TWI681740B - 坐墊 - Google Patents

Abstract

本案揭示一種坐墊，包括上墊、下墊、支撐結構、多個光學模組及處理器。上墊包括多個透光區。下墊具有多個凹槽以容置光學模組。支撐結構連接於上墊與下墊之間。光學模組位於上墊下並對應透光區設置。光學模組分別發射感測訊號並接收對應感測訊號的反饋訊號。處理器耦接光學模組並用以收集光學訊號。

Description

坐墊

本案是關於一種坐墊。

隨著科技的進步與發展，為了讓坐墊的使用者維持正確的姿勢，坐墊的款式日益多元化及功能化。其中，坐墊除了外型結構上的改良之外，姿勢感測也逐漸成為可實際使用於坐墊的技術。

一般是將壓力感測器設置於坐墊中來感測使用者作於坐墊時的壓力來判斷使用者坐姿是否正確。然而，壓力感測器會因為使用者長期坐在坐墊上導致本身材料損壞或敏感度降低，而使量測數據失準。

依據一些實施例，一種坐墊包括上墊、下墊、支撐結構、多個光學模組及處理器。上墊包括多個透光區。光學模組位於上墊下並對應透光區設置。光學模組個別接收光學訊號。下墊具有多個凹槽以容置光學模組。支撐結構連接於上墊與下墊之間。處理器耦接光學模組並用以收集光學訊號。

綜上所述，根據本案之坐墊能藉由光學模組感測姿勢，也就是經由光學模組發射感測訊號並接收對應感測訊號的光學訊號以感測姿勢，因此不會因為坐墊的材料老化而影響量測的準確性。

10‧‧‧坐墊

100‧‧‧上墊

120‧‧‧主體區

140‧‧‧透光區

160‧‧‧法線方向

200‧‧‧光學模組

220‧‧‧發射器

240‧‧‧接收器

300‧‧‧下墊

320‧‧‧凹槽

400‧‧‧支撐結構

500‧‧‧轉換電路

520‧‧‧放大電路

540‧‧‧類比轉數位電路

600‧‧‧處理器

700‧‧‧通訊模組

S0‧‧‧感測訊號

S1‧‧‧光學訊號

S2‧‧‧放大訊號

S3‧‧‧數位光學訊號

S4‧‧‧指示訊號

S100-S140‧‧‧步驟

圖1是根據本案一些實施例之坐墊的示意圖。

圖2是根據本案一些實施例之坐墊的剖面圖。

圖3是根據本案一些實施例的訊號圖。

圖4是根據本案一些實施例的訊號圖。

圖5是根據本案一些實施例之處理器的執行步驟的流程圖。

本案是關於坐墊。儘管在說明書中描述了數個被認為是實施本案的較佳模式，但應理解本案仍可以諸多方式來實現，且不應限定於下述之特定實施例或實現下述特徵的特定方式。在其他情況下，公知細節將不再贅述或討論以避免模糊本案重點。

在本案中，可能使用了「耦接」一詞以及其衍生字詞。在一些實施例中，「耦接」可用以表示二個或多個元件彼此直接地物理接觸或電性接觸，或者還可能意味者二或多個元件彼此間接地電性接觸。「耦接」一詞仍可用以表示二或多個元件彼此協作或互動。

圖1是根據本案一些實施例之坐墊10的示意圖。請參照圖1，在一些實施例，坐墊10例如但不限於椅墊、瑜珈墊、床墊或是任何適合使用者乘坐、躺臥或是倚靠在其上的墊子，後續以椅墊為例進行說明。依據一些實施例，坐墊10為網椅的椅墊，而網椅的椅墊具有網狀結構並且能讓部分光線穿透椅墊的區域。

請參閱圖1，在一些實施例，坐墊10包括上墊100、下墊300、支撐結構400、多個光學模組200、處理器600、轉換電路500及通訊模組 700。其中下墊300具有多個凹槽320以容置光學模組200。支撐結構400連接於上墊100與下墊300之間。光學模組200位於上墊100下並對應透光區140設置。而處理器600耦接於光學模組200與通訊模組700之間。依據一些實施例，轉換電路500耦接於光學模組200與處理器600之間。

