CN113674514B - 一种基于生物力学的预防近视的方法及装置 - Google Patents
一种基于生物力学的预防近视的方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种基于生物力学的预防近视的方法及装置，基于骨度分寸法，可通过用户输入的身高数据计算出适合该用户的笔尾与眼睛的第一规范距离以及笔尾与身体的第二规范距离，当传感器感应到第一实际距离和/或第二实际距离超出第一规范距离和第二规范距离的预设范围时，会控制第一LED灯和/或第二LED灯变换展示颜色进行警示，提醒用户保持良好的写作姿势，养成良好的读写习惯，有效预防近视，保护脊柱健康。
Description
技术领域
本发明涉及视力保护技术领域，尤其涉及一种基于生物力学的预防近视的方法及装置。
背景技术
目前我国青少年近视的发病率逐年增加，而青少年近视是没有办法治疗的，唯一可以做的就是积极预防，延缓近视的增长速度。孩子在家中读书写字时可以有家长监督，而在学校时，教师会有提醒孩子保持写字的姿势正确。大部分的孩子缺乏自觉性，难以保持“胸离桌子一拳，眼离书本一尺”的正确坐姿，而且目前学习压力大，作业量多，孩子户外活动的时间明显减少，加上长时间写作姿势的不正确，所以导致近视患病率的迅速增长。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种基于生物力学的预防近视的方法及装置，能够提醒用户保持写作的正确姿势。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的一种技术方案为：一种基于生物力学的预防近视的方法，包括：
S1、获取用户的身高数据、第一预设范围和第二预设范围，基于骨度分寸法并根据身高数据计算笔尾与眼睛的第一规范距离以及笔尾与身体的第二规范距离；
S2、通过笔尾的传感器获取的笔尾与眼睛的第一实际距离以及笔尾与身体第二实际距离，将第一实际距离和第二实际距离分别与第一规范距离和第二规范距离比较；
若第一实际距离在第一规范距离的第一预设范围内，则控制笔尾的第一LED灯展示颜色为第一颜色，否则，控制笔尾的第一LED灯展示颜色为第二颜色；
若第二实际距离在第二规范距离的第二预设范围内，则控制笔尾的第二LED灯展示颜色为第三颜色，否则，控制笔尾的第二LED灯展示颜色为第四颜色。
本发明采用的另一种技术方案为：一种基于生物力学的预防近视的笔，包括笔杆、传感器、处理器、存储器、触控显示屏、第一LED灯、第二LED灯和电源，以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序；
所述处理器、存储器和电源均位于所述笔杆内，所述传感器设置于笔杆的顶部，所述触控显示屏设置于所述笔杆的侧壁上，所述第一LED灯和第二LED灯分别设置于所述笔杆尾部的侧壁上，所述处理器分别与所述传感器、触控显示屏、第一LED灯、第二LED灯、存储器和电源电连接；
所述触控显示屏用于输入用户的身高数据以及第一预设范围和第二预设范围的设置；
所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
S1、从触控显示屏获取用户输入的身高数据、第一预设范围和第二预设范围，基于骨度分寸法并根据身高数据计算笔尾与眼睛的第一规范距离以及笔尾与身体的第二规范距离；
S2、通过笔尾的传感器获取的笔尾与眼睛的第一实际距离以及笔尾与身体第二实际距离，将第一实际距离和第二实际距离分别与第一规范距离和第二规范距离比较；
若第一实际距离在第一规范距离的第一预设范围内，则控制笔尾的第一LED灯展示颜色为第一颜色，否则，控制笔尾的第一LED灯展示颜色为第二颜色；
若第二实际距离在第二规范距离的第二预设范围内，则控制笔尾的第二LED灯展示颜色为第三颜色，否则，控制笔尾的第二LED灯展示颜色为第四颜色。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：基于骨度分寸法，可通过用户输入的身高数据计算出适合该用户的笔尾与眼睛的第一规范距离以及笔尾与身体的第二规范距离，当传感器感应到第一实际距离和/或第二实际距离超出第一规范距离和第二规范距离的预设范围时，会控制第一LED灯和/或第二LED灯变换展示颜色进行警示，提醒用户保持良好的写作姿势，养成良好的读写习惯，有效预防近视，保护脊柱健康。
附图说明
图1为本发明的一种基于生物力学的预防近视的方法的流程图；
