一种可调式学习椅及其调节方法

技术领域

本发明涉及座椅制造技术领域，尤其是涉及一种可调式学习椅及其调节方法。

背景技术

学习椅是儿童学习时的必备工具，目前市场上的学习椅大部分也可调节椅背高度，但基本都是椅背在主管上滑动升降以卡销定位的装置，操作不便。孩子在使用学习椅时，很难独立完成对学习椅的精确调节，易出现桌子和椅子的高度和位置不匹配，调节高度不准确，调节位置不便捷，固定不稳定，操作不方便，不利于规范孩子的健康坐姿，容易发生驼背、近视等问题。

例如一种在中国专利文献上公开的“一种具有升降功能和倾仰功能的办公椅底盘”，其公告号“CN208403790U”，包括支撑架，在支撑架上设有升降拉动杆和倾仰锁定拉动杆，在升降拉动杆的一端设有第一固定轴，在倾仰锁定拉动杆的一端设有转轴；底座，支撑架安装在底座上，在底座内设有弹簧，弹簧与支撑架相连，在底座上设有活动滑块、按压件，活动滑块与第一固定轴、按压件相连，在底座上开有凹槽和第一限位槽，凹槽与第一限位槽贯通，在凹槽内设有限位件，限位件与倾仰锁定拉动杆相连；升降气杆，与底座相连，在升降气杆上设有按压开关，按压开关与按压件接触并位于按压件的下方。但这种学习椅将调节机构设置在椅座下方，存在击穿座椅伤人的隐患，且调节时需要多次操作按压开关，步骤繁琐且调节精度不理想的问题，儿童使用时难以独立完成座椅调整，不合适儿童长期使用。

发明内容

为克服现有技术中传统座椅的调整机构设置于椅座下方存在安全隐患，且调整方式繁琐，不适合儿童使用等问题，本发明提供一种安全气动升降结构，将学习椅的椅座和椅背集成设置于活动杆上，使得座椅可随活动杆同步动作，操作者通过线控开关仅控制活动杆在椅杆上运动便可实现对学习椅的椅座和椅背的快速调节。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种可调式学习椅，包括升降式椅杆和调节组件，所述升降式椅杆上包括有底杆和套接在底杆上的活动杆，所述活动杆上连接设置有椅座和椅背，所述调节组件包括设置于活动杆或椅座或椅背上的扳手件，活动杆与底杆之间设置有驱动部，所述扳手件与驱动部之间连接设置有控制线。所述活动杆与底杆套接，活动杆的功能相当于气缸的缸筒，而底杆相当于气缸的活塞杆，活动杆与底杆的安装方式相当于倒置的气缸机构。同时，底杆亦作为椅背和椅座的支撑杆结构，用于保证活动杆在底杆上顺利动作。这种设计避免气杆设置于座椅底部而出现击穿座椅的危险，当操作者利用扳手件触发活动杆与底杆之间的驱动部，通过控制活动杆的运动实现对座椅姿态的调节，使得学习椅更加适合儿童使用。

作为优选，所述椅座内设置有重心测量模块，所述重心测量模块包括若干分布于椅座内的压力传感器；所述活动杆上设置有控制单元，所述重心测量模块的数据输出端连接控制单元的数据接收端；所述活动杆上还设置有语音提醒模块，所述语音提醒模块的信号接收端与控制单元的信号输出端连接。所述重心测量模块通过收集椅座各个区域的压力数值计算重心位置，并根据使用者坐姿状态的变化对重心的位置变化进行即时演算，利用重心的变化率分析使用者的学习状态，从而通过语音提醒模块对使用者进行提醒，让儿童自我矫正坐姿，从而形成健康的学习坐姿习惯。

作为优选，所述底杆下端设置有底盘，所述底盘与底杆之间设置有调节腔，所述调节腔内包括有第一弹簧组和第二弹簧组，所述第一弹簧组设置于调节腔远离椅座的一侧，所述第二弹簧组设置于调节腔靠近椅座的一侧，所述第一弹簧组和第二弹簧组均包括有支撑弹簧。所述底盘为学习椅的基底，其上设置的调节腔用于对学习椅的倾仰角度进行调整。所述第一弹簧组和第二弹簧组分设于调节腔的前后两侧，用于调整底杆的前后俯仰角度。

