CN109709691A - 一种具有检测脊椎疲劳度的智能眼镜 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有检测脊椎疲劳度的智能眼镜，包括眼镜架，眼镜架上设置有光照传感器、姿态传感器、遮挡传感器、MCU主控芯片和报警装置；MCU主控芯片当检测到读写环境为室内及处于佩戴状态时，判断佩戴信息所属的角度区间，当检测到佩戴信息落入对应设定的触发报警角度区间且满足与该角度区间对应的报警条件时，控制报警装置发出报警提醒。本发明通过检测用户读写姿态来检测脊椎疲劳度，并在检测到用户读写姿态不正确时提醒用户纠正。

Description

一种具有检测脊椎疲劳度的智能眼镜

技术领域

本发明涉及智能眼镜技术领域，特别是一种具有检测脊椎疲劳度的智能眼镜。

背景技术

当前，我国青少年患颈椎疾病呈低龄化趋势。有研究发现，低头会导致颈椎受到的压力激增；颈部的弯曲角度越大，颈椎承重也就越大，造成的脊椎疲劳度也越高。少年儿童在日常生活和学习中不可避免需要进读写和操作电子设备，由于少年儿童缺乏完善的护颈椎只是以及还没养成良好的读写姿态习惯，当他们独自阅读或者书写的时候，读写姿态存在不规范，如果得不到及时的提醒和纠正，久而久之，会对其颈椎存在极大的伤害，养成正确读写姿势的习惯，对保护脊椎起着重要的作用。

现有技术中，也存在一些正姿和纠正的电子产品，如正姿笔、正姿座椅等，但这些设备受到场景的局限，不能适用于所有场景，纠正和提醒效果并不理想。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种具有检测脊椎疲劳度的智能眼镜。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供一种具有检测脊椎疲劳度的智能眼镜，包括眼镜架，眼镜架上设置有光照传感器、姿态传感器、遮挡传感器、MCU主控芯片和报警装置；

光照传感器用于检测环境光照强度，将监测的环境光照强度数据传输到MCU主控芯片；

遮挡传感器将其开关状态信息发送到MCU主控芯片；

姿态传感器用于采集角度信息，将角度信息传输到MCU主控芯片，其中角度信息包括智能眼镜在三维空间的三轴加速度，三轴角度和三轴角速度；

MCU主控芯片分别与光照传感器、遮挡传感器、姿态传感器和报警装置连接，用于根据环境光照强度数据检测读写环境，其中读写环境包括室内和室外；根据遮挡传感器的开关状态信息判断智能眼镜的佩戴状态；根据角度信息计算智能眼镜的佩戴信息，其中智能眼镜的佩戴信息包括佩戴用户的抬头角度、低头角度和左右偏头角度中的一项或多项；

MCU主控芯片，还用于当检测到读写环境为室内及处于佩戴状态时，判断佩戴信息所属的角度区间，当检测到佩戴信息落入对应设定的触发报警角度区间且满足与该角度区间对应的报警条件时，控制报警装置发出报警提醒。

