CN112773330A - 一种婴儿睡眠安全辅助设备、系统及方法 - Google Patents

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杨睿
张健
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申浩
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李雪
刘晨
曹礼聪
彭洪霖
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Southwest Jiaotong University
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Xiuwang Sports Group Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种婴儿睡眠安全辅助设备、系统及方法。一种婴儿睡眠安全辅助设备，包括床，包括分别设置于床角的四个升降机构，以及铺设在床面上的布垫，所述布垫四角分别连接四个升降机构；还包括设置于床尾的旋转机构，所述旋转机构的旋转部分与被子连接；所述旋转机构及四个升降机构中的微控制器均通过无线连接至处理器。本发明通过智能联动的方式为婴儿的睡眠提供安全辅助，不会限制婴儿在睡眠中的正常活动；本发明可以对多种睡眠异常状况进行应对，对婴幼儿的睡眠监护领域具有重要意义。

Description

一种婴儿睡眠安全辅助设备、系统及方法
技术领域
本发明涉及一种睡眠辅助设备，具体涉及一种婴儿睡眠安全辅助设备、系统 及方法。
背景技术
婴儿在睡眠过程中，存在口鼻被被子覆盖、趴睡、吐奶等有可能导致婴儿窒 息的危险情况、与翻身、移动掉落下床的情况。而婴儿自身无法处理此类情况， 这可能会造因婴儿的窒息造成的器官功能障碍(脑瘫、智力障碍、听力障碍)、 婴儿死亡、婴儿摔伤。通常婴儿在窒息情况下，很难发出啼哭声，监护人难以 及时发现进行处理，婴儿也无法认知判断自己是否可能会摔落。
针对上述问题，现有技术主要提供了两种应对方式，其一是通过对婴儿的活 动进行限制来达到防止婴儿窒息、摔落等问题的出现，但对婴儿的活动限制不 利于婴儿的正常发育所必须的必要活动；其二是通过穿戴式设备或视频监控设 备来对婴儿的睡眠安全进行监测预警，但当监测到婴儿生理特征明显变化时， 有可能婴儿已经受到伤害，或在婴儿处于危险情况时进行预警，如监护人不能 及时处理，也无法避免婴儿受到伤害。
发明内容
为了兼顾婴儿睡眠过程中的安全防护与活动自由，本发明提供了一种婴儿睡 眠安全辅助设备、系统及方法，能够及时对婴儿处于的危险情况进行应对，避 免婴儿受到伤害。通过下述技术方案实现：
一方面，提供了一种婴儿睡眠安全辅助设备，包括床，包括分别设置于床角 的四个升降机构，以及铺设在床面上的布垫，所述布垫四角分别连接四个升降 机构；
还包括设置于床尾的旋转机构，所述旋转机构的旋转部分与被子连接；
所述旋转机构及四个升降机构中的微控制器均通过无线连接至处理器。
在上述方案的基础上，进一步地有：
所述升降机构包括升降伺服电机、升降模块和升降机外壳；所述升降伺服电 机设置于升降机外壳内底部，升降模块连接于升降伺服电机上方，升降伺服电 机与微控制器电连接。
所述升降机构外壳通过固定链与床体连接，通过固定环与布垫连接。
在上述方案的基础上，进一步地有：
所述布垫为网眼布垫，由一层或多层网眼布组成。
所述网眼布为弹性材质。
在上述方案的基础上，进一步地有：
所述旋转机构包括旋转伺服电机、旋转模块、旋转机外壳和夹紧单元；旋转 模块连接于旋转伺服电机的侧面，旋转模块和旋转伺服电机设置于旋转机外壳 内部，旋转伺服电机与微控制器电连接，旋转模块与夹紧单元通过链条连接， 夹紧单元与被子连接。
所述旋转机构的夹紧单元为固定夹。
第二方面，提供了一种婴儿睡眠安全辅助系统，包括上述的一种婴儿睡眠安 全辅助设备，还包括监控设备，控制终端和预警终端；
所述监控设备包括带有夜视功能和数据传输功能的摄像模块，设置于床上方 的天花板上，用于监控婴儿睡觉区域，并实时传输视频数据至控制终端；
