CN109615835A - 一种趣味儿童坐姿矫正装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种趣味儿童坐姿矫正装置，包括：监测椅和坐姿提醒盒，所述监测椅包括：靠背、座垫及椅腿，座垫内布置有压力传感器阵列，座垫侧壁设置有蓝牙；所述坐姿提醒盒包括：盒子本体，盒子本体一侧壁上活动设有盖子，盒子本体另一侧壁上开设有出卡口，盒子本体内设有充气泵和勋章，充气泵上设有充气口，充气口上密封连接有充气玩偶，充气玩偶底部开设有配合使用的漏气口；所述监测椅还包括在其内部的监测椅电路系统，所述坐姿提醒盒还包括在其内部的坐姿提醒盒电路系统。本方案是通过调动儿童的荣誉感进行正确坐姿行为的促进，采用良好的坐姿习惯从儿童心理出发，使儿童自发愿意、主动改掉不良坐姿行为，适宜推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种趣味儿童坐姿矫正装置及方法，属于坐姿矫正器技术领域。
背景技术
随着学前教育的发展，学龄前儿童的伏案工作也逐渐增多。由于儿童的身体还处于发展期，而学龄前儿童具有注意力集中时间短的特点，因此往往出现坐姿不正、弯腰驼背的坏习惯。久而久之，在家学习习惯性的弯腰驼背，容易小小年纪就产生眼睛轻度近视、脊柱弯曲情况。为此，需要设计相应的技术方案给予解决。
发明内容
本发明是针对现有技术存在的不足，根据儿童的认知心理，提供一种通过充分调动儿童的保护欲和荣誉感而设计出的一种针对儿童坐姿进行矫正的装置及方法，满足实际使用要求。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种趣味儿童坐姿矫正装置，包括：监测椅和坐姿提醒盒，所述监测椅包括：靠背、座垫及椅腿，所述座垫内布置有压力传感器阵列，所述座垫侧壁设置有蓝牙；所述坐姿提醒盒包括：盒子本体，所述盒子本体一侧壁上活动设置有盖子，所述盒子本体另一侧壁上开设有出卡口，所述盒子本体内设置有充气泵和勋章，所述充气泵上设置有充气口，所述充气口上密封连接有充气玩偶，所述充气玩偶底部开设有配合使用的漏气口；
所述监测椅还包括在其内部的监测椅电路系统，所述坐姿提醒盒还包括在其内部的坐姿提醒盒电路系统，所述监测椅电路系统通过蓝牙与所述坐姿提醒盒电路系统实施信息传输并配合使用。
作为上述技术方案的改进，所述监测椅电路系统包括：第二主控芯片、压力传感器阵列、蓝牙主模块、开关及电池，所述压力传感器阵列、蓝牙主模块、开关及电池均电连接在第二主控芯片上。
作为上述技术方案的改进，所述坐姿提醒盒电路系统包括：第一主控芯片、蓝牙从模块、开关、锂电池、充气泵及电机驱动芯片，所述蓝牙从模块、开关、锂电池均电连接在第一主控芯片上，所述第一主控芯片分别与所述充气泵及电机驱动芯片呈电连接，且所述锂电池上还电连接有充电模块，所述电机驱动芯片上电连接有电机。
具体地，所述趣味儿童坐姿矫正方法包括以下步骤：
S1：当坐姿提醒盒和监测椅都上电后，监测椅开始检测各压力传感器，确认各压力传感器状态；
S2:主控芯片对各压力传感器的数据分析，确认儿童是否处于正确坐姿；
S3：主控芯片将结果通过蓝牙模块送给坐姿提醒盒，坐姿提醒盒收到的结果为正确坐姿时，充气泵开始充气；反之，坐姿提醒盒收到的结果为错误坐姿时，充气泵停止充气，玩偶开始漏气；
S4：如果坐姿正确，则主控芯片会开始计时，当计时达到固定值时触发电机旋转；
S5：充气玩偶在电机的带动下开始旋转，旋转过程中拨动勋章从出卡口弹出。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
本方案针对当前儿童的坐姿纠正产品普通属于强制性纠正儿童行为，并不能让儿童形成保持正确坐姿的习惯和意识；本方案通过儿童对自己的玩具或小动物通常有强烈的保护欲，儿童的保护欲是本能的执着和直接，进而本发明通过调动起儿童对充气玩偶的保护欲，而关注和改正自己坐姿，其荣誉感是触发儿童能坚持完成一件事情的重要因素；因此，本方案也是通过调动儿童的荣誉感进行正确坐姿行为的促进，采用良好的坐姿习惯从儿童心理出发，使儿童自发愿意、主动改掉不良坐姿行为，效果非常好，适宜推广使用。
附图说明
