一种高铁多功能旋转座椅设计

宋京



一种高铁多功能旋转座椅设计

宋京

（长安大学汽车学院，陕西 西安 710064）

为了高铁座椅舒适化及操作便捷性，文章设计了一种多功能旋转座椅，设计包括：整体座椅旋转功能，到站提醒功能，以及通过摄像头人脸识别算法，疲劳检测算法判断座位是否有乘客及其是否处在疲劳状态以便进行久坐提醒及降低显示屏功耗等动能。为高铁座椅高效化提供一种解决方案。

旋转；多功能；座椅；人脸识别

前言

近年来，我国高铁建设迅速发展，我们发现平常高铁出行中乘务员对每个乘客的到站信息并不是很了解；还是有乘客做过站的情况出现；有些乘客一坐就是几个小时，容易疲劳，没有为乘客提供提醒功能，当座椅需要调整方向时，需要工作人员耗费大量时间去人工调整。基于以痛点，本文设计此高铁多功能旋转座椅，具有一定的现实意义。

1 机械结构设计

机械结构如下图1所示，座位的靠背反面安装有液晶屏1，液晶屏内置车票二维码扫描器；振动器3安装于座椅靠背正面；小型旋转摄像头13安装于座椅上方的行李架上并倾斜一定角度，座位旋转盘7通过定位销与座位架6底部连接，在座位旋转盘7与底座8之间安装有步进电机9和两个丝杆螺母机构5，步进电机9顶端旋转部分与旋转盘7连接，丝杆螺母机构5顶部与座位架6连接。

图1

2 算法设计

识别座位是否有乘客及其是否处在疲劳状态包括运用AdaBoost算法进行人脸检测：AdaBoost算法是一种迭代算法，即针对同一个训练集训练不同的分类器，即弱分类器，然后把这些弱分类器集合起来，构成一个更强的最终分类器。给定一系列训练样本(1,1)，(2,2)，.......(p,q)，其中1=0表示其为非人脸样本，1=1表示人脸样本，为总共的训练样本数。

对每个特征f，训练一个弱分类器（,,,）；计算对应所有特征的若分类器的加权r错误率ζ ：

（3）选取最佳的弱分类器h（）

（4）最后的强分类为：

经上述算法处理后，可得到三个或两个人脸部分图像，需对人脸图像进行标号和单独处理，运用模板匹配算法进行人眼粗定位：设模板匹配系数为()：

其中：

由于人眼近似于圆形，便可以运用极坐标变化进行人眼瞳孔精确定位和状态识别：

对粗定位区域进行边缘点检测，并保存它的坐标（X,Y）；设角度与半径r的变化范围；

计算出在单位时间内图像帧的总数量，与人脸位置坐标不变的图像帧总数量的比值：

将W值与实验模板中人在疲劳状体下的1值比较，判断乘客是否进入疲劳状态。

计算出在单位时间内图像帧的总数量，与眼睛闭合状态图像帧的总数量的比值：

将T值与实验模板中人在疲劳状体下的1值比较，判断乘客是否进入疲劳状态。

判断出无乘客或乘客进入疲劳状态后，液晶显示屏自动进入免打扰模式，但震动系统仍需继续运行。

3 旋转设计

座位旋转盘通过定位销与座位架底部连接，在座位旋转盘与底座之间安装有步进电机和两个丝杆螺母机构，步进电机顶端旋转部分与旋转盘连接，丝杆螺母机构顶部与座位架连接。电机配合丝杆螺母机构在座位启动旋转后，自动下降至座位旋转盘下一段距离，待座椅旋转结束方向固定后，回升至原先位置实现座位固定。步进电机精确控制座位旋转角度实现座位180°旋转。经查高铁车厢横向尺寸总长1=2410，二等座三人座椅横向尺寸2=1420，二人座椅横向尺寸3=930，整个车厢座椅同时旋转，座椅之间在旋转过程中始终保持平行状态，所以不存在纵向干涉问题，以座椅中心为旋转中心，座椅旋转过程中所形成的两个半圆直径之和为4=23502410=1，所以也不存在横向干涉问题。

4 结论

与现有技术相比，本设计可以使乘客体验更舒适，使列车更智能，效率更高，管理更方便，减少人工成本。

[1] 金传洋,孙剑桥,邱雪欢,张惠民.基于PCA算法的人脸识别算法设计与实现[J].福建电脑,2018,34(11):108-109+117.

[2] 仇维斌,陈辉,严岩.高速列车座椅自动旋转控制器设计[J].微特电机,2017,45(06):87-89+97.

Design of a High-speed Rail Multi-function Rotary Seat

Song Jing

( School of Automobile, Chang'an University, shaanxi Xi'an 710064 )

For high iron seat comfort and convenience operation, this paper designs a multi-function rotating seats, design includes: overall seat rotate function, remind function, and through the camera face recognition algorithm, a passenger and its fatigue detection algorithm to determine whether a seat is a state of fatigue for sedentary remind and reduce the power consumption of the display screen and other kinetic energy.It provides a solution for the high efficiency of high speed rail seats.

Rotation; multi-function; seat; face recognition

A

1671-7988(2019)03-149-02

U238

A

1671-7988(2019)03-149-02

U238

宋京(1994.7-)，男，陕西渭南，硕士，学生，研究方向智能机械。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.03.049