ТРАНСФОРМИРУЕМЫЙ УКАЧИВАЮЩИЙ МАТРАС
TRANSFORMABLE ROCKING MATTRESS

Назначение и область применения
Изобретение относится к решениям мебели для отдыха, в частности к интеллектуальным кроватям, а именно к трансформируемым укачивающим матрасам, кроватям или иной мебели для отдыха и сна, выполненным с возможностью трансформации и качания с тремя степенями свободы.
Предшествующий уровень техники
Хорошо известно, что медленное колебательное движение, прикладываемое к кровати для взрослых или детей, вызывает сон, а также успокаивающий эффект. Качающаяся или качающаяся кровать может также помочь людям с нарушениями сна достичь полноценного ночного сна без необходимости использования лекарств.
Некоторые исследования показали, что покачивание усиливает кровообращение и циркуляцию лимфы. Сердце может качать кровь и питательные вещества в клетки, но, чтобы вывести токсины из клеток, организму требуется движение. Известно, что у людей без достаточного движения или прикованных к постели могут быстро развиться серьезные проблемы со здоровьем. Например, после операции пациентов могут попросить встать и начать двигаться как можно скорее, даже если они истощены и испытывают боль. Поэтому покачивание может ускорить восстановление после операции и уменьшить боль.
Основной технической проблемой кровати-качалки является ограниченные возможности смены режима покачивания, контролируемость данных параметров без вмешательства человека, громоздкость систем реализации движения матрасного блока. Многие из известных устройств требуют специальной конструкции, которая подразумевает большие производственные затраты.
Тем не менее, большинство качающихся кроватей повторяют легкое покачивание лодки в море, либо посредством медленного колебательного механизма, либо путем создания вибрации.
Из публикации патента US 3934283 известно решение кровати-качалки, в которой использует два вибрационных двигателя, которые прикреплены к противоположным рельсовым участкам каркаса кровати. Данная конструкция вызывает вибрацию всей конструкции кровати, включая ножки, а также неявно и пол, что приводит к преждевременному механическому износу, а также не обеспечивает разнообразие режима качания, реализуемых в устройстве.
В предшествующем уровне техники известно решение раскрытое в патентной публикации KR101731220 Данное изобретение относится к электрической качалке и, более конкретно, относится к электрической качалке, способной автоматически позволять матрасу двигаться вперед, назад и в диагональном направлении, когда малыш или ребенок спит, чтобы вызвать глубокий сон; и, кроме того, многократно выполняет точечный массаж подошвы стопы спящей малышки, чтобы стимулировать точку роста. Для достижения этого настоящее изобретение содержит: каркас кровати; шаровые цилиндры с электрическим приводом с первого по четвертый; пружинный шариковый цилиндр; опорная плита матраса; матрас; устройство точечного массажа стопы; одна или несколько дальних инфракрасных ламп; и контроллер. К числу недостатков данного решения следует отнести ограниченный выбор ежима качания, наличие внешнего каркаса, шаровых шарниров, являющихся оконечниками вертикальных движителей, не прикреплённых к основанию матраса, осуществление поддержки и стабилизации положения матраса за счет пружин, прикрепленных к внешнему каркасу, а не за счет горизонтальных направляющих, повышенная опасность эксплуатации, т.к. рука или нога или пальцы могут попасть в щель
Также из предшествующего уровня техники известно решение интеллектуальной качающейся кровати содержащее множество горизонтальных и вертикальных электронных приводов, соединённых с рамой и выполненных с возможностью совместного для качания кровати в трёх и более измерениях по заданной программе в течение заданного периода времени (US 2017318978). В данном решении кровать с интеллектуальным приводом, снабжена множеством вертикальных и горизонтальных исполнительных механизмов, контактирующих с рамой качения. При этом электронные исполнительные механизмы сконфигурированы с возможностью действовать совместно, для обеспечения возможности имитации волнового качания. Устройство кровати также снабжено цифровым процессором, сконфигурированным для управления электрическим приводом исполнительных механизмов для обеспечения их разнонаправленных и одновременных движений в заданном режиме качании спального места, имитирующего качание на волнах. Данная кровать с интеллектуальным приводом, также дополнительно включает в себя приводной механизм, предназначенный для соединения рамы качания с исполнительными механизмами и механического обеспечения разнонаправленных и одновременных волновых движений спального места в трех измерениях. К числу недостатков данного решения следует отнести ограниченный выбор режима качания и реализуемых волновых движений, поскольку предложенный механизм управления позволяет реализовать лишь одну волнообразную траекторию движения, задаваемого верхним двигателем с маховиком и эксцентриком. Кром того, данное решение характеризуется низким уровнем безопасности для пользователя, в виду размещения исполнительных устройств по контру рамы, в непосредственной близости от пользователя. Не имея защиты, риск получения травмы от соприкосновения с механизмами устройства чрезвычайно высок. При этом локализация исполнительных устройств по контуру рамы, ограничивает управляемость режимом качания, создавая избыточные нагрузки на конструкцию. Данное решение не предусматривает возможность реализации поперечных перемещений и/или независимых продольных перемещений спального места, имеет высокий уровень шума, что в совокупности снижает уровень комфортности эксплуатации кровати данной конструкции. По совокупности существенных признаков данное решение может быть принято за прототип.
Сущность изобретения
Техническая задача, решаемая заявленным изобретением, заключается в предложении устройства трансформируемого укачивающего матраса (матраса), обеспечивающего простое и эффективное многофункциональное решение, с широким спектром выбора режима эксплуатации и их применения.
Технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в повышении эксплуатационных характеристик трансформируемого укачивающего матраса, за счет расширении возможностей по реализации режима качания и трансформации, повышения уровня комфортности, контроля и безопасности эксплуатации устройства трансформируемого укачивающего матраса, а также повышения шумоизоляции конструкции.
Заявленный технический результат достигается тем, что используют трансформируемый укачивающий матрас, включающий, по меньшей мере, спальное место, снабженное по нижнему основанию подложкой, и опорное основание, сопряженные с устройством управления, включающим, по меньшей мере, устройство вертикального перемещения спального места, установленное на опорном основании, соединенное с устройством управления программно-аппаратным способом режимами качания спального места, отличающийся от прототипа тем, что
- устройство вертикального перемещения включает систему распределенных по площади верхней поверхности опорного основания и нижней поверхности подложки линейных приводов с вертикально ориентированными выдвижными штоками, шарнирно сопряженными с подложкой, и устройство поддержки вертикального положения линейных приводов;
- подложка выполнена составной, по меньшей мере, состоящей из распределённых по поверхности, повторяющей форму нижней поверхности спального места, плоских элементов, каждый из которых шарнирно соединен со штоком, по меньшей мере, одного линейного привода устройства вертикального перемещения;
- причем линейные приводы устройства вертикального линейного перемещения сконфигурированы с обеспечением возможности качания спального места, сопряженного с составной подложкой, с тремя степенями свободы, включая плоскопараллельное перемещение вдоль вертикального направления и повороты вокруг продольной и поперечной осей, с возможностью изменения положения спального места в одной или нескольких плоскостях одновременно и/или трансформации плоской формы поверхностей спального места в изгибные вдоль криволинейных траекторий в соответствии с заданным программно-аппаратным образом режимом;
- а матрас дополнительно снабжен устройством шумоизоляции.