所述控制终端包括处理器，用于接收监控模块传输的视频数据，并针对视频 帧进行数据分析，根据分析结果发送控制信号至上述婴儿睡眠安全辅助设备， 和/或发送预警信号至预警终端；
婴儿睡眠安全辅助设备内的旋转机构或升降机构在根据接收的控制信号进 行旋转或升降运动；
所述预警终端在接收到预警信号时发出报警提示。
第三方面，提供了一种婴儿睡眠安全辅助方法，应用于上述的一种婴儿睡眠 安全辅助系统，包括如下步骤：
获取视频数据：处理器接收监控设备发送的实时视频数据；
身体位置分析：识别视频帧中婴儿身体与床面的边缘的最小距离是否小于预 设距离，若是，则判断婴儿处于跌落临界状态；
面部状态分析：识别视频帧中婴儿的面部状态，若识别出后脑勺，则判断为 趴睡状态；若能识别出口鼻且面部有异物时，则判断为吐奶状态；若不能识别 口鼻且不能识别出后脑勺时，则判断为口鼻覆盖状态；
下发信号：处理器根据判断结果发送控制信号至婴儿睡眠安全辅助设备，和 /或发送预警信号至预警终端，具体包括：
当婴儿处于跌落临界状态，处理器发送控制信号至婴儿身体与床面的最近边 两端的升降机构升高至预设高度，当识别到视频帧中婴儿身体与床面另一边的 距离达到预设值时，升降机构复原；
当婴儿处于趴睡状态或吐奶状态，处理器发送控制信号至床头两端的升降机 构升高至预设高度，并发送预警信号至预警终端，当监护人完成护理后，监控 设备重新识别到视频帧中的婴儿面部，升降机构复原；
当婴儿处于口鼻覆盖状态，处理器发送控制信号至床尾的旋转机构旋转预设 的转数，旋转机构带动被子下拉；处理器再次识别新的视频帧中的婴儿面部状 态，若解除口鼻覆盖状态则旋转设备复原，若仍然判断为口鼻覆盖状态，则旋 转机构再旋转预设的转数。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明通过智能联动的方式为婴儿的睡眠提供安全辅助，不会限制婴儿在睡 眠中的正常活动；本发明可以对多种睡眠异常状况进行应对，对婴幼儿的睡眠 监护领域具有重要意义。
附图说明
结合附图，可以得到对本发明实施例的进一步理解，从本发明的权利要求和 优选实施例的以下描述可以获得本发明的其它特征和优点。在不超出本发明的 范围的情况下，在这种情况下可以按任何期望的方式将图中所示的不同实施例 的单独特征加以组合。在附图中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为升降机构机构示意图；
图3为布垫示意图；
图4为旋转结构示意图。
附图标记说明：01-升降机构，02-布垫，03-旋转机构，04-床，11-升降模块， 12-升降机外壳，13-升降伺服电机，31-旋转机外壳，32-夹紧单元，33-旋转伺服 电机，34-旋转模块。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图， 对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释 本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
如图1所示，在本实施例中，一种婴儿睡眠安全辅助设备，包括床04，包括 分别设置于床角的四个升降机构01，以及铺设在床面上的布垫02，所述布垫02 四角分别连接四个升降机构01；
还包括设置于床尾的旋转机构03，所述旋转机构03的旋转部分与被子连接；
所述旋转机构03及四个升降机构01中的微控制器均通过无线连接至处理器。
如图2所示，所述升降机构01包括升降伺服电机13、升降模块11和升降机 外壳12；所述升降伺服电机13设置于升降机外壳12内底部，升降模块11连接 于升降伺服电机13上方，升降伺服电机13与微控制器电连接；所述升降机构 01外壳通过固定链与床体连接，通过固定环与布垫02连接。在机构处于原始未 升降状态时，需保证布垫02平整张紧铺于床面。
如图3所示，所述布垫02为网眼布垫02，由一层或多层网眼布组成；选用 透气性强或带孔网眼布，以保证婴儿在面部向下趴睡接触网眼布时，任能进行 正常的呼吸。网眼布大小选用可根据使用场景进行设计，如同床04大小一致。 网眼布四角设计有与升降机构01链接的部位。所述网眼布为弹性材质且保证强 度，以确保在使用时的安全。
