CN110215069A - 一种坐姿矫正装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种坐姿矫正装置及方法，布线通道位于坐部上方的位置嵌入有压力传感器，布线通道从坐部的下方穿过支撑部延伸至背靠部的后侧；背靠部的上端内侧与布线通道的连接处设有超声波传感器，背靠部的上端外侧与布线通道的连接处设有微控制器和报警器；获取施加在坐部的压力值，将压力值与压力阈值对比识别坐部上是否承载有人体；当识别坐部上承载有人体后，唤醒超声波传感器获取人体颈部与背靠部的间隔距离；当间隔距离大于给定的距离阈值时，开始进行持续时间统计，当持续时间大于给定的时间阈值时进行矫正预警；当间隔距离小于给定的距离阈值时，停止进行矫正预警。对学生普遍存在的写作业姿势不端正，驼背、离书本太近等问题进行纠正。
Description
技术领域
本发明实施例涉及座椅技术领域，具体涉及一种坐姿矫正装置及方法。
背景技术
坐姿是指人体在坐着时候的姿态，正确的坐姿，应时时保持上半身挺直的姿势，人的骨盆处于直立状态，肩、颈、背纵向呈一条直线，而错误的坐姿与之相对。在学习中，尽量坐姿正确，才能身体好、学习好，错误的坐姿会导致近视及弯腰驼背；错误的坐姿会诱发各种疾病如颈椎病、腰椎病；错误的坐姿会导致压迫腹部和尾椎骨，及导致脊柱变形、脊柱侧弯；错误的坐姿会影响小孩的骨骼发育；不良坐姿坐姿会引起学习注意力不集中；不良坐姿有时会导致厌学、情绪低落；不良坐姿导致容易疲劳；不良坐姿影响写字、影响学习成绩。
目前，学生在家庭过程学习中，由于缺少老师和家长的监督，普遍存在学习或写作业姿势不端正现象，长时间下去，容易造成驼背、高低肩等现象，并且离书本太近容易出现近似问题，现有技术中，一般的纠正措施是在桌面加装硬件，桌面加装硬件容易对学生学习产生干涉，分散学生学习的注意力。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种坐姿矫正装置及方法，实现对中小学生普遍存在的写作业姿势不端正，驼背、离书本太近等问题进行纠正，有助于端正学生坐姿形成良好的作业书写姿势。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种坐姿矫正装置，包括坐部、背靠部和支撑部，所述坐部和背靠部呈L型连接为一体，所述支撑部连接在所述坐部的下端，所述坐部连接有布线通道，所述布线通道位于所述坐部上方的位置嵌入有压力传感器，所述布线通道从所述坐部的下方穿过所述支撑部延伸至所述背靠部的后侧；所述背靠部的上端内侧与所述布线通道的连接处设有超声波传感器，所述超声波传感器距离所述坐部的高度为0.4～0.8米，背靠部的上端外侧与所述布线通道的连接处设有微控制器和报警器；
所述微控制器与所述压力传感器、超声波传感器和报警器建立连接关系，压力传感器用于感应坐部上端人体的乘坐；超声波传感器用于获取所述坐部上端的人体颈部与背靠部的距离；所述报警器用于坐姿矫正装置进行报警。
作为坐姿矫正装置的优选方案，所述布线通道从背靠部的后侧延伸至背靠部的前侧，所述压力传感器、超声波传感器和报警器的控制线分布在所述布线通道内部。
作为坐姿矫正装置的优选方案，所述支撑部的一侧形成有搁置部，所述搁置部位于所述布线通道的下方，搁置部上端设有电池组；所述电池组与微控制器建立连接关系；所述电池组用于坐姿矫正装置进行供电；所述电池组配置有充电接头，所述充电接头用于对电池组进行充电。
作为坐姿矫正装置的优选方案，所述搁置部下端设有储线部，搁置部和储线部之间设有走线通道，充电接头穿过所述走线通道置于所述储线部中，所述储线部外侧连接有盖体。
作为坐姿矫正装置的优选方案，所述微控制器采用LPC54000系列；所述压力传感器采用物体检测薄膜传感器；所述超声波传感器采用HC-SR04；所述报警器采用LZQ-2737C。
作为坐姿矫正装置的优选方案，所述坐部上端连接有垫部，所述垫部呈L性，垫部沿所述背靠部向上延伸，所述压力传感器、超声波传感器和报警器的控制线嵌入所述垫部内。
