CN106444981A - 基于Kinect技术的办公系统及其控制方法 - Google Patents

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孙冬
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    • F16M11/26—Undercarriages with or without wheels changeable in height or length of legs, also for transport only, e.g. by means of tubes screwed into each other by telescoping, with or without folding

Abstract

本发明公开了一种基于Kinect技术的办公系统，包括办公桌(1)、电脑、能调节水平高度和旋转角度的位置调节装置、Kinect传感器(2)及控制器；所述的位置调节装置、Kinect传感器(2)均安装在所述的办公桌(1)上；所述的电脑的显示器(3)安装于所述的位置调节装置上；所述的位置调节装置、Kinect传感器(2)均与所述的控制器电连接。该办公系统能够根据用户的坐姿调节显示器的水平高度和角度，使用户使用显示器保持正确地坐姿。

Description

基于Kinect技术的办公系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及办公系统，更确切地说涉及一种基于Kinect技术的办公系统及其控制方法。
背景技术
随着人类科学技术的不断发展，计算机、电视机、摄像机、照相机等家用电器设备在人们日常生活中越来越普及，人们经常使用计算机来了解外面的信息以及进行学习，计算机已经成为人们生活不可缺少的组成部分。
目前青年和中年人大多数工作都在办公室进行，坐姿是最基本最普通的工作姿势。医学研究表明，久坐与不良坐姿与职业性肌肉骨骼疾病如椎间盘突出、颈椎病有密切关系，甚至还会引起糖尿病、中风、心脏病等各种慢性疾病的发生。而由于各种原因，大多数人很难长时间保持正确坐姿，并且很多工作者都有久坐不起的习惯，严重损害人体健康。现有技术的计算机显示器基本上都是固定的，对显示器的高度和角度无法进行调节，而用户身高不同对显示器的水平高度的要求也会不同，若无法调节显示器的水平高度，用户使用显示器容易保持不良坐姿。市面上也出现一些显示器支架，这些显示器支架基本上都是需要手动或者遥控器进行调节的，无法根据用户的坐姿进行调节，使用非常不方便，而且用户主观进行调节也很容易达不到效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种基于Kinect技术的办公系统，该办公系统能够根据用户的坐姿调节显示器的水平高度和角度，使用户使用显示器保持正确地坐姿。
本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的基于Kinect技术的办公系统，包括办公桌、电脑、能调节水平高度和旋转角度的位置调节装置、Kinect传感器及控制器；所述的位置调节装置、Kinect传感器均安装在所述的办公桌上；所述的电脑的显示器安装于所述的位置调节装置上；所述的位置调节装置、Kinect传感器均与所述的控制器电连接。
采用以上结构后，本发明的基于Kinect技术的办公系统，与现有技术相比，具有以下优点：
由于本发明的基于Kinect技术的办公系统包括位置调节装置及Kinect传感器，所述的Kinect传感器可以监控用户的颈椎角和腰椎角，如此便可判断用户在使用电脑办公时是否保持正确的坐姿，若用户坐姿不正确，控制器通过位置调节装置使用户被动地将自己的坐姿调整到正确的位置，使用非常方便，调节效果也较理想。
作为改进，所述的位置调节装置包括底座、转盘及第一升降装置；所述的底座设于所述的办公桌上，所述的底座内设有第一转动装置；所述的转盘连接在所述的第一转动装置的输出端；所述的第一升降装置设于所述的转盘上；所述的显示器连接在所述的第一升降装置上；所述的第一转动装置和第一升降装置均与所述的控制器电连接。采用此种结构后，转动装置结构简单，组装方便。
