力监测部分；还包括控制部分；

所述可调节支撑部分包括设置于靠背（1）内腔的纵向隔板（4），且纵向隔板（4）将靠背（1）的内腔分隔为左腔室（5）与右腔室；右腔室内设置有三个左表面固定贴合于纵向隔板（4）的气囊（6）和设置于气囊（6）之间的高弹棉块（7），且三个气囊（6）分布于靠背（1）的上背部、中背部、腰部；左腔室（5）内设置有气泵（8），每个气囊（6）与气泵（8）之间均设置有与两者连通的气管（9），每个气管（9）上均设置有充气阀（10）；每个气囊（6）上均设置有与其连通的排气阀；

所述压力监测部分包括分布于压力感应垫（2）的上背部、中背部、腰部的三对柔性电容式压力传感器（11），且每对柔性电容式压力传感器（11）均对称分布于压力感应垫（2）的脊椎部的前后两侧；所述柔性电容式压力传感器（11）包括两个左右平行分布的柔性极板（12），两个柔性极板（12）的相对表面均设置有金属涂层（13）；两个柔性极板（12）之间设置有柔性介电体，柔性介电体的左表面、右表面分别与两个金属涂层（13）固定贴合；所述柔性介电体包括若干个体心立方排列的柔性球单元（14），左右相邻的柔性球单元（14）之间连接有柔性棍单元（15）；所述柔性介电体是由硅胶与镓铟锡液态金属混合而成的复合材料制成的；

所述控制部分包括电容数据采集卡（16）、32位微控制器；每个金属涂层（13）均通过导线（17）与电容数据采集卡（16）电连接，电容数据采集卡（16）、各个充气阀（10）、各个排气阀均与32位微控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能座舱用自适应背部调节座椅，其特征在于：所述复合材料中的硅胶为铂金固化硅胶；所述复合材料中镓铟锡液态金属的体积分数为1%-30%；所述复合材料的相对介电常数为ε_mix，且ε_mix的取值范围为2.46-8.1；所述镓铟锡液态金属是由如下质量百分比的原料组成的：镓68.5%，铟21.5%，锡10%。

3.根据权利要求1所述的一种智能座舱用自适应背部调节座椅，其特征在于：所述柔性球单元（14）排列为左右分布的三层，贴合于金属涂层（13）的各个柔性球单元（14）均呈半椭球形；位于中间层的各个柔性球单元（14）均呈椭球形；所述柔性棍单元（15）呈圆柱形。

4.根据权利要求3所述的一种智能座舱用自适应背部调节座椅，其特征在于：所述靠背（1）呈矩形，且其沿纵向的长度为L、沿横向的宽度为B、沿竖向的高度为H，L的取值范围为400mm-550mm，B的取值范围为150mm-200mm，H的取值范围为500mm-700mm；纵向隔板（4）沿纵向的长度为l、沿竖向的高度为h，且4/5H≤h≤H，3/5L≤l≤L；位于上侧的第一个气囊（6）的安装高度为2/3h-h，第二个气囊（6）的安装高度为1/3h-2/3h，第三个气囊（6）的安装高度为0-1/3h；柔性电容式压力传感器（11）与压力感应垫（2）的脊椎部的纵向间距为80mm-150mm；所述柔性极板（12）是由聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的正方形极板，且其边长为20mm-50mm、厚度为100μm-200μm；所述金属涂层（13）是厚度为100nm的金层；所述柔性球单元（14）的长轴长度为5mm-8mm、短轴长度为3mm-5mm，且其长轴沿竖向布置；所述柔性棍单元（15）的直径为2mm。

5.根据权利要求1所述的一种智能座舱用自适应背部调节座椅，其特征在于：纵向隔板（4）上开设有若干个左右贯通的通孔；气管（9）穿于其中一个通孔。

6.根据权利要求1所述的一种智能座舱用自适应背部调节座椅，其特征在于：所述控制部分还包括上位机，32位微控制器与上位机电连接。

7.根据权利要求2所述的一种智能座舱用自适应背部调节座椅，其特征在于：所述柔性介电体的制备是采用如下步骤实现的：

步骤S1：采用高精度3D打印工艺制备可溶性模具，打印所用材料为PVA线材；所述可溶性模具为柔性介电体的逆结构模具；

步骤S2：将铂金固化硅胶组分A与铂金固化硅胶组分B按质量比1：1混合并搅拌均匀，由此制得铂金固化硅胶；所述铂金固化硅胶组分A为铂金固化硅胶基体；所述铂金固化硅胶组分B为铂金固化硅胶固化剂；

步骤S3：将镓铟锡液态金属与铂金固化硅胶进行混合，使得镓铟锡液态金属的体积分数为1%-30%，并加入少量无水乙醇以破坏镓铟锡液态金属表面的氧化膜，然后用玻璃棒手动搅拌2min-3min，而后用真空搅拌机搅拌10min-15min，搅拌时先将搅拌速度设置为900rpm，再将搅拌速度调整至2000rpm，而后将搅拌速度调整至1000rpm，使得镓铟锡液态金属的液滴直径为70μm-80μm，由此制得复合材料；

步骤S4：将步骤S3制得的复合材料在常压下浇筑于可溶性模具中，而后在常温条件下将可溶性模具与复合材料置于真空干燥箱中进行抽真空，抽真空时间为10min；

步骤S5：将可溶性模具与复合材料置于烘箱中进行常压下固化，固化温度为85℃，直至复合材料完全固化；而后将可溶性模具与复合材料放入50℃水中，直至可溶性模具溶解，溶解时间为24h，由此制得柔性介电体。