CN111772422A - 一种智能婴儿床 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能婴儿床，包括床体、床板和支脚，所述床体为上部开口的椭球状，床体下端与所述床板连接，床板上铺设有记忆床垫用于模拟婴儿在子宫羊水内的环境，婴儿床还设有用于监测婴儿发出声音的声音传感器、语音录制和播放功能的音乐播放器、摄像头，所述音乐播放器内预设有模拟子宫内血液流动的音乐以及对应婴儿各种状态定制的多类型音乐，声音传感器和摄像头分别用于获取婴儿的姿态、发出声音并将数据上传至服务器分析婴儿的姿态类型、啼哭类型，所述服务器通过婴儿姿态、啼器类型的大数据进而控制所述音乐播放器进入不同的哄睡工作模式，播放所述音乐播放器内预设的对应音乐。本发明的婴儿床具有自动安抚婴儿的功能，节约家人时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能婴儿床。
背景技术
婴儿床是每个有宝宝的家庭必备的婴儿用品之一。传统的婴儿床一般只是提供宝宝睡眠，休憩的空间，现有的智能婴儿床一般是具有摇床功能，通过声音、温度、湿度等传感器监测婴儿是否啼哭、尿床等状态的功能。随着互联网+模式的不断推进，现有的智能婴儿床功能仍显得较为单一，需要家人长时间的陪伴婴儿玩耍，哄睡等，占用了家人较长的时间。
困扰大多新生婴儿的父母的一个突出问题是，他们不知道怎么照顾婴儿，不清楚各种哭声代表什么，也就无法采用正确的方式安抚婴儿，婴儿的成长过程伴随着长辈的各种烦恼。
发明内容
本发明提供了一种智能婴儿床。可以自动哄睡婴儿，减少照顾婴儿占用的时间。
本发明采用的技术方案如下，
一种智能婴儿床，包括床体、床板和支脚，所述床体为上部开口的椭球状，床体下端与所述床板连接，所述床板上铺设有记忆床垫用于模拟婴儿在子宫羊水内的环境，所述婴儿床还设有用于监测婴儿发出声音的声音传感器、语音录制和播放功能的音乐播放器、摄像头，所述音乐播放器内预设有模拟子宫内血液流动的音乐以及对应婴儿各种状态定制的多类型音乐，所述声音传感器和摄像头分别用于获取婴儿的姿态、发出声音并将数据上传至服务器分析婴儿的姿态类型、啼哭类型，所述服务器通过婴儿姿态、啼器类型的大数据进而控制所述音乐播放器进入不同的哄睡工作模式，播放所述音乐播放器内预设的对应音乐。
初生婴儿离开母体后，环境发生了较大变化。本发明的婴儿床床体设计为椭球形，配合记忆床垫，可以模拟妈妈子宫内的环境和触感。音乐播放器可以播放类似“嘘”的声音，模拟妈妈子宫内血液急速流过动脉的声音，使初生婴儿离开母体后的环境变化不明显，婴儿可以良好的适应出生后的环境。音乐播放器内预置不同模式的哄睡婴儿的音乐，在声音传感器，摄像头监测到婴儿的状态后，在互联网模式下判断婴儿的状态类型，然后播放不同的音乐来安抚婴儿。家人也可以通过音乐播放器录制不同的安抚婴儿的声音或音乐，预存到音乐播放器各个工作模式下，在服务器判断婴儿的状态后，启动音乐播放器对应的工作模式，通过录制的声音或音乐自动安抚婴儿。
本发明的记忆床垫可以由依次贴合的上棉花表层、第一记忆棉层、乳胶层、高泡海绵层、棕榈层、第二记忆棉层和下棉花表层七层构成，其中第一、第二记忆棉层可采用凝胶记忆棉。记忆床垫设置一个类孕体子宫内部形状的弧形下凹部，通过下凹部从下部包裹住婴儿的身体，帮助婴儿维持在母亲子宫中的姿态，再利用扁形绑带从中间固定住婴儿的肚子，防止婴儿乱动。
本发明还具有以下优选设计：