优选的，网眼布垫02由单层网眼布组成，包含网布垫02本体与四角用于网 眼布垫02与升降机构01固定的布条。本身网孔面积占比50％，保证透气性。 大小与婴儿床常规大小一致为0.6*1.2M。
如图4所示，所述旋转机构03包括旋转伺服电机33、旋转模块34、旋转机 外壳31和夹紧单元32；旋转模块34连接于旋转伺服电机33的侧面，旋转模块 34和旋转伺服电机33设置于旋转机外壳31内部，旋转伺服电机33与微控制器 电连接，旋转模块34与夹紧单元32通过链条连接，链条长度可根据实际需求 进行调整，夹紧单元32与婴儿所盖的被子底部连接；所述旋转机构03的夹紧 单元32为多个固定夹。
为了进一步实现本发明的目的，本发明还提出了第二个实施例。
实施例2：
在实施例1的基础上，一种婴儿睡眠安全辅助系统，包括实施例1中的一种 婴儿睡眠安全辅助设备，还包括监控设备，控制终端和预警终端；
所述监控设备包括带有夜视功能和数据传输功能的摄像模块，设置于床04 上方的天花板上，用于监控婴儿睡觉区域，并实时传输视频数据至控制终端；
所述控制终端包括处理器，用于接收监控模块传输的视频数据，并针对视频 帧进行数据分析，根据分析结果发送控制信号至实施例1中的一种婴儿睡眠安 全辅助设备，和/或发送预警信号至预警终端；
婴儿睡眠安全辅助设备内的旋转机构03或升降机构01在根据接收的控制信 号进行旋转或升降运动；
所述预警终端为智能手环，在接收到预警信号时会对监护人发出震动提醒。
为了进一步实现本发明的目的，本发明还提出了第三个实施例。
实施例3：
在实施例2的基础上，一种婴儿睡眠安全辅助方法，应用于上述的一种婴儿 睡眠安全辅助系统，包括如下步骤：
获取视频数据：处理器接收监控设备发送的实时视频数据；
身体位置分析：识别视频帧中婴儿身体与床面的边缘的最小距离是否小于预 设距离，若是，则判断婴儿处于跌落临界状态；
面部状态分析：识别视频帧中婴儿的面部状态，若识别出后脑勺，则判断为 趴睡状态；若能识别出口鼻且面部有异物时，则判断为吐奶状态；若不能识别 口鼻且不能识别出后脑勺时，则判断为口鼻覆盖状态；
下发信号：处理器根据判断结果发送控制信号至婴儿睡眠安全辅助设备，和/或发送预警信号至预警终端，具体包括：
当婴儿处于跌落临界状态，处理器发送控制信号至婴儿身体与床面的最近边 两端的升降机构01升高至预设高度，当识别到视频帧中婴儿身体与床面另一边 的距离达到预设值时，升降机构01复原；
当婴儿处于趴睡状态，处理器发送控制信号至床头两端的升降机构01升高 至预设高度，将婴儿头部抬起与床身间隔，婴儿趴与网眼布上仍能保持正常呼 吸，并发送预警信号至预警终端，当监护人完成护理后，监控设备重新识别到 视频帧中的婴儿面部，升降机构01复原；
当婴儿处于吐奶状态，处理器发送控制信号至床头两端的升降机构01升高 至预设高度(根据网眼布垫02材质、大小设定上升距离)，并发送预警信号至 预警终端，当监护人完成护理后，监控设备重新识别到视频帧中的婴儿面部， 升降机构01复原；
当婴儿处于口鼻覆盖状态，处理器发送控制信号至床尾的旋转机构03旋转 预设的转数，旋转机构03带动被子下拉(每次给定5CM移动量)；处理器再次 识别新的视频帧中的婴儿面部状态，若解除口鼻覆盖状态则旋转设备复原，若 仍然判断为口鼻覆盖状态，则旋转机构03再旋转预设的转数。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进 一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并 不用于限定本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效 结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括 在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种婴儿睡眠安全辅助设备，包括床(04)，其特征在于，包括分别设置于床角的四个升降机构(01)，以及铺设在床面上的布垫(02)，所述布垫(02)四角分别连接四个升降机构(01)；