图2为本发明的一种基于生物力学的预防近视的装置的整体结构示意图；
图3为本发明的一种基于生物力学的预防近视的装置的部件之间电连接结构示意图；
【附图标记说明】
1、笔杆；2、电源安装口；3、触控显示屏；4、第一LED灯；5、第二LED灯；6、传感器。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
请参照图1所示，一种基于生物力学的预防近视的方法，包括：
S1、获取用户的身高数据、第一预设范围和第二预设范围，基于骨度分寸法并根据身高数据计算笔尾与眼睛的第一规范距离以及笔尾与身体的第二规范距离；
S2、通过笔尾的传感器获取的笔尾与眼睛的第一实际距离以及笔尾与身体第二实际距离，将第一实际距离和第二实际距离分别与第一规范距离和第二规范距离比较；
若第一实际距离在第一规范距离的第一预设范围内，则控制笔尾的第一LED灯展示颜色为第一颜色，否则，控制笔尾的第一LED灯展示颜色为第二颜色；
若第二实际距离在第二规范距离的第二预设范围内，则控制笔尾的第二LED灯展示颜色为第三颜色，否则，控制笔尾的第二LED灯展示颜色为第四颜色。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：基于骨度分寸法，可通过用户输入的身高数据计算出适合该用户的笔尾与眼睛的第一规范距离以及笔尾与身体的第二规范距离，当传感器感应到第一实际距离和/或第二实际距离超出第一规范距离和第二规范距离的预设范围时，会控制第一LED灯和/或第二LED灯变换展示颜色进行警示，提醒用户保持良好的写作姿势，养成良好的读写习惯，有效预防近视，保护脊柱健康。
进一步地，所述S1中基于骨度分寸法并根据身高数据计算笔尾与眼睛的第一规范距离以及笔尾与身体的第二规范距离包括如下步骤：
S01、假设身高为X(cm)，由于人体臂展：身高的比例正常为1:1.2，由此得到臂展＝(5/6)X(cm)，由于骨度分寸法中将“一寸”作为丈量人体的基本单位，基于骨度分寸法得到小臂为12寸、大臂为9寸、躯干宽16寸、手长为7.5寸，所以臂展＝大臂×2+小臂×2+躯干+手×2＝73寸，即臂展＝12×2+9×2+16+7.5×2＝73寸＝(5/6)X(cm)；
S02、由于73寸＝(5/6)X(cm)，因此1寸＝(5/438)X(cm)；
小臂＝[(5/438)X]×12＝(10/73)X(cm)；
S03、基于骨度分寸法得到拳头的宽度为3寸，
即一拳宽＝(5/438)X×3＝(5/146)X(cm)；
S04、假设脊柱长度为Y(cm)，由于颈椎、胸椎和腰椎的所占脊柱的比例分别为2/10、5/10和3/10，剑突持平于第十胸椎，胸椎的数量有12节，所以剑突到第一颈椎的距离＝(5/10)Y×(10/12)+(2/10)Y＝(37/60)Y(cm)；
由于肚脐持平于第三腰椎，腰椎的数量有5节，所以肚脐到剑突之间的距离＝(3/10Y)×3/5+[(5/10Y)×(1-10/12)]＝(79/300)Y(cm)，而基于骨度分寸法得到肚脐到剑突的距离为8寸，所以8寸＝(79/300)Y(cm)，1寸＝(79/2400)Y(cm)＝(5/438)X(cm)；Y＝(5/438)X÷(79/2400)＝(2000/5767)X；
当用户以标准写作姿势伏案写作时，用户的剑突与桌面齐平，而第一颈椎与眼睛位置齐平，即桌面至眼睛的垂直距离等于剑突至第一颈椎的距离为(37/60)Y(cm)，而Y＝(2000/5767)X，可推导出剑突至第一颈椎的距离(37/60)Y＝(3700/17301)X(cm)；
S05、当用户以标准写作姿势伏案写作时，小臂与桌沿之间形成的角度为45°，已知小臂为12寸，一拳宽＝(5/146)X(cm)，臂展＝73寸＝(5/6)X(cm)，因此，小臂＝(12/73)×(5/6)X＝(10/73)X(cm)；
由于小臂中的手掌握持着笔，小臂与桌沿之间形成的角度为45°，笔尖至桌沿之间的垂直距离等于小臂中的手掌端部与桌沿之间的垂直距离，那么笔尖至桌沿之间的垂直距离＝(10/73)X/(√2)＝[(5√2)/146]X(cm)，而标准写作姿势时，要求桌沿与剑突的垂直距离(即桌沿与用户身体的垂直距离)为一拳宽，因此，用户标准写作姿势下的笔尖至剑突之间的距离＝[(5√2)/146]X(cm)+(5/146)X＝[(5√2)+5]/146(cm)。
