CN108320475A - 一种智能近视坐姿矫正装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能近视坐姿矫正装置，该装置在感应到使用者接近后能自动工作，且能自动扫描到使用者当前所坐位置，通过超声波传感器测量处理得到使用者头部相对于身体向前伸出的距离，当使用者头部相对于身体向前伸出的距离大于或者小于预设范围时发出报警信号并且振动，提示使用者保持正确的坐姿。本发明提供的智能近视预防装置，使用方便，可以使学生形成良好的坐姿习惯，对其不良坐姿起到纠正作用，防止青少年因坐姿的不正确而形成近视、驼背、脊椎侧弯。并且该装置结构简单合理，制造成本低，使用方便。

Description

一种智能近视坐姿矫正装置

技术领域

本发明涉及超声波传感器检测与单片机的智能控制技术，具体涉及一种智能近视坐姿矫正装置。

背景技术

青少年在平时的学习工作等需要用眼的过程中，若坐姿不正确易导致脊柱侧弯、近视和驼背。虽然经过别人提醒后会有所注意，但是不可能每时每刻提醒。近年来也出现了一些矫正坐姿的装置，主要有机械式坐姿矫正的器械和佩戴式电子测距的近视坐姿预防报警器，但是使用起来不方便且长时间佩戴也会感到不舒适和疲惫，矫正效果不是很好。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种智能近视坐姿预防矫正装置，解决了现有技术中存在的问题，以矫正青少年不正确的写作姿势，并一定程度减少青少年近视发生率和脊柱侧弯的发病率。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种智能近视坐姿预防矫正装置，使用时，所述智能近视坐姿矫正装置可摆放在书桌的任意位置，但摆放时需要保证装置上的警报灯与书桌侧边平行(即警报灯面向的方向与使用者面向的方向平行)，该装置能自动定位扫描到人体所在位置进行工作。一种智能近视坐姿预防矫正装置包括：单片机模块，与该单片机模块相连的上、下两个超声波传感器、锂电池、振动电机、红外人体感应探头、警报灯和上、下两个舵机。其中下超声波传感器和上舵机固定在圆盘上，上舵机通过连杆机构带动上超声波传感器转动，圆盘与下舵机连接，由下舵机带动圆盘转动。其中上超声波传感器初始位置竖直向上，在工作时可以经由与其连接的上舵机带动上超声波传感器进行90°范围内的转动，从而扫描得到人体头部距离装置的距离和上超声波传感器转动的角度；下超声波传感器初始位置为0°(即与桌面长边平行，垂直于人体面朝向的方向)，工作时可以经由与其连接的下舵机带动下超声波传感器进行180度范围内的转动，扫描得到人体身体与装置的距离和下超声波传感器转动的角度；使用时打开总开关，当红外人体感应探头在感应到使用者接近后，自动开启装置进行扫描，使用者远离后，上、下超声波传感器均恢复到初始位置。扫描顺序为先由下舵机带动固定在圆盘上的下超声波传感器转动，待下超声波传感器测量完成后再由上舵机带动上超声波传感器进行扫描测量；整个扫描过程先由下舵机带动固定在圆盘上的下超声波传感器转动扫描，当扫描返回的距离第一次由大变小(或者由小变大)，小于(或者大于)某个预设值时，记录转动的角度a，然后继续转动扫描，当第二次扫描到距离由小变大(或者由大变小)时，记录转动的角度b，随后下超声波传感器转到角度，则此时下超声波传感器便对准了人体的中心位置，便得到使用者身体相对于装置的距离L2和下舵机转动的角度此后上超声波传感器才经由上舵机通过连杆带动其由竖直向上的初始位置开始转动，并扫描得到使用者头部相互与装置的距离L1与上舵机转动角度β，通过计算，便可以得到装置摆放在任意位置时，使用者头部相对于身体向前方伸出的距离L3(其中L3＝(L2-L1cosβ)cosα)；若装置测得使用者的头部相对于身体向前伸出的距离L3低于或者高于相应预设范围时，所述单片机模块触发报警电路通过警报灯闪烁并且产生振动，以提醒使用者坐姿不当，促使使用者改正坐姿；当距离值处在预设范围内时，停止振动，关闭报警灯。让使用者养成良好的坐姿习惯。

进一步，所述智能近视坐姿预防矫正装置还包括由单片机控制的可转动的上、下舵机，在工作时可以通过与上、下超声波传感器配合转动定位人体的位置，使超声波传感器得到所需要的人体头部和身体距离与装置的距离。

进一步，所述报警电路为振动灯光报警电路，当距离值高于或者低于预设范围时，单片机模块触发报警电路进行振动且警报灯振动，以提醒使用者坐姿不当，提醒使用者改正坐姿；当距离值处在预设范围内时，停止振动，关闭报警灯。

进一步，所述智能近视坐姿预防矫正装置还包括由单片机控制的红外人体感应探头和总开关，总开关控制电源；打开总开关后经由5S后红外人体感应探头进行工作，当红外人体感应探头感应使用者在附近时，开启装置进行工作，当红外人体感应探头感应不到使用者时，装置停止工作进入待机状态，上下探头分别由舵机带动恢复初始位置。

进一步的，所述智能近视坐姿预防矫正装置由可充电的锂电池进行供电。

本发明的有益效果是，本智能近视坐姿矫正装置能自动开关，且能自动扫描到使用者的位置，并且测量到使用者当前头和身体相对于上下传感器的距离，从而得出使用者头部相对于身体向前伸出的距离，在使用者头部相对于身体向前伸出的距离大于或者小于预设范围时发出报警信号并且振动，提示使用者保持正确的坐姿。采用本发明的智能近视预防装置，使用方便，可以使学生形成良好的坐姿习惯，对其不良坐姿起到纠正作用，防止青少年因坐姿的不正确而形成近视、驼背、脊椎侧弯。并且该装置结构简单合理，制造成本低，使用方便。