本发明的所述婴儿床为摇床，摇床可以模拟婴儿在妈妈子宫羊水内有韵律晃动的环境。所述的床板与所述记忆床垫固接在一起，所述床板下方设有一个储物室，所述储物室下端连接所述的支脚，所述床板下方中部设置一个托架，所述托架下端通过第一弹簧连接滚轮，所述滚轮位于一个内凹的圆弧形导向板上，所述圆弧形导向板固定在所述储物室的底板上，所述滚轮通过一个连杆连接一个摆动电机，所述摆动电机驱动所述连杆左右摆动使所述滚轮沿所述圆弧导向板在所述床体的宽度方向上摆动。滚轮摆动时，托架连同床板、床垫都会有韵律的摇动，有效的安抚婴儿。
本发明的所述摆动电机设有无线控制器，所述无线控制器与所述服务器连接，所述服务器根据婴儿的姿态类型、啼哭类型使所述摆动电机进入对应的工作模式，调整所述摆动电机的摆动幅度以及摆动速度。根据婴儿的不同状态使摆动电机进入不同的工作模式，更好的达到安抚婴儿的效果。
本发明所述床板下方连接有多个支撑床板的升降电机，所述升降电机的升降杆竖向设置，且升降杆上端与所述床板通过第二弹簧连接。不使用摇床功能时，升降电机可以将床板升高，使托架与床板分离。也可结合现有技术中的电机锁功能，使摆动电机无法工作。作为普通的非摇床使用
本发明的所述储物室设置有抽屉，可以存放一些安抚婴儿的玩具等。
本发明所述摄像头和服务器通过机器视觉系统采集婴儿姿态的二维数字信号，通过图像处理系统提取目标特征获取婴儿姿态的三维模型，然后利用卷积神经网络模型进行三维模型的数据筛选分类，利用AlexNet模型，使用非线性非饱和的激活函数，获得优化的分类筛选数据，以此为基准，识别婴儿动作的姿态类型，控制所述音乐播放器和/或电机进入对应的工作模式。
本发明所述服务器将采集的婴儿啼哭声音进行降噪处理，提取婴儿啼哭的声音数据特征，根据婴儿的哭声大小控制所述音乐播放器和/或电机进入对应的工作模式。
本发明具有以下显著效果：
1.本发明的婴儿床通过椭球形的床体、记忆床垫模拟妈妈子宫内的环境，离开母体后也能感受到妈妈子宫羊水内的触感，通过声音传感器和摄像头监测婴儿的肢体动作状态以及发出声音类型，使音乐播放器进入不同工作模式自动安抚婴儿，可以减少家人照顾婴儿的时间，摄像头远程监控可以联接家人的手机、电脑等，方便远程观察婴儿，本发明的婴儿床智能控制模式可以基于互联网的大数据识别判断婴儿肢体动作代表的婴儿状态，预置不同的安抚模式，解决新生婴儿父母不会照顾婴儿的部分烦恼。
2.本发明的婴儿床设计为可自动控制并具有多种摇动模式的摇床，根据自动监测的婴儿状态控制摇床的摆动幅度和摆动速度，更好的安抚婴儿。
3.本发明的婴儿床设置有升降电机，可以切换为摇床或非摇床。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：
图1为本发明智能婴儿床的右视图，该图中储物室及床体下部为剖视状态；
图2为本发明智能婴儿床的主视图，该图中储物室及床体下部为剖视状态；
图3为本发明智能婴儿床摇床控制相关结构的平面布置图；
图4为本发明的一种婴儿语音识别流程图；
图5为本发明语音识别用深度降噪自动编码器模型图。
具体实施方式
如图1至图3所示，一种智能婴儿床，包括床体1、床板2和支脚13，床体1为上部开口的椭球状，床体1下端与床板2连接，床板2上铺设有记忆床垫3用于模拟婴儿在子宫羊水内的环境，婴儿床还设有用于监测婴儿发出声音的声音传感器、语音录制和播放功能的音乐播放器、摄像头，上述结构图中未示，可以根据需要设置在婴儿床上或者外设于婴儿床附近，所述音乐播放器内预设有模拟子宫内血液流动的音乐以及对应婴儿各种状态定制的多类型音乐，所述声音传感器和摄像头分别用于获取婴儿的姿态、发出声音并将数据上传至服务器分析婴儿的姿态类型、啼哭类型，所述服务器通过婴儿姿态、啼器类型的大数据进而控制所述音乐播放器进入不同的哄睡工作模式，播放所述音乐播放器内预设的对应音乐。