作为改进，所述的升降装置包括第一气缸；所述的第一气缸设于所述的转盘上，所述的显示器与所述的第一气缸的活塞杆相连接；所述的第一气缸与所述的第一气源相连接；所述的第一气缸与第一气源之间设有第一电磁阀块，所述的第一电磁阀块与所述的控制器电连接。采用此种结构后，结构简单，组装和控制都较方便。
作为改进，所述的办公桌上设有用于容置Kinect传感器的容置腔，所述的容置腔内设有第二升降装置，所述的Kinect传感器连接在所述的第二升降装置上；所述的第二升降装置与所述的控制器电连接。采用此种结构后，Kinect传感器不使用时可以隐藏在容置腔内，能够合理利用办公桌的空间。
作为改进，所述的容置腔的腔底设有第二转动装置，所述的第二升降装置设于所述的第二转动装置的输出端，所述的第二转动装置与所述的控制器电连接。采用此种结构后，能够旋转Kinect传感器的角度，从而调整Kinect传感器的监控区域，使Kinect传感器能够更好地监控用户。
作为改进，所述的第二升降装置包括第二气缸，所述的第二气缸连接在所述的第二转动装置的输出端，所述的Kinect传感器与所述的第二气缸的活塞杆相连接；所述的第二气缸与所述的第二气源相连接；所述的第二气缸与第二气源之间设有第二电磁阀块，所述的第二电磁阀块与所述的控制器电连接。采用此种结构后，结构简单，组装和控制都较方便。
作为改进，所述的Kinect传感器位于所述的显示器的前方斜对角的位置处。采用此种结构后，Kinect传感器设置在显示器的前方斜对角的位置处，监控效果更加。
作为改进，所述的电脑的主机与所述的控制器电连接。采用此种结构后，控制器能够获取电脑主机的信息，有利于优化流程，使用户使用更加方便。
本发明要解决的另一技术问题是，提供一种基于Kinect技术的办公系统的控制方法，该控制方法根据Kinect传感器监测到的数据信息来调节显示器的高度和旋转角度，从而使用户能够被动地调整自己的坐姿，使用户保持正确的坐姿。
本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下步骤的基于Kinect技术的办公系统的控制方法，包括以下步骤：
S1、启动所述的电脑的主机和Kinect传感器；所述的Kinect传感器开始实时监控用户的颈椎角和腰椎角；
S2、当所述的Kinect传感器检测到用户的颈椎前倾角度超出设定的范围并维持时间t1时，所述的控制器控制位置调节装置将所述的显示器抬升一定的高度；
S3、当所述的Kinect传感器检测到用户的腰椎左倾角度超出设定的范围并维持时间t2时，所述的控制器控制位置调节装置将所述的显示器向右旋转一定的角度；
S4、当所述的Kinect传感器检测到用户的腰椎左倾角度处于设定的范围内时，所述的控制器控制位置调节装置将所述的显示器旋转至初始状态；
S5、当所述的Kinect传感器检测到用户的腰椎右倾角度超出设定的范围并维持时间t3时，所述的控制器控制位置调节装置将所述的显示器向左旋转一定的角度；
S6、当所述的Kinect传感器检测到用户的腰椎右倾角度处于设定的范围内时，所述的控制器控制位置调节装置将所述的显示器旋转至初始状态。
采用以上结构后，本发明的基于Kinect技术的办公系统的控制方法，与现有技术相比，具有以下优点：
由于本发明的基于Kinect技术的办公系统的控制方法中，所述的Kinect传感器开始实时监控用户的颈椎角和腰椎角；控制器从Kinect传感器传送过来的颈椎角和腰椎角数据信息可以准确得判断用户是否保持正确的坐姿，若检测到用户坐姿不正确时，位置调节装置根据具体的颈椎角和腰椎角的信息做出相应的调整，使用户调整至正确的坐姿，从而能够有效地调整用户的坐姿，使用户能够健康地办公，给用户的身体健康带来帮助。
作为改进，所述的电脑的主机与所述的控制器电连接；在步骤S1中，启动所述的电脑主机，电脑主机向所述的控制器发送信号，所述的控制器接收信号后启动所述的Kinect传感器，所述的Kinect传感器开始实时监控用户的颈椎角和腰椎角。采用此种结构后，打开主机便能开启Kinect传感器，使用非常方便。
附图说明
图1是本发明的基于Kinect技术的办公系统的主视结构示意图。
图2是图1中A部分的放大结构示意图。
图3是本发明的基于Kinect技术的办公系统的另一状态的结构示意图。
图4是图3中B部分的放大结构示意图。
图5是本发明的基于Kinect技术的办公系统的俯视结构示意图。