S06、笔杆的长度为12cm，当用户以标准写作姿势握笔时笔杆与桌面之间为向右倾斜45°，因此笔杆的垂直高度为6√2(cm)，由于笔杆是相对桌面向右倾斜45°，因此笔尖至剑突的距离与笔尾至剑突的距离相等，即第二规范距离＝[(5√2)/146]X(cm)+(5/146)X＝[(5√2)+5]/146(cm)；
S07、因此笔尾与眼睛之间的垂直距离等于剑突至第一颈椎的距离减去笔杆的垂直高度，即(3700/17301)X(cm)-6√2(cm)，那么第一规范距离＝笔尾至眼睛之间距离＝√(笔尾与眼睛之间的垂直距离2+笔尾至剑突的距离2)＝√[(1100/34602X-6√2)2+(2/146X+5/146X)2](cm)。
从上述描述可知，可基于骨度分寸法根据用户输入的身高数据、第一预设范围和第二预设范围科学计算出第一规范距离和第二规范距离，提醒用户保持“胸离桌子一拳，眼离书本一尺”的规范距离。
请参照图2至图3所示，一种基于生物力学的预防近视的笔，包括笔杆、传感器、处理器、存储器、触控显示屏、第一LED灯、第二LED灯和电源，以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序；
所述处理器、存储器和电源均位于所述笔杆内，所述传感器设置于笔杆的顶部，所述触控显示屏设置于所述笔杆的侧壁上，所述第一LED灯和第二LED灯分别设置于所述笔杆尾部的侧壁上，所述处理器分别与所述传感器、触控显示屏、第一LED灯、第二LED灯、存储器和电源电连接；
所述触控显示屏用于输入用户的身高数据以及第一预设范围和第二预设范围的设置；
所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
S1、从触控显示屏获取用户输入的身高数据、第一预设范围和第二预设范围，基于骨度分寸法并根据身高数据计算笔尾与眼睛的第一规范距离以及笔尾与身体的第二规范距离；
S2、通过笔尾的传感器获取的笔尾与眼睛的第一实际距离以及笔尾与身体第二实际距离，将第一实际距离和第二实际距离分别与第一规范距离和第二规范距离比较；
若第一实际距离在第一规范距离的第一预设范围内，则控制笔尾的第一LED灯展示颜色为第一颜色，否则，控制笔尾的第一LED灯展示颜色为第二颜色；
若第二实际距离在第二规范距离的第二预设范围内，则控制笔尾的第二LED灯展示颜色为第三颜色，否则，控制笔尾的第二LED灯展示颜色为第四颜色。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：从上述描述可知，本发明的有益效果在于：基于骨度分寸法，可通过用户输入的身高数据计算出适合该用户的笔尾与眼睛的第一规范距离以及笔尾与身体的第二规范距离，当传感器感应到第一实际距离和/或第二实际距离超出第一规范距离和第二规范距离的预设范围时，会控制第一LED灯和/或第二LED灯变换展示颜色进行警示，提醒用户保持良好的写作姿势，养成良好的读写习惯，有效预防近视，保护脊柱健康。
进一步地，所述S1中基于骨度分寸法并根据身高数据计算笔尾与眼睛的第一规范距离以及笔尾与身体的第二规范距离包括如下步骤：
S01、假设身高为X(cm)，由于人体臂展：身高的比例正常为1:1.2，由此得到臂展＝(5/6)X(cm)，由于骨度分寸法中将“一寸”作为丈量人体的基本单位，基于骨度分寸法得到小臂为12寸、大臂为9寸、躯干宽16寸、手长为7.5寸，所以臂展＝大臂×2+小臂×2+躯干+手×2＝73寸，即臂展＝12×2+9×2+16+7.5×2＝73寸＝(5/6)X(cm)；
S02、由于73寸＝(5/6)X(cm)，因此1寸＝(5/438)X(cm)；
小臂＝[(5/438)X]×12＝(10/73)X(cm)；
S03、基于骨度分寸法得到拳头的宽度为3寸，
即一拳宽＝(5/438)X×3＝(5/146)X(cm)；
S04、假设脊柱长度为Y(cm)，由于颈椎、胸椎和腰椎的所占脊柱的比例分别为2/10、5/10和3/10，剑突持平于第十胸椎，胸椎的数量有12节，所以剑突到第一颈椎的距离＝(5/10)Y×(10/12)+(2/10)Y＝(37/60)Y(cm)；
由于肚脐持平于第三腰椎，腰椎的数量有5节，所以肚脐到剑突之间的距离＝(3/10Y)×3/5+[(5/10Y)×(1-10/12)]＝(79/300)Y(cm)，而基于骨度分寸法得到肚脐到剑突的距离为8寸，所以8寸＝(79/300)Y(cm)，1寸＝(79/2400)Y(cm)＝(5/438)X(cm)；Y＝(5/438)X÷(79/2400)＝(2000/5767)X；