还包括设置于床尾的旋转机构(03)，所述旋转机构(03)的旋转部分与被子连接；
所述旋转机构(03)及四个升降机构(01)中的微控制器均通过无线连接至处理器。
2.根据权利要求1所述的一种婴儿睡眠安全辅助设备，其特征在于，所述升降机构(01)包括升降伺服电机(13)、升降模块(11)和升降机外壳(12)；所述升降伺服电机(13)设置于升降机外壳(12)内底部，升降模块(11)连接于升降伺服电机(13)上方，升降伺服电机(13)与微控制器电连接。
3.根据权利要求2所述的一种婴儿睡眠安全辅助设备，其特征在于，所述升降机构(01)外壳通过固定链与床体连接，通过固定环与布垫(02)连接。
4.根据权利要求1所述的一种婴儿睡眠安全辅助设备，其特征在于，所述布垫(02)为网眼布垫(02)，由一层或多层网眼布组成。
5.根据权利要求4所述的一种婴儿睡眠安全辅助设备，其特征在于，所述网眼布为弹性材质。
6.根据权利要求1所述的一种婴儿睡眠安全辅助设备，其特征在于，所述旋转机构(03)包括旋转伺服电机(33)、旋转模块(34)、旋转机外壳(31)和夹紧单元(32)；旋转模块(34)连接于旋转伺服电机(33)的侧面，旋转模块(34)和旋转伺服电机(33)设置于旋转机外壳(31)内部，旋转伺服电机(33)与微控制器电连接，旋转模块(34)与夹紧单元(32)通过链条连接，夹紧单元(32)与被子连接。
7.根据权利要求6所述的一种婴儿睡眠安全辅助设备，其特征在于，所述旋转机构(03)的夹紧单元(32)为固定夹。
8.一种婴儿睡眠安全辅助系统，其特征在于，包括权利要求1-7任意一项所述的一种婴儿睡眠安全辅助设备，还包括监控设备，控制终端和预警终端；
所述监控设备包括带有夜视功能和数据传输功能的摄像模块，设置于床(04)上方的天花板上，用于监控婴儿睡觉区域，并实时传输视频数据至控制终端；
所述控制终端包括处理器，用于接收监控模块传输的视频数据，并针对视频帧进行数据分析，根据分析结果发送控制信号至权利要求1-7任意一项所述的一种婴儿睡眠安全辅助设备，和/或发送预警信号至预警终端；
所述权利要求1-7任意一项所述的一种婴儿睡眠安全辅助设备内的旋转机构(03)或升降机构(01)在根据接收的控制信号进行旋转或升降运动；
所述预警终端在接收到预警信号时发出报警提示。
9.一种婴儿睡眠安全辅助方法，其特征在于，应用于如权利要求8所述的一种婴儿睡眠安全辅助系统，包括如下步骤：
获取视频数据：处理器接收监控设备发送的实时视频数据；
身体位置分析：识别视频帧中婴儿身体与床面的边缘的最小距离是否小于预设距离，若是，则判断婴儿处于跌落临界状态；
面部状态分析：识别视频帧中婴儿的面部状态，若识别出后脑勺，则判断为趴睡状态；若能识别出口鼻且面部有异物时，则判断为吐奶状态；若不能识别口鼻且不能识别出后脑勺时，则判断为口鼻覆盖状态；
下发信号：处理器根据判断结果发送控制信号至权利要求1-7任意一项所述的一种婴儿睡眠安全辅助设备，和/或发送预警信号至预警终端。
10.根据权利要求9所述的一种婴儿睡眠安全辅助方法，其特征在于，下发信号具体包括：
当婴儿处于跌落临界状态，处理器发送控制信号至婴儿身体与床面的最近边两端的升降机构(01)升高至预设高度，当识别到视频帧中婴儿身体与床面另一边的距离达到预设值时，升降机构(01)复原；
当婴儿处于趴睡状态或吐奶状态，处理器发送控制信号至床头两端的升降机构(01)升高至预设高度，并发送预警信号至预警终端，当监护人完成护理后，监控设备重新识别到视频帧中的婴儿面部，升降机构(01)复原；
当婴儿处于口鼻覆盖状态，处理器发送控制信号至床尾的旋转机构(03)旋转预设的转数，旋转机构(03)带动被子下拉；处理器再次识别新的视频帧中的婴儿面部状态，若解除口鼻覆盖状态则旋转设备复原，若仍然判断为口鼻覆盖状态，则旋转机构(03)再旋转预设的转数。
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