汽车座椅腰部按摩仪的设计

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摘 要：在充分考虑人体结构的基础上，更为了让人们在开车途中休息的时候，更加放松。根据中医推拿按摩理论，设计了汽车座椅腰部按摩仪，以不妨碍人们正常开车，缓解人们的疲劳。该腰部按摩仪的独特特点在于与汽车座椅的巧妙结合，除了一般汽车座椅所具备的功能外，还具有按摩椅的一系列功能，这些功能通过适配人体，缓解人体疲劳，合理的按摩方式、模式、时间。

关键词：汽车按摩;健康按摩系统

中图分类号：U463  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2018）24-235-02

Design of cutting tool for automobile safety belt

Xie Jianxin， Chen Yifan， Chen Mingda

（ Qingdao Huanghai College， Shandong Qingdao 266427 ）

Abstract： 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.Kewords： Auto massage; Health massage systemCLC NO.： U463  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2018）24-235-02

前言

目前我國汽车座椅椅腰部按摩系统研发和生产极少。驾驶汽车的驾驶员越来越趋于年轻化，为了让年轻的司机们不再为身体状况而烦恼，减少各种因疲劳驾驶而产生的交通事故。本研究产品想要突破汽车座椅市场，一是提高生产技术;二是处理好腰部按摩仪与座椅的结合;三是抢占竞争较小、成长较快的高中档汽车座椅市场。

此设计中，主要有机械设计知识，三维建模等。重点是将驾驶员腰部健康与汽车座椅以及按摩三者有机结合在一起结合。按摩仪的运行原理，讲述汽车设计的一般过程，零件的选择，产品结构的设计，产品总体尺寸的确定与结构草图，以及各种安装电路图等。其中按摩方式的设计，传动系统的设计，电路系统设计程序编程是编写的重难点。

1 汽车座椅腰部按摩器的基本结构

汽车座椅腰部按摩装置包括倾斜机构，揉捏机构，气囊按摩机构，马达按摩驱动器，手控器，按摩器主板控制器等。 结构如图1所示。汽车座椅按摩装置主要在汽车座椅的腰部位置增加一个隐形按摩装置。 通过与汽车中座椅的电源相结合，按摩仪通过控制主板控制器的控制，手控器的调节，传动装置的传动来进行工作。 驾驶员可以通过调节手控器来控制按摩方法和按摩装置的强度。

主板控制器电路电源，基于电源适配器为主的AC/DC24V AC-DC转换电源电路，和以LM7812及LM7805为稳压芯片的DC/DC直流降压电路。

在设计汽车座椅按摩器的控制系统过程中，首先考虑的是芯片的选择，本系统选用STM32处理器，其中芯片包含以下模块：电机转速检测模块，按摩力检测模块，按摩器位置检测模块，按摩器运行轨迹检测模块，动力控制模块，通讯连接模块、气泵驱动控制模块，传感器控制模块。STM32是一款32位增强型 ARM微控制芯片，采用 ARMCortex/ M3-32位的 RISC内核，其工作灵敏度高，工作频率高，数据传输速度快，I/O接口多达五个。 ARMCortex/ M3-32位的 RISC内核还具有中断系统控制功能，响应速度很快。 多达11个定时器; 多达13个通信接口;数据传输转换器有21个数据输送通道，数据传输速度很高。

汽车座椅按摩器控制系统由电机按摩驱动电路组成。推杆马达反转以实现汽车座椅的倾斜;电机的正转和反转实现按摩运动的升降，电机转矩大。推杆电机和行走马达驱动电路如图2所示。

安全气囊主要通过控制唯一的空气源泵的运行来充气;气源采用额定气流量20-25L，压强为300mmHg的气泵，气泵驱动电路如图3所示。

2 汽车座椅按摩仪的工作过程

该汽车座椅按摩仪秉承着安全的原则，只有当汽车处于静止状态下才能使用该腰部按摩仪。当汽车处于静止状态时，驾驶员可以通过可触摸到的位置按钮，来打开汽车座椅腰部按摩仪，手控器有三个强度按钮，驾驶员可通过自己的喜好来调节按摩仪的强度。

汽车按摩器的控制系统是以STM32芯片为设计基础，驾驶员对按摩椅运行开关进行操作，从而在控制系统中产生按摩执行命令，控制系统对输入命令进行分析，计算控制执行器运行; 本系统包括五种检测模块。

当驱动电机接收到运行命令，即控制器给驱动电机通电，电机运转开始按摩动作。在此过程中，按摩器运行轨迹检测模块，检测按摩运行器是否到达按摩指定位置，若检测到按摩运行器到达指定位置，按摩驱动电机开始运行，按摩动作开始。若未检测到到达指定位置，驱动马达首先将按摩运行器送到指定位置，然后执行按摩指令。

在进行按摩时，位置传感器要时时读取按摩运行器的位置数据，主要是步进驱动电机的转动圈数和传动螺杆的转数，根据以上两个数据计算按摩运行器的运行位置， 将这一数据传送给控制器，从而来确定按摩运行器的运动轨迹，最终确定按摩运行器是否按照规定运行軌迹进行按摩。

当汽车按摩器进入气囊按摩模式运行时，控制器首先对气泵进行控制，给气泵通断电控制，保证气泵给气囊充放气，这样气囊会根据驾驶员指令进行充气按摩和放气停止按摩动作。气泵是气囊按摩器的动力源而气囊控制模块中的还有电磁阀，其作用是控制气囊的充气和放气开始时间和持续时间，从而来实现气囊的按摩动作。在气囊模式中还设计有气囊压力传感器，其作用是来检测气囊在运行过程中的压力大小，在气囊模式中每一个按摩模式气囊的气压都有标准值，压力传感器检测到气囊的压力将信号传输给控制器，控制器肯据此信号来调整气囊的气压，从而提高按摩器的舒适性和安全性

3 结论

汽车座椅腰部按摩器包括倾斜机构、揉捏机构、气囊按摩机构、马达按摩驱动器、手控器、按摩器主板控制器等。按摩器控制系统基于中医按摩技术，结合按摩运动特点。当按摩方法应用于体验者时，控制系统将根据合理的计划机制（例如按摩运动的位置信息）进行操作，并模仿手部按摩。为了达到激活经络的目的，可以通过手控器调节按摩强度，以增强人体的舒适度。

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