CN104622610B - 基于红外视距监控的坐姿矫正装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于红外测距监控的坐姿矫正装置，包括佩戴在人头部的基座、设置在所述基座上的距离检测模块、视线遮挡物、可视状态切换机构、与所述距离检测模块和可视状态切换机构信号连接的控制模块、为装置各个部分供电的电源模块。该装置由于采用通过改变使用者视物状态的方式来矫正坐姿、其作用方式温和且高效，同时像玩具一样具有娱乐效果，利于儿童接受，可实现更好地矫正坐姿和预防近视效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种坐姿矫正装置，属于消费电子领域。
背景技术
儿童近视的发病率在中国逐年上升，正严重危害少年儿童的健康，坐姿矫正是预防近视的重要手段。目前已有采用背背佳、坐姿调整耳套等方式进行坐姿矫正的产品，但需要穿在身上的矫姿方法不够方便，且价格较高；采用耳套进行语音提醒的方式因为不能直接限制使用者的姿势也常不能达到很好的矫姿效果。
本发明提供一种基于红外视距监控的坐姿矫正装置，使用者通过佩戴矫姿眼镜等头部佩戴的装置进行姿势矫正，使用过程中其必须使眼镜与桌面保持足够的距离，即保持端正的坐姿才能通过矫姿眼镜视物，进行看书写字。
发明内容
技术问题：本发明提供了一种能够判断坐姿是否正确，并以此改变矫姿眼镜可视状态，达到调节坐姿目的的基于红外测距监控的坐姿矫正装置。
技术方案：本发明的基于红外测距监控的坐姿矫正装置，包括佩戴在人头部的基座、设置在所述基座上的距离检测模块、视线遮挡物、可视状态切换机构、与所述距离检测模块和可视状态切换机构信号连接的控制模块、为装置各个部分供电的电源模块。距离检测模块采用红外距离检测器，用以检测人眼部与桌面距离并将距离信息输入到控制模块。控制模块用以将人眼部与桌面距离信号与状态切换阈值进行比较，并根据比较判断结果对可视状态切换模块发出指令，实时切换可视状态。可视状态切换机构采用与视线遮挡物联动的机电结构，根据控制模块的指令动作，控制视线遮挡物的可视与不可视状态切换。
本发明的优选方案中，该装置还可包括可视状态检测模块，用以检测视线遮挡物的可视状态并传给控制模块。
本发明的优选方案中，控制模块在距离信息小于状态切换阈值时发出“切换到遮挡/不可视状态”信号，在距离信息大于阈值距离时发出“切换到可视状态”信号。
本发明的优选方案中，基座为眼镜框或帽子。
本发明的优选方案中，视线遮挡物为遮挡镜片或遮挡膜。
本发明的优选方案中，可视状态切换机构采用微型电机与转轴或齿轮组成的机电结构，通过开关芯片控制电机的正反转，转轴或齿轮带动遮挡镜片的抬起与放下、或带动遮挡膜的展开与卷起，实现可视与不可视状态的切换。
本发明装置通过红外检测佩戴者眼镜与视物之间的距离，从而判断坐姿是否正确，并以此改变矫姿眼镜可视状态，达到调节坐姿的目的。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
相比现有的基于语音提醒的方式来矫正使用者姿态的装置，由于能够直接限制使用者的视物状态而具有更好的矫正效果；相比矫姿马甲和矫姿座椅等通过机械力来矫正使用者坐姿的装置，该装置由于小巧且只需要佩戴在头部，不需要穿在身上，也不需要调节高度，因此使用方便、易于调节、便于携带、不会因使用者身高体型不同而效果不同；此外，该装置由于采用通过改变使用者视物状态的方式来矫正坐姿、其作用方式温和且高效，同时像玩具一样具有娱乐效果，利于儿童接受，可实现更好地矫正坐姿和预防近视效果。
附图说明
图1是该坐姿矫正装置的结构框图。
图2是采用遮蔽膜的卷起/展开进行可视状态切换的坐姿矫正眼睛外观示意图。
图3是采用遮挡镜片的抬起/落下进行可视状态切换的坐姿矫正眼睛外观示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明提出的基于红外视距监控的坐姿矫正装置主要由电源模块、距离检测模块、控制模块和可视状态切换模块组成，其还可包含可视状态检测模块和声音模块。该坐姿矫正装置的电源模块为装置各个部分供电；距离检测模块采用红外距离检测器，输出反应距离的模拟电压；控制模块根据距离判断结果实时对可视状态切换模块进行控制；可视状态切换模块根据控制模块指令对眼镜的可视与不可视状态进行切换；可视状态检测模块检测所述坐姿矫正装置的可视状态并传给控制模块，用于控制模块的分析、控制和指示；声音模块根据控制模块的指令发出语音或/和音乐提示等声音。
