[發明專利]一種兒童坐姿檢測智能交互裝置系統及方法

在審

• 申請號: 201810181547.4
• 申請日: 2018-03-06
• 公開（公告）號: CN108614990A
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 王運濤;張蓉;李心成;許稼軒;彭鼎;史元春
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G09B5/06
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙妍

一種兒童坐姿檢測智能交互裝置系統及方法，屬于人體坐姿檢測及交互技術領域，包括底座、深度攝像頭、中央處理芯片、電機控制板、左電機、右電機、中電機、左彈簧、右彈簧、中彈簧、左腱繩、右腱繩、中腱繩、硅膠外殼、底板、頂板、LED燈環、揚聲器、終端APP。本發明裝置采用深度攝像頭、多個電機、彈簧、腱繩、硅膠外殼和終端APP等綜合實現了兒童坐姿檢測和交互功能，該裝置用于兒童日常學習生活中，可以適應不同桌面高度范圍，不僅能夠實時檢測兒童坐姿的角度，還能通過裝置實時模擬出兒童的姿態、進行聲光提醒，形成有趣的實時實體交互和短期激勵；同時兒童的行為表現數據會傳輸到終端APP的游戲化形象當中，通過娛樂方式促進兒童強化保持良好表現的長期動力。

技術領域

本發明屬于人體坐姿檢測及交互技術領域，特別涉及一種兒童坐姿檢測智能交互裝置系統及方法的設計。

背景技術

隨著近年來人們對身體健康的關注，坐姿檢測及矯正問題得到了重視。尤其對于兒童來說，從小不良的坐姿會導致脊柱及頸椎的發育問題，進而引發近視、體態不良等相關問題。

常見的人體坐姿檢測方法從形態上主要有穿戴式、距離檢測式、紅外檢測式、雙目攝像頭式等；常見的坐姿提示或反饋方法有震動、聲音、燈光、屏幕顯示等。但已有方案手段相對簡單直接，比如穿戴式的坐姿檢測及提醒裝置，但由于穿戴的不便捷性及易丟失等特點，不適合兒童活躍的活動及心理狀態。已有坐姿的檢測及傳感器技術相對已成熟，但針對于兒童群體來說，還有相當重要的一個方面在于坐姿的反饋交互效果，需要一種智能的新興交互設計技術迎合兒童喜好與心理需求，令使用者在使用坐姿檢測裝置時有相互激勵效應。

發明內容

本發明的目的是針對已有技術的不足之處，提供一種兒童坐姿檢測智能交互裝置系統及方法，該系統用于提示兒童學習時的錯誤坐姿，模擬兒童的坐姿形態與兒童行為形成交互關系，并通過聲音和燈光提示使用兒童，形成短期激勵效果；同時將兒童的坐姿行為表現數據及分析情況傳輸到移動終端，與家長群體形成互動，通過游戲化的平臺形成長期激勵。

本發明的技術方案如下：

本發明所述的一種兒童坐姿檢測智能交互裝置系統，包括底座，深度攝像頭，中央處理芯片，電機控制板，左電機，中電機，右電機，底板，左腱繩，中腱繩，右腱繩，左彈簧，中彈簧，右彈簧，頂板，揚聲器，LED燈環，硅膠外殼；所述深度攝像頭、中央處理芯片、電機控制板、左電機、中電機和右電機固定在底座上；所述左彈簧、中彈簧、右彈簧以等邊三角位置安裝在底板和頂板中間并與底板和頂板的連接處固接；所述左腱繩、中腱繩、右腱繩分別貫穿在左彈簧、中彈簧、右彈簧當中，左腱繩、中腱繩、右腱繩的一端分別穿過底板孔固連在左電機、中電機和右電機的轉軸上，左腱繩、中腱繩、右腱繩的另一端固連在頂板上；所述硅膠外殼由兩段組成，上部為裝置頭部，內嵌硬殼、LED燈環和揚聲器，下部為中空段；所述底板蓋在底座上部，并連接硅膠外殼的底部；所述頂板位于硅膠外殼中，位于硅膠外殼中的上部與下部交接處，與硅膠外殼上部固連。

作為優選的技術方案，左彈簧采用拉簧或壓簧，右彈簧采用拉簧或壓簧，中彈簧采用拉簧或壓簧。

作為優選的技術方案，還包括終端APP，終端APP與中央處理芯片信號連接。

一種兒童坐姿檢測智能交互方法，具體步驟如下：

步驟1.該深度攝像頭采集兒童坐姿圖像；

步驟2.圖像信息經中央處理芯片處理后，輸出前后傾斜角度、左右傾斜角度、并計算出左腱繩的伸縮長度、中腱繩的伸縮長度、右腱繩的伸縮長度，傳輸給電機控制板；

步驟3.左電機、中電機、右電機分別控制左腱繩、中腱繩、右腱繩伸縮從而拉伸或壓縮相應左彈簧、中彈簧、右彈簧，帶動硅膠外殼變形，模擬出與兒童相應的前后傾斜角度和左右傾斜角度。