在一种实施方式中，MCU主控芯片中判断佩戴信息所属的角度区间，具体包括：将佩戴信息依次与对应设定的阈值进行比较，判断所属的角度区间。

在一种实施方式中，MCU主控芯片进一步包括：

当检测到佩戴用户的低头角度落入第一触发报警角度区间，且持续时间大于设定第一触发报警时长，控制报警装置发出报警提醒；和/或

当检测到佩戴用户的左右偏头角度落入第二触发报警角度区间，且持续时间大于设定的第二触发报警时长，控制报警装置发出报警提醒。

在一种实施方式中，MCU主控芯片进一步包括：以设定的时间频率检测佩戴信息；

当检测到佩戴用户的低头角度落入第一触发报警角度区间时，根据低头角度所属的低头角度区间累加与该低头角度区间相应的第一负荷值；和/或

当检测到佩戴用户的低头角度落入第一触发报警角度区间且左右偏头角度落入第二出发报警角度区间时，累加第二负荷值；

当第一负荷值或第二负荷值大于对应设定的阈值时，控制报警装置发出报警提醒。

在一种实施方式中，其特征在于，MCU主控芯片进一步包括：

当检测到佩戴用户的抬头角度落入第一抬头角度区间时且持续时间大于设定的第一解除报警时长时，控制报警装置解除报警。

在一种实施方式中，报警装置包括设置于智能眼镜上的LED灯和/或震动马达；

MCU主控芯片，控制报警装置发出报警提醒，进一步包括：

控制LED灯在设定的时间段内周期性闪烁；和/或

控制震动马达在设定的时间段内周期性震动。

在一种实施方式中，MCU主控芯片进一步包括：

将智能眼镜佩戴用户的抬头角度、低头角度和左右偏头角度信息发送到智能终端，供智能终端根据该抬头角度、低头角度和左右偏头角度信息计算出用户脊椎疲劳度。

本发明的有益效果为：

1)当用户在室内进行读写动作时，用户佩戴上本发明智能眼镜，通过在智能眼镜上设置光照传感器和遮挡传感器，分别对采集的光照强度信息和遮挡状态信息进行分析，当判断用户是处于室内以及处于佩戴智能眼镜，将根据姿态传感器采集的角度信息计算的智能眼镜佩戴信息视为用户的头部姿态信息，开始对用户读写时的头部姿态信息进行检测，能够自动开始检测，智能化程度高，而且智能眼镜佩戴方便，不受场景限制，适用于各种读写场景，保证脊椎疲劳检测的可靠性。

2)通过在智能眼镜上设置姿态传感器采集角度信息，并通过MCU主控芯片根据获取的角度信息计算智能眼镜佩戴信息，从而获取用户佩戴智能眼镜时的抬头角度、低头角度和左右偏头角度，准确获取用户读写时的头部姿态数据。

3)MCU主控芯片根据获取的智能眼镜佩戴信息和设定的阈值进行比较，当发现用户存在不良读写姿态时，控制设置于智能眼镜上的报警装置及时发出报警提示，能够第一时间提醒用户纠正头部姿态，纠正效果好。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明的框架结构图。

附图标记：

光照传感器1、遮挡传感器2、姿态传感器3、MCU主控芯片4、报警装置5

具体实施方式

结合以下应用场景对本发明作进一步描述。

参见图1，其示出一种具有检测脊椎疲劳度的智能眼镜，包括眼镜架，眼镜架上设置有光照传感器1、姿态传感器3、遮挡传感器2、MCU主控芯片4和报警装置5，MCU主控芯片4分别与光照传感器1、遮挡传感器2、姿态传感器3和报警装置5连接；

光照传感器1用于检测环境光照强度，将监测的环境光照强度数据传输到MCU主控芯片4；

MCU主控芯片4用于根据环境光照强度数据检测读写环境，其中读写环境包括室内和室外；

由于用户的读写动作通常发生在室内，因此，通过对光照强度数据的检测，判断当前读写环境是否在室内。

遮挡传感器2将其开关状态信息发送到MCU主控芯片4；

MCU主控芯片4用于根据遮挡传感器2的开关状态信息判断智能眼镜的佩戴状态；

在一种场景中，当遮挡传感器2显示为被遮挡状态，则标记智能眼镜的佩戴状态信息为佩戴状态。

姿态传感器3用于采集角度信息，将角度信息传输到MCU主控芯片4，其中角度信息包括智能眼镜在三维空间的三轴加速度，三轴角度和三轴角速度；

MCU主控芯片4用于根据角度信息计算智能眼镜的佩戴信息，其中智能眼镜的佩戴信息包括佩戴用户的抬头角度、低头角度和左右偏头角度中的一项或多项；

在一种场景中，所采用的姿态传感器3为六轴惯性传感器。

在一种场景中，MCU主控芯片4根据姿态传感器3输出的由x轴偏向z轴正向的角度计算抬头角度，由x轴偏向z轴负向的角度计算低头角度，由z轴偏向y轴正负向的角度计算左右偏头角度。

通过设置的姿态传感器获取智能眼镜所处的角度信息，再由MCU主控芯片根据获取的角度信息分析智能眼镜佩戴用户的抬头角度、低头角度和左右偏头角度，能够更精确地获取用户的读写姿态，提高了后续对用户读写姿态数据的进一步处理的准确性。

MCU主控芯片4，还用于当检测到读写环境为室内及处于佩戴状态时，判断佩戴信息所属的角度区间，当检测到佩戴信息落入对应设定的触发报警角度区间且满足与该角度区间对应的报警条件时，控制报警装置5发出报警提醒。

当用户在室内进行读写动作时，用户佩戴上本发明智能眼镜，通过在智能眼镜上设置光照传感器和遮挡传感器，分别对采集的光照强度信息和遮挡状态信息进行分析，当判断用户是处于室内以及处于佩戴智能眼镜，将根据姿态传感器采集的角度信息计算的智能眼镜佩戴信息视为用户的头部姿态信息，开始对用户读写时的头部姿态信息进行检测，能够自动开始检测，智能化程度高，而且智能眼镜佩戴方便，不受场景限制，适用于各种读写场景，保证脊椎疲劳检测的可靠性。