图6是本发明的基于Kinect技术的办公系统的另一状态的俯视结构示意图。
图中所示：1、办公桌，1.1、通孔，2、Kinect传感器，3、显示器，4、底座，5、转盘，6、第一气缸，7、容置腔，8、容纳箱，9、第二气缸，10、限位台阶，11、拼接板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
请参阅图1至图6所示，本发明的基于Kinect技术的办公系统包括办公桌1、电脑、能调节水平高度和旋转角度的位置调节装置、Kinect传感器2及控制器。所述的位置调节装置、Kinect传感器2均安装在所述的办公桌1上；所述的电脑的显示器3安装于所述的位置调节装置上；所述的位置调节装置、Kinect传感器2均与所述的控制器(未示出)电连接。所述的电脑的主机(未示出)与所述的控制器电连接。
Kinect传感器2为现有技术，在市场上能够购买得到。Kinect传感器包括红外投影机、彩色摄像头、红外摄像头、呈线性排列的阵列麦克风、CMOS红外传感器及处理器。彩色摄像头用于提供RGB彩色射频图像，红外摄像机用于向被照射物体发生红外线，并由红外摄像头接收红外线。其工作原理是：由红外摄像机的普通激光源投射出一道激光阵列，激光穿透磨砂玻璃和红外线滤光片，投射在被照射物体上形成红外光斑。投射范围覆盖整个摄像头的视野范围。红外摄像头接收红外光斑图像，并将红外编码数据流传输给处理器。处理器负责处理红外影响，逐帧生成准确的场景深度图像流。Kinect传感器采用主动测距传感技术，结合光编码技术从灰阶的深度图片解析出物体与CMOS红外传感器之间的距离。CMOS红外传感器将侦测到的3D深度图像，寻找图像中可能为人体的“大”字形物体。分别分割策略将人体从背景环境中分离出来，运用泊松算法对边缘进行优化，最后用随机决策决策树和森林算法识别出逐像素信息，将所有信息汇集起来形成骨架关节的三维坐标。Kinect传感器利用骨骼识别基础模块还设计有颈椎角、腰椎角检测系统，根据人体上半身12个骨骼关节数据，便能计算出人体的颈椎角和腰椎角。
所述的位置调节装置包括底座4、转盘5及第一升降装置。所述的底座4设于所述的办公桌1上，所述的底座4内设有第一转动装置。所述的转盘5连接在所述的第一转动装置的输出端；所述的第一升降装置设于所述的转盘5上；所述的显示器3连接在所述的第一升降装置上；所述的第一转动装置和第一升降装置均与所述的控制器电连接。所述的第一转动装置包括驱动电机及变速器，所述的驱动电机的输出端与所述的变速器的输入端连接，所述的变速器的输出端与所述的转盘连接。驱动电机工作带动转盘转动。
所述的升降装置包括第一气缸6；所述的第一气缸6设于所述的转盘5上，所述的显示器3与所述的第一气缸6的活塞杆相连接；所述的第一气缸6与所述的第一气源(未示出)相连接；所述的第一气缸6与第一气源之间设有第一电磁阀块(未示出)，所述的第一电磁阀块与所述的控制器电连接。所述的控制器控制所述的第一电磁阀块工作，所述的第一电磁阀块控制所述的第一气缸的活塞杆运动，气缸的工作原理为现有技术，在此不再赘述。所述的第一气源为小型气泵，所述的小型气泵与所述的控制器连接。为了外形美观，所述的显示器下端还可以连接套管，所述的套管套在所述的第一气缸和其活塞杆外，这样可遮住活塞杆和部分第一气缸，使外形更加美观。
所述的办公桌1上设有用于容置Kinect传感器2的容置腔7，所述的容置腔7内设有第二升降装置，所述的Kinect传感器2连接在所述的第二升降装置上；所述的第二升降装置与所述的控制器电连接。所述的办公桌1上设有通孔1.1，所述的通孔1.1的下端连接有容纳箱7，所述的容纳箱7的箱口与所述的通孔1.1的下端口固定连接。所述的通孔1.1与容纳箱7内腔形成所述的容置腔7。
所述的容置腔7的腔底设有第二转动装置，所述的第二升降装置设于所述的第二转动装置的输出端，所述的第二转动装置与所述的控制器电连接。所述的第二转动装置包括驱动电机及变速器，所述的驱动电机的输出端与所述的变速器的输入端连接，所述的变速器的输出端与所述的Kinect传感器2连接。驱动电机工作带动Kinect传感器2转动。