进一步的，所述第一弹簧组内设置有第一升降弹簧，所述第一弹簧组下方设置有第一安置腔，所述第一安置腔内设置有调节电机，所述调节电机与第一升降弹簧之间设置有升降杆，所述调节电机可驱动升降杆在第一安置腔内螺旋升降；所述第二弹簧组与第一弹簧组对称设置。所述第一升降弹簧与第二升降弹簧均可升降动作；其中，第一安置腔中的调节电机转动启动，其上的升降杆转动上升，而第一升降弹簧伴随升降杆的转动螺旋上升，直至第一升降弹簧上端抵接底杆远离座椅一端的底部，配合第一弹簧组的支撑弹簧改变第一弹簧组的整体劲度系数，上第一弹簧组的劲度系数改变后，由于底杆底部的压力不变，因此第一弹簧组的伸长量相应变化，当第一升降弹簧上升，第一弹簧组的劲度系数提高，在压力不变的情况下弹簧压缩长度降低，底杆远离座椅一端的底部被抬升，底杆及活动杆向前倾斜；相应的，第二升降弹簧可改变第二弹簧组的劲度系数，当第二升降弹簧抬升时，底杆及活动杆向后倾斜。根据重心位置的情况调节底杆及活动杆的角度，从而对使用者的坐姿进行智能矫正。

作为优选，所述第一弹簧组内的支撑弹簧设置于第一升降弹簧的两侧，所述第二弹簧组内的支撑弹簧设置于第二升降弹簧的两侧。所述支撑弹簧沿底杆中轴线分设两侧，当第一升降弹簧或第二升降弹簧的高度较低时，支撑弹簧能够保证底杆的平衡状态，避免弹簧偏心设置导致的底杆底部的应力集中现象出现。

作为优选，所述底杆底端设置有柔性连接体，所述柔性连接体底端与底盘连接。所述柔性连接体为底杆与底盘的连接件，在第一弹簧组和第二弹簧组对底杆角度的调节过程中避免底杆脱离底盘。值得注意的是，底杆仅能在前后方向进行角度调节，无法左右摆动，避免在正常使用时产生断裂。

作为优选，所述驱动部包括气缸动力组件，所述扳手件可控制气缸动力组件升降动作。所述扳手件用于操作者通过控制线触发并控制气缸动力组件，当扳手件被抬升，控制单元控制驱动部动作，活动杆在底杆上抬升运动；相应的，使用者下压扳手时，控制单元发出信号使得活动杆在底杆上下降运动，调节方式简单便捷。

本发明还公开了一种可调式学习椅的调节方法，包括以下步骤：

S1：使用者按照学习时的自然坐姿坐在椅座上，控制单元通过重心测量模块记录自然坐姿状态下的重心位置，记录完毕后语音提醒模块启动提醒使用者可以正常使用；

S2：使用者开始正常使用，重心测量模块持续监测重心位置，若重心位置发生短时连续变化，进入步骤S3；若重心位置在预设时间内产生超出预设距离的变化，进入步骤S4；若重心位置无上述两种变化，且重心测量模块监测椅座压力在预设范围内，进入步骤S5；

S3：所述控制单元内设置有蓝牙模块，所述蓝牙模块可与家长的移动终端连接。椅座重心位置发生短时连续变化，控制单元判断使用者在进行与学习无关的活动，此时语音模块发出提醒，若预设时间段内依然存在椅座重心位置发生短时连续变化的现象，控制单元向家长的移动终端发送提醒信号；

S4：椅座重心位置在预设时间内产生超出预设距离的变化，控制单元判断使用者在学习过程中产生坐姿偏移，控制单元驱动第一弹簧组和第二弹簧组的调节电机启动，分别调整第一升降弹簧和第二升降弹簧的高度，改变座椅的倾仰角度来调整座椅重心位置，实现使用者坐姿矫正；