当用户以标准写作姿势伏案写作时，用户的剑突与桌面齐平，而第一颈椎与眼睛位置齐平，即桌面至眼睛的垂直距离等于剑突至第一颈椎的距离为(37/60)Y(cm)，而Y＝(2000/5767)X，可推导出剑突至第一颈椎的距离(37/60)Y＝(3700/17301)X(cm)；
S05、当用户以标准写作姿势伏案写作时，小臂与桌沿之间形成的角度为45°，已知小臂为12寸，一拳宽＝(5/146)X(cm)，臂展＝73寸＝(5/6)X(cm)，因此，小臂＝(12/73)×(5/6)X＝(10/73)X(cm)；
由于小臂中的手掌握持着笔，小臂与桌沿之间形成的角度为45°，笔尖至桌沿之间的垂直距离等于小臂中的手掌端部与桌沿之间的垂直距离，那么笔尖至桌沿之间的垂直距离＝(10/73)X/(√2)＝[(5√2)/146]X(cm)，而标准写作姿势时，要求桌沿与剑突的垂直距离(即桌沿与用户身体的垂直距离)为一拳宽，因此，用户标准写作姿势下的笔尖至剑突之间的距离＝[(5√2)/146]X(cm)+(5/146)X＝[(5√2)+5]/146(cm)。
S06、笔杆的长度为12cm，当用户以标准写作姿势握笔时笔杆与桌面之间为向右倾斜45°，因此笔杆的垂直高度为6√2(cm)，由于笔杆是相对桌面向右倾斜45°，因此笔尖至剑突的距离与笔尾至剑突的距离相等，即第二规范距离＝[(5√2)/146]X(cm)+(5/146)X＝[(5√2)+5]/146(cm)；
S07、因此笔尾与眼睛之间的垂直距离等于剑突至第一颈椎的距离减去笔杆的垂直高度，即(3700/17301)X(cm)-6√2(cm)，那么第一规范距离＝笔尾至眼睛之间距离＝√(笔尾与眼睛之间的垂直距离2+笔尾至剑突的距离2)＝√[(1100/34602X-6√2)2+(2/146X+5/146X)2](cm)。
从上述描述可知，可基于骨度分寸法根据用户输入的身高数据、第一预设范围和第二预设范围科学计算出第一规范距离和第二规范距离，提醒用户保持“胸离桌子一拳，眼离书本一尺”的规范距离。
实施例一
请参照图1所示，一种基于生物力学的预防近视的方法，包括：
S1、获取用户的身高数据、第一预设范围和第二预设范围，基于骨度分寸法并根据身高数据计算笔尾与眼睛的第一规范距离以及笔尾与身体的第二规范距离；
S2、通过笔尾的传感器获取的笔尾与眼睛的第一实际距离以及笔尾与身体第二实际距离，将第一实际距离和第二实际距离分别与第一规范距离和第二规范距离比较；
若第一实际距离在第一规范距离的第一预设范围内，则控制笔尾的第一LED灯展示颜色为第一颜色，否则，控制笔尾的第一LED灯展示颜色为第二颜色；
若第二实际距离在第二规范距离的第二预设范围内，则控制笔尾的第二LED灯展示颜色为第三颜色，否则，控制笔尾的第二LED灯展示颜色为第四颜色。
具体地，可设置第一预设范围＝第一规范距离±1.5cm范围，设置第二预设范围＝第二规范距离±1cm范围，进而保证用户坐姿在标准姿势范围内即可。
其中，所述S1中基于骨度分寸法并根据身高数据计算笔尾与眼睛的第一规范距离以及笔尾与身体的第二规范距离包括如下步骤：
S01、假设身高为X(cm)，由于人体臂展：身高的比例正常为1:1.2，由此得到臂展＝(5/6)X(cm)，由于骨度分寸法中将“一寸”作为丈量人体的基本单位，基于骨度分寸法得到小臂为12寸、大臂为9寸、躯干宽16寸、手长为7.5寸，所以臂展＝大臂×2+小臂×2+躯干+手×2＝73寸，即臂展＝12×2+9×2+16+7.5×2＝73寸＝(5/6)X(cm)；
S02、由于73寸＝(5/6)X(cm)，因此1寸＝(5/438)X(cm)；
小臂＝[(5/438)X]×12＝(10/73)X(cm)；
S03、基于骨度分寸法得到拳头的宽度为3寸，
即一拳宽＝(5/438)X×3＝(5/146)X(cm)；
S04、假设脊柱长度为Y(cm)，由于颈椎、胸椎和腰椎的所占脊柱的比例分别为2/10、5/10和3/10，剑突持平于第十胸椎，胸椎的数量有12节，所以剑突到第一颈椎的距离＝(5/10)Y×(10/12)+(2/10)Y＝(37/60)Y(cm)；
由于肚脐持平于第三腰椎，腰椎的数量有5节，所以肚脐到剑突之间的距离＝(3/10Y)×3/5+[(5/10Y)×(1-10/12)]＝(79/300)Y(cm)，而基于骨度分寸法得到肚脐到剑突的距离为8寸，所以8寸＝(79/300)Y(cm)，1寸＝(79/2400)Y(cm)＝(5/438)X(cm)；Y＝(5/438)X÷(79/2400)＝(2000/5767)X；
