[发明专利]基于三维压力检测的智能枕头及其使用方法

权利要求书

1.一种基于三维压力检测的智能枕头，其特征在于，所述枕头包括肩垫(1)、波浪外形的枕芯(2)和控制器(7)，枕芯(2)包括颈部区域(3)和头部区域(4)，肩垫(1)可拆卸连接在枕芯(2)的颈部区域(3)的端头，枕芯(2)的颈部区域(3)的高度高于头部区域(4)的高度，颈部区域(3)的内部设有空腔(5)和增高部(6)，控制器(7)安装在枕头的一侧，增高部(6)安置在空腔(5)内连接控制器(7)，枕头还包括采集睡眠者脸部姿态的摄像头和检测枕头上压力大小的三维压力传感器，摄像头安装在枕头上方，三维压力传感器安置在枕头内部连接到控制器，控制器根据三维压力传感器检测到的数据控制摄像头工作，所述三维压力传感器包括控制单元、与控制单元分别连接的X方向电容单元组和Y方向电容单元组，所述X方向电容单元组和Y方向电容单元组均包括电容单元模块，所述电容单元模块采用由两个以上的条状电容单元组成的梳齿状结构，每个条状电容单元包括上极板的驱动电极和下极板的感应电极。

2.根据权利要求1所述的智能枕头，其特征在于，所述电容单元模块包括由两个以上宽度a₀长度b₀的条状电容单元组成的第一条状电容单元组和两个以上宽度ka₀长度b₀的条状电容单元组成的第二条状电容单元组。

3.根据权利要求1所述的智能枕头，其特征在于，所述每个条状电容单元的驱动电极和感应电极宽度相同，驱动电极的长度大于感应电极长度，驱动电极长度两端分别预留左差位δ_左和右差位δ_右，b_0驱＝b_0感+δ_右+δ_左，其中，b_0驱为条状电容单元的驱动电极长度，b_0感为条状电容单元的感应电极长度，所述差位δ_左＝δ_右，且其中d₀为条状电容单元介质厚度，G为弹性介质的抗剪模量，τ_max为最大应力值。

4.根据权利要求1所述的智能枕头，其特征在于，所述梳齿状结构包括20个以上条状电容单元、与条状电容单元一一对应连接的引线，相邻两条状电容单元之间设有电极间距a_δ，所述平行板面积S＝M(a₀+2a_δ+ka₀)b₀/2，其中，M为条状电容单元数量，b₀为条状电容单元的长度，a₀条状电容单元的宽度。

5.根据权利要求1所述的智能枕头，其特征在于，所述枕头还包括第一连接杆(8)、第二连接杆(9)和第三连接杆(10)，控制器(7)连接第一连接杆(8)，第一连接杆(8)活动连接第二连接杆(9)，第二连接杆(9)活动连接第三连接杆(10)，第三连接杆(10)连接增高部(6)，控制器(7)通过连接杆控制增高部(6)的位置。

6.根据权利要求1所述的智能枕头，其特征在于，所述枕头表面设有多个耳部区域(11)，耳部区域(11)凹陷设置枕头表面，耳部区域(11)周围形成有一圈翼部(12)。

7.根据权利要求1所述的智能枕头，其特征在于，所述枕头的头部区域(4)内设有吸杆，吸杆顶端固定有吸力部件，吸力部件贴合在头部区域(4)内耳部的下方形成耳部区域(11)。

8.一种根据权利要求1所述的基于三维压力检测的智能枕头的使用方法，其特征在于，所述方法步骤包括：

步骤一、学习阶段：使用者平躺在床上，头部放在枕头的头部区域中，随后翻转，每一个姿态保持一至两分钟，姿态保持时，按下控制器上设置的暂停按钮，同时摄像头采集脸部图像信息；

步骤二、控制器中利用学习阶段获得的图像数据进行多项式拟合处理，从图像中提取特征向量，形成脸部特征数据库；

步骤三、三维压力传感器监测枕头受到的压力大小，控制器检测到压力大小突变，摄像头采集枕头状态和脸部图像，对脸部数据进行特征提取，输入到脸部特征数据库中进行姿态匹配，估计出脸部姿态，确定颈部的位置，控制器发出增高部运动指令；

步骤四、评价阶段：如果脸部姿态估计有误差，增高部停止位置不对，使用者手动调整，并按下暂停按钮，进行图像采集，充实脸部数据库。