初生婴儿离开母体后，环境发生了较大变化。本发明的婴儿床床体设计为椭球形，配合记忆床垫，可以模拟妈妈子宫内的环境和触感。音乐播放器可以播放类似“嘘”的声音，模拟妈妈子宫内血液急速流过动脉的声音，使初生婴儿离开母体后的环境变化不明显，婴儿可以良好的适应出生后的环境。音乐播放器内预置不同模式的哄睡婴儿的音乐，在声音传感器，摄像头监测到婴儿的状态后，在互联网模式下判断婴儿的状态类型，然后播放不同的音乐来安抚婴儿。家人也可以通过音乐播放器录制不同的安抚婴儿的声音或音乐，预存到音乐播放器各个工作模式下，在服务器判断婴儿的状态后，启动音乐播放器对应的工作模式，通过录制的声音或音乐自动安抚婴儿。
本发明的记忆床垫可以由依次贴合的上棉花表层、第一记忆棉层、乳胶层、高泡海绵层、棕榈层、第二记忆棉层和下棉花表层七层构成，其中第一、第二记忆棉层可采用凝胶记忆棉。记忆床垫设置一个类孕体子宫内部形状的弧形下凹部，通过下凹部从下部包裹住婴儿的身体，帮助婴儿维持在母亲子宫中的姿态，再利用扁形绑带从中间固定住婴儿的肚子，防止婴儿乱动。
作为优选实施例，婴儿床设计为摇床，摇床可以模拟婴儿在妈妈子宫羊水内有韵律晃动的环境。床板2与记忆床垫3固接在一起，床板2下方设有一个储物室，所述储物室下端连接支脚13，床板2下方中部设置一个托架4，托架4下端通过第一弹簧6连接滚轮5，本实施例中滚轮5设置有两个，滚轮5位于一个内凹的圆弧形导向板7上，圆弧形导向板7固定在所述储物室的底板上，滚轮5通过一个连杆8连接一个摆动电机9，摆动电机9驱动连杆8左右摆动使滚轮5沿圆弧导向板7在床体1的宽度方向上摆动。滚轮5摆动时，托架4连同床板2、床垫3都会有韵律的摇动，有效的安抚婴儿。
摆动电机9设有无线控制器，所述无线控制器与所述服务器连接，所述服务器根据婴儿的姿态类型、啼哭类型使摆动电机9进入对应的工作模式，调整摆动电机9的摆动幅度以及摆动速度。根据婴儿的不同状态使摆动电机9进入不同的工作模式，更好的达到安抚婴儿的效果。
床板2下方连接有多个支撑床板2的升降电机10，升降电机10的升降杆竖向设置，且升降杆上端与床板2通过第二弹簧11连接。不使用摇床功能时，升降电机10可以将床板2升高，使托架4与床板2分离。也可结合现有技术中的电机锁功能，使摆动电机9无法工作，作为普通的非摇床使用。
所述储物室设置有抽屉12，可以存放一些安抚婴儿的玩具等。
本发明所述摄像头和服务器通过机器视觉系统采集婴儿姿态的二维数字信号，通过图像处理系统提取目标特征获取婴儿姿态的三维模型，然后利用卷积神经网络模型进行三维模型的数据筛选分类，利用AlexNet模型，使用非线性非饱和的激活函数，获得优化的分类筛选数据，以此为基准，识别婴儿动作的姿态类型，控制所述音乐播放器和/或电机进入对应的工作模式。
本发明所述服务器将采集的婴儿啼哭声音进行降噪处理，提取婴儿啼哭的声音数据特征，根据婴儿的哭声大小控制所述音乐播放器和/或电机进入对应的工作模式。
本发明配置如下的语音识别系统：
语音识别的流程图如图4所示，首先对婴儿哭闹语音信号进行预处理以消除人类发声器官和语音采集设备对语音信号的影响，然后进行体征提取，根据提取到的语音特征建立语音识别声学模型并进行模式匹配,最后由相应的语音识别决策输出识别结果。
这样的语音识别模型对婴儿哭闹声音指令的特性更加敏感,类似于人类听觉系统神经单元,对特定的语音比较敏感,能够在声音信息复杂或是在噪声干扰的情况下解析出婴儿哭闹类型指令。
本发明采用包含有多隐含层的深度自动编码器。在深度自动编码器中，采用RBM对每一层的输入数据编码后再进行解码，与原始输入数据对比进行收敛计算，从而得到每一层的最优参数调整。经过这个步骤完成一层的特征训练，并把该层编码后的数据作为下一层的输入数据，采取相同的方式进行数据处理，如此完成所有层的特征处理。然后通过对语音样本的充分训练，对特定的婴儿哭闹语音控制指令敏感性提高，增加对婴儿哭闹语音特征提取的准确性。如图5所示为本发明深度降噪自动编码的模型图。
