CN108392301B - 一种学生用坐姿矫正装置及监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种学生用坐姿矫正装置及监控方法，包括靠板、固定组件、矫正组件，所述靠板的背面顶端垂直连接有顶板，且靠板的正面中部设有弹性的靠垫，在靠板的一个侧面上连接有弧形板，所述固定组件包括活动板，弹簧、连接块、拉绳、限位杆，所述活动板为U形板状，活动板的第二侧板插入靠板上的滑槽内，第一侧板相对靠板的表面分布有锁紧螺栓，所述限位杆设置在对应限位块的卡槽内，矫正组件包括颈托机构和两个肩膀定位机构，所述颈托机构包括两根旋转杆、中间杆、海绵套筒，两个所述肩膀定位机构对称设置在颈托机构的两侧，且肩膀定位机构包括底杆、伸缩杆、挡杆。本发明便于与座椅配合安装且拆卸方便、利于携带、矫正效果好。
Description
技术领域
本发明涉及学生用具领域，尤其涉及一种学生用坐姿矫正装置及监控方法。
背景技术
目前，现代社会，近视眼的人越来越多，众多近视眼人群中，大部分是学生，学生近视眼的原因有很多，出用眼习惯不好以外，坐姿不正确也是很重要的一个原因，坐姿对个人的形体十分重要，尤其对于长期处于端坐状态的学生，良好的坐姿可以减小疲劳，防止驼背等不佳形体的产生，同时可有效矫正由于学生坐姿不佳造成的近视等。
现有的很多坐姿矫正器，结构复杂且体积庞大，不便于携带，且现有的坐姿矫正装置不便与学生座椅配合连接，给使用带来很大的不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种学生用坐姿矫正装置及监控方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种学生用坐姿矫正装置，包括靠板、固定组件、矫正组件，所述靠板的背面顶端垂直连接有顶板，且靠板的正面中部设有弹性的靠垫，靠板的其中一侧面连接有弧形板，所述弧形板的末端向靠板的背面中部弯曲，靠板的另一相对侧面凹陷有矩形的滑槽，且靠板的正面分布有限位螺栓，每根限位螺栓的末端均位于滑槽内。
所述固定组件包括活动板，弹簧、连接块、拉绳、限位杆，所述活动板为U形板状，活动板的第二侧板插入靠板上的滑槽内，且其表面与限位螺栓的末端挤压接触，活动板的第一侧板平行设于靠板背面的后方。
所述第一侧板相对靠板的表面分布有矩形块状的限位块，每个限位块的侧面均凹陷有卡槽，第一侧板相对靠板的表面分布有锁紧螺栓。
靠板上设有弧形板的侧面连接有若干根弹簧，每根弹簧的末端均连接有连接块，且连接块的末端均连接有拉绳，拉绳绕过弧形板的外表面，且每根拉绳的末端均与限位杆固接，所述限位杆设置在对应限位块的卡槽内。
所述矫正组件设置在顶板的底面，且矫正组件包括颈托机构和两个肩膀定位机构，所述颈托机构包括两根旋转杆、中间杆、海绵套筒，两根旋转杆的底端均与顶板销轴连接，且销轴的末端设有螺纹、并螺纹配和有螺母，中间杆的两端分别与两根旋转杆的顶端固接，且海绵套筒套设在中间杆上。
两个所述肩膀定位机构对称设置在颈托机构的两侧，且肩膀定位机构包括底杆、伸缩杆、挡杆，所述底杆垂直连接于顶板，底杆的顶端垂直连接有伸缩杆，且伸缩杆的末端向下垂直连接有挡杆。
进一步的，所述顶板的底面内陷有矩形的凹槽，且凹槽的内表面设有一层防滑橡胶垫。
进一步的，所述顶板的顶面设有螺纹孔，且底杆的底端设有螺纹，底杆与顶板螺纹连接。