图1为本发明所述监测椅立体结构示意图；
图2为本发明所述坐姿提醒盒立体结构示意图；
图3为本发明所述装置工作流程示意图；
图4为本发明监测椅电路结构框图；
图5为本发明坐姿提醒盒电路结构框图。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。
如图1-5所示：为本发明所述趣味儿童坐姿矫正装置及方法示意图。
实施例：所述趣味儿童坐姿矫正装置，包括：监测椅和坐姿提醒盒，监测椅包括：靠背21、座垫22及椅腿23，座垫22内布置有压力传感器阵列31，座垫22侧壁设置有蓝牙1；坐姿提醒盒包括：盒子本体11，盒子本体11一侧壁上活动设置有盖子12，盒子本体11另一侧壁上开设有出卡口13，盒子本体11内设有充气泵14和勋章15，充气泵14上设置有充气口16，充气口16上密封连接有充气玩偶17，充气玩偶17底部开设有配合使用的漏气口18；所述监测椅还包括在其内部的监测椅电路系统，所述坐姿提醒盒还包括在其内部的坐姿提醒盒电路系统，监测椅电路系统通过蓝牙1与坐姿提醒盒电路系统实施信息传输并配合使用。本发明分成两部分，一部分是坐姿提醒盒，另一部分是监测椅，监测椅上布置的压力传感器阵列31负责实时监测儿童的坐姿状况，监测椅外形和普通带垫子椅子没有明显区别，当儿童坐到椅子上后，监测椅开始计时，并把检测到的实时数据信息通过内置蓝牙1送往坐姿提醒盒，坐姿提醒盒根据坐姿数据进行相应动作控制，当坐姿不对，坐姿提醒盒中的充气泵14停止对充气玩偶17充气，而因为充气玩偶17有一侧是漏气口18，充气玩偶17开始不充盈并逐渐干瘪，通过这样的方式提醒儿童当前坐姿不正确，并激励儿童为了保护充气玩偶17而将坐姿调整到正确的状态；此外，当儿童调整到正确坐姿后，充气泵14不断给充气玩偶17充气，当达到固定时间时，坐姿提醒盒上的充气玩偶17开始旋转一周以示庆祝，从出卡口13弹出一枚勋章15作为奖励。
本专利的电路系统分别包含坐姿提醒盒电路系统和监测椅电路系统。它们相互自己通过蓝牙模块进行通信，监测椅电路将儿童的坐姿信息实时提供给坐姿提醒盒电路，坐姿提醒盒电路进行相应的动作控制。
本装置的工作流程如下：
首先，当坐姿提醒盒和监测椅都上电后，监测椅开始检测各压力传感器，确认各压力传感器状态；
其次，主控芯片对各压力传感器的数据进行分析，确认儿童是否处于正确坐姿；
然后，主控芯片将结果通过蓝牙模块送给坐姿提醒盒，坐姿提醒盒收到的结果为正确坐姿时，充气泵开始充气；反之，坐姿提醒盒收到的结果为错误坐姿时，充气泵停止充气，玩偶开始漏气；
接着，如果坐姿正确，则主控芯片会开始计时，当计时达到固定值时触发电机旋转；
最后，玩偶在电机的带动下开始旋转，旋转过程中拨动勋章从出卡口弹出。
其一：坐姿提醒盒电路系统包括：第一主控芯片40、蓝牙从模块41、充气泵14、电池33、电机45和其驱动芯片43等，通过接收监测椅的坐姿结果来进行相应控制，从而达到和儿童交互提醒的作用，各电路模块介绍如下：
第一主控芯40片负责根据蓝牙从模块41接收到的坐姿结果，进行充气泵14的开关2控制；如果坐姿结果正确，第一主控芯片40使充气泵14工作，反之使充气泵14停止工作；当坐姿一直正确时，第一主控芯片40对正确坐姿不断计时，如果中间有坐姿不正确且维持一段时间，则正确坐姿的计时清零；当正确坐姿时间达到固定计时后，第一主控芯片40开始控制电机45旋转，第一主控芯片40选择的是STM32F103C8高性能微控制器，其以ARM Cortex-M3为内核。
蓝牙从模块41负责接收监测椅给坐姿提醒盒发送的坐姿结果，其通过串口和第一主控芯片40相连，选用PW-01蓝牙模块，它是串口数据透传和超低功耗的蓝牙透传模块，该模块基于蓝牙4.0协议标准，采用美国德州仪器TICC2541芯片作为核心处理器；PW-01拥有强大全面的AT指令集，涵盖了蓝牙应用中几乎所有的场景；蓝牙模块接收手机的配置命令后，将数据传输给第一主控芯片40，执行相应操作。
电机45负责使充气玩偶17转动并触发勋章15的弹出，完成最后庆祝和激励的动作，电机45的工作需要驱动芯片，选用L298N，它是一种高电压、大电流电机驱动芯片，具有过电压和过电流保护。
