CN103292125B - 自动平板电脑支架 - Google Patents

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一种自动平板电脑支架，涉及一种电脑支架，包括底部组件、高度调节组件、旋转组件、人脸定位系统和自动控制系统；所述的高度调节组件固定安装在底部组件上，旋转组件安装于高度调节组件的顶部，旋转组件的末端与平板电脑连接；人脸定位系统用于实现人脸到平板电脑间距的定位，该人脸定位系统安装在旋转组件的末端上；自动控制系统用于实现对高度调节组件、旋转组件、人脸定位系统的自动控制，该自动控制系统的输入输出端与人脸定位系的输出输入端连接，自动控制系统的输出端分别与高度调节组件、旋转组件连接。本发明可以任意角度调节视角方向，可有效提高工作舒适度，改善腰椎和颈椎的疲劳；可适用于平板电脑的支撑，适用范围广。

Description

自动平板电脑支架
技术领域
本发明涉及一种电脑支架，特别是一种适用于平板电脑的自动平板电脑支架。
背景技术
人们在悠闲娱乐和办公使用平板电脑时，经常存在如下问题：
1.对于平板电脑的固定没有专门的支架，造成电脑滑落或碰摔的危险性较大。
2.通常平板电脑被人们用手拿着或拖着，人们的视角固定，坐姿长久不变，容易造成视疲劳和腰椎、颈椎的疲劳，这种职业病对于劳动者已造成严重伤害，同时也影响了工作的效率。
3.通常人们在办公会议讨论同一议题时，每人一台电脑，占据了太多会议桌的面积。或者为了让参会者了解会议内容，每人打印一套会议资料，纸张浪费严重，与国家提倡的节约型社会有距离。
4.通常电脑只适应桌面安装，对于卧室困难较大，尤其在仰卧位时无法观看和操作电脑。
因此，有人提出了各种各样的平板电脑支架方案，如公开号为CN202868226U的“平板电脑支架”，但这些平板电脑支架只能通过人为判断使用者与平板电脑之间的距离，进而手动调节支架的升降或旋转，以达到舒适的角度，其操作既复杂又麻烦。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种可以自动识别使用者与平板电脑之间的距离，进而全自动调节任意角度及方向的自动平板电脑支架，以便有效提高使用者娱乐和工作的舒适度。
解决上述技术问题的技术方案是：一种自动平板电脑支架，包括底部组件、高度调节组件、旋转组件、人脸定位系统以及自动控制系统；所述的高度调节组件固定安装在底部组件上，所述的旋转组件安装于高度调节组件的顶部，该旋转组件的末端通过夹持装置与平板电脑连接；所述的人脸定位系统用于实现人脸到平板电脑之间距离的定位，该人脸定位系统安装在旋转组件的末端上；所述的自动控制系统用于实现对高度调节组件、旋转组件、人脸定位系统的自动控制，该自动控制系统的输入输出端与人脸定位系统的输出输入端连接，自动控制系统的输出端还分别与高度调节组件、旋转组件连接。
本发明的进一步技术方案是：所述的底部组件包括底座、立柱，所述的底座包括顶板、与顶板连接的套筒、与套筒底部连接的底板，所述的立柱底端固定安装在底座的顶板上。
本发明的进一步技术方案是：所述的高度调节组件包括电机A、齿轮A、齿轮B、齿轮C、丝杆、垂直伸缩杆；所述的电机A固定在底座的顶板上，所述的齿轮A固定在电机A的输出轴上，齿轮B固定于底座的顶板上，齿轮C固定于丝杆的底端，所述的齿轮A与齿轮B啮合，齿轮B与齿轮C啮合；所述的丝杆底端通过轴承安装在立柱内，该丝杆的顶端与垂直伸缩杆连接，垂直伸缩杆的顶部伸出立柱与旋转组件连接。