本发明实施例还提供一种坐姿矫正方法，基于上述的坐姿矫正装置，坐姿矫正装置包括坐部、背靠部和支撑部，坐姿矫正方法包括以下步骤：
预设压力阈值，获取施加在坐部的压力值，将所述压力值与所述压力阈值对比识别所述坐部上是否承载有人体；
当识别坐部上承载有人体后，唤醒超声波传感器获取人体颈部与背靠部的间隔距离；
当所述间隔距离大于给定的距离阈值时，开始进行持续时间统计，当所述持续时间大于给定的时间阈值时进行矫正预警；
当所述间隔距离小于给定的距离阈值时，停止进行矫正预警。
作为坐姿矫正方法的优选方案，当所述压力值大于或小于所述压力阈值时，判定所述坐部上未承载有人体，当所述压力值位于所述压力阈值范围内时，判定所述坐部上承载有人体。
作为坐姿矫正方法的优选方案，所述持续时间统计过程中，时间阈值内当间隔距离小于给定的距离阈值时，对所述持续时间进行清除重新进行持续时间统计。
作为坐姿矫正方法的优选方案，所述超声波传感器距离所述坐部的高度为0.4～0.8米。
本发明实施例具有如下优点：坐部内部嵌入有压力传感器，压力传感器的外侧形成有布线通道，布线通道从坐部的下方穿过支撑部延伸至背靠部的后侧；背靠部的上端内侧连接有超声波传感器，超声波传感器距离坐部的高度为0.4～0.8米，背靠部的上端外侧连接有微控制器和报警器，支撑部的一侧形成有搁置部，搁置部位于布线通道的下方，搁置部上端设有电池组；压力传感器感应坐部上端人体的乘坐；超声波传感器获取坐部上端的人体颈部与背靠部的距离；报警器用于坐姿矫正装置进行报警；电池组用于坐姿矫正装置进行供电。本发明技术方案避免了在桌面加装硬件，减少对学生写作和学习的干涉，有利于学生集中注意力学习，有利于学生的身体健康，实施成本低廉，适应性强，应用广泛。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明实施例中提供的一种坐姿矫正装置结构示意图；
图2为本发明实施例中提供的一种坐姿矫正方法流程示意图；
图中：1、坐部；2、背靠部；3、支撑部；4、压力传感器；5、布线通道；6、超声波传感器；7、微控制器；8、报警器；9、搁置部；10、电池组；11、充电接头；12、储线部；13、走线通道；14、盖体。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。
参见图1，提高一种坐姿矫正装置，包括坐部1、背靠部2和支撑部3，所述坐部1和背靠部2呈L型连接为一体，所述支撑部3连接在所述坐部1的下端，所述坐部1连接有布线通道5，所述布线通道5位于所述坐部1上方的位置嵌入有压力传感器4，布线通道5从所述坐部1的下方穿过所述支撑部3延伸至所述背靠部2的后侧；所述背靠部2的上端内侧与所述布线通道5的连接处设有超声波传感器6，所述超声波传感器6距离所述坐部1的高度为0.4～0.8米，背靠部2的上端外侧与所述布线通道5的连接处设有微控制器7和报警器8；所述微控制器7与所述压力传感器4、超声波传感器6和报警器8建立连接关系，压力传感器4用于感应坐部1上端人体的乘坐；超声波传感器6用于获取所述坐部1上端的人体颈部与背靠部2的距离；所述报警器8用于坐姿矫正装置进行报警。
坐姿矫正装置的一个实施例中，所述布线通道5从背靠部2的后侧延伸至背靠部2的前侧，所述压力传感器4、超声波传感器6和报警器8的控制线分布在所述布线通道5内部。布线通道5在不破坏坐部1和背靠部2的基础上，能够对现有的桌椅进行改装，布线通道5可以结合压力传感器4、超声波传感器6、报警器8等硬件设计为模块。所述支撑部3的一侧形成有搁置部9，所述搁置部9位于所述布线通道5的下方，搁置部9上端设有电池组10；所述电池组10与微控制器7建立连接关系；所述电池组10用于坐姿矫正装置进行供电；所述电池组10配置有充电接头11，所述充电接头11用于对电池组10进行充电。所述搁置部9下端设有储线部12，搁置部9和储线部12之间设有走线通道13，充电接头11穿过所述走线通道13置于所述储线部12中，所述储线部12外侧连接有盖体14。充电接头11在不使用时，可以收纳于储线部12中，当需要进行充电时，打开盖体14将充电接头11引出，方便存放。