承上，在一些實施例，上墊100與使用者接觸。而上墊100具有一法線方向160，並且上墊100包括一主體區120及多個透光區140。其中透光區140設置於主體區120的鏤空部分。具體而言，上墊100的透光區140於法線方向160為透光，也就是光線可以從上到下或從下到上穿過透光區140。依據一些實施例，主體區120可為一網狀結構，並且主體區120的材料例如但不限於塑膠、布料、金屬、木頭、或可用於支撐固定的材料。而透光區140可為一開孔區域或是透光的物體，並且透光區140的材料例如但不限於塑膠或其他可透光的材料。需特別說明的是，當透光區140為開孔區域時，上墊100以主體區120承載使用者的重量。當透光區140為透光的物體時，透光區140也能承載使用者的重量。

在一些實施例，下墊300設置於一水平面，上墊100設置在另一個水平面，而光學模組200設置於下墊300上，且前述的兩個水平面都與法線方向160垂直。

圖2是根據本案一些實施例之坐墊10的剖面圖。請參閱圖2，在一些實施例，於坐墊10之中，光學模組200是設置於上墊100下方，並在法線方向160對應於透光區140。因此光學模組200能直接感測到位於上墊100上方的目標物(例如：使用者的臀部)，並且不會受到主體區120的材質及厚度所干擾而影響量測。

承上，在一些實施例，各個光學模組200分別接收一光學訊號S1。在一實施例中，感測訊號S0從光學模組200發出並穿過透光區140至目標物(例如：使用者的臀部)，當感測訊號S0觸及使用者時反射產生對應感測訊號S0的光學訊號S1，光學訊號S1再穿過透光區140至光學模組200。依據一些實施例，感測訊號S0及光學訊號S1分別為雷射、紅外線光或其他不受可見光干擾的光線，但不限於此。需特別說明的是，當光學模組200接收光學訊號S1時，光學模組200能轉換光學形式的光學訊號S1為數位形式或類比形式的光學訊號S1。

在一些實施例，光學模組200個別包括一發射器220及一接受器240，發射器220及接受器240面向上墊100的透光區140。其中發射器220用於發射感測訊號S0至一目標物(例如：使用者的臀部)，而接受器240用於接收自目標物所反射的對應感測訊號S0的光學訊號S1。

在一些實施例，光學模組200為一飛行時間測試距離(Time of Flight，TOF)傳感器，簡稱飛時測距傳感模組。發射器220為紅外線發光二極體(IR LED)或是垂直共振腔面射型雷射(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)。在此實施例中，處理器600藉由光學模組200偵測感測訊號S0從發射器220發射至目標物(例如：使用者的臀部)的第一飛行時間以及光學訊號S1從目標物反射回光學模組200的第二飛行時間，以作為飛行時間測試距離傳感器與目標物間的一距離參數。

在一實施例，光學模組200為一結構光(Structured Light)傳感器，發射器220為紅外線發光二極體(IR LED)或是垂直共振腔面射型雷射(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)。在此實施 例中，感測訊號S0及光學訊號S1為特定圖案的光斑(Pattern)。在此實施例中，處理器600利用演算法分析感測訊號S0的光斑與光學訊號S1的光斑間的差異，以取得結構光傳感器(光學模組200)與目標物之間的深度資訊作為距離參數。

在一實施例，光學模組200為接近傳感器(proximity sensor)，發射器220為紅外線發光二極體(IR LED)或是垂直共振腔面射型雷射(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)。在此實施例中，處理器600分析感測訊號S0的光能量與光學訊號S1的光能量間的差異，以取得接近傳感器與目標物之間的距離參數。

在一些實施例，光學模組200為立體視覺相機模組(Stereo vision camera module)。具體而言，接受器240為影像擷取元件，並用以對目標物擷取影像資訊(即，光學訊號S1)。立體視覺相機模組包含二個或二個以上的影像擷取元件，用以從不同的角度對目標物擷取影像資訊，處理器600將此些影像資訊套用三角測量法運算以取得光學模組200與目標物間的距離參數。

請續參閱圖2，在一些實施例，支撐結構400則用於支撐上墊100以維持部分的主體區120與下墊300的距離為固定，因此上墊100不會因為承載使用者的重量而潰縮到與下墊300貼合。需特別說明的是，部分的主體區120指的是與支撐結構400連接的部分，而其他未與支撐結構400連接的主體區120仍保有形變的空間，因此與下墊300的距離未固定。

圖3是根據本案一些實施例的訊號圖。請參閱圖3，在一些實施例，轉換電路500包括多個放大電路520及多個類比轉數位電路540。 其中放大電路520個別耦接光學模組200，類比轉數位電路540個別耦接於放大電路520及處理器600。而在功能上，放大電路520用於將光學訊號S1放大為放大訊號S2，而類比轉數位電路540用於將放大訊號S2轉換為數位光學訊號S3，並傳送數位光學訊號S3至處理器600。也就是當光學訊號S1為類比形式時，光學訊號S1需經由轉換電路500的處理以轉換為數位光學訊號S3，而數位光學訊號S3才能被處理器600收集。