当用户以标准写作姿势伏案写作时，用户的剑突与桌面齐平，而第一颈椎与眼睛位置齐平，即桌面至眼睛的垂直距离等于剑突至第一颈椎的距离为(37/60)Y(cm)，而Y＝(2000/5767)X，可推导出剑突至第一颈椎的距离(37/60)Y＝(3700/17301)X(cm)；
S05、当用户以标准写作姿势伏案写作时，小臂与桌沿之间形成的角度为45°，已知小臂为12寸，一拳宽＝(5/146)X(cm)，臂展＝73寸＝(5/6)X(cm)，因此，小臂＝(12/73)×(5/6)X＝(10/73)X(cm)；
由于小臂中的手掌握持着笔，小臂与桌沿之间形成的角度为45°，笔尖至桌沿之间的垂直距离等于小臂中的手掌端部与桌沿之间的垂直距离，那么笔尖至桌沿之间的垂直距离＝(10/73)X/(√2)＝[(5√2)/146]X(cm)，而标准写作姿势时，要求桌沿与剑突的垂直距离(即桌沿与用户身体的垂直距离)为一拳宽，因此，用户标准写作姿势下的笔尖至剑突之间的距离＝[(5√2)/146]X(cm)+(5/146)X＝[(5√2)+5]/146(cm)。
S06、笔杆的长度为12cm，当用户以标准写作姿势握笔时笔杆与桌面之间为向右倾斜45°，因此笔杆的垂直高度为6√2(cm)，由于笔杆是相对桌面向右倾斜45°，因此笔尖至剑突的距离与笔尾至剑突的距离相等，即第二规范距离＝[(5√2)/146]X(cm)+(5/146)X＝[(5√2)+5]/146(cm)；
S07、因此笔尾与眼睛之间的垂直距离等于剑突至第一颈椎的距离减去笔杆的垂直高度，即(3700/17301)X(cm)-6√2(cm)，那么第一规范距离＝笔尾至眼睛之间距离＝√(笔尾与眼睛之间的垂直距离2+笔尾至剑突的距离2)＝√[(1100/34602X-6√2)2+(2/146X+5/146X)2](cm)。
实施例二
请参照图2至图3，一种基于生物力学的预防近视的笔，包括笔杆1、传感器、处理器、存储器、触控显示屏3、第一LED灯4、第二LED灯5和电源，以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序；
所述处理器、存储器和电源均位于所述笔杆1内，所述传感器设置于笔杆1的顶部，所述触控显示屏3设置于所述笔杆1的侧壁上，所述第一LED灯4和第二LED灯5分别设置于所述笔杆1尾部的侧壁上，所述处理器分别与所述传感器、触控显示屏3、第一LED灯4、第二LED灯5、存储器和电源电连接；
所述触控显示屏3用于输入用户的身高数据以及第一预设范围和第二预设范围的设置；
其中，所述电源给各电子元件供电，触控显示屏3替换为显示屏与触控按钮的行驶，即只需要满足用户输入数据信息即可，存储器也用于存储用户输入的数据信息；
其中，所述传感器包括微型距离传感器以及微型摄像头，通过微型摄像头获取到图像信息，并通过计算机程序中包含的生物识别算法确定用户的眼睛和身体位置信息，之后通过微型距离传感器测算笔尾与眼睛以及身体之间的距离；所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
S1、从触控显示屏获取用户输入的身高数据、第一预设范围和第二预设范围，基于骨度分寸法并根据身高数据计算笔尾与眼睛的第一规范距离以及笔尾与身体的第二规范距离；
S2、通过笔尾的传感器获取的笔尾与眼睛的第一实际距离以及笔尾与身体第二实际距离，将第一实际距离和第二实际距离分别与第一规范距离和第二规范距离比较；
若第一实际距离在第一规范距离的第一预设范围内，则控制笔尾的第一LED灯展示颜色为第一颜色，否则，控制笔尾的第一LED灯展示颜色为第二颜色；
若第二实际距离在第二规范距离的第二预设范围内，则控制笔尾的第二LED灯展示颜色为第三颜色，否则，控制笔尾的第二LED灯展示颜色为第四颜色。
优选地，所述笔杆侧壁设有电源安装口2，用于电源的安装，所述电源优选为纽扣电池；
优选地，可设置第一实际距离第一实际距离在第一规范距离的第一预设范围内时，控制笔尾的第一LED灯展示颜色为绿色，否则，控制笔尾的第一LED灯展示颜色为红色；并设置第二实际距离在第二规范距离的第二预设范围内，则控制笔尾的第二LED灯展示颜色为绿色，否则，控制笔尾的第二LED灯展示颜色为红色。
其中，所述S1中基于骨度分寸法并根据身高数据计算笔尾与眼睛的第一规范距离以及笔尾与身体的第二规范距离包括如下步骤：