S5：控制单元判断使用者持续进行学习工作，通过语音模块定时提醒使用者进行休息。

本发明所公开的可调式学习椅包括两种调节模式，一种是使用者通过操作扳手件调节活动杆的高度，使得椅座及椅背的高度得到快速调整；第二种则是控制单元根据座椅的重心位置的变化，分析使用者的坐姿情况，从而自动调整座椅的倾仰角度。值得注意的是，座椅再开始工作前需进行基准坐姿记录，具体来说，是通过使用者在开始学习工作前，对其进行自然坐姿的记录，通过重心测量模块的压力传感器记录椅座各区域的压力值，通过计算得出重心位置，并以此作为使用状态下的重心基准。在后续工作中，均以该位置为基准进行调节工作。如步骤S4中所述，当控制单元收集的数据表明使用者没有进行与学习无关的活动，而是随着学习过程的推进自然产生坐姿偏移时，控制单元启动调节电机进行底杆及活动杆的前后倾仰角度的调整，在不影响使用者学习状态的情况下完成对学习椅的静默调节，使得使用者的坐姿得到自然矫正，在此步骤中，控制单元将重心位置在一定时间内的变化距离作为判断标准，以此进行调节工作。而在步骤S3中，当控制单元检测到重心位置在短时出现连续变化，基本可以判断使用者在进行摇摆、转动等与学习工作无关的动作，故通过语音模块进行提示，若仍然存在上述变化，则可通过蓝牙模块将提醒信号发送至家长方，提醒家长方儿童的学习情况可能出现问题，由家长进行干预管理，避免儿童在学习过程中开小差，即座椅亦具备儿童学习状态矫正的功能，在此步骤中，控制单元通过重心位置的变化率作为判断标准。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）活动杆与底杆的配合既作为气缸组件直接实现学习椅的高度调节，结构精简；同时作为学习椅椅背和椅座的支撑组件，使得学习椅的调节机构设置在椅座后方，有效提升座椅安全性；（2）重心测量模块通过收集椅座各个区域的压力数值计算重心位置，并根据使用者坐姿状态的变化对重心的位置变化进行即时演算，利用重心的变化率分析使用者的学习状态，从而通过语音提醒模块对使用者进行提醒，让儿童自我矫正坐姿，从而形成健康的学习坐姿习惯；（3）支撑弹簧沿底杆中轴线分设两侧，当第一升降弹簧或第二升降弹簧的高度较低时，支撑弹簧能够保证底杆的平衡状态，避免弹簧偏心设置导致的底杆底部的应力集中现象出现；（4）椅座重心位置在预设时间内产生超出预设距离的变化，控制单元判断使用者在学习过程中产生坐姿偏移，控制单元调整第一升降弹簧和第二升降弹簧的高度，改变座椅的倾仰角度来调整座椅重心位置，实现使用者坐姿矫正；（5）椅座重心位置发生短时连续变化，控制单元判断使用者在进行与学习无关的活动，此时语音模块发出提醒，若预设时间段内依然存在椅座重心位置发生短时连续变化的现象，控制单元向家长的移动终端发送提醒信号。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的剖面图。

图3为图2中A处的局部放大图。

图4为本发明的背视图。

图5为本发明中控制单元的控制流程图。

图中：100、升降式椅杆，1、底杆，2、活动杆，21、椅座，22、椅背，23、折叠式调节杆，24、连接杆，3、扳手件，31、驱动部，32、控制线，4、重心测量模块，41、压力传感器，42、控制单元，43、语音提醒模块，5、底盘，51、调节腔，52、支撑弹簧，53、调节电机，54、柔性连接体，6、第一弹簧组，61、第一升降弹簧，62、第一安置腔，7、第二弹簧组，71、第二升降弹簧，72、第二安置腔，8、升降杆。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

如图1、2所示，一种可调式学习椅，包括升降式椅杆100和调节组件，所述升降式椅杆100上包括有底杆1和套接在底杆1上的活动杆2，所述活动杆2上连接设置有椅座21和椅背22，所述调节组件包括设置于活动杆2或椅座21或椅背22上的扳手件3，活动杆2与底杆1之间设置有驱动部31，所述扳手件3与驱动部31之间连接设置有控制线32。所述驱动部31包括气缸动力组件，所述扳手件3可控制气缸动力组件升降动作。本实施例中，驱动部亦可采用电机组件或液压缸动力组件。所述活动杆2与底杆1套接，活动杆2的功能相当于气缸的缸筒，而底杆1相当于气缸的活塞杆，活动杆2与底杆1的安装方式相当于倒置的气缸机构。同时，底杆1亦作为椅背22和椅座21的支撑杆结构，用于保证活动杆2在底杆1上顺利动作。这种设计避免气杆设置于座椅底部而出现击穿座椅的危险，当操作者利用扳手件3触发活动杆2与底杆1之间的驱动部31，通过控制活动杆2的运动实现对座椅姿态的调节，使得学习椅更加适合儿童使用。所述扳手件3用于操作者通过控制线32触发并控制气缸动力组件，当扳手件3被抬升，控制单元42控制驱动部31动作，活动杆2在底杆1上抬升运动；相应的，使用者下压扳手时，控制单元42发出信号使得活动杆2在底杆1上下降运动，调节方式简单便捷。本实施例中，扳手件3可设置于活动杆2上，或是椅座21侧部，又或是椅背22后部，再或是学习椅底盘5上。根据产品型号和分级的不同做出区别，有效提升产品辨识度。本实施例中，椅座21通过连接杆24与活动杆2连接。