В возможном варианте осуществления заявленного изобретения, опорное основание выполнено в виде жесткой объемной недеформируемой конструкции, а устройство поддержки вертикального положения линейных приводов содержит систему жестких недеформируемых распорок между ближайшими линейными приводами, крепящихся к внешним частям обойм штоков линейных приводов. Причем, плоские элементы подложки дополнительно снабжены упругими устройствами компенсации поворота, расположенными по их нижним поверхностям, соосно штокам линейных приводов, с обеспечением возможности фиксации верхнего конца штока в пазе устройства компенсации и поддержания его вертикального положения при поворотах и изгибных трансформациях спального места.
В другом, возможном варианте осуществления, плоские элементы подложки могут быть соединены между собой гибкими связями, с формированием единой поверхности подложки, причем гибкие связи, предпочтительно, выполнены упругими, а в одном из возможных вариантов осуществления, гибкие связи выполнен в виде упругих вставок соединяющих смежные плоские элементы положки с формированием единой поверхности. Возможен также вариант осуществления, согласно которому плоские элементы подложки соединены между собой гибкими связями с формированием разделенных между собой функциональных групп.
В еще одном варианте осуществления изобретения, спальное место может быть выполнен в виде упругого мата плотно соединенного с подложкой с обеспечением возможности синхронного перемещения с подложкой в соответствии с заданным программно-аппаратным образом режимом качания, без смещения смежных поверхностей подложки и упругого мата относительно друг друга.
Возможен также вариант осуществления заявленного изобретения, в котором, подложка дополнительно снабжена гибким соединительным матом, нижняя поверхность которого сопряжена с верхней поверхностью плоских элементов подложки, а верхняя - с нижней поверхностью спального места. При этом, возможны также варианты осуществления, в одном из которых соединительный мат соединен с плоскими элементами подложки разъемным соединением, а в другом - соединен со смежной поверхностью спального места разъемным соединением.
При этом упругий мат может быть соединен с плоскими элементами подложки разъемным соединением и выполнен в виде пружинного, беспружинного, ортопедического матраса или матраса с памятью формы, а крепление упругого мата к смежной стороне подложки может быть выполнено в виде ленты велкро, располагаемой на сопрягаемых поверхностях.
Согласно заявленному решению изобретения, при любом возможном варианте его осуществления устройство шумоизоляции может быть выполнено составным, включающим систему распределенных локальных контуров шумоизоляции в виде локальной оболочки вокруг каждого линейного привода и поверхностного контура шумоизоляции в виде единой оболочки охватывающей снаружи нижнюю поверхность опорного основания, а в верхней части, сопряженной с нижней поверхностью спального места, соединенных между собой по контуру боковой поверхностью оболочки поверхностного контура шумоизоляции. При этом оболочка локального и поверхностного контура шумоизоляции, предпочтительно, выполнена многослойной, где каждый слой состоит из скрепленных между собой «гармошкой» ромбовидных фрагментов шумопоглощающих материалов, с возможностью растяжения оболочки при выдвижении штока и сложения при втягивании штока, а каждая оболочка локального контура шумоизоляции присоединена сверху к нижней поверхности соответствующего элемента подложки, а снизу - к верхней поверхности опорного основания.
В еще одном возможном варианте осуществления, спальное место дополнительно снабжено интегрированной в головной части подушкой, выполненной в виде регулируемого по высоте и наклону обособленного упругого мата, сопряженного с выделенной группой линейных приводов, штоки которых шарнирно соединены с соответствующей выделенной группой плоских элементов подложки, сгруппированных в зоне сформированной интегрированной подушки.
В возможном варианте осуществления устройство управления, по меньшей мере, включает:
- базу данных, содержащую множество сценариев режимов качания спального места и массив данных команд управления в ручном и автоматическом режимах, вырабатывающих и/или транслирующих команды управления качанием спального места;
- программируемый контроллер;
- средства коммуникации контроллера с устройством вертикального перемещения, периферийными и пользовательскими устройствами, снабженными интерфейсами ввода и обмена информацией между ними;
- драйверы линейных приводов сопряженными с контроллером и двигателями линейных приводов;
- конверторы, преобразующие сигналы интерфейсов, датчиков, трекера сна в цифровые коды, распознаваемые контроллером внешнее устройство хранения и обработки информации соединённое посредством проводных или беспроводных средств коммуникации с контроллером;
- при этом периферийные устройства, по меньшей мере, включают систему датчиков измерения физиологических параметров пользователя, систему датчиков положения тела пользователя, по меньшей мере, фиксацией давления тела пользователя на верхнюю опорную поверхность спального места, и трекер сна, выполненный с обеспечением возможности регистрации ЭЭГ пользователя.
Причем контроллер может быть сконфигурирован с возможностью осуществлять следующие действия:
- синхронизацию перемещений штоков линейных приводов;
- мониторинг активности периферийных и пользовательских устройств;
- выбор из имеющегося множества режимов качаний спального места, режима соответствующего показаниям датчиков периферийных устройств и команд, формируемых на их основе и заданных пользовательскими устройствами;
- формирование и передачу управляющих команд драйверам линейных приводов, в соответствии с выбранным режимом качания, и/или трансформации спального места, и/или принудительной остановки.
При этом, в еще одном возможном варианте осуществления заявленного изобретения, интерфейс ввода и обмена информацией между устройством управления и пользователем может быть выполнен встроенным в пульт управления. Тогда как в другом варианте осуществления, интерфейс ввода и обмена информацией между устройством управления и пользователем может быть при этом сконфигурирован программно-аппаратным образом на основе носимого или стационарного компьютерного устройства. Возможен также вариант осуществления, согласно которому, интерфейс ввода и обмена информацией между устройством управления и пользователем дополнительно снабжен голосовыми и/или сенсорными функциями управления.
В другом варианте осуществления заявленного изобретения, трансформируемый укачивающий матрас может быть дополнительно снабжен системой охлаждения электрических двигателей и/или верхней поверхности спального места, аккумулятором, питающим линейные приводы и/или аккумулятором в качестве резервного источника питания, и/или электронной системой защиты от скачков напряжения и токов короткого замыкания. Возможен также вариант осуществления, согласно которому, матрас дополнительно снабжен системой поворотных резиновых колес, прикрепленных к нижней поверхности опорного основания
Кроме того, согласно заявленному решению изобретения, трансформируемый укачивающий матрас также может быть дополнительно снабжен чехлом, оболочка которого охватывает спальное место, опорное основание с установленными на нем линейными приводами с вертикально ориентированными штоками, опорное основание с установленными на нем линейными приводами с вертикально ориентированными штоками.
Краткое описание чертежей
Заявленное решение изобретения поясняется следующими иллюстративными материалами:
Фиг. 1 - схемное представление трансформируемого укачивающего матраса с плоскопараллельным положением спального места в нижнем положении: а) фронтальный вид в сечении; б) вид сверху в сечении;
Фиг. 2 - схемное представление трансформируемого укачивающего матраса с составной подложкой и элементами подложки, соединенными гибкой связью, вид в сечении: а) с наклоном спального места; б) с прогибом спального места;
Фиг. 3 - схемное представление трансформируемого укачивающего матраса с составной подложкой и разделенными элементами подложки, вид в сечении: а) с прогибом спального места; б) с выгибом спального места;
Фиг. 4 - схемное представление трансформируемого укачивающего матраса с интегрированной подушкой, вид в сечении: а) фронтальный вид; б) вид сверху;
Для специалиста в данной области техники очевидно, что представленные иллюстративные материалы отражают только некоторые из возможных вариантов осуществления заявленного изобретения не могут служить основанием для его ограничения.