S01、假设身高为X(cm)，由于人体臂展：身高的比例正常为1:1.2，由此得到臂展＝(5/6)X(cm)，由于骨度分寸法中将“一寸”作为丈量人体的基本单位，基于骨度分寸法得到小臂为12寸、大臂为9寸、躯干宽16寸、手长为7.5寸，所以臂展＝大臂×2+小臂×2+躯干+手×2＝73寸，即臂展＝12×2+9×2+16+7.5×2＝73寸＝(5/6)X(cm)；
S02、由于73寸＝(5/6)X(cm)，因此1寸＝(5/438)X(cm)；
小臂＝[(5/438)X]×12＝(10/73)X(cm)；
S03、基于骨度分寸法得到拳头的宽度为3寸，
即一拳宽＝(5/438)X×3＝(5/146)X(cm)；
S04、假设脊柱长度为Y(cm)，由于颈椎、胸椎和腰椎的所占脊柱的比例分别为2/10、5/10和3/10，剑突持平于第十胸椎，胸椎的数量有12节，所以剑突到第一颈椎的距离＝(5/10)Y×(10/12)+(2/10)Y＝(37/60)Y(cm)；
由于肚脐持平于第三腰椎，腰椎的数量有5节，所以肚脐到剑突之间的距离＝(3/10Y)×3/5+[(5/10Y)×(1-10/12)]＝(79/300)Y(cm)，而基于骨度分寸法得到肚脐到剑突的距离为8寸，所以8寸＝(79/300)Y(cm)，1寸＝(79/2400)Y(cm)＝(5/438)X(cm)；Y＝(5/438)X÷(79/2400)＝(2000/5767)X；
当用户以标准写作姿势伏案写作时，用户的剑突与桌面齐平，而第一颈椎与眼睛位置齐平，即桌面至眼睛的垂直距离等于剑突至第一颈椎的距离为(37/60)Y(cm)，而Y＝(2000/5767)X，可推导出剑突至第一颈椎的距离(37/60)Y＝(3700/17301)X(cm)；
S05、当用户以标准写作姿势伏案写作时，小臂与桌沿之间形成的角度为45°，已知小臂为12寸，一拳宽＝(5/146)X(cm)，臂展＝73寸＝(5/6)X(cm)，因此，小臂＝(12/73)×(5/6)X＝(10/73)X(cm)；
由于小臂中的手掌握持着笔，小臂与桌沿之间形成的角度为45°，笔尖至桌沿之间的垂直距离等于小臂中的手掌端部与桌沿之间的垂直距离，那么笔尖至桌沿之间的垂直距离＝(10/73)X/(√2)＝[(5√2)/146]X(cm)，而标准写作姿势时，要求桌沿与剑突的垂直距离(即桌沿与用户身体的垂直距离)为一拳宽，因此，用户标准写作姿势下的笔尖至剑突之间的距离＝[(5√2)/146]X(cm)+(5/146)X＝[(5√2)+5]/146(cm)。
S06、笔杆的长度为12cm，当用户以标准写作姿势握笔时笔杆与桌面之间为向右倾斜45°，因此笔杆的垂直高度为6√2(cm)，由于笔杆是相对桌面向右倾斜45°，因此笔尖至剑突的距离与笔尾至剑突的距离相等，即第二规范距离＝[(5√2)/146]X(cm)+(5/146)X＝[(5√2)+5]/146(cm)；
S07、因此笔尾与眼睛之间的垂直距离等于剑突至第一颈椎的距离减去笔杆的垂直高度，即(3700/17301)X(cm)-6√2(cm)，那么第一规范距离＝笔尾至眼睛之间距离＝√(笔尾与眼睛之间的垂直距离2+笔尾至剑突的距离2)＝√[(1100/34602X-6√2)2+(2/146X+5/146X)2](cm)。
综上所述，本发明提供的一种基于生物力学的预防近视的方法及装置，基于骨度分寸法，可通过用户输入的身高数据计算出适合该用户的笔尾与眼睛的第一规范距离以及笔尾与身体的第二规范距离，当传感器感应到第一实际距离和/或第二实际距离超出第一规范距离和第二规范距离的预设范围时，会控制第一LED灯和/或第二LED灯变换展示颜色进行警示，提醒用户保持良好的写作姿势，养成良好的读写习惯，有效预防近视，保护脊柱健康。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (2)
1.一种基于生物力学的预防近视的方法，其特征在于，包括：
S1、获取用户的身高数据、第一预设范围和第二预设范围，基于骨度分寸法并根据身高数据计算笔尾与眼睛的第一规范距离以及笔尾与身体的第二规范距离；
S2、通过笔尾的传感器获取的笔尾与眼睛的第一实际距离以及笔尾与身体第二实际距离，所述传感器包括微型距离传感器以及微型摄像头，通过微型摄像头获取到图像信息，并通过计算机程序中包含的生物识别算法确定用户的眼睛和身体位置信息，之后通过微型距离传感器测算笔尾与眼睛以及身体之间的距离，将第一实际距离和第二实际距离分别与第一规范距离和第二规范距离比较；