坐姿矫正装置的一个实施例中，所述微控制器7采用LPC54000系列。LPC54000系列具有双核处理器：ARMCortex-M4和ARMCortex-M0+，最大运行频率均为100MHz，高达512KB片上Flash，最小达256字节页编程和擦除，高达104KB片上RAM供代码和数据使用，从睡眠模式唤醒仅需小于2.5微秒，传感器接口来实现PDM，可以实现低功耗语音端点检测监听。
所述压力传感器4采用物体检测薄膜传感器，通过检测压力转换放大输出电压值，检测到坐下时候输出高电平，可直接接单片机IO，开发板IO等。电平输出口可以控制驱动5V1A的设备。
具体的，所述超声波传感器6采用HC-SR04，采用IO口TRIG触发测距，给至少10us的高电平信号，自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离＝(高电平时间×声速(340m/s))/2；一个控制口发一个10us以上的高电平，就可以在接收口等待高电平输出。一有输出就可以开定时器计时，当此口变为低电平时就可以读定时器的值，此时就为此次测距的时间，进而算出距离。所述报警器8采用LZQ-2737C，发声形式闪光断续声，额定电压：12VDC：24V工作电压。
坐姿矫正装置的一个实施例中，所述坐部1上端连接有垫部(可拆卸，未示出)，所述垫部呈L性，垫部沿所述背靠部2向上延伸，所述压力传感器4、超声波传感器6和报警器8的控制线嵌入所述垫部内。具体的，通过设计可拆卸式的垫部，可以与现有的椅子进行组合改进，从而使普通的椅子具有坐姿矫正的功能，对应的垫部的压力传感器4、超声波传感器6和报警器8配置有电源线，通过电源线连接家用插座直接进行供电。
参见图2，本发明实施例还提供一种坐姿矫正方法，基于上述的坐姿矫正装置，坐姿矫正装置包括坐部1、背靠部2和支撑部3，坐姿矫正方法包括以下步骤：
S1：预设压力阈值，获取施加在坐部1的压力值，将所述压力值与所述压力阈值对比识别所述坐部1上是否承载有人体；
S2：当识别坐部1上承载有人体后，唤醒超声波传感器6获取人体颈部与背靠部2的间隔距离；
S3：当所述间隔距离大于给定的距离阈值时，开始进行持续时间统计，当所述持续时间大于给定的时间阈值时进行矫正预警；
S4:当所述间隔距离小于给定的距离阈值时，停止进行矫正预警。
坐姿矫正方法的一个实施例中，当所述压力值大于或小于所述压力阈值时，判定所述坐部1上未承载有人体，当所述压力值位于所述压力阈值范围内时，判定所述坐部1上承载有人体，压力阈值可以根据6至15岁学生的标准体重进行设定。所述持续时间统计过程中，时间阈值内当间隔距离小于给定的距离阈值时，对所述持续时间进行清除重新进行持续时间统计，距离阈值可以设定为10cm，时间阈值可以设定为30s，当学生的颈部距离背靠部2超过10cm持续时间大于30s时开始报警，提醒学生进行坐姿矫正。所述超声波传感器6距离所述坐部1的高度为0.4～0.8米，使学生坐在坐部1上以后，超声波传感器6能够探测到学生的颈部区域。
本发明实施例的坐部1内部嵌入有压力传感器4，压力传感器4的外侧形成有布线通道5，布线通道5从坐部1的下方穿过支撑部3延伸至背靠部2的后侧；背靠部2的上端内侧连接有超声波传感器6，超声波传感器6距离坐部1的高度为0.4～0.8米，背靠部2的上端外侧连接有微控制器7和报警器8，支撑部3的一侧形成有搁置部9，搁置部9位于布线通道5的下方，搁置部9上端设有电池组10；压力传感器4感应坐部1上端人体的乘坐；超声波传感器6获取坐部1上端的人体颈部与背靠部2的距离；报警器8用于坐姿矫正装置进行报警；电池组10用于坐姿矫正装置进行供电。本发明实施例通过在椅背底部安装人体感应开关，用于感测是否有人坐下，在椅背最高处安装超声波传感器6，通过发送超声波感应人体颈部与椅背距离。如超出限定距离则主机接收信号输出声音警报，提醒学生端正坐姿。直至恢复坐姿超声波传感器6停止输出声音警报消失。