智能防晕车坐垫

张志强　牟世刚

（德州学院机电工程学院，山东　德州　253023）

智能防晕车坐垫

张志强牟世刚

（德州学院机电工程学院，山东德州253023）

智能防晕车坐垫属于物联网领域。主要利用智能垫所包含的坐垫，靠背，靠枕以及按摩吹风部分等四部分内所安置的智能器械来调整人体头部在车发生各种运动时的朝向，保持人体头部的面部始终朝向交通工具的运动方向，来消除头部运动中的角加速，来防止晕车现象的发生。

消除角加速度；智能控制；携带；拆卸方便

晕车、晕船、晕机是一个全球性的问题，由于在乘坐车、船时，经受振动、摇晃的刺激，人体内耳迷路不能很好地适应和调节机体的平衡，使交感神经兴奋性增强导致的神经功能紊乱，引起眩晕、呕吐等晕车症状。因为晕车的生理基础是半规管是感受正，负旋转加速度的感受器，则当汽车急刹车、急转弯或突然起动时半规管受到的刺激过强或对刺激过度敏感时，会引起人体晕车。所以本设计依据保持人体头部的面部始终朝向交通工具的运动方向，即可消除头部运动中的角加速这一原理，设计出了防晕车自适应一体垫，来防止晕车现象的发生。

1　工作流程介绍

该设计主要由坐垫部分5、靠背部分4、靠枕部分3、按摩部分2、通风部分1五部分组成。

系统工作流程：

图1坐垫5分两层垫，上下两层之间铺有滚珠。当车向前加速时，人坐在上面由于惯性的作用，上层垫会相对车座向后滑动大约5cm。同时固定在座椅上的加速度传感器检测到向前的加速度，靠背4向后移动5cm的距离，配合坐垫的作用，都使得人体脖颈以下部分不会因为突然的加速而同样跟车座一起获得相同大小的加速度。使得人体脖颈以下部分尽量保持原有状态，获得相较车身稍小的加速度。从而使得人体头部不会有太大的前倾后仰动作。

同时在车突然加速时靠枕3会主动前推，保持人体头部相对人体脖颈以下的上半身固定不动，又不会受到太大的压力。当陀螺仪检测到车体左转右转时，靠枕3会通过左倾斜右倾斜迫使人体头部也左转右转，保持人体面部始终朝向车的运动方向，来消除运动中的角加速度。使感受正、负旋转加速度的感受器得半规管不会因为受到过强刺激或对刺激过度敏感，导致人的头部内耳涡牛里面的淋巴液形成不规则的流动，致使神经紊乱，而产生晕车症状。

按摩钮2会对人体头部的风池穴进行按摩，以此来减轻晕车症状。通风管1可以在人们需要时给人吹风清凉，以保持头脑的清醒

2　设计方案

2.1整体设计及其工作流程

该设计主要包括四部分：

2.1.1坐垫部分

坐垫为两层垫，上下两层之间铺有滚珠。下层垫为平滑质地坚硬的塑料，经过简单的安装下层垫与座椅固定在一起。滚珠与上层垫则是连接在一起的。滚珠被上下两层垫包裹其中。坐垫给滚珠和上层垫提供了5cm的滑动空间。这样设计还有利于空气的流通，加快汗液的排出，是人坐上去感觉更佳的舒适。

2.1.2靠背部分

靠背采用步进电机以摆动导杆机构带动靠背做前后直线运动，推移靠背进行主动前推后移。慢回弹零压力聚氨酯材料制成，具有慢回弹性、定型性强、温感性、吸湿性能。依据人体工程学原理设计弧线形状，能切合腰部曲线，有效释压。靠背的设计不但能使脖颈以下部分保持原有的运动状态而且还能防止运动中的加速度对胃黏膜神经的拉扯。防止出现紊乱后就会有胃肠的逆蠕动，造成呕吐、胃部不适的等症状。

2.1.3靠枕部分

靠枕为圆形中间凹外周凸的靠枕，这样设计的靠枕更容易固定头部，从而使头部随靠枕左右摆动。靠枕与底盘之间通过万向轴连接器连接，通过舵机带动可以实现靠枕左倾斜、右倾斜、上倾斜、下倾斜。靠枕为向后倾斜的，使人体头部可后仰在靠枕上，使人体感觉更加舒适，防止晕车现象的产生。

2.1.4按摩部分

按摩风池穴不但可以减轻头部眩晕症状，而且对于晕车时的胃难受、腹部难受、浑身酸痛也有很好治疗作用。本设计的按摩扭位于靠枕上，可在行车过程中对人体的风池穴进行自动按摩，使人体放松，从而达到减轻晕车症状的目的。并且本坐垫还设置有一个通风管以帮助乘客通风，加速空气流动，保持头脑清醒。在方便自己的同时，不会影响到他人，更加具有人性化。

2.2控制部分

本设计采用陀螺仪和加速度传感器为传感器，采用互补滤波，将陀螺仪和加速度传感器结合起来，测出车体行车过程中的加速度和转弯时的角度。并通过单片机对传感器的返回值进行处理，来控制舵机和步进电机以实现靠枕倾斜、按摩，靠背的推移。

3　应用前景及推广价值

晕车、晕船、晕飞机是一个全球性的问题，给人们出门带来很大的不便。每次出门都得服用那些中枢神经镇静药，对人体造成了不同的伤害，有些人导致闻到汽油就晕吐，有的些人明天要坐车，今晚就开始晕的一种神经质的状态。据调查显示，由于廉价晕车药多属镇静止吐药，含有刺激神经的成分。导致人们在服用后具有嗜睡、头晕、心悸等副作用。而本设计无需服用神经性药物，不损害人体健康，没有任何的有害物质，更加绿色环保。

本设计为简单的机械结构来实现功能，对人体无伤害，绿色环保，符合当下人们生活理念。

本设计设计人性化，广泛适用于公交车、大巴车等，适应人群不分老幼。真正做到智能化为消费人群服务，价格便宜，具有广大的市场前景。

［1］ 许镇宁.机械零件［M］.北京:人民教育出版社，1959: 52～56

［2］ 秦曾煌.电工技术［M］.北京:高等教育出版社，2004: 41～46

张志强（1995.01-），男，大学本科，研究方向:机械电子工程。

U463.836

A

1003-5168（2015）11-022-01