不良學習姿勢檢測與統(tǒng)計顯示裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種不良學習姿勢檢測與統(tǒng)計顯示裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當前，我國小學生及初中生近視率已達34. 6%，高中生近視率達70%，我國青少年 因近視致盲的人數(shù)已達30萬人，如何預(yù)防青少年近視刻不容緩。近視是由多種因素導(dǎo)致 的，其中最主要的因素是青少年學習時坐姿不正確，眼睛離作業(yè)本距離太近。為此，有必要 對青少年學習坐姿進行檢測，并通過適當形式進行提醒。
[0003] 目前已有很多用于坐姿檢測的裝置和方法，主要有以下幾種： 依靠紅外測距或超聲波傳感器進行檢測（參見CN201320751761、CN201320398679)，當 距離值超出閾值范圍就認為是不良學習姿勢，并沒有考慮用戶此時可能并沒有學習，因此 會經(jīng)常誤報。
[0004] 再者，基于紅外測距傳感器進行檢測，此類檢測方式?jīng)]有考慮人體坐高，因此難以 確保傳感器正對人體額頭部位，進而其測得的距離值無法反映大部分低頭或左右歪頭不良 坐姿，會出現(xiàn)漏報現(xiàn)象(漏報即不良的學習姿勢沒有檢測出來，不良的學習姿勢時沒有出現(xiàn) 語音提示)。
[0005] 采用CMOS圖像傳感器檢測（參見CN201320006497)，其檢測效果依賴于圖像處理 算法，在復(fù)雜背景下易導(dǎo)致誤報漏報(誤報即不良的學習姿勢檢測不準確，出現(xiàn)不正確的語 音提不)，且成本$父尚。
[0006] 采用壓力傳感器實現(xiàn)學習狀態(tài)判斷(參見CN201120084030)，但判斷方法同樣僅采 用紅外傳感器判斷坐姿，也存在誤報和漏報問題。
[0007] 另外，現(xiàn)有的坐姿檢測方法在檢測到不良學習姿勢后就聲光報警，然而學習過程 中，用戶會有喝水、拿橡皮、翻書包、思考等這些一系列短暫動作，都會觸發(fā)報警。頻繁報警 會極大地影響用戶學習注意力以及學習效果，同時易使其對此產(chǎn)生逆反情緒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種檢測準確率 高、成本較低的不良學習姿勢檢測與統(tǒng)計顯示裝置及方法。
[0009] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，一種不良學習姿勢檢測與統(tǒng)計顯示裝 置，包括處理器，還包括校準按鈕、鐵電存儲器、顯示屏、電機、頭部追蹤探測單元、第一光敏 傳感器、第二光敏傳感器、第一壓力傳感器和第二壓力傳感器，所述校準按鈕、鐵電存儲器、 顯示屏、頭部追蹤探測單元、第一光敏傳感器、第二光敏傳感器、第一壓力傳感器、第二壓力 傳感器分別與處理器相連，所述電機與頭部追蹤探測單元相連； 所述校準按鈕用于啟動頭部追蹤探測單元；所述鐵電存儲器用于存儲學習姿勢數(shù)據(jù)； 所述顯示屏用于顯示不良學習姿勢統(tǒng)計數(shù)據(jù)；所述頭部追蹤探測單元用于追蹤探測用戶頭 部；所述第一光敏電阻和第二光敏電阻用于檢測是否有書本放在桌面上；所述第一壓力傳 感器和第二壓力傳感器用于檢測用戶是否將雙手放在桌面上，以及用戶將雙手放于桌面上 時，桌面所受壓力情況。
[0010] 進一步，所述頭部追蹤探測單元包括轉(zhuǎn)向傳動齒輪箱、傳動皮帶和定位傳動齒輪 箱；所述傳動皮帶的一端與傳動齒輪箱相連，另一端與定位傳動齒輪箱相連，所述轉(zhuǎn)向傳動 齒輪箱底部設(shè)有上限位開關(guān)開關(guān)，所述定位傳動齒輪箱頂部設(shè)有下限位開關(guān)，所述傳動皮 帶上設(shè)有紅外測距傳感器；所述電機的輸出軸通過轉(zhuǎn)向傳動齒輪箱與傳動皮帶相連。
[0011] 進一步，所述傳動皮帶上設(shè)有傳動皮帶卡，所述紅外測距傳感器通過傳動皮帶卡 固定在傳動皮帶上。
[0012] 一種利用所述不良學習姿勢檢測與統(tǒng)計顯示裝置對不良學習姿勢進行檢測與統(tǒng) 計顯示的方法，包括以下步驟： (1) 校準紅外測距傳感器的位置，使紅外測距傳感器對準用戶額頭部位； (2) 判斷是否進入學習狀態(tài)； (3) 監(jiān)測學習姿勢并提醒； (4) 判斷是否退出學習狀態(tài)； (5) 統(tǒng)計顯示不良學習姿勢數(shù)據(jù)。
[0013] 進一步，所述步驟（1)的具體過程如下： (1-1)點擊校準按鈕，電機控制紅外測距傳感器下行，觸發(fā)下限位開關(guān)后停止； (1-2)讀取紅外測距傳感器輸出電壓，判斷紅外測距傳感輸出電壓是否為高電平，如果 是，通過控制電機，使紅外測距傳感器上升；如果否，重復(fù)步驟（1-2); (1-3)讀取紅外測距傳感器輸出電壓，判斷紅外測距傳感器輸出電壓是否為高電平，如 果是，通過控制電機，使紅外測距傳感器上升；如果否，通過控制電機，使紅外測距傳感器下 移 2cm。