依據一些實施例，光學模組200、多個放大電路520及類比轉數位電路540的電路連接關係不侷限於一對一連接，也就是其電路連接關係可以為多組光學模組200對應於一組轉換電路500，或多組放大電路520對應於一組轉換電路500，亦或是其他連接形式。

圖4是根據本案一些實施例的訊號圖。請參閱圖4，需特別說明的是，在一些實施例，當光學訊號S1為數位形式時，坐墊10不需要轉換電路500。也就是處理器600能直接收集數位形式的光學訊號S1。

在一些實施例中，處理器600例如但不限於微處理器(Microprocessor，uP)、數位訊號處理器(Digital Signal Processor，DSP)、單晶片微控制器(Microcontroller Unit，MCU)或系統單晶片(System on Chip，SoC)。

圖5是根據本案一些實施例之處理器600的執行步驟的流程圖。請參照圖5，在一些實施例中，處理器600更用以執行以下步驟，包括：步驟S100：分析光學訊號S1以產生偵測資訊；步驟S120：接收至少一預設資訊；及 步驟S140：將偵測資訊與預設資訊進行比較，以產生指示訊號S4。

根據一些實施例，當處理器600接收光學訊號S1時，處理器600依據光學模組200的位置以定位光學訊號S1，因此處理器600能獲得各個光學訊號S1對應於上墊100的座標參數(例如，X-Y平面座標)。在步驟S100中，處理器600分析此些光學訊號S1以取得此些光學模組200與目標物間的距離參數，接著，分析此些距離參數以產生偵測資訊。

需特別說明的是，當上墊100的上方沒有目標物時，即使光學模組200發射感測訊號S0，也不會產生對應於感測訊號S0的光學訊號S1，因此處理器600可依據是否接受光學訊號S1來判斷上墊100的上方是否有目標物。此外，處理器600不僅可以判斷上墊100的上方是否有目標物，也可以判斷目標物於上墊100的實際使用區域以進一步對目標物進行分類。其中，分類的類型包括目標物的身形(例如胖、瘦)及姿勢類型(坐、臥、或瑜珈姿勢)。

在一些實施例，偵測資訊為分析距離參數所產生的重量分佈模型。也就是處理器600藉由距離參數以及光學訊號S1對應於上墊100的座標參數以產生上墊100承受的重量分佈，當處理器600收集的光學訊號S1的數據足夠多的時候，重量分佈模型可以為坐墊10的重量分佈的三維模型。

在一些實施例中，預設資訊為標準的重量分佈模型，也就是依據目標物的身形及姿勢類型對應的標準樣本。因此藉由比較偵測資訊 與預設資訊，即可以判斷使用者的姿勢是否正確。而預設資訊可儲存於處理器600、雲端裝置、或是其他具有儲存功能的電子裝置。

在一些實施例中，處理器600從預設資訊儲存的位置(例如：雲端伺服器)接收預設資訊，並將偵測資訊與預設資訊進行比較以產生指示訊號S4。當使用者維持正確的姿勢時，指示訊號S4為一正向訊號。反之，當使用者是處於錯誤的姿勢時，指示訊號S4為一負向訊號。依據一些實施例，使用者藉由辨識指示訊號S4為正向訊號或是負向訊號即可判斷坐姿是否正確。

在一些實施例，處理器600能依據偵測資訊以動態調整預設資訊，使得預設資訊持續優化以讓比較結果更佳準確。

請續參閱圖3及圖4。在一些實施例，通訊模組700耦接處理器600，並用以輸出光學訊號S1，其中光學訊號S1是由處理器600從光學模組200接收並轉傳的。依據一些實施例中，通訊模組700輸出的是數位光學訊號S3。而在一些實施例，通訊模組700用於輸出指示訊號S4。通訊模組700例如但不限於藍芽(Bluetooth)、WIFI、ZigBee、其他無線傳輸裝置、或是有線乙太(Ethernet)傳輸裝置。

在一些實施例，一種坐墊系統包括坐墊10及電子裝置。在一實施例，電子裝置用於自通訊模組700接收指示訊號S4以輸出一提醒訊號。在另一實施例中，電子裝置自通訊模組700接收數位光學訊號S3後執行前述步驟S100至步驟S140以產生指示訊號S4，並根據指示訊號S4輸出一提醒訊號，提醒訊號例如但不限於對應指示訊號S4的一提示聲響、對應指示訊號S4的一提示燈號、或是在應用程式(APP)中顯示以提醒使用者 坐姿是否正確。並且電子裝置能依據指示訊號S4為正向訊號或是負向訊號以輸出對應的提醒訊號。