电源模块的一种实现方案是采用锂电池供电。
电源模块同时可使用多片电源管理芯片进行装置的电压管理，实现装置各个部分不同的电压需求。如电源模块使用可以重复充电的3.7V锂电池作为电压源，使用BOOST芯片进行升压，为系统提供电压为5v的电源，为距离传感器和电机供电；利用LDO进行降压，为MCU和声音模块提供3.8v及2.5v电压，同时电源管理芯片将剩余电量、电压输出状态等信息传递给MCU。
距离检测模块的一种实现方案是采用红外距离检测器，输出电压反应距离大小。例如，红外距离传感器将距离信息转化为模拟电压值，电压值大小与距离的倒数成正比关系，控制模块的MCU按一定频率对此输入电压值进行采样，通过分析内置的电压距离关系，判断出使用者眼睛距离视物的距离。
控制模块的一种实现方案是采用MCU，将距离、装置状态、电源状态、用户交互(如按键输入，声音播放选择)等多种信息进行综合分析，实时对系统进行控制。MCU利用集成在芯片上的AD转换芯片将电压值转换成距离量，并利用程序判断距离。控制模块周期性或促发式(当测试距离和阈值距离间关系反转时促发)采样距离信号，如果距离短于阈值距离则发出“切换到遮挡/不可视状态”信号，如果距离长于阈值距离，则发出“切换到可视状态”信号。
可视状态切换模块的一种实现方案是使用微型电机与齿轮或转轴组成一个机械结构，根据控制模块的指令，通过开关芯片控制电机的正反转，带动遮挡镜片的抬起与放下，以达到可视与不可视状态切换的作用，收到“切换到遮挡/不可视状态”信号时使遮挡镜片放下，收到“切换到可视状态”信号时使遮挡镜片抬起。基于该方案的一个坐姿矫正眼睛的外观示意图如附图2所示。图中“1”所示为该坐姿矫正装置的距离检测模块和可视切换模块机械结构所处位置。
可视状态切换模块的另一种实现方案是使用微型电机与齿轮、转轴、绕线组、遮挡膜组成一个机械结构，通过开关芯片控制电机的正反转，通过转轴带动使遮挡膜展开或卷起，形成在使用眼前向上或向下移动的效果，以实现可视与不可视状态的切换，收到“切换到遮挡/不可视状态”信号时使遮挡膜展开，收到“切换到可视状态”信号时使遮挡膜卷起。基于该方案的一个坐姿矫正眼睛的外观示意图如附图3所示。图中“1”指红外测距和控制芯片集成模块，可内嵌电池，“2”为可视状态切换模块的电机所在位置，“3”为传动轴，“4”为柔性遮挡膜，“5”为状态检测触点。
可视状态检测的一种实现方案是通过开关检测姿势矫正装置的可视状态，并返回给MCU进行判别和控制。
声音模块的一种实现方案是采用MP3芯片及TF卡，在MCU的控制下，实现语音提醒或/和音乐提示等发声功能，达到辅助坐姿矫正的目的。
上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于红外测距监控的坐姿矫正装置，其特征在于，该装置包括佩戴在人头部的基座、设置在所述基座上的距离检测模块、视线遮挡物、可视状态切换机构、与所述距离检测模块和可视状态切换机构信号连接的控制模块、为装置各个部分供电的电源模块、用以检测视线遮挡物的可视状态并传给控制模块的可视状态检测模块；
所述距离检测模块采用红外距离检测器，用以检测人眼部与桌面距离并将距离信息输入到控制模块；
所述控制模块用以将人眼部与桌面距离信号与状态切换阈值进行比较，并根据比较判断结果对可视状态切换模块发出指令，实时切换可视状态；
所述可视状态切换机构采用与视线遮挡物联动的机电结构，根据控制模块的指令动作，控制视线遮挡物的可视与不可视状态切换。
2.如权利要求1所述的基于红外测距监控的坐姿矫正装置，其特征在于，所述控制模块在距离信息小于状态切换阈值时发出“切换到遮挡/不可视状态”信号，在距离信息大于阈值距离时发出“切换到可视状态”信号。
3.如权利要求1所述的基于红外测距监控的坐姿矫正装置，其特征在于，所述基座为眼镜框或帽子。
4.如权利要求1、2或3所述的基于红外测距监控的坐姿矫正装置，其特征在于，所述视线遮挡物为遮挡镜片或遮挡膜。
5.如权利要求4所述基于红外测距监控的坐姿矫正装置，其特征在于，所述的可视状态切换机构采用微型电机与转轴或齿轮组成的机电结构，通过开关芯片控制电机的正反转，转轴或齿轮带动遮挡镜片的抬起与放下、或带动遮挡膜的展开与卷起，实现可视与不可视状态的切换。
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