Осуществимость заявленного изобретения
Заявленное решение укачивающего матраса представляет собой бытовое бескаркасное интерактивное устройство, снабженное устройством вертикального перемещения, предназначенное для комфортного отдыха, релаксации и сна, приводимое в движение, в соответствии с представленным примером осуществления, системой линейных приводов, обеспечивающих реализацию плавных возвратно-поступательных колебательных движений спального места с задаваемой в ручном или автоматическом режиме амплитудой, частотой и формой.
Как следует из представленных на иллюстративных материалах фиг.1-4, примеров осуществления заявленного решения, матрас-качалка конструктивно состоит из опорного основания 1, с установленными на нем вертикально, перпендикулярно его верхней поверхности, линейными приводами 2, рассредоточенными по поверхности основания. Линейные приводы 2, содержащие, по меньшей мере, корпус обоймы 6 и выдвижные штоки 3, соединены между собой системой жестких, недеформируемых распорок 7 устройства поддержки вертикального положения линейных приводов. При этом, линейные приводы совместно с устройством поддержки их в вертикальном положении образуют устройство вертикального перемещения спального места, соединенное с устройством управления режимами качания спального места (на схемах фиг. 1-4 не показан).
Подложка 4 выполнена составной, состоящей из плоских составных элементов 14 (элементов 14), распределенных по поверхности, сопрягаемой со спальным местом. При этом, в одном из примеров осуществления (фиг.3), составные элементы подложки размещены на расстоянии друг от друга 3-4 мм, а конструктивная связь всех элементов конструкции осуществляется посредством соединения, по меньшей мере, одного линейного привода с каждым элементом 14 составной подложки, а также наличием упругого соединительного 15 мата, размещаемого между составной подложкой 4 и спальным местом 5. При этом, нижняя поверхность элементов составной подложки по месту сопряжения со штоками линейных приводов, предпочтительно, снабжена упругими устройствами компенсации поворота, в частности, согласно представленным примерам осуществления (фиг.1-3), выполненного в виде упругой вставки 12, охватывающей свободный конец штока 3. Поддержка положения штоков в вертикальном положении вне зависимости от поворотов подложки спального места, в частности, обеспечивается за счет реализации шарнирного соединения концов штоков с элементами составной подложки, либо иного вида соединения, обеспечивающего повороты подложки, совместно со спальным местом, вызванные перемещениями штоков вдоль вертикальной оси на заданную высоту. В общем случае, устройства компенсации поворотов обладают упругими свойствами и могут иметь различные конструкции, известные из уровня техники и применяемые по данному назначению. Как следует из представленного на схеме (фиг.2) примера осуществления, устройство компенсации поворота может быть выполнено в виде многослойной вставки, слои которой выполнены из материалов с разными характеристиками упругости, что позволяет более эффективно поддерживать штоки линейных приводов в вертикальном положении при любых, предустановленных режимах эксплуатации, включая режимы качания и трансформации спального места, например, в кресло-качалку и т.п.
В другом варианте осуществления (фиг.1-4) составная подложка 4 может быть выполнена в виде связанных между собой гибкими связями элементов, которые могут как формировать единую, сплошную поверхность подложки, либо формировать зональные группы элементов (например, область шеи, грудной клетки т.д.), и/или функционально объединенные группы (например, формирование интегрированной подушки). При этом, гибкие связи, предпочтительно, выполнены упругими и представляют собой гибкие упругие вставки 16 между смежными элементами составной подложки. Данная конструкция составной подложки, при сохранении высокой вариативности режимов качания позволяет обеспечить надежную и безопасную трансформацию спального мета по предустановленном в контроллере устройства управления алгоритмам. Упругие вставки между элементами, при необходимости позволяют обеспечить плоскую поверхность подложки и осуществлять режим качания и трансформации с высокой степенью безопасности для пользователя, поскольку соединительный мат не допускает возможности прямого взаимодействия спального места с составной подложкой, сглаживая все избыточные неровности и острые края, выступающие при поворотах элементов подложки в рамках осуществления выбранного режима качания.
Конструкция трансформируемого укачивающего матраса, согласно представленным примерам осуществления, снабжена двумя контурами шумоизоляции, один из которых, является локальным и реализован в виде системы локальных 8 оболочек шумоизоляции образованных вокруг каждого линейного привода 2. Второй контур шумоизоляции является поверхностным 9 контуром, выполненным в виде единой оболочки охватывающей снаружи нижнюю поверхность опорного основания 1 и сверху, проходя ниже нижней поверхности спального места., соединенных между собой по контуру боковой поверхностью оболочки поверхностного 9 контура шумоизоляции.
Вся конструкция матраса снабжена единым внешним защитным чехлом 10.
Опорное основание 1, в общем случае, представляет собой жесткую объемную недеформируемую конструкцию, выполненную, например, в форме параллелепипеда. В составе общего решения трансформируемого укачивающего матраса, опорное основание является несущей конструкцией и предназначено для обеспечения устойчивого равновесного положения матраса в статическом или динамическом состоянии, как при его использовании в качестве самостоятельного спального места, так и в составе конструкций кровати или иных вариантов мебели для отдыха. В представленном примере осуществления заявленного изобретения (фиг.1-4) опорное основание 1 выполнено в виде замкнутой полой конструкции, внутренний объем которой разделен поперечными перегородками 11, образующими дополнительные ребра жесткости, позволяющие упрочить конструкцию опорного основания, повысив его устойчивость и общие эксплуатационные характеристики. В частности, такого рода конструкция позволяет дополнительно, безопасно для пользователя, размещать в полости основания коммуникационные линии, связывающие приводы, по меньшей мере, с контроллером устройства управления 13, а также с источником питания, которые также могут быть установлены в полости основания (на чертежах не представлены). Однако, для специалиста в данной области техники очевидно, что представленный на схемах фиг.1 -4 вариант реализации опорного основания является только одним из возможных вариантов его осуществления, в качестве которого могут быть использованы любые известные из данной области техники опорные и рамные конструкции. Предпочтительно, опорное основание 1, изготавливается из жесткого, недеформируемого пластика или металла, либо иных материалов, обеспечивающих указанные свойства и выбираемых с учетом нагрузки, создаваемой давлением трансформируемого укачивающего матраса в режиме эксплуатации и установленными устройствами вертикального перемещения, обеспечивающими безопасный режим эксплуатации матраса. Для предотвращения травм пользователя, края и углы опорного основания могут быть защищены демпфирующими накладками или вставками, например, выполненными из резины.
Установленное на верхней поверхности опорного основания устройство вертикального перемещения предназначено для статического и динамического, плавного, возвратно-поступательного изменения положения спального места относительно неподвижного опорного основания, т.е. одного из возможных режимов качания. Как уже ранее указывалось, устройство вертикального перемещения состоит из двух основных компонентов - системы вертикально расположенных линейных приводов 2, крепящихся на верхней части опорного основания под прямым углом, и устройства поддержки вертикального положения линейных приводов - системы жестких недеформируемых распорок 7 между ближайшими линейными приводами.