婴儿哭闹语音特征经过去燥自动编码器每层训练后，即可得到每一层的最优参数。然后在输入层、中间编码层和输出层采用高斯型(Gaussian)线性激励节点,其他隐含层采用sigmoid非线性激励的伯努利型(Bernoulli)节点。
然后在最优参数的基础上，构建降噪自动编码器初始化映射矩阵,进行参数初始化,如下式所示,diN和dout分别表示该层输入和输出的权重参数个数并且服从均匀分布,均匀分布使用U表示：
完成映射矩阵及偏置向量后,利用字典类型存储数据,调用上式完成输入层到隐含层矩阵映射；
接下来构建RBM网络,完成每一层函数的训练；
接着输入数据和高斯噪声系数进行batch训练；
然后构建损失函数；
并对婴儿哭闹语音数据进行标准化处理,使语音特征映射到0～1空间,如下式所示：
最终循环载入婴儿哭闹语音数据。
即可对婴儿的哭闹状态进行一个初步的识别。
本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种智能婴儿床，包括床体、床板和支脚，其特征在于，所述床体为上部开口的椭球状，床体下端与所述床板连接，所述床板上铺设有记忆床垫用于模拟婴儿在子宫羊水内的环境，所述婴儿床还设有用于监测婴儿发出声音的声音传感器、语音录制和播放功能的音乐播放器、摄像头，所述音乐播放器内预设有模拟子宫内血液流动的音乐以及对应婴儿各种状态定制的多类型音乐，所述声音传感器和摄像头分别用于获取婴儿的姿态、发出声音并将数据上传至服务器分析婴儿的姿态类型、啼哭类型，所述服务器通过婴儿姿态、啼器类型的大数据进而控制所述音乐播放器进入不同的哄睡工作模式，播放所述音乐播放器内预设的对应音乐。
2.根据权利要求1所述智能婴儿床，其特征在于，所述婴儿床为摇床，所述的床板与所述记忆床垫固接在一起，所述床板下方设有一个储物室，所述储物室下端连接所述的支脚，所述床板下方中部设置一个托架，所述托架下端通过第一弹簧连接滚轮，所述滚轮位于一个内凹的圆弧形导向板上，所述圆弧形导向板固定在所述储物室的底板上，所述滚轮通过一个连杆连接一个摆动电机，所述摆动电机驱动所述连杆左右摆动使所述滚轮沿所述圆弧导向板在所述床体的宽度方向上摆动。
3.根据权利要求2所述智能婴儿床，其特征在于，所述摆动电机设有无线控制器，所述无线控制器与所述服务器连接，所述服务器根据婴儿的姿态类型、啼哭类型使所述摆动电机进入对应的工作模式，调整所述摆动电机的摆动幅度以及摆动速度。
4.根据权利要求3所述智能婴儿床，其特征在于，所述床板下方连接有多个支撑床板的升降电机，所述升降电机的升降杆竖向设置，且升降杆上端与所述床板通过第二弹簧连接。
5.根据权利要求4所述智能婴儿床，其特征在于，所述储物室设置有抽屉。
6.根据权利要求5所述智能婴儿床，其特征在于，所述摄像头和服务器通过机器视觉系统采集婴儿姿态的二维数字信号，通过图像处理系统提取目标特征获取婴儿姿态的三维模型，然后利用卷积神经网络模型进行三维模型的数据筛选分类，利用AlexNet模型，使用非线性非饱和的激活函数，获得优化的分类筛选数据，以此为基准，识别婴儿动作的姿态类型，控制所述音乐播放器和/或电机进入对应的工作模式。
7.根据权利要求6所述的智能婴儿床，其特征在于，所述服务器将采集的婴儿啼哭声音进行降噪处理，提取婴儿啼哭的声音数据特征，根据婴儿的哭声大小控制所述音乐播放器和/或电机进入对应的工作模式。
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