本发明的再进一步技术方案是：所述的旋转组件包括水平旋转组件、二次水平旋转组件，所述的水平旋转组件包括电机B、水平推力球轴承、水平转台，所述的电机B固定在垂直伸缩杆的顶部，水平推力球轴承的下圈与电机B的外壳固定连接，所述的水平转台同时与水平推力球轴承的上圈和电机B的输出轴固定连接；所述的二次旋转组件包括电机C、深沟球轴承A、深沟球轴承B、水平臂、位于水平臂内的细杆，所述的深沟球轴承A、深沟球轴承B的内圈与细管固定连接，深沟球轴承A、深沟球轴承B的外圈与水平臂内部固定连接，所述的深沟球轴承A还与水平转台固定连接，所述的电机C位于水平转台内并与水平推力球轴承的上圈固定连接，电机C的输出轴与深沟球轴承A的内圈固定连接，细管的末端伸出水平伸缩管并通过夹持装置与平板电脑连接。
本发明的更进一步技术方案是：所述的旋转组件还包括有微调节组件，该微调节组件包括转向头、转向夹头，所述的转向头与细管的末端端部转动连接，转向夹头的一端与转向头连接，另一端通过夹持装置与平板电脑连接。
所述的水平旋转组件还包括用于实现水平臂受力平衡的配重，该配重安装于水平转台的一端。
所述的人脸定位系统包括三个超声波传感器，该三个超声波传感器分别呈三角状安装在夹持装置上。
所述的自动控制系统包括电源、单片机主控电路、超声波传感器控制电路、电机A控制电路、电机B控制电路、电机C控制电路以及USB供电电路；所述的电源输出端分别与单片机主控电路、USB供电电路连接，所述的单片机主控电路的输出端分别与电机A控制电路、电机B控制电路、电机C控制电路的输入端连接，该电机A控制电路、电机B控制电路、电机C控制电路的输出端分别与电机A、电机B、电机C的输入端连接，所述的超声波传感器控制电路的输入输出端与单片机主控电路的输出输入端连接，该超声波传感器控制电路的输出输入端与超声波传感器连接。
由于采用上述技术方案，本发明之自动平板电脑支架与现有技术相比，具有以下有益效果：
1．可以自动识别使用者与平板电脑之间的距离，全自动调节任意角度及方向：
由于本发明包括底部组件、高度调节组件、旋转组件、人脸定位系统以及自动控制系统；其中，底部组件用于支撑整个支架的重量，高度调节组件、旋转组件用于实现对平板电脑进行任意角度及方向的调节，人脸定位系统用于实现使用者的人脸到平板电脑之间距离的定位，自动控制系统用于实现对高度调节组件、旋转组件、人脸定位系统的自动控制，使用时，人脸定位系统定位使用者的人脸到平板电脑之间的距离，并将该距离反馈至自动控制系统，自动控制系统控制高度调节组件、旋转组件对平板电脑进行任意角度及方向的调节。因此，本支架可以自动识别使用者与平板电脑之间的距离，全自动调节任意角度及方向，使用起来非常方便。
2．可以缓解视觉疲劳、腰椎以及颈椎职业病痛：
    本发明中，通过旋转组件实现大范围的水平调节，通过高度调节组件实现高度调节，通过微调节组件实现微调平板电脑显示器方向。平板电脑显示器方向通过人脸定位跟随坐姿而改变平板电脑的位置，最大限度减轻了视觉神经的疲劳，改善了腰椎和颈椎的疲劳状态。
3．使用更加舒适：
本发明中，通过人脸定位系统即人的脸部位置不同，改变垂直伸缩杆的高度以及水平臂长度、二次旋转角度适应人的视角，使人们在使用过程中更加舒适。
4．适用范围广：
    本发明既可以适用于平板电脑的支撑，又可适用于笔记本电脑的支撑，其适用范围广。
综上所述，本发明可以任意角度调节视角方向，可以有效提高工作舒适度，改善腰椎和颈椎的疲劳；使用更加舒适，可适用于平板电脑和笔记本电脑的支撑，适用范围广。
下面，结合附图和实施例对本发明之自动平板电脑支架的技术特征作进一步的说明。
附图说明
图1：本发明之自动平板电脑支架的结构示意图，
图2：人脸定位系统的安装位置关系示意图，
图3：自动控制系统的结构框图，
图4：单片机主控电路的电路图，
图5：USB供电电路的电路图。
在上述附图中，各标号如下：
1-底部组件，
101-底座，102-立柱，1011-顶板，1012-套筒，1013-底板，
2-高度调节组件，
201-电机A，202-齿轮A，203-齿轮B，204-齿轮C，205-丝杆，206-垂直伸缩杆，
3-旋转组件，
