CN108614990A - 一种儿童坐姿检测智能交互装置系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种儿童坐姿检测智能交互装置系统及方法，属于人体坐姿检测及交互技术领域，包括底座、深度摄像头、中央处理芯片、电机控制板、左电机、右电机、中电机、左弹簧、右弹簧、中弹簧、左腱绳、右腱绳、中腱绳、硅胶外壳、底板、顶板、LED灯环、扬声器、终端APP。本发明装置采用深度摄像头、多个电机、弹簧、腱绳、硅胶外壳和终端APP等综合实现了儿童坐姿检测和交互功能，该装置用于儿童日常学习生活中，可以适应不同桌面高度范围，不仅能够实时检测儿童坐姿的角度，还能通过装置实时模拟出儿童的姿态、进行声光提醒，形成有趣的实时实体交互和短期激励；同时儿童的行为表现数据会传输到终端APP的游戏化形象当中，通过娱乐方式促进儿童强化保持良好表现的长期动力。

Description

一种儿童坐姿检测智能交互装置系统及方法

技术领域

本发明属于人体坐姿检测及交互技术领域，特别涉及一种儿童坐姿检测智能交互装置系统及方法的设计。

背景技术

随着近年来人们对身体健康的关注，坐姿检测及矫正问题得到了重视。尤其对于儿童来说，从小不良的坐姿会导致脊柱及颈椎的发育问题，进而引发近视、体态不良等相关问题。

常见的人体坐姿检测方法从形态上主要有穿戴式、距离检测式、红外检测式、双目摄像头式等；常见的坐姿提示或反馈方法有震动、声音、灯光、屏幕显示等。但已有方案手段相对简单直接，比如穿戴式的坐姿检测及提醒装置，但由于穿戴的不便捷性及易丢失等特点，不适合儿童活跃的活动及心理状态。已有坐姿的检测及传感器技术相对已成熟，但针对于儿童群体来说，还有相当重要的一个方面在于坐姿的反馈交互效果，需要一种智能的新兴交互设计技术迎合儿童喜好与心理需求，令使用者在使用坐姿检测装置时有相互激励效应。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术的不足之处，提供一种儿童坐姿检测智能交互装置系统及方法，该系统用于提示儿童学习时的错误坐姿，模拟儿童的坐姿形态与儿童行为形成交互关系，并通过声音和灯光提示使用儿童，形成短期激励效果；同时将儿童的坐姿行为表现数据及分析情况传输到移动终端，与家长群体形成互动，通过游戏化的平台形成长期激励。

本发明的技术方案如下：

本发明所述的一种儿童坐姿检测智能交互装置系统，包括底座，深度摄像头，中央处理芯片，电机控制板，左电机，中电机，右电机，底板，左腱绳，中腱绳，右腱绳，左弹簧，中弹簧，右弹簧，顶板，扬声器，LED灯环，硅胶外壳；所述深度摄像头、中央处理芯片、电机控制板、左电机、中电机和右电机固定在底座上；所述左弹簧、中弹簧、右弹簧以等边三角位置安装在底板和顶板中间并与底板和顶板的连接处固接；所述左腱绳、中腱绳、右腱绳分别贯穿在左弹簧、中弹簧、右弹簧当中，左腱绳、中腱绳、右腱绳的一端分别穿过底板孔固连在左电机、中电机和右电机的转轴上，左腱绳、中腱绳、右腱绳的另一端固连在顶板上；所述硅胶外壳由两段组成，上部为装置头部，内嵌硬壳、LED灯环和扬声器，下部为中空段；所述底板盖在底座上部，并连接硅胶外壳的底部；所述顶板位于硅胶外壳中，位于硅胶外壳中的上部与下部交接处，与硅胶外壳上部固连。

作为优选的技术方案，左弹簧采用拉簧或压簧，右弹簧采用拉簧或压簧，中弹簧采用拉簧或压簧。

作为优选的技术方案，还包括终端APP，终端APP与中央处理芯片信号连接。

一种儿童坐姿检测智能交互方法，具体步骤如下：

步骤1.该深度摄像头采集儿童坐姿图像；

步骤2.图像信息经中央处理芯片处理后，输出前后倾斜角度、左右倾斜角度、并计算出左腱绳的伸缩长度、中腱绳的伸缩长度、右腱绳的伸缩长度，传输给电机控制板；

步骤3.左电机、中电机、右电机分别控制左腱绳、中腱绳、右腱绳伸缩从而拉伸或压缩相应左弹簧、中弹簧、右弹簧，带动硅胶外壳变形，模拟出与儿童相应的前后倾斜角度和左右倾斜角度。