如图5所示，所述椅座21内设置有重心测量模块4，所述重心测量模块4包括若干分布于椅座21内的压力传感器41；所述活动杆2上设置有控制单元42，所述重心测量模块4的数据输出端连接控制单元42的数据接收端；所述活动杆2上还设置有语音提醒模块43，所述语音提醒模块43的信号接收端与控制单元42的信号输出端连接。所述重心测量模块通过收集椅座21各个区域的压力数值计算重心位置，并根据使用者坐姿状态的变化对重心的位置变化进行即时演算，利用重心的变化率分析使用者的学习状态，从而通过语音提醒模块43对使用者进行提醒，让儿童自我矫正坐姿，从而形成健康的学习坐姿习惯。

如图3、4所示，所述底杆1下端设置有底盘5，所述底盘5与底杆1之间设置有调节腔51，所述调节腔51内包括有第一弹簧组6和第二弹簧组7，所述第一弹簧组6设置于调节腔51远离椅座21的一侧，所述第二弹簧组7设置于调节腔51靠近椅座21的一侧，所述第一弹簧组6和第二弹簧组7均包括有支撑弹簧52。进一步的，所述第一弹簧组6内设置有第一升降弹簧61，所述第一弹簧组6下方设置有第一安置腔62，所述第一安置腔62内设置有调节电机53，所述调节电机53与第一升降弹簧61之间设置有升降杆8，所述调节电机53可驱动升降杆8在第一安置腔62内螺旋升降；所述第二弹簧组7与第一弹簧组6对称设置。所述第一弹簧组6内的支撑弹簧52设置于第一升降弹簧61的两侧，所述第二弹簧组7内的支撑弹簧52设置于第二升降弹簧71的两侧。所述底盘5为学习椅的基底，其上设置的调节腔51用于对学习椅的倾仰角度进行调整。所述第一弹簧组6和第二弹簧组7分设于调节腔51的前后两侧，用于调整底杆1的前后俯仰角度。所述第一升降弹簧61与第二升降弹簧71均可升降动作；其中，第一安置腔62中的调节电机53转动启动，其上的升降杆8转动上升，而第一升降弹簧61伴随升降杆8的转动螺旋上升，直至第一升降弹簧61上端抵接底杆1远离座椅一端的底部，配合第一弹簧组6的支撑弹簧52改变第一弹簧组6的整体劲度系数，上第一弹簧组6的劲度系数改变后，由于底杆1底部的压力不变，因此第一弹簧组6的伸长量相应变化，当第一升降弹簧61上升，第一弹簧组6的劲度系数提高，在压力不变的情况下弹簧压缩长度降低，底杆1远离座椅一端的底部被抬升，底杆1及活动杆2向前倾斜；相应的，第二升降弹簧71可改变第二弹簧组7的劲度系数，第二弹簧组7下方设置有第二安置腔72，当第二升降弹簧71抬升时，底杆1及活动杆2向后倾斜。根据重心位置的情况调节底杆1及活动杆2的角度，从而对使用者的坐姿进行智能矫正。所述支撑弹簧52沿底杆1中轴线分设两侧，当第一升降弹簧61或第二升降弹簧71的高度较低时，支撑弹簧52能够保证底杆1的平衡状态，避免弹簧偏心设置导致的底杆1底部的应力集中现象出现。

所述底杆1底端设置有柔性连接体54，所述柔性连接体54底端与底盘5连接。所述柔性连接体54为底杆1与底盘5的连接件，在第一弹簧组6和第二弹簧组7对底杆1角度的调节过程中避免底杆1脱离底盘5。值得注意的是，底杆1仅能在前后方向进行角度调节，无法左右摆动，避免在正常使用时产生断裂。