若第一实际距离在第一规范距离的第一预设范围内，则控制笔尾的第一LED灯展示颜色为第一颜色，否则，控制笔尾的第一LED灯展示颜色为第二颜色；
若第二实际距离在第二规范距离的第二预设范围内，则控制笔尾的第二LED灯展示颜色为第三颜色，否则，控制笔尾的第二LED灯展示颜色为第四颜色；
所述S1中基于骨度分寸法并根据身高数据计算笔尾与眼睛的第一规范距离以及笔尾与身体的第二规范距离包括如下步骤：
S01、假设身高为X(cm)，由于人体臂展：身高的比例正常为1:1.2，由此得到臂展＝(5/6)X(cm)，由于骨度分寸法中将“一寸”作为丈量人体的基本单位，基于骨度分寸法得到小臂为12寸、大臂为9寸、躯干宽16寸、手长为7.5寸，所以臂展＝大臂×2+小臂×2+躯干+手×2＝73寸，即臂展＝12×2+9×2+16+7.5×2＝73寸＝(5/6)X(cm)；
S02、由于73寸＝(5/6)X(cm)，因此1寸＝(5/438)X(cm)；
小臂＝[(5/438)X]×12＝(10/73)X(cm)；
S03、基于骨度分寸法得到拳头的宽度为3寸，
即一拳宽＝(5/438)X×3＝(5/146)X(cm)；
S04、假设脊柱长度为Y(cm)，由于颈椎、胸椎和腰椎的所占脊柱的比例分别为2/10、5/10和3/10，剑突持平于第十胸椎，胸椎的数量有12节，所以剑突到第一颈椎的距离＝(5/10)Y×(10/12)+(2/10)Y＝(37/60)Y(cm)；
由于肚脐持平于第三腰椎，腰椎的数量有5节，所以肚脐到剑突之间的距离＝(3/10Y)×3/5+[(5/10Y)×(1-10/12)]＝(79/300)Y(cm)，而基于骨度分寸法得到肚脐到剑突的距离为8寸，所以8寸＝(79/300)Y(cm)，1寸＝(79/2400)Y(cm)＝(5/438)X(cm)；Y＝(5/438)X÷(79/2400)＝(2000/5767)X；
当用户以标准写作姿势伏案写作时，用户的剑突与桌面齐平，而第一颈椎与眼睛位置齐平，即桌面至眼睛的垂直距离等于剑突至第一颈椎的距离为(37/60)Y(cm)，而Y＝(2000/5767)X，可推导出剑突至第一颈椎的距离(37/60)Y＝(3700/17301)X(cm)；
S05、当用户以标准写作姿势伏案写作时，小臂与桌沿之间形成的角度为45°，已知小臂为12寸，一拳宽＝(5/146)X(cm)，臂展＝73寸＝(5/6)X(cm)，因此，小臂＝(12/73)×(5/6)X＝(10/73)X(cm)；
由于小臂中的手掌握持着笔，小臂与桌沿之间形成的角度为45°，笔尖至桌沿之间的垂直距离等于小臂中的手掌端部与桌沿之间的垂直距离，那么笔尖至桌沿之间的垂直距离＝(10/73)X/(√2)＝[(5√2)/146]X(cm)，而标准写作姿势时，要求桌沿与剑突的垂直距离(即桌沿与用户身体的垂直距离)为一拳宽，因此，用户标准写作姿势下的笔尖至剑突之间的距离＝[(5√2)/146]X(cm)+(5/146)X＝[(5√2)+5]/146(cm)；
S06、笔杆的长度为12cm，当用户以标准写作姿势握笔时笔杆与桌面之间为向右倾斜45°，因此笔杆的垂直高度为6√2(cm)，由于笔杆是相对桌面向右倾斜45°，因此笔尖至剑突的距离与笔尾至剑突的距离相等，即第二规范距离＝[(5√2)/146]X(cm)+(5/146)X＝[(5√2)+5]/146(cm)；
S07、因此笔尾与眼睛之间的垂直距离等于剑突至第一颈椎的距离减去笔杆的垂直高度，即(3700/17301)X(cm)-6√2(cm)，那么第一规范距离＝笔尾至眼睛之间距离＝√(笔尾与眼睛之间的垂直距离2+笔尾至剑突的距离2)＝√[(1100/34602X-6√2)2+(2/146X+5/146X)2](cm)。
2.一种基于生物力学的预防近视的笔，其特征在于，包括笔杆、传感器、处理器、存储器、触控显示屏、第一LED灯、第二LED灯和电源，以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序；
所述处理器、存储器和电源均位于所述笔杆内，所述传感器设置于笔杆的顶部，所述触控显示屏设置于所述笔杆的侧壁上，所述第一LED灯和第二LED灯分别设置于所述笔杆尾部的侧壁上，所述处理器分别与所述传感器、触控显示屏、第一LED灯、第二LED灯、存储器和电源电连接；
所述触控显示屏用于输入用户的身高数据以及第一预设范围和第二预设范围的设置；
所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