所述的第二升降装置包括第二气缸9，所述的第二气缸9连接在所述的第二转动装置的输出端，所述的Kinect传感器2与所述的第二气缸9的活塞杆相连接；所述的第二气缸9与所述的第二气源(未示出)相连接；所述的第二气缸9与第二气源之间设有第二电磁阀块(未示出)，所述的第二电磁阀块与所述的控制器电连接。所述的控制器控制所述的第二电磁阀块工作，所述的第二电磁阀块控制所述的第二气缸的活塞杆运动，气缸的工作原理为现有技术，在此不再赘述。所述的第二气源为小型气泵，所述的小型气泵与所述的控制器连接。所述的第一气源和第二气源可以为同一个小型气泵，通过两条管路分别与第一气缸和第二气缸相连接。
所述的容置腔7内设有用于对所述的Kinect传感器2进行限位的限位台阶10。所述的Kinect传感器2的上侧连接有拼接板11，所述的拼接板11的材质可以与所述的办公桌1的桌面的材质相同，当第二气缸9的活塞回位后，所述的Kinect传感器2隐藏到容置腔7且抵在所述的限位台阶10上。所述的拼接板11的上表面与所述的办公桌1的上表面相平，这样可以将Kinect传感器2很好地隐藏在容置腔7内。在Kinect传感器2不使用的情况下，不影响办公桌1的使用。
所述的Kinect传感器2位于所述的显示器3的前方斜对角的位置处。本具体实施例中，所述的Kinect传感器2位于所述的显示器3的前方右对角的位置处，这样，结合第二转动装置，使Kinect传感器2的监控区域能够正对用户，监控效果更佳。
所述的第一升降装置和第二升降装置也可以用液压系统来代替，通过液压缸来实现升降。所述的第一升降装置和第二升降装置还可以用螺杆、螺杆套及驱动电机的结构，即螺杆受驱动电机驱动，螺杆套螺纹配合在螺杆外，驱动电机工作便可带动螺杆套的上下运动，结构简单且可靠，成本低。
本发明一种基于Kinect技术的办公系统的控制方法，包括以下步骤：
S1、启动所述的电脑主机，电脑主机向所述的控制器发送信号，所述的控制器接收信号后启动所述的Kinect传感器，所述的Kinect传感器开始实时监控用户的颈椎角和腰椎角。具体包括如下步骤：
S11、启动所述的电脑主机，电脑主机向所述的控制器发送信号，所述的控制器接收信号后启动第二升降装置将Kinect传感器抬升至设定的高度h1，所述的高度h1为距离办公桌桌面5-10CM，最佳为8CM。
S12、启动第二转动装置将Kinect传感器旋转一定的角度。本具体实施例中，所述的Kinect传感器位于用户的右对角处，Kinect传感器便向左旋转35°-55°角，最佳为45°角。
S13、启动Kinect传感器，所述的Kinect传感器开始实时监控用户的颈椎角和腰椎角。
S2、当所述的Kinect传感器检测到用户的颈椎前倾角度超出设定的范围并维持时间t1时，所述的控制器控制位置调节装置将所述的显示器抬升一定的高度。颈椎角前倾角度范围为不大于18°。t1为10-20分钟，最佳为15分钟。抬升高度为1CM。此步骤检测用户是否适应显示器的高度，针对不同的用户调节显示器到最佳的高度，即用户在工作时颈椎角维持在不大于18°的范围。
S3、当所述的Kinect传感器检测到用户的腰椎左倾角度超出设定的范围并维持时间t2时，所述的控制器控制位置调节装置将所述的显示器向右旋转一定的角度；腰椎左倾角度为不大于18°。T2为30-50分钟，最佳为40分钟。右旋转5-15°，10°为最佳。
S4、当所述的Kinect传感器检测到用户的腰椎左倾角度处于设定的范围内时，所述的控制器控制位置调节装置将所述的显示器旋转至初始状态。电脑显示器一开始是正对用户的，所述的初始状态是指显示器正对用户的状态。
S5、当所述的Kinect传感器检测到用户的腰椎右倾角度超出设定的范围并维持时间t3时，所述的控制器控制位置调节装置将所述的显示器向左旋转一定的角度；腰椎右倾角度为不大于18°。T3为30-50分钟，最佳为40分钟。左旋转5-15°，10°为最佳。
S6、当所述的Kinect传感器检测到用户的腰椎右倾角度处于设定的范围内时，所述的控制器控制位置调节装置将所述的显示器旋转至初始状态。电脑显示器一开始是正对用户的，所述的初始状态是指显示器正对用户的状态。
S7、关闭所述的电脑主机，电脑主机向所述的控制器发送信号，所述的控制器接收信号后关闭所述的Kinect传感器。
S8、控制器控制第一转动装置和第一升降装置运行使电脑显示器回位到初始位置，所述的初始位置是电脑主机启动前所述的显示器的位置状态。