本发明技术方案避免了在桌面加装硬件，减少对学生写作和学习的干涉，有利于学生集中注意力学习，有利于学生的身体健康，实施成本低廉，适应性强，应用广泛。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种坐姿矫正装置，包括坐部(1)、背靠部(2)和支撑部(3)，所述坐部(1)和背靠部(2)呈L型连接为一体，所述支撑部(3)连接在所述坐部(1)的下端，其特征在于，所述坐部(1)连接有布线通道(5)，所述布线通道(5)位于所述坐部(1)上方的位置嵌入有压力传感器(4)，布线通道(5)从所述坐部(1)的下方穿过所述支撑部(3)延伸至所述背靠部(2)的后侧；所述背靠部(2)的上端内侧与所述布线通道(5)的连接处设有超声波传感器(6)，所述超声波传感器(6)距离所述坐部(1)的高度为0.4～0.8米，背靠部(2)的上端外侧与所述布线通道(5)的连接处设有微控制器(7)和报警器(8)；
所述微控制器(7)与所述压力传感器(4)、超声波传感器(6)和报警器(8)建立连接关系，压力传感器(4)用于感应坐部(1)上端人体的乘坐；超声波传感器(6)用于获取所述坐部(1)上端的人体颈部与背靠部(2)的距离；所述报警器(8)用于坐姿矫正装置进行报警。
2.根据权利要求1所述的一种坐姿矫正装置，其特征在于，所述布线通道(5)从背靠部(2)的后侧延伸至背靠部(2)的前侧，所述压力传感器(4)、超声波传感器(6)和报警器(8)的控制线分布在所述布线通道(5)内部。
3.根据权利要求1所述的一种坐姿矫正装置，其特征在于，所述支撑部(3)的一侧形成有搁置部(9)，所述搁置部(9)位于所述布线通道(5)的下方，搁置部(9)上端设有电池组(10)；所述电池组(10)与微控制器(7)建立连接关系；所述电池组(10)用于坐姿矫正装置进行供电；
所述电池组(10)配置有充电接头(11)，所述充电接头(11)用于对电池组(10)进行充电。
4.根据权利要求3所述的一种坐姿矫正装置，其特征在于，所述搁置部(9)下端设有储线部(12)，搁置部(9)和储线部(12)之间设有走线通道(13)，充电接头(11)穿过所述走线通道(13)置于所述储线部(12)中，所述储线部(12)外侧连接有盖体(14)。
5.根据权利要求1所述的一种坐姿矫正装置，其特征在于，所述微控制器(7)采用LPC54000系列；所述压力传感器(4)采用物体检测薄膜传感器；所述超声波传感器(6)采用HC-SR04；所述报警器(8)采用LZQ-2737C。
6.根据权利要求1所述的一种坐姿矫正装置，其特征在于，所述坐部(1)上端连接有垫部，所述垫部呈L性，垫部沿所述背靠部(2)向上延伸，所述压力传感器(4)、超声波传感器(6)和报警器(8)的控制线嵌入所述垫部内。
7.一种坐姿矫正方法，基于权利要求1至6任意一项所述的坐姿矫正装置，坐姿矫正装置包括坐部(1)、背靠部(2)和支撑部(3)，其特征在于，坐姿矫正方法包括以下步骤：
预设压力阈值，获取施加在坐部(1)的压力值，将所述压力值与所述压力阈值对比识别所述坐部(1)上是否承载有人体；
当识别坐部(1)上承载有人体后，唤醒超声波传感器(6)获取人体颈部与背靠部(2)的间隔距离；
当所述间隔距离大于给定的距离阈值时，开始进行持续时间统计，当所述持续时间大于给定的时间阈值时进行矫正预警；
当所述间隔距离小于给定的距离阈值时，停止进行矫正预警。
8.根据权利要求7所述的一种坐姿矫正方法，其特征在于，当所述压力值大于或小于所述压力阈值时，判定所述坐部(1)上未承载有人体，当所述压力值位于所述压力阈值范围内时，判定所述坐部(1)上承载有人体。
9.根据权利要求7所述的一种坐姿矫正方法，其特征在于，所述持续时间统计过程中，时间阈值内当间隔距离小于给定的距离阈值时，对所述持续时间进行清除重新进行持续时间统计。
10.根据权利要求7所述的一种坐姿矫正方法，其特征在于，所述超声波传感器(6)距离所述坐部(1)的高度为0.4～0.8米。
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