李 明，杨 帆，周鑫磊，方子文，张华锦，张 超

（齐齐哈尔大学 机电工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006）

古往今来，座椅是生活中人们每天接触并长时间使用的工具，随着人们生活水平的提高，对座椅的舒适度有了越来越大的需求。现有的普通座椅简单灵活，移动方便。这类椅子可以满足使用者平常的使用，短时间学习、上网等等。但由于靠背的形状是类似直板的座椅，长时间使用往往会造成一些健康问题，舒适度不佳。现有的豪华按摩座椅利用机械的滚动力作用和机械力挤压来进行按摩。人工推拿按摩能够疏通经络，使气血循环，保持机体的阴阳平衡，所以按摩后可感到肌肉放松、关节灵活，使人精神振奋、消除疲劳，对保证身体健康有重要作用，但市场上如此多的按摩椅都无法克服一个共性的问题：存放不便、占用太多空间、价位过高、类似奢侈品。所以大部分人群还是不能接受的。

1 人体工学分区独立弹簧按摩座椅

人体工学按摩椅的设计构想是将普通办公、居家座椅与按摩椅相结合，使其优点融合，将市面上的按摩椅无法解决的问题进一步优化。

此款座椅从人体工学角度来说，和舒适度肯定是脱不开干系的，那从舒适度层面考虑，人体工学电脑椅的头枕好、肘部托板位置是活动的，这也是体现其舒适度的一个明显特点，其次，靠背完全按照人体脊椎形状所设计，并采用记忆金属制成，按照人体工学将弹簧座椅进行独立分区，人体接触区设有自动弹性调节的弹簧帽，非通电状态即可实现人体接触区的轻型按摩，随着使用者的坐姿情况，让腰、背部得到最舒适的支撑，使舒适度达到最佳。

此款座椅从按摩角度来说，现有按摩椅价格贵、占用空间大、整体结构复杂、移动不灵活。再设计后的人体工学座椅上结合按摩椅加上了自动按摩功能。从各方面考虑简化了按摩椅的一些功能，消了小腿以及脚部的按摩，保留了腰、背、颈部这些重要关节的按摩。

此外，将各部分按摩进行了独立分区并设有控制面板，通电状态可通过调节控制面板实现独立分区的不同强度按摩，加大了按摩效率。将底座按照普通座椅设计成滚轮式底盘，稳定性相对下降了些，但是使用更方便，适用与更多的场所。

图1 人体工学分区独立弹簧按摩座椅

2 人体工学分区独立弹簧按摩座椅工作原理

人体工学分区独立弹簧按摩座椅，包括：颈部靠板（1）；颈部连杆（2）；颈部调节架（3）；背部靠板（4）；肘部滑杆（5）；肘部滑块（6）；连接板（7）；主动按摩控制箱（8）；升降压杆（9）；万向轮（10）；支撑底盘（11）；主电源线（12）；座椅主板（13）；弹簧套管（14）；弹簧帽（15）；肘部托杆（16）；肘部垫（17）；电机（18）；弹簧（19）；偏心轮振动装置（20）；区域连接板（21）；通电导线（22）；传动杆（23）；控制面板（24）；控制显示屏（25）；控制按钮（26）。座椅主板（13）底部设有主动按摩控制箱（8）来调节主动按摩功能，在下端设有液压升降装置通过升降压杆（9）调整，座椅支撑底盘（11）下配备万向轮（10）方便移动。座椅主板（13）后端设有连接板（7）连接背部靠板（4），背部靠板（4）背部顶部设有颈部调节架（3），颈部调节架（3）上设有颈部连杆（2），颈部连杆（2）前端设有颈部靠板（1），其特征在于：所述的背部靠板（4）上设有肘部滑杆（5）能使肘部滑块（6）上下滑动，肘部滑块（6）左右两侧设有L型的肘部托杆（16）并设有肘部垫（17）；所述的座椅主板（13）、背部靠板（4）和颈部靠板（1）的板面上等间距阵列有数个弹簧套管（14），所述的弹簧套管（14）内部设有弹簧一端支撑弹簧帽（15）一端顶住椅板（1）、背板（5）和颈枕板（8）的板面上。

通电主动按摩时，接通主电源线（12）电机（18）开始工作，带动偏心轮振动装置（20）工作进而带动区域连接板（21）传动杆（23）做前后振动，传动杆（23）在推动弹簧帽内弹簧使弹簧帽（15）振动，达到主动按摩效果。通过控制面板（24）上的控制按钮（26）调节主动按摩控制箱（8），使四个区域能够单独或一起工作，各区域工作情况通过控制显示屏（25）显示。

图2 人体工学分区独立弹簧按摩座椅整体

图3 人体工学分区独立弹簧按摩座椅主动按摩机构

图4 人体工学分区独立弹簧按摩座椅控制面板

3 人体工学分区独立弹簧按摩座椅主要结构设计

（1）颈部靠板与按摩控制面板。颈部靠背采用U型设计并加有弹簧按摩钮进行多穴位按摩，U形环抱颈部并给颈部制造全方位的舒适感。同时扶手带有控制按摩功能的显示屏及控制按钮，能控制各按摩区独立工作。操作简单，所有年龄段均可接受。

（2）靠背主体与按摩区域。座椅的靠背按照人体工学原理，将靠背（C）设计成S型，极大提升座椅的舒适程度，同时将靠背分为4个独立的按摩区域（背部左右按摩区（A）、腰部左右按摩区（B）），并在靠背的后方加有电机，且各个电机可在扶手上独立控制和调节，实现分区域的按摩功能。座椅上装有弹簧，打破了传统座椅必须接通电源才能实现按摩的特点，来实现主动的轻型按摩。

（3）升降装置与底座，如图5所示。座椅的底部设计采用液压升降，方便不同身高的使用者使用；同时底部采用传统滚轮式底盘，方便移动，适用于更多的环境。座椅的电源控制箱设置在座位的下方，控制更加方便。

图5 升降装置与底座

4 结语

人体工学分区独立弹簧按摩座椅技术问题所采用的技术方案：解决主动按摩的动力部分，采用偏心轮旋转振动原理。由电机连接偏心轮，通电后使其旋转转化成震动推动区域连接板左前后振动，进而推动区域里每一根传动杆走前后运动，传动杆推动弹簧和弹簧帽做震动，弹簧帽接触人体达到按摩效果。共分为四个区域，每个区域都有独立电机，并配有控制面板，达到各区域既能单独工作又能一起工作。

人体工学分区独立弹簧按摩座椅有益效果：根据普通传统座椅和豪华按摩座椅相结合，解决了现有普通传统座椅舒适度的问题，改进座椅形状曲线和材质，进而使舒适度达到最佳。取消了豪华按摩椅的部分功能但保留其主要功能，解决了占用空间大、移动不灵活，降低了制造成本等关键问题。操作简单，适用人群广泛。

［1］汪洋，陈斌，李云.国内外办公椅人体工学分析［J］.硅谷，2013，（6）

［2］蔡欢.多功能办公休闲椅的设计与研究［D］.杭州：浙江工业大学，2015.

［3］濮良贵，纪名刚.机械设计［M］.北京：高等教育出版社，2000.

［4］李运华.机电控制［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2003.