Линейные приводы 2, используемые в представленном примере осуществления в качестве подвижных устройств вертикального перемещения, представляют собой электромеханические преобразователи вращательного движения электрического двигателя, питающегося от однофазной бытовой электросети или от аккумулятора, в поступательное перемещение штока в обоих направлениях, вдоль вертикальной оси, посредством безлюфтовой шарико-винтовой или ролико-винтовой передачи, либо передачи линейного перемещения. Линейные приводы, предпочтительно, снабжены автоматическим стопором, обеспечивающим жесткость конструкции и отсутствие эффекта проскальзывания винта под нагрузкой при выключенных электродвигателях. Для специалиста в данной области техники очевидно, что в качестве приводов могут быть использованы любые из известных в уровне техники, например, электро-механические, электромагнитные, магнито-механические, гидравлические, пневматические, действующие за счет магнитной жидкости или за счет химических процессов в двигателях, смешанного типа и т.п. В рамках устройства вертикального перемещения могу применяться как одинаковые по конструкции линейные приводы, так и различные, например, наиболее эффективно проявляющие себя при организации режима качания или трансформации какой-либо функциональной зоны. При этом, мощности электрических двигателей линейных приводов, рассматриваемых в качестве одного из примеров осуществления заявленного изобретения, также могут быть как одинаковыми, в одном из возможных вариантов осуществления, так и различными.
Второй компонент устройства вертикального перемещения - устройство поддержки вертикального положения линейных приводов, в представленном примере осуществления выполненное в виде системы жестких недеформируемых распорок 7 параллельных плоскости опорного основания, соединяющих между собой ближайшие друг другу линейные приводы, обеспечивает жесткую фиксацию линейных приводов в вертикальном положении на опорном основании 1. Распорки крепятся к обоймам 6 штоков 3 и образуют единую жесткую конструкцию распределенных по верхней поверхности опорного основания вертикальных линейных приводов и распорок. Таким образом, распорки 7 служат для увеличения устойчивости и безопасности конструкции матраса в целом, в также увеличивают жесткость единой вертикальной конструкции системы линейных приводов и могут дублироваться для увеличение жесткости конструкции. В частном случае, распорки могут быть выполнены, например, из металла или пластика, обладающих достаточной жесткостью для обеспечения работы под воздействием высоких статичных и динамических нагрузок, вызванных реализацией любого из предустановленных или заданных пользователем режима качания.
Синхронные вертикальные перемещения штоков вызывают движение элементов подложки спального места, как связанных между собой, так и выполненных раздельно: плоскопараллельные перемещения вдоль вертикальной оси, повороты относительно продольной и поперечной горизонтальных осей и суперпозиции перемещения и поворотов. При плоскопараллельных перемещениях, место сопряжения штоков линейных приводов неизменно относительно подложки спального места. При таком движении линейные расстояния между штоками в месте крепления на опорном основании равны соответствующим расстояниям между штоками в месте сопряжения с подложкой спального места. При выдвижении штоков на разную высоту и, соответственно, повороте спального места относительно горизонтальной продольной или поперечной оси точка первоначального места сопряжения штока с подложкой при плоскопараллельном расположении подложки смещается на расстояние ΔL от первоначального положения, которое может быть определено следующим образом: ΔL=L⋅(1/cosA - 1), где L - расстояние между осями штоков на опорном основании, А - угол наклона подложки спального места относительно опорного основания. Вставка, за счет свойств упругости и эластичности, позволяет обеспечить поворот положки относительно вертикально ориентированного штока без его отклонения от перпендикулярного положения и с сохранением плоской формы подложки, без деформации положки и штоков, устраняя тем самым возможность выхода из строя как линейных приводов, так и подложки матраса, в случае отклонения штоков от вертикального направления. Принимая во внимание, что элементы сегментированной подложки, даже при наличии гибких связей между элементами, таких как гибкие, упругие вставки, являются более подвижными, чем жесткая массивная подложка, для обеспечения шарнирного взаимодействия штока и сопряженного с ним элемента подложки, устройство компенсации поворота, выполненное в виде упругой вставки выполнено многослойным, содержащим не менее двух контурных слоев. Вставленных друг в друга, выполненных из материалов с разными характеристиками упругости. Данная конструкция позволяет обеспечить плотное сжатие штока в жестком внутреннем слое вставки, одновременно обеспечив необходимую подвижность конструкции элемента подложки на счет использования внешнего слоя с более высокой эластичностью. В качестве материалов упругой вставки, образующей устройство компенсации поворота могут быть использованы полимерные материалы, каучук или резина с высокой упругостью и разным показателем эластичности.
Сверху к элементам составной подложки спального места крепится гибкий соединительный 15 мат, основное назначение которого - эластичное соединение составной подложки спального места и самого спального места. Гибкий соединительный мат необходим для сохранения плавных (без углов) форм изгибов спального места при его трансформации и для компенсации негативного влияния неоднородности упругих свойств подложки на комфорт пользователя. В качестве материала для изготовления используют материалы из натуральных и искусственных волокон, обладающие свойствами высокой упругости при изгибе и высокой эластичности при растяжении, в результате чего он сглаживает угловатые формы при трансформации спального места за счет растяжения материала, а составная подложка спального места плотно прилегает к нему за счет упругости конструкции подложки, тем самым, неоднородность подложки не оказывает влияния на комфорт пользователя при эксплуатации матраса.
Гибкий соединительный мат может крепиться к подложке и спальному месту точечно в одном или нескольких местах или поверхностно, по всей поверхности или по части верхней и/или нижней поверхности соединительного мата. Предпочтительно, материал гибкого соединительного мата также способствует поглощению вибрации от линейных приводов и повышению комфортных условий эксплуатации матраса.
Собственно само спальное место 5, закрепленное сверху на снабженной соединительным 15 матом подложке 4, представляет собой упругий мат, являющийся непосредственно матрасом, предназначенным для отдыха пользователя. В качестве упругого мата может быть использован любой известный из уровня техники кроватный матрас, например, пружинный, беспружинный, ортопедический, матрас на основе пены с памятью формы или иного конструктивного исполнения. Конструкция упругого мата (матраса) используемого для практической реализации элемента конструкции спального места не является предметом настоящего изобретения и может быть любой конструкции, совместимой с плоскими, предпочтительно, упругими элементами составной подложки и выполняющей основную функцию спального места - обеспечение комфорта пользователя на трансформируемом укачивающем матрасе во время отдыха, релаксации и сна, то есть функция обычного матраса. Верхний упругий мат (спальное место) съемно крепится (на чертежах не представлено) к соединительному мату, например, липучками, лентами велкро или иным, известным из уровня техники, разъемным соединением, обеспечивающим отсутствие проскальзывания между подложкой спального места, снабженной соединительным матом, и непосредственно спальным местом. Предпочтительно, спальное место изготавливается из натуральных природных материалов.
Спальное место может иметь интегрированную в головной части подушку 17, выполненную регулируемой по высоте и наклону линейным перемещением, по меньшей мере, двух штоков линейных приводов, сопряженных с соответствующими составными элементами подложки спального места, в зоне сформированной интегрированной подушки, сконструированную и эксплуатируемую аналогично конструкции спального места в целом, как в режиме качания, так и в режиме трансформации, а именно под воздействием перемещений штоков линейных приводов. Высота подушки может задаваться пользователем в активном режиме или автоматически, например, под воздействием давления головы пользователя. Размеры упругих элементов в изголовье меньше, чем в остальных частях спального места, эти элементы в нетрансформированном состоянии сохраняют форму подушки - наклон и возвышение над верхней поверхностью.
