73、主动座椅系统接触几何形状对人体感知阈值的影响

主动座椅系统接触几何形状对人体感知阈值的影响

1 引言

主动座椅系统旨在促进动态坐姿，即频繁改变坐姿并增加坐姿时的躯干运动，进而影响坐姿。其工作原理是根据个人坐姿和行为在座椅上产生应变。大约15到30分钟后，短期不适会转变为长期不适，此时身体会开始感受到姿势和压力带来的生理影响。为避免这种情况，传感器会持续监测坐姿，若检测到长时间静态坐姿，系统就会启动，座椅表面的执行器会对臀部施加应变，用户会在潜意识中感知到这种不适，从而改变坐姿。

研究提出了以下问题：
- 接触几何形状的大小（即执行器活塞的直径）是否会对所需的驱动力和位移产生影响？
- 接触几何形状的形状（即平坦、圆形、尖形的活塞端部）是否会对感知阈值产生影响？
- 速度与接触几何形状相关时，是否会对感知阈值产生影响？

2 方法

2.1 实验装置

测试使用基于改装办公椅的测试台进行。座椅和靠背安装在铝制框架上，框架上附有四个执行器 - 传感器单元。为了研究接触几何形状的影响，此次测试未使用座垫，而是用18毫米厚的胶合板代替座椅表面，该胶合板复制了原座椅的外轮廓。从中心点开始，在这块板上以200×200毫米的网格切割四个直径为62毫米的切口，此网格能确保所有参与者均匀覆盖接触几何形状。此外，移除了脚踏板，并让参与者处于抬高的坐姿，使他们的脚不接触地面，以保证所有参与者的测试条件具有可比性。

执行器 - 传感器单元的设计如下：
- 由步进电机（NEMA 23）驱动的带主轴驱动的线性导轨（位置5）。
- 通过铝型材将负载传感器（HBM SN9 1 kN，位置6）连接到从动滑块上。
- 负载传感器上的螺丝（D