301-水平旋转组件，
3011-电机B，3012-水平推力球轴承，3013-水平转台，3014-配重，
302-二次水平旋转组件， 
3021-电机C，3022-深沟球轴承A，3023-水平臂，3024-细杆，3025-深沟球轴承B，
303-微调节组件，3031-转向头，3032-转向夹头， 
4-人脸定位系统，401-超声波传感器，
5-自动控制系统，501-电源，502-单片机主控电路，503-超声波传感器控制电路，
504-电机A控制电路，505-电机B控制电路，506-电机C控制电路，507-USB供电电路，6-平板电脑， 7-夹持装置。
具体实施例
实施例一：
图1中公开的是一种自动平板电脑支架，该支架由底部组件1、高度调节组件2、旋转组件3、人脸定位系统4以及自动控制系统5组成；所述的高度调节组件2固定安装在底部组件1上，所述的旋转组件3安装于高度调节组件2的顶部，该旋转组件3的末端通过夹持装置7与平板电脑6连接；所述的人脸定位系统4用于实现人脸到平板电脑6之间距离的定位，该人脸定位系统4安装在旋转组件3的末端上；所述的自动控制系统5用于实现对高度调节组件2、旋转组件3、人脸定位系统4的自动控制，该自动控制系统5的输入输出端与人脸定位系统4的输出输入端连接，自动控制系统5的输出端还分别与高度调节组件2、旋转组件3连接。
上述的底部组件1包括底座101、立柱102，所述的底座101包括顶板1011、与顶板1011连接的套筒1012、与套筒1012底部连接的底板1013，所述的立柱102底端固定安装在底座101的顶板1011上。
上述的高度调节组件2包括电机A201、齿轮A202、齿轮B203、齿轮C204、丝杆205、垂直伸缩杆206；所述的电机A201通过电机锁半圆头螺栓固定在底座101的顶板1011上，所述的齿轮A202固定在电机A201的输出轴上，齿轮B203固定于底座101的顶板1011上，齿轮C204固定于丝杆205的底端，所述的齿轮A202与齿轮B203啮合，齿轮B203与齿轮C204啮合；所述的丝杆205底端通过轴承安装在立柱102内，该丝杆205的顶端与垂直伸缩杆206连接，垂直伸缩206杆的顶部伸出立柱102与旋转组件3连接。
上述的旋转组件3包括水平旋转组件301、二次水平旋转组件302和微调节组件303，所述的水平旋转组件301包括电机B3011、水平推力球轴承3012、水平转台3013，所述的电机B3011固定在垂直伸缩杆206的顶部，水平推力球轴承3012的下圈与电机B3011的外壳连接，所述的水平转台3013同时与水平推力球轴承3012的上圈和电机B的输出轴固定连接。
所述的二次旋转组件302包括电机C3021、深沟球轴承A3022、深沟球轴承B3025、水平臂3023、位于水平臂内的细杆3024，所述的深沟球轴承A3022、深沟球轴承B3025的内圈与细管3024固定连接，深沟球轴承A3022、深沟球轴承B3025的外圈与水平臂3023内部固定连接，所述的深沟球轴承A3022还与水平转台3013固定连接，所述的电机C3021位于水平转台3013内并与水平推力球轴承3012的上圈固定连接，电机C3021的输出轴与深沟球轴承A3022的内圈固定连接，细管3024的末端伸出水平伸缩管3023外。
所述的微调节组件303包括转向头3031、转向夹头3032，所述的转向头3031与伸出水平伸缩管3023外的细管3024末端端部转动连接，转向夹头3032的一端与转向头3031连接，另一端通过夹持装置7与平板电脑6连接。
所述的水平旋转组件301还包括用于实现水平臂受力平衡的配重3014，该配重3014安装于水平转台3013的一端。
上述的人脸定位系统4包括三个超声波传感器401，该三个超声波传感器401分别呈三角状安装在夹持装置7上（参见图2），夹持装置7采用抓爪或其它公知的夹持装置。