进一步的，所述限位杆的中部连接有U形杆状的拉手。
进一步的，所述弧形板为具有弹性的金属薄板，且厚度在3-5mm，且弧形板的末端底面分布有块状的橡胶垫。
进一步的，所述挡杆的外表面套设有一层弹性海绵。
优选的方案是，本发明中的2个肩膀定位机构分别称为左侧肩膀定位机构、右侧肩膀定位机构。其中，
在左侧肩膀定位机构的伸缩杆19杆身的下方、挡杆12的底端分别设有左后压力传感器、左前压力传感器。
在右侧肩膀定位机构的伸缩杆19杆身的下方、挡杆12的底端分别设有右后压力传感器、右前压力传感器。
在靠垫（1）与靠板（3）之间设有上部传感器、下部传感器。
左前压力传感器、左后压力传感器、右前压力传感器、右后压力传感器和下部传感器均为压阻式压力传感器。
上部传感器为红外传感器。
左前压力传感器、左后压力传感器、右前压力传感器、右后压力传感器、下部传感器和上部传感器均与单片机相连。单片机分别与电源、喇叭相连接。
采用本发明所述学生用坐姿矫正装置的监控方法，按如下步骤进行：步骤1：启动单片机，由单片机自检与左前压力传感器、左后压力传感器、右前压力传感器、右后压力传感器、上部传感器和下部传感器的通信。
若通信均正常，则进入步骤2。反之，通过喇叭发出语音报警。
步骤2：由单片机周期驱动上部传感器获取信号：
若上部传感器反馈由热源信号，则进入步骤3。反之，进入步骤4。
步骤3：由单片机驱动左前压力传感器、左后压力传感器、右前压力传感器、右后压力传感器、下部传感器分别获取信号：
若“左前压力传感器获得的信号值与右前压力传感器获得的信号值之差”大于0.2倍的“左前压力传感器获得的信号值与右前压力传感器获得的信号值之和”，且持续时间超过5s，则由单片机通过喇叭发出坐姿不正的报警，并返回步骤2。
若左后压力传感器或右后压力传感器接收到压力信号且持续时间超过5s，则由单片机通过喇叭发出坐姿不正的报警，并返回步骤2。
若下部传感器未接收到压力信号且持续时间超过5s，则由单片机通过喇叭发出坐姿不正的报警，并返回步骤2。
若无本步骤所述的情况，则返回步骤2。
步骤4：等待待60-180s后，再次启动上部传感器：
若获得信号，则返回步骤2。
反之，单片机通过喇叭发出关机提示后，关机。
本发明的有益效果是：
本发明设置了U形的活动板以及弧形板，使用时将本装置的从上到下放置，使得座椅的背板插设在第一侧板和靠板之间，然后通过限位杆拉动拉绳，从而带动弧形板与座椅的背板表面挤压接触，顶板挂设在座椅背板的顶端上方，即可快速使本装置与学生座椅紧密连接，操作简单方便，同时顶板的上方设有能够支撑学生颈部的颈托机构，学生的两侧肩膀分别位于对应的伸缩杆的下方，且档杆位于学生胸前，即可使得学生保持正确的坐姿，本发明结构简单、便于与座椅配合、方便安装拆卸、便于携带、矫正效果好。
更进一步说，本发明除了通过机械结构进行坐姿矫正，还设有传感器和单片机。通过单片机对传感器的信号分析，能够识别单侧翘肩、单侧前倾等不良坐姿并发出提示报警。
此外，本发明通过上部传感器/红外传感器对有无使用者进行智能、周期性地监控，起到降低功耗、延长使用寿命的效果。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为本发明图1的部分结构放大图。
图3为本发明靠板的正面结构示意图。
图4为本发明图1的A处放大图。
图5是使用示意图。