作为优选的技术方案，中央处理芯片将处理后的儿童坐姿角度信息传输到终端APP，所述终端APP具有数据可视化和分析统计功能，同时也是一个游戏化平台，将儿童坐姿行为的表现数据转化为游戏形象，具有升级、奖励和分享功能。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果：

本发装置采用深度摄像头、多个电机、弹簧、腱绳、硅胶外壳和终端APP等综合实现了儿童坐姿检测和交互功能，该装置用于儿童日常学习生活中，可以适应桌面高度范围，不仅能够实时检测儿童坐姿的角度，还能通过装置实时模拟出儿童的姿态，声光提醒，形成有趣的实时实体交互和短期激励；同时儿童的行为表现数据会传输到终端APP的游戏化形象当中，通过娱乐方式促进儿童进一步强化良好表现的长期动力。

附图说明

图1是本发明的儿童坐姿检测智能交互装置系统及方法的一种实施例内部结构正视图。

图2是本实施例的儿童坐姿向左前方倾斜时装置的正视图。

图3是本实施例的儿童坐姿向左前方倾斜时装置的左视图。

在图1至图3中：

1-底座，2-深度摄像头，3-中央处理芯片，4-电机控制板，5-左电机，6-中电机，7-右电机，8-底板，9-左腱绳，10-中腱绳，11-右腱绳，12-左弹簧，13-中弹簧，14-右弹簧，15-顶板，16-扬声器，17-LED灯环，18-硅胶外壳，19-终端APP。

具体实施方式

下面结合附图及多个实施例进一步详细介绍本发明的具体结构、工作原理的内容。

本发明设计的一种儿童坐姿检测智能交互装置系统及方法的一种实施例，如图1、图2和图3所示，包括底座1，深度摄像头2，中央处理芯片3，电机控制板4，左电机5，中电机6，右电机7，底板8，左腱绳9，中腱绳10，右腱绳11，左弹簧12，中弹簧13，右弹簧14，顶板15，扬声器16，LED灯环17，硅胶外壳18；所述深度摄像头2、中央处理芯片3、电机控制板4、左电机5、中电机6和右电机7固定在底座1上；所述左弹簧12、中弹簧13、右弹簧14以等边三角位置安装在底板8和顶板15中间并与底板8和顶板15的连接处固接；所述左腱绳9、中腱绳10、右腱绳11分别贯穿在左弹簧12、中弹簧13、右弹簧14当中，左腱绳9、中腱绳10、右腱绳11的一端分别穿过底板8孔固连在左电机5、中电机6和右电机7的转轴上，左腱绳9、中腱绳10、右腱绳11的另一端固连在顶板15上；所述硅胶外壳18由两段组成，上部为装置头部，设有LED灯环17和扬声器16，内嵌硬壳，下部为中空段；所述底板8盖在底座1上部，并连接硅胶外壳18的底部；所述顶板15位于硅胶外壳18中，位于硅胶外壳18中的上部与下部交接处，与硅胶外壳18上部固连。

本发明左弹簧12采用拉簧或压簧，右弹簧14采用拉簧或压簧，中弹簧13采用拉簧或压簧。

在本实施例中，左弹簧12采用拉簧；右弹簧14采用拉簧；中弹簧13采用拉簧。

一种儿童坐姿检测智能交互方法，具体步骤如下：

步骤1.该深度摄像头2采集儿童坐姿图像；

步骤2.图像信息经中央处理芯片3处理后，输出前后倾斜角度、左右倾斜角度、并计算出左腱绳9的伸缩长度、中腱绳10的伸缩长度、右腱绳11的伸缩长度，传输给电机控制板4；

步骤3.左电机5、中电机6、右电机7分别控制左腱绳9、中腱绳10、右腱绳11伸缩从而拉伸或压缩相应左弹簧12、中弹簧13、右弹簧14，带动硅胶外壳18变形，模拟出与儿童相应的前后倾斜角度和左右倾斜角度。

本实施例中，中央处理芯片3将处理后的儿童坐姿角度信息传输到所述终端APP19，所述终端APP19具有数据可视化和分析统计功能，同时也是一个游戏化平台，将儿童坐姿行为的表现数据转化为游戏形象，具有升级、奖励和分享功能，形成有效长期激励。

以本实施例为例介绍本发明装置的工作原理，结合附图1至图3，叙述如下：

该装置位于儿童书桌上，当儿童学习时，正确坐姿情况下，该装置会处于正中位，如图1所示。

深度摄像头2会实时探测儿童的上半身图像，经处理后得到前后倾斜角度和左右倾斜角度，此信息在中央处理芯片3中被换算成左腱绳9、中腱绳10和右腱绳11分别应伸缩的长度，使得三根腱绳伸缩相应长度后，与之联动的顶板15的前后倾斜角度和左右倾斜角度与儿童的相应两角度一致。