在一种实施方式中，MCU主控芯片4中判断佩戴信息所属的角度区间，具体包括：将佩戴信息依次与对应设定的阈值进行比较，判断所属的角度区间。

MCU主控芯片根据获取的智能眼镜佩戴信息和设定的阈值进行比较，当发现用户存在不良读写姿态时，控制设置于智能眼镜上的报警装置及时发出报警提示，能够第一时间提醒用户纠正头部姿态，纠正效果好。

在一种实施方式中，MCU主控芯片4进一步包括：

当检测到佩戴用户的低头角度落入第一触发报警角度区间，且持续时间大于设定第一触发报警时长，控制报警装置5发出报警提醒；和/或

当检测到佩戴用户的左右偏头角度落入第二触发报警角度区间，且持续时间大于设定的第二触发报警时长，控制报警装置5发出报警提醒。

在一种场景中，该第一触发报警角度区间设置为[15-65]度，该第一触发报警时长设置为5-15秒。

在一种场景中，该第一触发报警角度区间与第一触发报警时长的设置如下表所示：

第一触发报警角度区间	第一触发报警时长
		低头15-30度	280秒
低头30-45度	90
		低头45-60度	20
低头60-90度	10

在一种场景中，该第二触发报警角度区间设置为[20-65]度，该第二触发报警时长设置为5-15秒。

在一种实施方式中，MCU主控芯片4进一步包括：以设定的时间频率检测佩戴信息；

当检测到佩戴用户的低头角度落入第一触发报警角度区间时，根据低头角度所属的低头角度区间累加与该低头角度区间相应的第一负荷值；和/或

当检测到佩戴用户的低头角度落入第一触发报警角度区间且左右偏头角度落入第二出发报警角度区间时，累加第二负荷值；

当第一负荷值或第二负荷值大于对应设定的阈值时，控制报警装置5发出报警提醒。

在一种场景中，该MCU主控芯片4每隔相同的时间间隔检测依次智能眼镜佩戴用户的低头角度，当该低头角度落入第一触发报警角度区间时，根据该低头角度所属的低头角度区间累加相应的第一负荷值，其中该第一触发报警角度区间与第一负荷值累加的设置如下表所示：

第一触发报警角度区间	第一负荷值累加
		低头15-30度	1
低头30-45度	3
		低头45-60度	10
低头60-75度	30

在一种场景中，该MCU主控芯片4每隔相同的时间间隔检测依次智能眼镜佩戴用户的左右偏头角度，当该左右偏头角度落入第二触发报警角度区间时，根据该低头角度所属的低头角度区间累加相应的第二负荷值；其中该第二触发报警角度区间设置为[20-60]度，该第二负荷值累加30。

在一种场景中，该设定的阈值设置为300。

在一种场景中，该第一负荷值和第二负荷值分别计算，但本领域技术人员能够理解，该第一负荷值和第二负荷值叠加计算也是可以的。

当用户在读写时的低头角度或左右偏头角度过大时，会导致脊椎受到的压力激增，以一般成年人为例，当低头45度时，其颈椎受到22公斤重的压力，当低头60度时，颈椎则受到高达27公斤重的压力；颈部弯曲角度越大时，脊椎承重也就越大，容易对脊椎产生不良影响，因此，MCU主控芯片通过检测姿态传感器获取的角度信息，计算并检测用户的低头角度，当用户低头角度不符合要求时控制报警装置发出提醒，能够实时检测用户脊椎负荷，当负荷过大时发出提醒，提醒用户及时纠正读写姿态，减轻脊椎负荷。