S9、控制器控制第二转动装置和第二升降装置运行使Kinect传感器回位到初始位置，所述的初始位置是电脑主机启动前所述的Kinect传感器的位置状态。

Claims (10)

1.一种基于Kinect技术的办公系统，其特征在于：包括办公桌(1)、电脑、能调节水平高度和旋转角度的位置调节装置、Kinect传感器(2)及控制器；所述的位置调节装置、Kinect传感器(2)均安装在所述的办公桌(1)上；所述的电脑的显示器(3)安装于所述的位置调节装置上；所述的位置调节装置、Kinect传感器(2)均与所述的控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的基于Kinect技术的办公系统，其特征在于：所述的位置调节装置包括底座(4)、转盘(5)及第一升降装置；所述的底座(4)设于所述的办公桌(1)上，所述的底座(4)内设有第一转动装置；所述的转盘(5)连接在所述的第一转动装置的输出端；所述的第一升降装置设于所述的转盘(5)上；所述的显示器(3)连接在所述的第一升降装置上；所述的第一转动装置和第一升降装置均与所述的控制器电连接。
3.根据权利要求2所述的基于Kinect技术的办公系统，其特征在于：所述的升降装置包括第一气缸(6)；所述的第一气缸(6)设于所述的转盘(5)上，所述的显示器(3)与所述的第一气缸(6)的活塞杆相连接；所述的第一气缸(6)与所述的第一气源相连接；所述的第一气缸(6)与第一气源之间设有第一电磁阀块，所述的第一电磁阀块与所述的控制器电连接。
4.根据权利要求1所述的基于Kinect技术的办公系统，其特征在于：所述的办公桌(1)上设有用于容置Kinect传感器(2)的容置腔(7)，所述的容置腔(7)内设有第二升降装置，所述的Kinect传感器(2)连接在所述的第二升降装置上；所述的第二升降装置与所述的控制器电连接。
5.根据权利要求4所述的基于Kinect技术的办公系统，其特征在于：所述的容置腔(7)的腔底设有第二转动装置，所述的第二升降装置设于所述的第二转动装置的输出端，所述的第二升降装置与所述的控制器电连接。
6.根据权利要求5所述的基于Kinect技术的办公系统，其特征在于：所述的第二升降装置包括第二气缸(9)，所述的第二气缸(9)连接在所述的第二转动装置的输出端，所述的Kinect传感器()与所述的第二气缸(9)的活塞杆相连接；所述的第二气缸(9)与所述的第二气源相连接；所述的第二气缸(9)与第二气源之间设有第二电磁阀块，所述的第二电磁阀块与所述的控制器电连接。
7.根据权利要求1所述的基于Kinect技术的办公系统，其特征在于：所述的Kinect传感器(2)位于所述的显示器(3)的前方斜对角的位置处。
8.根据权利要求1所述的基于Kinect技术的办公系统，其特征在于：所述的电脑的主机与所述的控制器电连接。
9.一种基于Kinect技术的办公系统的控制方法，包括以下步骤：
S1、启动所述的电脑的主机和Kinect传感器；所述的Kinect传感器开始实时监控用户的颈椎角和腰椎角；
S2、当所述的Kinect传感器检测到用户的颈椎前倾角度超出设定的范围并维持时间t1时，所述的控制器控制位置调节装置将所述的显示器抬升一定的高度；
S3、当所述的Kinect传感器检测到用户的腰椎左倾角度超出设定的范围并维持时间t2时，所述的控制器控制位置调节装置将所述的显示器向右旋转一定的角度；
S4、当所述的Kinect传感器检测到用户的腰椎左倾角度处于设定的范围内时，所述的控制器控制位置调节装置将所述的显示器旋转至初始状态；
S5、当所述的Kinect传感器检测到用户的腰椎右倾角度超出设定的范围并维持时间t3时，所述的控制器控制位置调节装置将所述的显示器向左旋转一定的角度；
S6、当所述的Kinect传感器检测到用户的腰椎右倾角度处于设定的范围内时，所述的控制器控制位置调节装置将所述的显示器旋转至初始状态。
10.根据权利要求9所述的基于Kinect技术的办公系统的控制方法，其特征在于：所述的电脑的主机与所述的控制器电连接；在步骤S1中，启动所述的电脑主机，电脑主机向所述的控制器发送信号，所述的控制器接收信号后启动所述的Kinect传感器，所述的Kinect传感器开始实时监控用户的颈椎角和腰椎角。
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