汽車座椅腰部按摩儀的設計

謝建新，陳一凡，陳明達

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汽車座椅腰部按摩儀的設計

謝建新，陳一凡，陳明達

（青島黃海學院，山東 青島 266427）

在充分考慮人體結構的基礎上，更為了讓人們在開車途中休息的時候，更加放松。根據中醫推拿按摩理論，設計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。該腰部按摩儀的獨特特點在于與汽車座椅的巧妙結合，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、時間。

汽車按摩；健康按摩系統

前言

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

此設計中，主要有機械設計知識，三維建模等。重點是將駕駛員腰部健康與汽車座椅以及按摩三者有機結合在一起結合。按摩儀的運行原理，講述汽車設計的一般過程，零件的選擇，產品結構的設計，產品總體尺寸的確定與結構草圖，以及各種安裝電路圖等。其中按摩方式的設計，傳動系統的設計，電路系統設計程序編程是編寫的重難點。

1 汽車座椅腰部按摩器的基本結構

汽車座椅腰部按摩裝置包括傾斜機構，揉捏機構，氣囊按摩機構，馬達按摩驅動器，手控器，按摩器主板控制器等。 結構如圖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隱形按摩裝置。 通過與汽車中座椅的電源相結合，按摩儀通過控制主板控制器的控制，手控器的調節，傳動裝置的傳動來進行工作。 駕駛員可以通過調節手控器來控制按摩方法和按摩裝置的強度。

圖1 汽車座椅按摩儀結構示意圖

圖2 推桿電機及行走電機驅動電路

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

在設計汽車座椅按摩器的控制系統過程中，首先考慮的是芯片的選擇，本系統選用STM32處理器，其中芯片包含以下模塊：電機轉速檢測模塊，按摩力檢測模塊，按摩器位置檢測模塊，按摩器運行軌跡檢測模塊，動力控制模塊，通訊連接模塊、氣泵驅動控制模塊，傳感器控制模塊。STM32是一款32位增強型 ARM微控制芯片，采用 ARMCortex/ M3-32位的 RISC內核，其工作靈敏度高，工作頻率高，數據傳輸速度快，I/O接口多達五個。 ARMCortex/ M3-32位的 RISC內核還具有中斷系統控制功能，響應速度很快。 多達11個定時器； 多達13個通信接口；數據傳輸轉換器有21個數據輸送通道，數據傳輸速度很高。

汽車座椅按摩器控制系統由電機按摩驅動電路組成。推桿馬達反轉以實現汽車座椅的傾斜；電機的正轉和反轉實現按摩運動的升降，電機轉矩大。推桿電機和行走馬達驅動電路如圖2所示。

安全氣囊主要通過控制唯一的空氣源泵的運行來充氣；氣源采用額定氣流量20-25L，壓強為300mmHg的氣泵，氣泵驅動電路如圖3所示。

圖3 氣泵驅動電路

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，只有當汽車處于靜止狀態下才能使用該腰部按摩儀。當汽車處于靜止狀態時，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，手控器有三個強度按鈕，駕駛員可通過自己的喜好來調節按摩儀的強度。

汽車按摩器的控制系統是以STM32芯片為設計基礎，駕駛員對按摩椅運行開關進行操作，從而在控制系統中產生按摩執行命令，控制系統對輸入命令進行分析，計算控制執行器運行； 本系統包括五種檢測模塊。

當驅動電機接收到運行命令，即控制器給驅動電機通電，電機運轉開始按摩動作。在此過程中，按摩器運行軌跡檢測模塊，檢測按摩運行器是否到達按摩指定位置，若檢測到按摩運行器到達指定位置，按摩驅動電機開始運行，按摩動作開始。若未檢測到到達指定位置，驅動馬達首先將按摩運行器送到指定位置，然后執行按摩指令。

在進行按摩時，位置傳感器要時時讀取按摩運行器的位置數據，主要是步進驅動電機的轉動圈數和傳動螺桿的轉數，根據以上兩個數據計算按摩運行器的運行位置， 將這一數據傳送給控制器，從而來確定按摩運行器的運動軌跡，最終確定按摩運行器是否按照規定運行軌跡進行按摩。

當汽車按摩器進入氣囊按摩模式運行時，控制器首先對氣泵進行控制，給氣泵通斷電控制，保證氣泵給氣囊充放氣，這樣氣囊會根據駕駛員指令進行充氣按摩和放氣停止按摩動作。氣泵是氣囊按摩器的動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間和持續時間，從而來實現氣囊的按摩動作。在氣囊模式中還設計有氣囊壓力傳感器，其作用是來檢測氣囊在運行過程中的壓力大小，在氣囊模式中每一個按摩模式氣囊的氣壓都有標準值，壓力傳感器檢測到氣囊的壓力將信號傳輸給控制器，控制器肯據此信號來調整氣囊的氣壓，從而提高按摩器的舒適性和安全性

3 結論

汽車座椅腰部按摩器包括傾斜機構、揉捏機構、氣囊按摩機構、馬達按摩驅動器、手控器、按摩器主板控制器等。按摩器控制系統基于中醫按摩技術，結合按摩運動特點。當按摩方法應用于體驗者時，控制系統將根據合理的計劃機制（例如按摩運動的位置信息）進行操作，并模仿手部按摩。為了達到激活經絡的目的，可以通過手控器調節按摩強度，以增強人體的舒適度。

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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

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謝建新，男，青島黃海學院副教授，碩士研究生，主要研究方向車輛零部件設計。科技創新項目信息：汽車座椅腰部按摩儀設計。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.084