图中：靠垫1、限位螺栓2、靠板3、活动板4、第一侧板41、第二侧板42、矫正组件5、弹簧6、连接块7、拉绳8、中间杆9、海绵套筒10、旋转杆11、挡杆12、顶板13、弧形板14、拉手15、限位块16、锁紧螺栓17、底杆18、伸缩杆19、限位杆20。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1-5，一种学生用坐姿矫正装置，包括靠板3、固定组件、矫正组件5，所述靠板3的背面顶端垂直连接有顶板13，且靠板3的正面中部设有弹性的靠垫1，靠板3的其中一侧面连接有弧形板14，所述弧形板14的末端向靠板3的背面中部弯曲，靠板3的另一相对侧面凹陷有矩形的滑槽，且靠板3的正面分布有限位螺栓2，每根限位螺栓2的末端均位于滑槽内。
所述固定组件包括活动板4，弹簧6、连接块7、拉绳8、限位杆20，所述活动板4为U形板状，活动板4的第二侧板42插入靠板3上的滑槽内，且其表面与限位螺栓2的末端挤压接触，活动板4的第一侧板41平行设于靠板3背面的后方。
所述第一侧板41相对靠板3的表面分布有矩形块状的限位块16，每个限位块16的侧面均凹陷有卡槽，第一侧板41相对靠板3的表面分布有锁紧螺栓17。
靠板3上设有弧形板14的侧面连接有若干根弹簧6，每根弹簧6的末端均连接有连接块7，且连接块7的末端均连接有拉绳8，拉绳8绕过弧形板14的外表面，且每根拉绳8的末端均与限位杆20固接，所述限位杆20设置在对应限位块16的卡槽内。
所述矫正组件5设置在顶板13的底面，且矫正组件5包括颈托机构和两个肩膀定位机构，所述颈托机构包括两根旋转杆11、中间杆9、海绵套筒10，两根旋转杆11的底端均与顶板13销轴连接，且销轴的末端设有螺纹、并螺纹配和有螺母，中间杆9的两端分别与两根旋转杆11的顶端固接，且海绵套筒10套设在中间杆9上。
两个所述肩膀定位机构对称设置在颈托机构的两侧，且肩膀定位机构包括底杆18、伸缩杆19、挡杆12，所述底杆18垂直连接于顶板13，底杆18的顶端垂直连接有伸缩杆19，且伸缩杆19的末端向下垂直连接有挡杆12。
进一步的，所述顶板13的底面内陷有矩形的凹槽，且凹槽的内表面设有一层防滑橡胶垫。使得顶板13与座椅的背板顶端连接更加紧密。
进一步的，所述顶板13的顶面设有螺纹孔，且底杆18的底端设有螺纹，底杆18与顶板13螺纹连接。方便调节整个肩膀定位机构的高度，便于不同学生使用。
进一步的，所述限位杆20的中部连接有U形杆状的拉手15。方便拉动限位杆20，更加省力。
进一步的，所述弧形板14为具有弹性的金属薄板，且厚度在3-5mm，且弧形板14的末端底面分布有块状的橡胶垫。使得在拉绳8的带动下，弧形板14与座椅的背板表面接触更加紧密，增大摩擦力。
进一步的，所述挡杆12的外表面套设有一层弹性海绵。使用更加舒适。
本发明在使用时，使用时将本装置的从上到下放置，使得座椅的背板插设在第一侧板41和靠板3之间，然后通过限位杆20拉动拉绳8，从而带动弧形板14与座椅的背板表面挤压接触，顶板13挂设在座椅背板的顶端上方，即可快速使本装置与学生座椅紧密连接，操作简单方便，同时顶板13的上方设有能够支撑学生颈部的颈托机构，学生的两侧肩膀分别位于对应的伸缩杆19的下方，且档杆12位于学生胸前。
优选的方案是，本发明中的2个肩膀定位机构分别称为左侧肩膀定位机构、右侧肩膀定位机构。其中，
在左侧肩膀定位机构的伸缩杆19杆身的下方、挡杆12的底端分别设有左后压力传感器、左前压力传感器。