在一些實施例，坐墊10更包括一電池(圖中未繪示)，電池用於提供一電力至光學模組200、轉換電路500、處理器600及通訊模組700。電池例如但不限於一次性電池或可充電電池。依據一些實施例，電池可以與市電電源耦接並充電。

綜上所述，根據本案之坐墊能藉由光學模組以非接觸式的方式感測目標物的姿勢，如此可避免接觸式感測器需與目標物接觸後才能進行感測，導致接觸式感測器易受到目標物壓迫而耗損的問題。

雖然本案的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本案，任何熟習此技藝者，在不脫離本案之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本案的範疇內，因此本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧坐墊

100‧‧‧上墊

120‧‧‧主體區

140‧‧‧透光區

160‧‧‧法線方向

200‧‧‧光學模組

300‧‧‧下墊

320‧‧‧凹槽

400‧‧‧支撐結構

500‧‧‧轉換電路

600‧‧‧處理器

700‧‧‧通訊模組

S0‧‧‧感測訊號

S1‧‧‧光學訊號

S4‧‧‧指示訊號

Claims (13)

1. 一種坐墊，包括：一上墊，包括多個透光區；多個光學模組，位於該上墊下並對應該些透光區設置，該些光學模組用以個別接收一光學訊號；一下墊，具有多個凹槽以容置該些光學模組；一支撐結構，連接於該上墊與該下墊之間；及一處理器，耦接該些光學模組，用以收集該些光學訊號。
2. 如請求項1所述的坐墊，其中該些光學模組為多個光學傳感器並個別包括一發射器及一接受器，該些發射器分別用以發射一感測訊號至一目標物，該些接受器分別用以接收自該目標物所反射的對應該感測訊號的該光學訊號。
3. 如請求項2所述的坐墊，其中該些光學傳感器為多個飛行時間測試距離傳感器、該處理器藉由該些飛行時間測試距離傳感器個別偵測該感測訊號從該發射器發射至該目標物的一第一飛行時間以及該光學訊號從該目標物反射回該光學模組的一第二飛行時間，以作為該些飛行時間測試距離傳感器與該目標物間的多個距離參數。
4. 如請求項2所述的坐墊，其中該些光學傳感器為多個結構光傳感器，該些感測訊號及該些光學訊號為特定圖案的光斑，該處理器利用一演算法分析該些感測訊號的光斑與該些光學訊號的光斑間的差異，以取得每一該些結構光傳感器與該目標物間的一深度資訊作為一距離參數。
5. 如請求項2所述的坐墊，其中該些光學傳感器為多個接近傳感器，該處理器分析該些感測訊號的光能量與該些光學訊號的光能量間的差異，以取得該些接近傳感器與該目標物之間的多個距離參數。
6. 如請求項1所述的坐墊，其中該些光學模組為多個立體視覺相機模組，該些光學訊號為多個影像資訊。
7. 如請求項6所述的坐墊，其中每一該些立體視覺相機模組皆包含二個或二個以上的影像擷取元件，用以從不同的角度對該目標物擷取該影像資訊，該處理器將該影像資訊套用一三角測量法運算以取得每一該些立體視覺相機模組與該目標物間的一距離參數。
8. 如請求項1所述的坐墊，更包括：一轉換電路，包括：多個放大電路，個別耦接該些光學模組，以將該些光學訊號放大為多個放大訊號；及多個類比轉數位電路，個別耦接該些放大電路及該處理器，以將該些放大訊號轉換為多個數位光學訊號，並傳送該些數位光學訊號至該處理器。
9. 如請求項1所述的坐墊，更包括：一通訊模組，耦接該處理器，用以輸出該些光學訊號。
10. 如請求項1所述的坐墊，其中該處理器更用以執行以下步驟：分析該些光學訊號以產生一偵測資訊；接收至少一預設資訊；及將該偵測資訊與該預設資訊進行比較，以產生一指示訊號。
11. 如請求項10所述的坐墊，其中該處理器更用以執行以下步驟：分析該些光學訊號以取得多個距離參數；以及分析該些距離參數以取得該偵測資訊。
12. 如請求項11所述的坐墊，其中該偵測資訊為分析該些距離參數所產生的重量分佈模型。
13. 如請求項10所述的坐墊，更包括：一通訊模組，耦接該處理器，用以輸出該指示訊號。

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