S1、从触控显示屏获取用户输入的身高数据、第一预设范围和第二预设范围，基于骨度分寸法并根据身高数据计算笔尾与眼睛的第一规范距离以及笔尾与身体的第二规范距离；
S2、通过笔尾的传感器获取的笔尾与眼睛的第一实际距离以及笔尾与身体第二实际距离，所述传感器包括微型距离传感器以及微型摄像头，通过微型摄像头获取到图像信息，并通过计算机程序中包含的生物识别算法确定用户的眼睛和身体位置信息，之后通过微型距离传感器测算笔尾与眼睛以及身体之间的距离，将第一实际距离和第二实际距离分别与第一规范距离和第二规范距离比较；
若第一实际距离在第一规范距离的第一预设范围内，则控制笔尾的第一LED灯展示颜色为第一颜色，否则，控制笔尾的第一LED灯展示颜色为第二颜色；
若第二实际距离在第二规范距离的第二预设范围内，则控制笔尾的第二LED灯展示颜色为第三颜色，否则，控制笔尾的第二LED灯展示颜色为第四颜色；
所述S1中基于骨度分寸法并根据身高数据计算笔尾与眼睛的第一规范距离以及笔尾与身体的第二规范距离包括如下步骤：
S01、假设身高为X(cm)，由于人体臂展：身高的比例正常为1:1.2，由此得到臂展＝(5/6)X(cm)，由于骨度分寸法中将“一寸”作为丈量人体的基本单位，基于骨度分寸法得到小臂为12寸、大臂为9寸、躯干宽16寸、手长为7.5寸，所以臂展＝大臂×2+小臂×2+躯干+手×2＝73寸，即臂展＝12×2+9×2+16+7.5×2＝73寸＝(5/6)X(cm)；
S02、由于73寸＝(5/6)X(cm)，因此1寸＝(5/438)X(cm)；
小臂＝[(5/438)X]×12＝(10/73)X(cm)；
S03、基于骨度分寸法得到拳头的宽度为3寸，
即一拳宽＝(5/438)X×3＝(5/146)X(cm)；
S04、假设脊柱长度为Y(cm)，由于颈椎、胸椎和腰椎的所占脊柱的比例分别为2/10、5/10和3/10，剑突持平于第十胸椎，胸椎的数量有12节，所以剑突到第一颈椎的距离＝(5/10)Y×(10/12)+(2/10)Y＝(37/60)Y(cm)；
由于肚脐持平于第三腰椎，腰椎的数量有5节，所以肚脐到剑突之间的距离＝(3/10Y)×3/5+[(5/10Y)×(1-10/12)]＝(79/300)Y(cm)，而基于骨度分寸法得到肚脐到剑突的距离为8寸，所以8寸＝(79/300)Y(cm)，1寸＝(79/2400)Y(cm)＝(5/438)X(cm)；Y＝(5/438)X÷(79/2400)＝(2000/5767)X；
当用户以标准写作姿势伏案写作时，用户的剑突与桌面齐平，而第一颈椎与眼睛位置齐平，即桌面至眼睛的垂直距离等于剑突至第一颈椎的距离为(37/60)Y(cm)，而Y＝(2000/5767)X，可推导出剑突至第一颈椎的距离(37/60)Y＝(3700/17301)X(cm)；
S05、当用户以标准写作姿势伏案写作时，小臂与桌沿之间形成的角度为45°，已知小臂为12寸，一拳宽＝(5/146)X(cm)，臂展＝73寸＝(5/6)X(cm)，因此，小臂＝(12/73)×(5/6)X＝(10/73)X(cm)；
由于小臂中的手掌握持着笔，小臂与桌沿之间形成的角度为45°，笔尖至桌沿之间的垂直距离等于小臂中的手掌端部与桌沿之间的垂直距离，那么笔尖至桌沿之间的垂直距离＝(10/73)X/(√2)＝[(5√2)/146]X(cm)，而标准写作姿势时，要求桌沿与剑突的垂直距离(即桌沿与用户身体的垂直距离)为一拳宽，因此，用户标准写作姿势下的笔尖至剑突之间的距离＝[(5√2)/146]X(cm)+(5/146)X＝[(5√2)+5]/146(cm)；
S06、笔杆的长度为12cm，当用户以标准写作姿势握笔时笔杆与桌面之间为向右倾斜45°，因此笔杆的垂直高度为6√2(cm)，由于笔杆是相对桌面向右倾斜45°，因此笔尖至剑突的距离与笔尾至剑突的距离相等，即第二规范距离＝[(5√2)/146]X(cm)+(5/146)X＝[(5√2)+5]/146(cm)；
S07、因此笔尾与眼睛之间的垂直距离等于剑突至第一颈椎的距离减去笔杆的垂直高度，即(3700/17301)X(cm)-6√2(cm)，那么第一规范距离＝笔尾至眼睛之间距离＝√(笔尾与眼睛之间的垂直距离2+笔尾至剑突的距离2)＝√[(1100/34602X-6√2)2+(2/146X+5/146X)2](cm)。
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