锂电池42和充电模块44为坐姿提醒盒的各电路模块提供电力，输入端为MiniUSB口，选用3.7V锂电池，采用恒流、限压充电方式，充电电压不能超过8V，充电电流为1A，可以用安卓手机充电器充电；充电时红色指示灯亮，充满电后绿色指示灯亮；其中包含电压转换电路，选用芯片LM1117-3.3；电源模块输入电压为3.7V，输出电压为3.3V，供给第一主控芯片40和其它电路模块。
其二：监测椅电路主要包括：第二主控芯片30、蓝牙主模块32、压力传感器阵列31和电池33等。
第二主控芯片30负责接收压力传感器阵列31的信号，并对信号进行分析，判定儿童坐姿处于正确或是错误状态，将结果通过蓝牙主模块32发送给坐姿提醒盒。
压力传感器阵列31采用FSR406超薄型电阻式压力传感器，重量轻、体积小、感测精度高，其将施加在FSR传感器薄膜区域的压力转换成电阻值的变化，从而获得压力信息，压力越大，电阻越低。通过横竖各七个共四十九个该类型压力传感器，组成阵列，来有效监测坐姿状态；当坐姿正确时，相应压力传感器阻值比例均匀且固定；如果坐姿发生倾斜，阻值比例也会随之变化。
蓝牙主模块32负责将第二主控芯片30处理得到的坐姿结果信息送给坐姿提醒盒。
接收监测椅给坐姿提醒盒发送的坐姿结果，其通过串口和第二主控芯片30相连，选用PW-01蓝牙模块，它是串口数据透传和超低功耗的蓝牙透传模块，该模块基于蓝牙4.0协议标准，采用美国德州仪器TICC2541芯片作为核心处理器；PW-01拥有强大全面的AT指令集，涵盖了蓝牙应用中几乎所有的场景；蓝牙模块接收手机的配置命令后，将数据传输给第二主控芯片30，执行相应操作。
电池33采用三节五号电池，便于更换，4.5V的电压经电压转换电路输出3.3V，供给各电路。
以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明保护的范围。
Claims (4)
1.一种趣味儿童坐姿矫正装置，其特征在于：包括：监测椅和坐姿提醒盒，所述监测椅包括：靠背(21)、座垫(22)及椅腿(23)，所述座垫(22)内布置有压力传感器阵列(31)，所述座垫(22)侧壁设置有蓝牙(1)；所述坐姿提醒盒包括：盒子本体(11)，所述盒子本体(11)一侧壁上活动设置有盖子(12)，所述盒子本体(11)另一侧壁上开设有出卡口(13)，所述盒子本体(11)内设置有充气泵(14)和勋章(15)，所述充气泵(14)上设置有充气口(16)，所述充气口(16)上密封连接有充气玩偶(17)，所述充气玩偶(17)底部开设有配合使用的漏气口(18)；
所述监测椅还包括在其内部的监测椅电路系统，所述坐姿提醒盒还包括在其内部的坐姿提醒盒电路系统，所述监测椅电路系统通过蓝牙(1)与所述坐姿提醒盒电路系统实施信息传输并配合使用。
2.根据权利要求1所述一种趣味儿童坐姿矫正装置，其特征在于：所述监测椅电路系统包括：第二主控芯片(30)、压力传感器阵列(31)、蓝牙主模块(32)、开关(2)及电池(33)，且压力传感器阵列(31)、蓝牙主模块(32)、开关(2)及电池(33)均电连接在第二主控芯片(30)上。
3.根据权利要求1所述一种趣味儿童坐姿矫正装置，其特征在于：所述坐姿提醒盒电路系统包括：第一主控芯片(40)、蓝牙从模块(41)、开关(2)、锂电池(42)、充气泵(14)及电机驱动芯片(43)，所述蓝牙从模块(41)、开关(2)、锂电池(42)均电连接在第一主控芯片(40)上，所述第一主控芯片(40)分别与所述充气泵(14)及电机驱动芯片(43)呈电连接，且所述锂电池(42)上还电连接有充电模块(44)，所述电机驱动芯片(43)上电连接有电机(45)。
4.根据权利要求1-3所述一种趣味儿童坐姿矫正方法，其特征在于
S1：当坐姿提醒盒和监测椅都上电后，监测椅开始检测各压力传感器，确认各压力传感器状态；
S2:主控芯片对各压力传感器的数据分析，确认儿童是否处于正确坐姿；
S3：主控芯片将结果通过蓝牙模块送给坐姿提醒盒，坐姿提醒盒收到的结果为正确坐姿时，充气泵开始充气；反之，坐姿提醒盒收到的结果为错误坐姿时，充气泵停止充气，玩偶开始漏气；
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