在右侧肩膀定位机构的伸缩杆19杆身的下方、挡杆12的底端分别设有右后压力传感器、右前压力传感器。
在靠垫1与靠板3之间设有上部传感器、下部传感器。
左前压力传感器、左后压力传感器、右前压力传感器、右后压力传感器和下部传感器均为压阻式压力传感器。
上部传感器为红外传感器。
左前压力传感器、左后压力传感器、右前压力传感器、右后压力传感器、下部传感器和上部传感器均与单片机相连。单片机分别与电源、喇叭相连接。
采用本发明所述学生用坐姿矫正装置的监控方法，按如下步骤进行：步骤1：启动单片机，由单片机自检与左前压力传感器、左后压力传感器、右前压力传感器、右后压力传感器、上部传感器和下部传感器的通信。
若通信均正常，则进入步骤2。反之，通过喇叭发出语音报警。
步骤2：由单片机周期驱动上部传感器获取信号：
若上部传感器反馈由热源信号，则进入步骤3。反之，进入步骤4。
步骤3：由单片机驱动左前压力传感器、左后压力传感器、右前压力传感器、右后压力传感器、下部传感器分别获取信号：
若“左前压力传感器获得的信号值与右前压力传感器获得的信号值之差”大于0.2倍的“左前压力传感器获得的信号值与右前压力传感器获得的信号值之和”，且持续时间超过5s，则由单片机通过喇叭发出坐姿不正的报警，并返回步骤2。
若左后压力传感器或右后压力传感器接收到压力信号且持续时间超过5s，则由单片机通过喇叭发出坐姿不正的报警，并返回步骤2。
若下部传感器未接收到压力信号且持续时间超过5s，则由单片机通过喇叭发出坐姿不正的报警，并返回步骤2。
若无本步骤所述的情况，则返回步骤2。
步骤4：等待60-180s后，再次启动上部传感器：
若获得信号，则返回步骤2。
反之，单片机通过喇叭发出关机提示后，关机。
进一步说，若左前压力传感器获得的信号值超过左前压力传感器量程的80%、或/和右前压力传感器获得的信号值超过右前压力传感器量程的80%，且持续时间超过5s，则由单片机通过喇叭发出坐姿不正的报警，并返回步骤2。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种学生用坐姿矫正装置的监控方法，所述坐姿矫正装置包括靠板（3）、固定组件和矫正组件（5），其特征在于：在靠板（3）的背面顶端垂直连接有顶板（13）；在靠板（3）上设有靠垫（1）；在靠板（3）的一个侧面连接有弧形板（14），所述弧形板（14）的末端向靠板（3）的背面中部弯曲，靠板（3）的另一相对侧面凹陷且滑槽，该滑槽为矩形；靠板（3）的正面分布有限位螺栓（2），每根限位螺栓（2）的末端均位于滑槽内；
固定组件包括活动板（4），弹簧（6）、连接块（7）、拉绳（8）和限位杆（20）；所述活动板（4）为U形板状，活动板（4）分为第二侧板（42）和第一侧板（41）两部分；第二侧板（42）插入靠板（3）上的滑槽内，且其表面与限位螺栓（2）的末端挤压接触；
在靠板（3）上设有弧形板（14）的侧面连接有弹簧（6），弹簧（6）的末端均连接有连接块（7），且连接块（7）的末端均连接有拉绳（8），拉绳（8）绕过弧形板（14）的外表面，拉绳（8）的末端均与限位杆（20）固接；
矫正组件（5）设置在顶板（13）的底面；矫正组件（5）包括颈托机构和两个肩膀定位机构，所述颈托机构包括两根旋转杆（11）、中间杆（9）、海绵套筒（10），两根旋转杆（11）的底端均与顶板（13）销轴连接，且销轴的末端设有螺纹、并螺纹配和有螺母，中间杆（9）的两端分别与两根旋转杆（11）的顶端固接，且海绵套筒（10）套设在中间杆（9）上；两个所述肩膀定位机构对称设置在颈托机构的两侧；