在一种实施方式中，其特征在于，MCU主控芯片4进一步包括：

当检测到佩戴用户的抬头角度落入第一抬头角度区间时且持续时间大于设定的第一解除报警时长时，控制报警装置5解除报警。

在一种场景中，该第一抬头角度区间设置为[0-90]度，该第一解除报警时长设置为0.5-3秒。

在一种场景中，当MCU主控芯片4检测到抬头角度落入第一抬头角度区间时，MCU主控芯片4清零上述第一负荷值和/或第二负荷值。

在一种实施方式中，报警装置5包括设置于智能眼镜上的LED灯和/或震动马达；

MCU主控芯片4，控制报警装置5发出报警提醒，进一步包括：

控制LED灯在设定的时间段内周期性闪烁；和/或

控制震动马达在设定的时间段内周期性震动。

在一种场景中，当MCU主控芯片4在该设定的时间段期间接收到解除报警提醒的指令，则控制LED灯和/或震动马达停止运作。

在一种实施方式中，该方法还包括：

MCU主控芯片4接收由用户终端发送的报警提醒方式，并根据该报警提醒方式控制LED灯和/或震动马达发出报警提醒。

用户可以通过用户终端对报警装置的报警模式进行调节，可选择LED+马达、仅LED、仅马达或不提醒的报警提醒方式。

在一种场景中，该LED灯和/或马达在报警提醒时的工作方式为：持续工作30秒，停30秒，循环3次。

在一种场景中，当报警装置5持续报警状态超过3分钟，报警装置5停止工作，直到MCU主控芯片4接收到接触报警提醒的指令。

在一种实施方式中，MCU主控芯片4进一步包括：

将智能眼镜佩戴用户的抬头角度、低头角度和左右偏头角度信息发送到智能终端，供智能终端根据该抬头角度、低头角度和左右偏头角度信息计算出用户脊椎疲劳度。

在一种场景中，MCU主控芯片4进一步包括：

将智能眼镜佩戴用户的抬头角度、低头角度和左右偏头角度信息发送到智能终端，供智能终端统计该抬头角度、低头角度和左右偏头角度信息，以及统计不正确读写姿态的次数，并生成相应的报告。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当分析，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种具有检测脊椎疲劳度的智能眼镜，包括眼镜架，其特征在于，所述眼镜架上设置有光照传感器、姿态传感器、遮挡传感器、MCU主控芯片和报警装置；

所述光照传感器用于检测环境光照强度，将监测的环境光照强度数据传输到所述MCU主控芯片；

所述遮挡传感器将其开关状态信息发送到所述MCU主控芯片；

所述姿态传感器用于采集角度信息，将所述角度信息传输到所述MCU主控芯片，其中所述角度信息包括智能眼镜在三维空间的三轴加速度，三轴角度和三轴角速度；

所述MCU主控芯片分别与所述光照传感器、遮挡传感器、姿态传感器和报警装置连接，用于根据所述环境光照强度数据检测读写环境，其中所述读写环境包括室内和室外；根据所述遮挡传感器的开关状态信息判断智能眼镜的佩戴状态；根据所述角度信息计算智能眼镜的佩戴信息，其中所述智能眼镜的佩戴信息包括佩戴用户的抬头角度、低头角度和左右偏头角度中的一项或多项；

所述MCU主控芯片，还用于当检测到所述读写环境为室内及处于佩戴状态时，判断所述佩戴信息所属的角度区间，当检测到所述佩戴信息落入对应设定的触发报警角度区间且满足与该角度区间对应的报警条件时，控制所述报警装置发出报警提醒。

2.根据权利要求1所述的一种具有检测脊椎疲劳度的智能眼镜，其特征在于，所述MCU主控芯片中判断所述佩戴信息所属的角度区间，具体包括：将所述佩戴信息依次与对应设定的阈值进行比较，判断所属的角度区间。

3.根据权利要求2所述的一种具有检测脊椎疲劳度的智能眼镜，其特征在于，所述MCU主控芯片进一步包括：

当检测到所述佩戴用户的低头角度落入第一触发报警角度区间，且持续时间大于设定第一触发报警时长，控制所述报警装置发出报警提醒；和/或

当检测到所述佩戴用户的左右偏头角度落入第二触发报警角度区间，且持续时间大于设定的第二触发报警时长，控制所述报警装置发出报警提醒。

4.根据权利要求2所述的一种具有检测脊椎疲劳度的智能眼镜，其特征在于，所述MCU主控芯片进一步包括：以设定的时间频率检测所述佩戴信息；

当检测到所述佩戴用户的低头角度落入第一触发报警角度区间时，根据低头角度所属的低头角度区间累加与该低头角度区间相应的第一负荷值；和/或

当检测到所述佩戴用户的低头角度落入第一触发报警角度区间且左右偏头角度落入第二出发报警角度区间时，累加第二负荷值；

当所述第一负荷值或第二负荷值大于对应设定的阈值时，控制报警装置发出报警提醒。

5.根据权利要求3或4中任一项所述的一种具有检测脊椎疲劳度的智能眼镜，其特征在于，所述MCU主控芯片进一步包括：

当检测到所述佩戴用户的抬头角度落入第一抬头角度区间时且持续时间大于设定的第一解除报警时长时，控制所述报警装置解除报警。

6.根据权利要求1所述的一种具有检测脊椎疲劳度的智能眼镜，其特征在于，所述报警装置包括设置于智能眼镜上的LED灯和/或震动马达；

所述MCU主控芯片，控制所述报警装置发出报警提醒，进一步包括：

控制所述LED灯在设定的时间段内周期性闪烁；和/或

控制所述震动马达在设定的时间段内周期性震动。

7.根据权利要求1所述的一种具有检测脊椎疲劳度的智能眼镜，其特征在于，所述MCU主控芯片进一步包括：

将所述智能眼镜佩戴用户的抬头角度、低头角度和左右偏头角度信息发送到智能终端，供所述智能终端根据该抬头角度、低头角度和左右偏头角度信息计算出用户脊椎疲劳度。