上述的自动控制系统5包括电源501、单片机主控电路502、超声波传感器控制电路503、电机A控制电路504、电机B控制电路505、电机C控制电路506以及USB供电电路507（参见图3）；所述的电源501输出端分别与单片机主控电路502、USB供电电路507连接，其中USB供电电路507用于在使用平板电脑支架时，没有必要再给平板电脑在连接一个电源设配器，而将USB数据线直接插在平板电脑支架上的USB充电接口即可，其电路图参见图5所示；所述的单片机主控电路502的电路图如图4所示，该单片机主控电路502的输出端分别与电机A控制电路504、电机B控制电路505、电机C控制电路506的输入端连接，该电机A控制电路504、电机B控制电路505、电机C控制电路506的输出端分别与电机A201、电机B3011、电机C3021的输入端连接，所述的超声波传感器控制电路503的输入输出端与单片机主控电路502的输出输入端连接，该超声波传感器控制电路503的输出输入端与超声波传感器连接。
上述的单片机主控电路502、超声波传感器控制电路503、电机A控制电路504、电机B控制电路505、电机C控制电路506以及USB供电电路507均为现有技术，这里不再对其详细电路结构作一一赘述。
本发明的自动平板电脑支架工作原理如下：
开始使用时，给本支架通上220V交流电，支架上的各个部分自动调节到默认设置的的位置，把平板电脑装上支架，然而开始打开人脸定位系统的三个超声波传感器，进入自动人脸定位的程序，实现实时的定位、跟踪的功能。
当人脸定位系统检测到人脸到平板电脑的距离不在设定值范围时，自动控制系统控制分别控制电机A、电机B、电机C工作，其中电机A带动齿轮A转动，齿轮A带动齿轮B、齿轮B带动齿轮C转动，齿轮C转动带动丝杆升降，由于丝杆与垂直伸缩杆的升缩端连接，垂直伸缩杆的升缩端又与旋转组件连接，因此可带动整个旋转组件作升降运动，而平板电脑是安装在旋转组件的末端，因而可带动平板电脑升降实现高度方向的自动调节。
电机B由于受到自动控制系统的控制开始工作，该电机B的输出轴旋转，带动水平旋转组件的水平转台旋转，进而带动平板电脑进行水平范围内的调整，实现自由旋转。
电机C由于受到自动控制系统的控制开始工作，该电机C带动二次旋转组件的细杆旋转进行前后范围内的调整，实现第二次自由旋转。
而位于细杆末端的微调节组件还可以进行手动微调节的调整，实现三次自由旋转，直至人脸定位系统检测到人脸到平板电脑的距离在设定值范围，使平板电脑出现在使用者的最佳视觉角度。

Claims (7)

1.一种自动平板电脑支架，其特征在于：包括底部组件（1）、高度调节组件（2）、旋转组件（3）、人脸定位系统（4）以及自动控制系统（5）；所述的高度调节组件（2）固定安装在底部组件（1）上，所述的旋转组件（3）安装于高度调节组件（2）的顶部，该旋转组件（3）的末端通过夹持装置（7）与平板电脑（6）连接；所述的人脸定位系统（4）用于实现人脸到平板电脑（6）之间距离的定位，该人脸定位系统（4）安装在旋转组件（3）的末端上；所述的自动控制系统（5）用于实现对高度调节组件（2）、旋转组件（3）、人脸定位系统（4）的自动控制，该自动控制系统（5）的输入输出端与人脸定位系统（4）的输出输入端连接，自动控制系统（5）的输出端还分别与高度调节组件（2）、旋转组件（3）连接；所述的底部组件（1）包括底座（101）、立柱（102），所述的底座（101）包括顶板（1011）、与顶板（1011）连接的套筒（1012）、与套筒（1012）底部连接的底板（1013），所述的立柱（102）底端固定安装在底座（101）的顶板（1011）上。