Конструктивно, интегрированная в спальное место подушка может быть реализована, например, за счет применения в конструкции подушки линейных приводов со штоки большей длины, по сравнению со штоками остальных линейных приводов, используемых в конструкции матраса, что позволяет формировать внешний рельеф подушки и его видоизменить, в случае необходимости. Вместе с тем подушка может быть выполнена в виде самостоятельного электромеханического элемента, состоящего из нескольких вертикальных электромеханических приводов, располагающихся на верхней поверхности элементов подложки головной части матраса, работающей по тому же принципу, что и сама подложка.
Для реализации режима линейного перемещения штоков каждого из приводов устройства вертикального перемещения, линейные приводы снабжены драйвером и/или контроллером (на чертежах не представлены), сопряженных с устройством управления режимами качания. При этом указанные драйвер и/или контроллер линейного привода может быть выполнен как встроенным в конструкцию привода, так и в виде отдельного блока, связанного линиями коммуникациями с приводными механизмами штоков. Как известно из уровня техники, драйверы линейных приводов представляют собой устройства, управляющие работой линейных приводов за счет регулирования (изменения) посредством команд управления, поступающих с контроллера устройства управления, характеристик электрического сигнала поступающего к электрическим двигателям линейных приводов и параметров его преобразования. За счет регулирования силы тока, напряжения и иных качественных характеристик электрического сигнала, поступающего на линейный привод от драйвера, задается момент и угловая частота вращения исполнительного механизма линейного привода, которым в рассматриваемом примере осуществления является шток, в случае использования исполнительного механизма линейного привода шарико-винового или ролико-винтового типа, либо усилие и линейная скорость для исполнительного механизма линейного перемещения. Точность поддержания параметров перемещения штока отслеживается датчиками обратной связи. За счет безлюфтовой роликово-винтовой линейного привода, характеристики вращательного движения электрического двигателя (угол поворота нарастающим итогом, с учетом полного поворота, скорость и ускорение поворота) линейно, с постоянным коэффициентом преобразования на всем диапазоне вращения электрического двигателя, преобразуются в соответствующие конечные характеристики поступательного движение штока (позиционирование начальной и конечной точки перемещения, режим перемещения, скорость и ускорение и т.п.). Аналогичным образом контролируется точность позиционирования и при реализации функции перемещения штока в приводах с использованием исполнительного механизма линейного перемещения, например, шаговых.
Согласно заявленному решению, управление линейными приводами осуществляется контроллером управления, входящим в состав устройства управления (на чертежах не представлен). При этом контролер управления (контроллер) снабжен программно-аппаратными средствами, обеспечивающими выбор и реализацию заданных режимов эксплуатации с изменяемыми характеристиками. В качестве такого контролера управления может быт использован любой известный в данной области техники программируемый контроллер, используемый, например, в носимых и стационарных программируемых смарт-устройствах (гаджетах).
При этом, согласно заявленному изобретению, устройство управления матрасом состоит, по меньшей мере, из следующих взаимосвязанных между собой элементов:
- по меньшей мере, одного вышеуказанного программируемого контроллера - вырабатывающего и/или транслирующего команды управления линейными приводами и направляющих эти команды к линейным приводам,
- базы данных, хранящейся в памяти, например, вышеуказанного контроллера, содержащей множество сценариев режимов качания и трансформации спального места и массив данных команд управления в ручном и автоматическом режимах, вырабатывающих и/или транслирующих команды управления качанием спального места на контроллер;
- средства коммуникации контроллера с устройством вертикального перемещения, периферийными и пользовательскими устройствами, снабженными интерфейсами ввода и обмена информацией между ними,
- драйверов линейных приводов, например, представляющих собой, сопряженные с контроллером и двигателями линейных приводов, устройства непосредственно управляющие работой линейных приводов за счет регулирования посредством команд управления, поступающих с контроллеров матраса, количества электроэнергии, потребляемой электрическими двигателями линейных приводов,
- периферийных устройств, по меньшей мере, включающих систему датчиков измерения физиологических параметров пользователя, положения тела пользователя, по меньшей мере, фиксацией давления тела пользователя на верхнюю опорную поверхность спального места, трекер сна, выполненный с обеспечением возможности регистрации ЭЭГ пользователя,
- конверторов, преобразующих сигналы интерфейсов, датчиков, трекера сна в цифровые коды, распознаваемые контроллером внешнее устройство хранения и обработки информации соединённое посредством проводных или беспроводных средств коммуникации с контроллером,
- внешнего устройства хранения и обработки информации, представляющего собой, например, вычислительное устройство с большой емкостью памяти и с большой вычислительной мощностью. Данные устройства позволяют осуществлять централизованное управление сетью трансформируемых укачивающих матрасов, распознавание. хранение, сортировку, обработку и анализ персональной информации о физиологическом и/или психоэмоциональном состоянии пользователя, выработку для каждого пользователя индивидуальных сценариев эксплуатации матраса, сервисные функции взаимодействия с пользователем и системой управления.
Интерфейсы ввода команд управления пользователем и обмена информацией между устройством управления и пользователем, согласно заявленному изобретению могут быть реализованы следующим образом:
- в виде голосового ввода пользователем команд управления режимами эксплуатации матраса и голосовой обмен информацией между пользователем и устройством управления матрасом. Голосовые команды пользователя распознаются и преобразуемых конвертором устройства управления в предустановленные в базе данных сценарии режимы эксплуатации и/или команды управления указанных режимов, после чего они направляются на исполнительные механизмы и устройства. Данный вариант реализации интерфейса предполагает наличие микрофона и аудиовыхода в конструкции матраса и может быть реализован с встроенной функцией голосового помощника, реализованного посредством Интернет связи, либо автономно, посредством линий коммуникаций и предустановленных в базе данных сценариев, или иным, известным из уровня техники голосового интерфейса управления объектами,
- в виде ввода команд управления посредством пульта управления матрасом, связанного по проводным или беспроводным линиям коммуникации с контроллером устройства управления,
- в виде ввода команд управления через приложение в смартфоне или ином носимом или стационарном гаджете пользователя, связанное по линиям беспроводной связи с контроллером управления устройства управления матрасом. Посредством установленного в гаджете приложения также может происходить обмен информацией между пользователем и контроллером устройства управления, в том числе, реализованный, например, в виде чатов, видеочатов, ботов и т.п.,
- в виде сенсорного ввода команд управления матраса. В частном случае реализации, сенсорная поверхность может быть расположена на верхней и/или на боковой части спального места на уровне кистей рук. В данном случае, ввод команд может осуществляться пользователем посредством тактильного устройства ввода команд пользователем, без зрительного контроля, например, посредством ассоциирования с помощью сопряженных с сенсорным экраном (поверхностью) датчиков и процессора устройства тактильного ввода команд, тактильных манипуляций на сенсорном экране с предустановленным в базе данных устройства управления командами или сценариями управления. При этом, тактильный ввод команд может осуществляться, например, с помошью датчика силы, путем ввода команд посредством: а) рисования простейших фигур - крестик, овал, спираль, восклицательный знак, б) постукиванием одним или несколькими пальцами по сенсорной панели, в) направленным движение пальцев кисти руки по или против часовой стрелки г) движением пальцев аналогичным увеличению или уменьшению картинки смартфона и т.п. Для подтверждения команды пользователь может запрограммировать контроллер устройства управления на срабатывание после двухкратных или трехкратных манипуляций соответствующих выбранной ассоциации движения и команды управления, предустановленной в контроллере устройства управления трансформируемым укачивающим матрасом.