本实施例中公开的一种可调式学习椅的调节方法，包括以下步骤：

S1：使用者按照学习时的自然坐姿坐在椅座21上，控制单元42通过重心测量模块4记录自然坐姿状态下的重心位置，记录完毕后语音提醒模块43启动提醒使用者可以正常使用；

S2：使用者开始正常使用，重心测量模块4持续监测重心位置，若重心位置发生短时连续变化，进入步骤S3；若重心位置在预设时间内产生超出预设距离的变化，进入步骤S4；若重心位置无上述两种变化，且重心测量模块4监测椅座21压力在预设范围内，进入步骤S5；

S3：所述控制单元42内设置有蓝牙模块，所述蓝牙模块可与家长的移动终端连接。椅座21重心位置发生短时连续变化，控制单元42判断使用者在进行与学习无关的活动，此时语音模块发出提醒，若预设时间段内依然存在椅座21重心位置发生短时连续变化的现象，控制单元42向家长的移动终端发送提醒信号；

S4：椅座21重心位置在预设时间内产生超出预设距离的变化，控制单元42判断使用者在学习过程中产生坐姿偏移，控制单元42驱动第一弹簧组6和第二弹簧组7的调节电机53启动，分别调整第一升降弹簧61和第二升降弹簧71的高度，改变座椅的倾仰角度来调整座椅重心位置，实现使用者坐姿矫正；

S5：控制单元42判断使用者持续进行学习工作，通过语音模块定时提醒使用者进行休息。

本实施例中，所公开的可调式学习椅包括两种调节模式外加一种正常状态运行模式：

两种调节模式中，第一种是使用者通过操作扳手件3调节活动杆2的高度，使得椅座21及椅背22的高度得到快速调整；本实施例中，活动杆2顶端设置有连接于椅背22的折叠式调节杆23，当操作者坐在椅座21上后，可通过调整折叠式调节杆23的开合角度来调节椅背22的高度和俯仰角度。使得座椅椅背22符合使用者的要求。接着扳动椅座21侧方的扳手件3，向上扳动活动杆2上升，向下扳动活动杆2下降。使用者通过扳手件3调整活动杆2的高度，使得活动杆2上的座椅椅背22和椅座21同步运动，顺利实现座椅的高度调节，安全高效。

第二种则是控制单元42根据座椅的重心位置的变化，分析使用者的坐姿情况，从而自动调整座椅的倾仰角度。值得注意的是，座椅再开始工作前需进行基准坐姿记录，具体来说，是通过使用者在开始学习工作前，对其进行自然坐姿的记录，通过重心测量模块4的压力传感器41记录椅座21各区域的压力值，通过计算得出重心位置，并以此作为使用状态下的重心基准。在后续工作中，均以该位置为基准进行调节工作。

当控制单元42收集的数据表明使用者没有进行与学习无关的活动，而是随着学习过程的推进自然产生坐姿偏移时，如身体前倾，视距缩小等，控制单元42启动调节电机53进行底杆1及活动杆2的前后倾仰角度的调整，在不影响使用者学习状态的情况下完成对学习椅的静默调节，使得使用者的坐姿得到自然矫正，在此步骤中，控制单元42将重心位置在一定时间内的变化距离作为判断标准，以此进行调节工作。

当控制单元42检测到重心位置在短时出现连续变化，基本可以判断使用者在进行摇摆、转动等与学习工作无关的动作，故通过语音模块进行提示，若仍然存在上述变化，则可通过蓝牙模块将提醒信号发送至家长方，提醒家长方儿童的学习情况可能出现问题，由家长进行干预管理，避免儿童在学习过程中开小差，即座椅亦具备儿童学习状态矫正的功能，在此步骤中，控制单元42通过重心位置的变化率作为判断标准。

最后是一种正常状态运行模式：当重心位置无上述两种变化，且重心测量模块4监测椅座21压力在预设范围内，则控制单元42判断使用者持续进行学习工作，通过语音模块定时提醒使用者进行休息，保证儿童的身心健康得到保护。

除上述实施例外，在本发明的权利要求书及说明书所公开的范围内，本发明的技术特征可以进行重新选择及组合，从而构成新的实施例，这些都是本领域技术人员无需进行创造性劳动即可实现的，因此这些本发明没有详细描述的实施例也应视为本发明的具体实施例而在本发明的保护范围之内。