附图说明

图1是本发明的总体示意图；

图2是本发明的内部安装结构图。

图3是本发明的工作原理图。

图4是本发明中上超声波传感器的运动范围图。

图5是本发明中下超声波传感器的运动范围图。

图6是本发明的摆放方式图。

图7是本发明的控制关系图。

图8是本发明的单片机代码。

图中，1—上超声波传感器，2—连杆，3—下超声波传感器，4—红外人体探头感应器，5—上舵机，6—圆盘，7—下舵机，8—警报灯，9—单片机模块，10—锂电池，11—总开关

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1、图2所示，本发明智能近视坐姿矫正装置，其包括：1—上超声波传感器，2—连杆机构，3—下超声波传感器，4—红外人体探头感应器，5—上舵机，6—圆盘，7—下舵机，8—警报灯，9—单片机模块，10—锂电池，11—总开关；其中上超声波传感器1固定在连杆2上，连杆2与上舵机5通过键或者其他传动方式连接，通过上舵机5转动带动进行上超声波传感器1进行转动扫描；上舵机5和下超声波传感器3固定在圆盘6上；下舵机7通过键或其他传动方式与圆盘6连接，下舵机7转动可以带动圆盘6转动，圆盘6转动的同时带动固定在其上面的上舵机5、连杆2、和固定在连杆2上的上超声波传感器1转动。上、下超声波传感器扫描运动轨迹、范围分别如图4、图5所示，上超声波传感器1初始位置为竖直向上，经由与其连接的上舵机5带动上超声波传感器1进行90°范围内的转动；下超声波传感器3初始位置为0°(即与桌面长边平行，垂直于人体面朝向的方向)，经由与其连接的下舵机7带动下超声波传感器3进行180°范围内的转动；

所述智能近视坐姿矫正装置可摆放在书桌的任意位置，但摆放时需要保证装置上的警报灯与书桌侧边平行(即警报灯面向的方向与使用者面向的方向平行)，摆放方式如图6所示。使用时，打开总开关11，当红外人体感应探头4在感应到使用者接近后，自动开启装置，智能近视坐姿矫正装置能自动定位扫描到人体位置。工作原理如图3所示，首先由下舵机7带动处在圆盘6上的下超声波传感器3转动，扫描得到人体身体与装置之间的距离L2和下超声波传感器3转动的角度α；在下超声波传感器3完成测量后，上舵机5再带动上超声波传感器1进行扫描，得到人体头部与装置的距离L1和上超声波传感器1转动的角度β；在得到人体头部与装置的距离L1、人体身体与装置的距离L2、上超声波传感器1转动的角度β、下超声波传感器3转动的角度α后，经过处理可以得到使用者头部相对于身体向前方伸出的距离值L3，若该距离值L3高于或者低于预设范围时，所述单片机模块触发报警电路通过警报灯闪烁并且产生振动，以提醒使用者坐姿不当，促使使用者改正坐姿；当距离值处在预设范围内时，停止振动，关闭报警灯。

其中，所述单片机模块采用但不限于采用Arduino R3单片机,所述上、下超声波传感器采用但不限于采用西点40KHz超声波传感器，所述上、下舵机采用但不限于采用辉盛9g舵机，所述红外人体感应探头采用但不限于采用七星虫HC-SR501，所述振动电机采用但不限于FGV X2振动电机。

图7为整装置控制关系图，

图8为C语言编制的单片机控制代码图。

以上述根据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更及修改，本项发明的技术性范围并不局限与说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术范围。

Claims (1)

1.一种智能近视坐姿矫正装置，其特征在于，在保证装置上的警报灯与书桌侧边平行后((即警报灯面向的方向与使用者面向的方向平行))，可摆放在书桌的任意位置，打开总开关11后经由5S后红外人体感应探头4进行工作，当红外人体感应探头4感应使用者在附近时，开启本装置进行工作，本装置能自动定位扫描到人体位置；当红外人体感应探头4感应不到使用者时，装置停止工作进入待机状态，上、下超声波传感器分别由上、下舵机带动恢复初始位置。智能近视坐姿矫正装置包括：单片机模块9，与该单片机模块9相连的上超声波传感器1、下超声波传感器3、锂电池10、振动电机、红外人体感应探头4、警报灯8和上舵机5和下舵机7；其中下超声波传感器3和上舵机5固定在圆盘6上，上舵机5通过连杆机构2带动上超声波传感器1转动，下舵机7与圆盘6连接，经由下舵机7带动圆盘6转动；其中上超声波传感器1初始位置竖直向上，在工作时可以经由与其连接的上舵机5带动上超声波传感器1进行90°范围内的转动，扫描得到人体头部距离装置的距离L1和上超声波传感器1转动的角度β；下超声波传感器3初始位置为0°(即与桌面长边平行，垂直于人体面朝向的方向)，工作时可以经由与其连接的下舵机7带动下超声波传感器3进行180度范围内的转动，当下超声波传感器3扫描返回的距离第一次由大变小(或者由小变大)，小于(或者大于)某个预设值时，记录转动的角度a，然后继续转动扫描，当第二次扫描到距离由小变大(或者由大变小)时，记录转动的角度b，随后下超声波传感器3转到角度，则此时下超声波传感器3便对准了人体的中心位置，扫描得到人体身体与装置的距离L2和下超声波传感器转动的角度α；在得到人体头部、身体与装置的距离和上下超声波传感器分别转动的角度后，经过计算处理可以得到人体头部相对于身体向前方伸出的距离值L3，若该距离值L3高于或者低于预设范围时，所述单片机模块触发报警电路进行振动灯光报警。