Система периферийных датчиков, соединенных с устройством управления, в общем случае, обеспечивает точную настройку выбранного пользователем режима эксплуатации, одновременно повышая уровень комфорта и безопасности эксплуатации трансформируемого укачивающего матраса, поскольку режим эксплуатации, предпочтительно, адаптирован под индивидуальные особенности физиологического и психоэмоционального состояния пользователя в автоматическом режиме.
Так, датчики измерения физиологических параметров (физиологического состояния) пользователя предназначены для контроля данных параметров в динамике и могут включать следующие датчики, сконфигурированные в любом сочетании, параметры которых автоматически в режиме реального времени поступают в контроллер устройства управления через конвертер (на чертежах не представлены): датчики измеряющие пульс, дыхание (например, фиксирующие дыхание пользователя - вдыхание и выдыхание воздуха), температуру, артериальное давление, датчики-акселерометры и т.п. В качестве указанных датчиков физиологического состояния могут использоваться как носимые пользователем контактные и бесконтактные датчики, например, в виде встроенных в носимые смарт-гаджеты датчиков, так и внешние системы датчиков или встроенные в конструкцию матраса или пастельное белье, выполненные с обеспечением безопасности эксплуатации устройства и достоверности получаемых показаний. Измеряемые параметры поступают в конверторы в виде аналоговых или цифровых электромагнитных сигналов, где каждый из сигналов в режиме реального времени преобразуется конвертором в цифровой код, читаемый контроллерами устройства управления матраса и внешними устройствами хранения и обработки информации и направляются на вышеуказанные устройства. Преобразование сигналов физиологических параметров пользователя осуществляется конверторами одновременно и параллельно по всем сигналам.
Данные, получаемые от датчиков физиологического состояния пользователя, позволяют обеспечить решение следующих задач управления матрасом:
- хранения и обработки информации о физиологическом состоянии пользователя в режиме реального времени на внешних устройствах хранения и обработки информации, что позволяет в динамике корректировать режим эксплуатации матраса в соответствии с предустановленными в базе данных и контроллере устройства управления сценариев эксплуатации матраса;
- обобщенного измерения параметров сна пользователя - продолжительности и смена фаз сна, оценки сна, оптимизируя на их основании параметры режима качания;
- выработки команд контроллерами устройства управления для корректировки и/или смены режима качания и/или трансформации матраса в зависимости от динамики изменения измеряемых датчиками параметров физиологического состояния пользователя;
- выработки команд управления внешним устройством хранения и обработки информации для устройства управления режимам эксплуатации матраса на основании текущего анализа изменения измеряемых параметров и их ретроспективной оценки за предустановленный период наблюдения. Данный режим контроля параметров позволяет наиболее точным образом выработать наиболее оптимальный, с точки зрения безопасности пользователя, режим эксплуатации матраса при выборе любого режима качания и их модификаций.
Для более точной оценки общего физиологического состояния пользователя и текущих параметров сна может быть использован трекер сна, представляющий собой устройство, в режиме реального времени регистрирующее электроэнцефалограмму (ЭЭГ) головного мозга пользователя в течение засыпания и сна пользователя. Для использования в домашних условиях используют трекер, выполненный в виде обруча, шапочки или диадемы, надеваемых на голову, возможно также выполнение трекера в вид датчиков по измерению ЭЭГ, вмонтированных в подушку. Измеряемые параметры ЭЭГ автоматически в режиме реального времени поступают в конвертор (конверторы) устройства управления, где преобразуются в цифровые коды и направляются на внешнее устройство хранения и обработки информации и в контроллеры устройства управления матрасом. Указанные данные ЭЭГ могут храниться в памяти внешнего устройства хранения и обработки информации, позволяя тем самым получать хронологию изменения контролируемых параметров и соответственно более точно корректировать режимы эксплуатации матраса, обеспечивая тем самым повышенный комфорт и безопасность его эксплуатации.
В качестве датчиков безопасности эксплуатации могут использоваться, например, периферийные датчики давления тела пользователя, расположенные на верхней поверхности спального места, определяющие давление тела пользователя на различные части спального места, Система датчиков давления тела пользователя предназначена для регистрации двигательной активности пользователя в период засыпания и в течение сна и для автоматической остановки режима качания матраса при его покидании пользователем, либо при изменении положения тела пользователя с лежачего на сидячее, а также при вставании пользователя ногами или коленями на матрас - то есть при изменении положения тела пользователя, когда динамические функции трансформируемого укачивающего матраса являются избыточными или опасными для пользователя. Датчики давления, могу быть выполнены как проводными, так и беспроводными, связанными с контроллером устройства управления по линиям коммуникационной связи через конвертор, преобразующий данные датчика в управляющие сигналы.
В качестве вышеуказанных конверторов сигналов устройства управления могу быть применены известные из уровня техники устройства, осуществляющие в режиме реального времени параллельное, одновременное и независимое друг от друга преобразование аналоговых или цифровых сигналов датчиков физиологического состояния пользователя, трекера сна, датчиков давления тела пользователя и интерфейсов ввода команд управления в цифровые коды, понимаемые внешним устройством хранения и обработки информации и контроллером устройства управления его матраса, а также параллельную и одновременную отправку преобразованных цифровых кодов на внешнее устройство хранения и обработки информации и на контроллеры устройства управления. Устройство управления трансформируемого укачивающего матраса может содержать одно устройство конвертора, либо систему конверторов, все или часть которых может быть выполненными встроенными в датчики, интерфейсы, трекер сна или контроллер устройства управления системы. Данные варианты осуществления являются лишь некоторым примерами возможного осуществления конвертора в соответствии с изобретением. Для специалиста в данной области техники, очевидно, что возможно применение и иных вариантов осуществления конверторов, обеспечивающих аналогичный заявленному технический результат.
Основой устройства управления режимами качания и/или трансформации матраса и его эксплуатации в целом служит контроллер устройства управления, который может представлять собой как единичное программируемое устройство, так и систему таких устройств, обладающих собственными вычислительными процессорами и памятью, вырабатывающих команды управления движением линейных приводов или транслирующих команды управления линейными приводами, полученными от других контроллеров, например, периферийных устройств, датчиков, внешних устройств хранения и обработки информации и т.п. Конструктивно контроллеры устройства управления могут быть выполнены в виде единого блока с параллельно подключенными к нему драйверами линейных приводов, либо группы контроллеров каждый из которых управляет одним из приводов или группой приводов, из нескольких блоков с различной иерархией управления, из физических и/или виртуальных блоков, являющихся программами управления линейных приводов и режимами качания и т.п. При этом, управление всеми исполнительными механизмами и устройствами, а также взаимодействие со всеми элементами конструкции трансформируемого укачивающего матраса, включая системы периферийных датчиков, системы интерфейса, а также внешние устройства хранение и обработки информации осуществляется по линиям коммуникации, организованных проводным и/или беспроводным способом.
Контроллеры устройства управления могут функционировать в активном режиме, когда команды управления поступают непосредственно от бодрствующего пользователя или в автономном режиме, когда пользователь спит, а контроллеры вырабатывают команды управления на основании входящей информации, содержащейся в цифровых кодах, получаемых контроллерами от системы датчиков через конвертор (конверторы).