2.根据权利要求1所述的自动平板电脑支架，其特征在于：所述的高度调节组件（2）包括电机A（201）、齿轮A（202）、齿轮B（203）、齿轮C（204）、丝杆（205）、垂直伸缩杆（206）；所述的电机A（201）固定在底座（101）的顶板（1011）上，所述的齿轮A（202）固定在电机A（201）的输出轴上，齿轮B（203）固定于底座（101）的顶板（1011）上，齿轮C（204）固定于丝杆（205）的底端，所述的齿轮A（202）与齿轮B（203）啮合，齿轮B（203）与齿轮C（204）啮合；所述的丝杆（205）底端通过轴承安装在立柱（102）内，该丝杆（205）的顶端与垂直伸缩杆（206）连接，垂直伸缩杆（206）的顶部伸出立柱（102）与旋转组件（3）连接。
3.根据权利要求2所述的自动平板电脑支架，其特征在于：所述的旋转组件（3）包括水平旋转组件（301）、二次水平旋转组件（302），所述的水平旋转组件（301）包括电机B（3011）、水平推力球轴承（3012）、水平转台（3013），所述的电机B（3011）固定在垂直伸缩杆（206）的顶部，水平推力球轴承（3012）的下圈与电机B（3011）的外壳固定连接，所述的水平转台（3013）同时与水平推力球轴承（3012）的上圈和电机B的输出轴固定连接；所述的二次旋转组件（302）包括电机C（3021）、深沟球轴承A（3022）、深沟球轴承B（3025）、水平臂（3023）、位于水平臂内的细杆（3024），所述的深沟球轴承A（3022）、深沟球轴承B（3025）的内圈与细杆（3024）固定连接，深沟球轴承A（3022）、深沟球轴承B（3025）的外圈与水平臂（3023）内部固定连接，所述的深沟球轴承A（3022）还与水平转台（3013）固定连接，所述的电机C（3021）位于水平转台（3013）内并与水平推力球轴承（3012）的上圈固定连接，电机C（3021）的输出轴与深沟球轴承A（3022）的内圈固定连接，细杆（3024）的末端伸出水平臂（3023）并通过夹持装置（7）与平板电脑（6）连接。
4.根据权利要求3所述的自动平板电脑支架，其特征在于：所述的旋转组件（3）还包括有微调节组件（303），该微调节组件（303）包括转向头（3031）、转向夹头（3032），所述的转向头（3031）与细杆（3024）的末端端部转动连接，转向夹头（3032）的一端与转向头（3031）连接，另一端通过夹持装置（7）与平板电脑（6）连接。
5.根据权利要求4所述的自动平板电脑支架，其特征在于：所述的水平旋转组件（301）还包括用于实现水平臂受力平衡的配重（3014），该配重（3014）安装于水平转台（3013）的一端。
6.根据权利要求5所述的自动平板电脑支架，其特征在于：所述的人脸定位系统（4）包括三个超声波传感器（401），该三个超声波传感器（401）分别呈三角状安装在夹持装置（7）上。
7.根据权利要求6所述的自动平板电脑支架，其特征在于：所述的自动控制系统（5）包括电源（501）、单片机主控电路（502）、超声波传感器控制电路（503）、电机A控制电路（504）、电机B控制电路（505）、电机C控制电路（506）以及USB供电电路（507）；所述的电源（501）输出端分别与单片机主控电路（502）、USB供电电路（507）连接，所述的单片机主控电路（502）的输出端分别与电机A控制电路（504）、电机B控制电路（505）、电机C控制电路（506）的输入端连接，该电机A控制电路（504）、电机B控制电路（505）、电机C控制电路（506）的输出端分别与电机A（201）、电机B（3011）、电机C（3021）的输入端连接，所述的超声波传感器控制电路（503）的输入输出端与单片机主控电路（502）的输出输入端连接，该超声波传感器控制电路（503）的输出输入端与超声波传感器连接。
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