根据左电机5、中电机6和右电机7的转动速度，电机控制板4将会控制三台电机正转或反转时间，通过角速度与线速度的换算，使得分别缠绕在三台电机轴上的三根腱绳得以伸长或缩短。同时由于左弹簧12、中弹簧13和右弹簧14分别包络在三根腱绳外部，使得底板8和顶板15之间始终有一定压力，从而保证腱绳在被压缩或伸长时，底板8和顶板15之间一直在三点上有力的支撑。此外，由于硅胶外壳18的下部中空段与底板8和顶板15之间的空间相对应，所以在腱绳和弹簧变形时，由于硅胶材质的弹性，下部中空段也会产生相应形变，模拟了人体的上半身坐姿角度。

由于探测的实时性与模拟性，该装置会随着儿童的坐姿变化而变化。图2所示为坐姿向左前方倾斜时，该装置也相应倾斜的正视图，图3所示为相应左视图。当倾斜角度超出预设的正确坐姿角度范围时，LED灯环17会发出黄色的灯光提示；当儿童从错误坐姿转换成正确坐姿时，该装置角度也会回正，LED灯环17颜色变成蓝色灯光以显示正确，并且扬声器16会发出提示音，鼓励和表扬儿童。

同时，所有的数据信息会一直远程发送到终端APP19上，在终端APP19页面上会可视化显示儿童坐姿行为的表现数据、统计及评价。家长和儿童可以通过终端APP19查看坐姿情况及行为习惯是否有所改善，这些评价指标会游戏化为终端APP19中的游戏化平台的卡通形象，通过对卡通形象或任务的不断提高，儿童会获得相应礼物以此获得长期激励效应。

本装置采用深度摄像头2、多个电机、弹簧、腱绳、硅胶外壳18和终端APP19等综合实现了儿童坐姿检测和交互功能，该装置用于儿童日常学习生活中，可以适应桌面高度范围，不仅能够实时检测儿童坐姿的角度，还能通过装置实时模拟出儿童的姿态，声光提醒，形成有趣的实时实体交互和短期激励；同时儿童的行为表现数据会传输到终端APP的游戏化形象当中，通过娱乐方式促进儿童进一步强化良好表现的长期动力。

Claims (5)

1.一种儿童坐姿检测智能交互装置系统，其特征在于：包括底座，深度摄像头，中央处理芯片，电机控制板，左电机，中电机，右电机，底板，左腱绳，中腱绳，右腱绳，左弹簧，中弹簧，右弹簧，顶板，扬声器，LED灯环，硅胶外壳；所述深度摄像头、中央处理芯片、电机控制板、左电机、中电机和右电机固定在底座上；所述左弹簧、中弹簧、右弹簧以等边三角位置安装在底板和顶板中间并与底板和顶板的连接处固接；所述左腱绳、中腱绳、右腱绳分别贯穿在左弹簧、中弹簧、右弹簧当中，左腱绳、中腱绳、右腱绳的一端分别穿过底板孔固连在左电机、中电机和右电机的转轴上，左腱绳、中腱绳、右腱绳的另一端固连在顶板上；所述硅胶外壳由两段组成，上部为装置头部，内嵌硬壳、LED灯环和扬声器，下部为中空段；所述底板盖在底座上部，并连接硅胶外壳的底部；所述顶板位于硅胶外壳中，位于硅胶外壳中的上部与下部交接处，与硅胶外壳上部固连。

2.如权利要求1所述的儿童坐姿检测智能交互装置系统，其特征在于：左弹簧采用拉簧或压簧，右弹簧采用拉簧或压簧，中弹簧采用拉簧或压簧。

3.如权利要求1所述的儿童坐姿检测智能交互装置系统，其特征在于：还包括终端APP，终端APP与中央处理芯片信号连接。

4.一种儿童坐姿检测智能交互方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤1.该深度摄像头采集儿童坐姿图像；

步骤2.图像信息经中央处理芯片处理后，输出前后倾斜角度、左右倾斜角度、并计算出左腱绳的伸缩长度、中腱绳的伸缩长度、右腱绳的伸缩长度，传输给电机控制板；

步骤3.左电机、中电机、右电机分别控制左腱绳、中腱绳、右腱绳伸缩从而拉伸或压缩相应左弹簧、中弹簧、右弹簧，带动硅胶外壳变形，模拟出与儿童相应的前后倾斜角度和左右倾斜角度。

5.如权利要求4所述的儿童坐姿检测方法，其特征在于：中央处理芯片将处理后的儿童坐姿角度信息传输到终端APP，所述终端APP具有数据可视化和分析统计功能，同时也是一个游戏化平台，将儿童坐姿行为的表现数据转化为游戏形象，具有升级、奖励和分享功能。