Формы возвратно-поступательных колебаний матраса, амплитуды и частоты этих колебаний, их изменения и переходы из одних режимов функционирования в другие режимы заранее программируются и хранятся в виде каталогов или библиотек, по меньшей мере, в базе данных памяти контроллера устройства управления и/или внешнего устройства хранения и обработки информации. Новые режимы функционирования, новые по формам, амплитудам или частотам способы колебаний или трансформаций матраса обрабатываются контролером устройства управления и/или с помощью предустановленного приложение и/или программного обеспечения по предустановленному алгоритму и сохраняются в виде индексированного сценария в вышеуказанную базу данных памяти контроллера устройства управления и/или внешнего устройства хранения и обработки информации.
Выбор одного из заданных режимов качания (эксплуатации) и/или трансформации осуществляется на основании сигналов получаемых от системы датчиков устройства управления (на чертежах не представлены), а также устройств ввода команд пользователя предусмотренных реализованным в системе интерфейсом ввода команд. Данные регистрируемые датчиками или команды вводимые пользователями поступают через интерфейс ввода команд в устройство управления режимами качания в виде сигналов, где они при помощи конвертора расшифровываются, преобразуются по предустановленному алгоритму в цифровой код и поступают в контроллер, где в свою очередь, в сопоставлении с хранящимися в базе данных памяти контроллера данными сценариев качания и/или трансформации, преобразуются в предустановленные команды контроллера, поступающие на электродвигатели линейных приводов.
Электродвигатели линейных приводов совершают заданное контроллером количество оборотов (доли оборотов) с заданной скоростью и ускорением вращения, за счет чего формируется набор параметров движения штока каждого линейного привода во времени, определяющий амплитуду перемещений, скорость, ускорение и т.п.
В процессе работы каждого линейного привода, датчик положения отслеживает угол поворота штока в режиме реального времени, и направляет соответствующую информацию на конвертор, где информация преобразуется в цифровой код для последующей адресации на контроллер (контроллеры) устройства управления и/или на внешнее устройство хранения и обработки информации, куда приходит текущая информация о положении штоков линейных приводов, то есть осуществляется обратная связь. На контроллере (контроллерах) устройства управления и/или на внешнем устройстве хранения и обработки информации, текущая информация о положении штоков линейных приводов анализируется, и при необходимости, контроллер устройства управления вырабатывает корректирующие команды, которые направляются на драйверы линейных приводов.
В автономном режиме, который может быть задан самим пользователем, или который может быть инициирован устройством управления при засыпании пользователя, контроллер (контроллеры) устройства управления и/или внешнее устройство хранения и обработки информации получают информацию от датчиков измерения физиологических параметров пользователя и/или от трекера сна через конвертор (конверторы) устройства управления. На основании полученной информации, контроллер (контроллеры) и/или внешнее устройство хранения и обработки информации вырабатывают сигналы управления, которые поступают на драйверы линейных приводов, которые приводят линейные приводы в движении, в соответствии с режимом и выбранной программой движения. Корректировка положения и движения штоков линейных приводов осуществляется путем обратной связи с контроллерами и внешним устройством хранения и обработки информации при помощи датчиков положения, как в активном режиме. В рамках автономного режима эксплуатации трансформированного укачивающего матраса , в частности. могут быть реализованы следующие режимы:
- режим засыпания пользователя, когда матрас плавно останавливается после засыпания пользователя,
- режим предотвращения спонтанного пробуждения пользователя, когда матрас переводится в режим плавного покачивания с частотой дыхания пользователя при засыпании, в случае задержки дыхания пользователя, храпа пользователя или соответствующих показаний датчиков или трекера сна,
- режим стимулирования дыхания пользователя путем незначительных колебаний комфортной формы спального места с частотой дыхания пользователя в области живота и легких пользователя,
- комбинированный режим стимулирования дыхания пользователя,
- режим прекращения и/или предотвращения храпа пользователя путем приподнятия подушки, интегрированной в спальное место пользователя и т.п.
В аварийных режимах - при вставании пользователя с матраса или изменении положения тела с лежачего на сидячее или стоячее, или при существенной ошибке положения штока линейного привода возможен режим аварийной остановки матраса, при котором матрас прекращает движение, после чего медленно возвращается в исходное положение. Принцип действия аналогичен вышеописанным: контроллер (контроллеры) устройства управления и/или внешнее устройство хранения и обработки информации получают от системы датчиков положения тела пользователя или от датчиков положения штоков, через конвертор, информацию, на основании которой вырабатывается сигнал аварийной остановки, поступающий на драйверы линейных приводов и останавливающий матрас.
При формировании комфортного для пользователя рельефа спального места, под воздействием давления тела пользователя в режиме реального времени, сигналы с системы датчиков давления тела пользователя поступают в конвертор, откуда цифровые коды направляют в контроллер устройства управления и внешнее устройство хранения и переработки информации, где на основании информации в цифровых кодов о давлении тела пользователя на различные участки спального места, переработанной программой формирования комфортного рельефа спального места пользователя, формируют управляющие команды для линейных приводов, поступающие на драйверы приводов. При изменении позы пользователя на спальном месте, комфортный рельеф спального места корректируется аналогичным образом. Таким образом могут быть реализованы, например, режим настраиваемой формы спального места (например, zero gravity, fit eating, legs up); режим комфортной трансформации формы спального мета под воздействием тела пользователя; режим поднятия и интегрированной подушки; кратковременного статичного наклона, например, для прекращения храпа и перемены позы, с одновременным поднятием интегрированной подушки и т.п.
Включение в состав устройства управления периферийных датчиков позволяет автоматизировать выбор режима эксплуатации по их показаниям. Тогда как возможность корректировки режима эксплуатации, его параметров, а также прямое задание одного из предустановленных режимов, то есть функционирование матраса в активном режиме, обеспечивается наличием устройств ввода команд пользователя, например, посредством микрофона, пульта управления, смартфона, иным носимым или стационарным компьютерным средством(планшет, ноутбук, встроенный сенсорный терминал и т.п.). В обоих случаях, датчики и/или устройства ввода команд пользователя, для обеспечения возможности коммуникации с устройством управления, снабжены реализованным программно-аппаратным образом интерфейсом ввода команд пользователя, соединенным по проводным или беспроводным линиям коммуникации с контроллером управления, в частности, через сопряженный с контроллером управления конвертор. Таким образом, обеспечивается расширение эксплуатационных возможностей матраса и безопасность его эксплуатации, за счет вариативности выбора режима качания и/или трансформации и возможности гибкой адаптации выбранного режима эксплуатации с учетом актуального состояния пользователя, минимизируя риск причинения вреда его здоровью.
Возможность реализации предустановленных режимов эксплуатации обеспечивается синхронной работой линейных приводов совместно и/или по отдельности, и/или группами в соответствии с заданным режимом управления алгоритмом.