肩膀定位机构由底杆（18）、伸缩杆（19）和挡杆（12）组成；底杆（18）垂直连接于顶板（13），底杆（18）的顶端垂直连接有伸缩杆（19），且伸缩杆（19）的末端向下垂直连接有挡杆（12）；
2个肩膀定位机构分别称为左侧肩膀定位机构、右侧肩膀定位机构；其中，
在左侧肩膀定位机构的伸缩杆（19）杆身的下方、挡杆（12）的底端分别设有左后压力传感器、左前压力传感器；
在右侧肩膀定位机构的伸缩杆（19）杆身的下方、挡杆（12）的底端分别设有右后压力传感器、右前压力传感器；
在靠垫（1）与靠板（3）之间设有上部传感器、下部传感器；
左前压力传感器、左后压力传感器、右前压力传感器、右后压力传感器和下部传感器均为压阻式力传感器；
上部传感器为红外传感器；
左前压力传感器、左后压力传感器、右前压力传感器、右后压力传感器、下部传感器和上部传感器均与单片机相连；单片机分别与电源、喇叭相连接；
其特征在于，按如下步骤进行：步骤1：启动单片机，由单片机自检与左前压力传感器、左后压力传感器、右前压力传感器、右后压力传感器、上部传感器和下部传感器的通信；
若通信均正常，则进入步骤2；反之，通过喇叭发出语音报警；
步骤2：由单片机周期驱动上部传感器获取信号：
若上部传感器反馈由热源信号，则进入步骤3；反之，进入步骤4；
步骤3：由单片机驱动左前压力传感器、左后压力传感器、右前压力传感器、右后压力传感器、下部传感器分别获取信号：
若“左前压力传感器获得的信号值与右前压力传感器获得的信号值之差”大于0.2倍的“左前压力传感器获得的信号值与右前压力传感器获得的信号值之和”，且持续时间超过5s，则由单片机通过喇叭发出坐姿不正的报警，并返回步骤2；
若左后压力传感器或右后压力传感器接收到压力信号且持续时间超过5s，则由单片机通过喇叭发出坐姿不正的报警，并返回步骤2；
若下部传感器未接收到压力信号且持续时间超过5s，则由单片机通过喇叭发出坐姿不正的报警，并返回步骤2；
若无本步骤所述的情况，则返回步骤2；
步骤4：等待60-180s后，再次启动上部传感器：
若获得信号，则返回步骤2；
反之，单片机通过喇叭发出关机提示后，关机。
2.根据权利要求1所述的一种学生用坐姿矫正装置的监控方法，其特征在于：第一侧板（41）相对靠板（3）的表面分布有矩形块状的限位块（16），每个限位块（16）的侧面均凹陷有卡槽，第一侧板（41）相对靠板（3）的表面分布有锁紧螺栓（17）。
3.根据权利要求1所述的一种学生用坐姿矫正装置的监控方法，其特征在于：顶板（13）的底面内陷有矩形的凹槽，且凹槽的内表面设有一层防滑橡胶垫。
4.根据权利要求1所述的一种学生用坐姿矫正装置的监控方法，其特征在于：所述顶板（13）的顶面设有螺纹孔，且底杆（18）的底端设有螺纹，底杆（18）与顶板（13）螺纹连接。
5.根据权利要求1所述的一种学生用坐姿矫正装置的监控方法，其特征在于：所述限位杆（20）的中部连接有U形杆状的拉手（15）。
6.根据权利要求1所述的一种学生用坐姿矫正装置的监控方法，其特征在于：所述弧形板（14）为具有弹性的金属薄板，且厚度在3-5mm，且弧形板（14）的末端底面分布有块状的橡胶垫。
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