Синхронность работы линейных приводов обеспечивает три независимых степени свободы перемещения спального места матраса: вертикальное плоскопараллельное перемещение вдоль вертикальной оси с любой заданной от времени скоростью (когда координаты вертикально ориентированных штоков всех линейных приводов одинаковы между собой в каждый момент времени), поворот относительно продольной горизонтальной оси с любой заданной от времени угловой скоростью (когда координаты вертикально ориентированных штоков линейных приводов находятся в противофазе относительно продольной оси, а амплитуды выдвижения штоков пропорциональны расстоянию от винта до продольной оси) и поворот относительно поперечной горизонтальной оси с любой заданной от времени угловой скоростью (когда координаты вертикально ориентированных штоков линейных приводов находятся в противофазе относительно поперечной горизонтальной оси, а амплитуды выдвижения штоков пропорциональны расстоянию от винта до поперечной горизонтальной оси).
При этом рабочие характеристики (например, скорость, амплитуда, частота, угол наклона и т.п.) каждого режима, как было ранее указано, могут быть отрегулированы автоматически (по показаниям системы датчиков) или заданы пользователем посредством прямого указания значений с помощью пульта управления или иных устройств ввода команд пользователя, что обеспечивает широкую вариативность форм колебательных движений, реализуемых заявленной конструкцией матраса.
Для обеспечения вышеуказанных вариантов перемещений и трансформаций матраса необходимо не менее 3-х линейных приводов, штоки которых расположены не на одной прямой и рассредоточены по поверхности составной подложки матраса. Оптимальное количество линейных приводов устройства вертикального перемещения определяется совокупностью технических и технологических факторов: весом матраса, потребляемой мощностью электродвигателей, силовыми и кинематическими характеристиками линейных приводов, их надежностью и безотказностью в работе, уровнями вибрации и шума при работе линейных приводов устройства вертикального перемещения, надежностью устройства синхронизации функционирования линейных приводов и т.п. Точное расположение линейных приводов на верхней поверхности опорного основания зависит от их количества, мощности, компоновки функциональных и конструктивных блоков, требованиям к шумоизоляции. В общем случае, максимальное количество вертикальных линейных приводов ограничено физическими размерами опорного основания устройства вертикального перемещения физическими размерами линейных приводов, то есть возможностью их размещения на опорном основании устройства вертикального перемещения.
В статическом положении трансформируемый укачивающий матрас представляет собой обычный матрас. За счет автоматических стопорных устройств в линейных приводах, действующих как при поданном напряжении, так и без электрической нагрузки, отсутствуют люфты и проскальзывания в линейных приводах под тяжестью самого устройства и с лежащим (стоящим, сидящим, прыгающем) на нем пользователем, что обеспечивает безопасный и комфортный режим эксплуатации устройства.
Исходя из требований безопасности эксплуатации трансформируемого укачивающего матраса, а также обеспечения комфортного режима засыпания и сна, к линейным приводам, используемым в составе конструкции заявленного изобретения и конструкции в целом, могут быть предъявлены требования обеспечения шумоизоляции.
В составе заявленного изобретения, устройство матраса снабжено устройством шумоизоляции, состоящим из двух контуров - систему распределенных локальных 8 контуров шумоизоляции в виде локальной оболочки вокруг каждого линейного привода и поверхностного 9 контура, в виде единой оболочки охватывающей снаружи нижнюю поверхность опорного основания, а сверху - вдоль нижней поверхности спального места, соединенных между собой по контуру боковой поверхностью оболочки контура шумоизоляции. Устройство шумоизоляции, предпочтительно, обеспечивает уровень шума не выше 25 дБ.
При этом, локальный контур шумоизоляции представляет собой многослойную оболочку, где каждый слой состоит из скрепленных между собой «гармошкой» ромбовидных фрагментов шумопоглощающих материалов, выполненных с возможностью растяжения оболочки при выдвижении штока и сложения при втягивании штока. Каждая оболочка локального контура выполнена охватывающей по боковой поверхности корпус обоймы 6 линейного привода, соединенной сверху с нижней поверхностью составного элемента подложки, а снизу - с верхней поверхностью опорного основания. Каждый слой локальной шумоизоляционной оболочки изготавливается из шумопоглощающего материала, рассчитанного на поглощение определенного спектра шумов. Количество слоев локального контура зависит от требуемых технических параметров шумоизоляции. Поверхностный контур шумоизоляции имеет структуру и состав аналогичный локальному контуру. Материалы слоев шумопоглощения, предпочтительно, изготовлены из натуральных и синтетических тканных и нетканых материалов. Количество слоев и состав материалов в локальных и поверхностном контурах шумоизоляции может быть разным.
Согласно заявленному решения изобретения, конструкция трансформируемого укачивающего матраса, предпочтительно, снабжена защитным чехлом, выполненным в виде единой съемной оболочки, охватывающей конструкцию укатывающего матраса в целом. Защитный чехол препятствует проникновению внутрь конструкции пыли, грязи, жидкости, минимизируя риски повреждения устройства, повышая его эксплуатационные характеристики, в частности срок его службы Эксплуатация заявленного устройства матраса в любом режиме обладает высоким уровнем безопасности за счет изоляции всех движущихся частей устройства внутри защитного чехла, что исключает возможность травмирования пользователя при активной работе механизма перемещения и/или трансформации. Предпочтительно, защитный чехол выполнен из эластичной, упругой ткани, что позволяет усилить защитные свойства чехла.
Наружный контур трансформируемого укачивающего матраса может быть снабжен ультразвуковыми датчиками, срабатывание которых при любом пересечении контура устройства останавливает работу приводов.
Для повышения безопасности эксплуатации конструкции матрас может быть дополнительно снабжен системой охлаждения электрических двигателей и/или верхней поверхности спального места, аккумулятором, питающим линейные приводы и/или аккумулятором в качестве резервного источника питания, и/или электронной системой защиты от скачков напряжения и токов короткого замыкания. Данные средства повышения безопасности эксплуатации матраса могут быть осуществлены любым, известным из уровня техники способом, с применением известных конструктивных решений, материалов и технологий, применимых в данной области техники.
Для удобства эксплуатации трансформируемого укачивающего матраса опорное основание может быть дополнительно снабжено системой поворотных резиновых колес малого диаметра, приводимых в движение собственными электрическими двигателями, прикрепленных к нижней плоскости опорного основания. С помощью системы колес матрас может передвигаться по ровному полу самостоятельно или по команде пользователя.
Представленный пример осуществления заявленного изобретения является одним из предпочтительных вариантов его исполнения, поскольку обеспечивает высокую степень компактности конструкции и комфортность и безопасности эксплуатации, т.к. усилия передаваемые от устройств линейного перемещения матрасу равномерно распределены по всей поверхности подложки матраса, позволяя управлять режимом его перемещения и трансформации с высокой точностью настройки и обеспечения комфортных и безопасных условий эксплуатации. Трансформируемый укачивающий матрас может быть модифицирован в колыбель для новорожденных, кресло-качалку, устройство для кратковременного дневного сна NAP POD, кровать для морских судов и т.п.
Таким образом, заявленная конструкция трансформируемого укачивающего матраса, за счет размещения линейных приводов распределенными по поверхности опорного основания и подложки спального места, устройств поддержаний приводов в вертикальном положении и компенсации поворота, а также наличия контуров шумоизоляции, обеспечивающих шумоизоляцию приводов и конструкции в целом, в сочетании с возможностью управления режимами качания в автоматическом и ручном режиме, с учетом актуального состояния пользователя, обеспечивает повышение эксплуатационных характеристик трансформируемого укачивающего матраса, за счет расширении возможностей по реализации режима качания, повышения уровня комфортности, контроля и безопасности эксплуатации устройства трансформируемого укачивающего матраса, а также повышения шумоизоляции конструкции.