[0014] 進一步，所述步驟（2)的具體過程如下： (2-1)讀取紅外測距傳感器輸出電壓；判斷紅外測距傳感器輸出電壓是否為高電平，如 果是，讀取第一壓力傳感器、第二壓力傳感器輸出電壓；如果否，重復(fù)步驟（2-1); (2-2)判斷第一壓力傳感器、第二壓力傳感器輸出電壓是否均為高電平，如果是，讀取 第一光敏傳感器、第二光敏傳感器輸出電壓；如果否，依次重復(fù)步驟（2-1)、（2-2); (2-3)判斷第一光敏傳感器、第二光敏傳感器輸出電壓是否均為高電平，如果是，則用 戶處于學習狀態(tài)，如果否，則用戶處于非學習狀態(tài)。
[0015] 進一步，所述步驟（3)的具體過程如下： (3-1)初始化處理器內(nèi)參數(shù)tl=0、t2=0、t3=0 ; (3-2)讀取紅外測距傳感器輸出電壓；判斷紅外測距傳感器輸出電壓是否為高電平，如 果是，則學習姿勢正確，如果否，則學習姿勢錯誤，進一步判斷錯誤的學習姿勢類型； (3-3)讀取第一壓力傳感器輸出電壓VI、第二壓力傳感器輸出電壓V2,計算AVl= Vl - VlO ; AV2= V2 - V20 ;如果 AVl > 0 且 AV2 > 0,使處理器內(nèi)參數(shù) tl= tl+l、t2=0、 t3=0,延時3秒；如果AVl > 0且AV2 < 0,使處理器內(nèi)參數(shù)t2= t2+l、tl=0、t3=0,延時3 秒；如果AVl < 0且AV2 > 0,使處理器內(nèi)參數(shù)t3= t3+l、tl=0、t2=0,延時3秒； (3-4)判斷七1+七2+七3的數(shù)值大小，如果七1+七2+七3乒5，依次重復(fù)步驟（3-2)、（3-3)、 (3-4);如果tl+ t2+ t3=5,進一步判斷tl、t2、t3的數(shù)值大小，如果tl=5,則存在弓背或前 趴現(xiàn)象；如果t2=5,則存在左歪頭現(xiàn)象；如果t3=5,則存在右歪頭現(xiàn)象； 進一步，所述步驟（4)的具體過程如下： 讀取紅外測距傳感器輸出電壓；如果紅外測距傳感器輸出電壓是高電平，讀取第一光 敏傳感器、第二光敏傳感器輸出電壓；判斷第一光敏傳感器、第二光敏傳感器輸出電壓是否 均為高電平，如果是，則處于學習狀態(tài)，如果否，則處于退出學習狀態(tài)；如果紅外測距傳感器 輸出電壓是低電平，讀取第一壓力傳感器、第二壓力傳感器輸出電壓；判斷第一壓力傳感 器、第二壓力傳感器輸出電壓是否至少有一個為高電平，如果否，則處于退出學習狀態(tài)；如 果是，讀取第一光敏傳感器、第二光敏傳感器輸出電壓；判斷第一光敏傳感器、第二光敏傳 感器輸出電壓是否均為高電平，如果是，則處于學習狀態(tài)，如果否，則處于退出學習狀態(tài)。
[0016] 進一步，所述步驟（5)的具體過程如下： (5-1)保存學習姿勢數(shù)據(jù)：在鐵電存儲器中開辟28字節(jié)空間，存儲歷史7天數(shù)據(jù)，每天 4個字節(jié)，其中2個字節(jié)存儲當天總學習時長A，2個字節(jié)存儲當天錯誤姿勢學習時長B ;另 外開辟3個字節(jié)空間保存上一次對鐵電存儲器進行寫操作的日期； (5-2)讀取學習姿勢數(shù)據(jù)，并統(tǒng)計顯示：從鐵電存儲器中將28個字節(jié)數(shù)據(jù)讀出，繪制柱 狀圖，同時計算當天的錯誤姿勢學習時長B占總當天學習時長A的百分比，畫出趨勢圖。
[0017] 進一步，所述步驟（5-1)的具體過程如下： (5-1-1)讀取顯示屏當天日期信息X以及鐵電存儲器中保存的日期Y ; (5-1-2)比較X和Y的大小，如果X=Y，讀取鐵電存儲器中保存的當天總學習時長A和 當天錯誤姿勢學習時長B ;如果0 < X - Y < 7,對鐵電存儲器中記錄的四行數(shù)據(jù)進行左移 X - Y個字節(jié)，并更新鐵電存儲器中保存的日期為當天日期信息X ;初始化A=0, B=O ;如果 7 < X - Υ，對鐵電存儲器3中28字節(jié)空間進行清零操作，并更新鐵電存儲器3中保存的日 期為當天日期信息X ;初始化A=0, B=O ; (5-1-3)進入學習狀態(tài)時，讀取當前系統(tǒng)時間Ml ; (5-1-4)進入學習狀態(tài)下，判斷學習姿勢不正確時讀取當前系統(tǒng)時間Nl ;學習姿勢恢 復(fù)正確或者退出學習狀態(tài)時，讀取當前系統(tǒng)時間Ν2,并更新當天錯誤姿勢學習時長B=B+ (Ν2-Ν1)； (5-1-5)退出學習狀態(tài)時，讀取當前系統(tǒng)時間M2 ;更新當天總學習時長A=A+ (Μ2-Μ1)， 將當天錯誤姿勢學習時長B和當天總學習時長A存入鐵電存儲器中 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下： (1)設(shè)有頭部追蹤探測單元，檢測不良學習姿勢時，保證傳感器正對人體額頭部位，不 良的學習姿勢檢測準確，避免出現(xiàn)漏報現(xiàn)象。
[0018] (2)設(shè)有第一光敏傳感器、第二光敏傳感器、第一壓力傳感器和第二壓力傳感器， 能夠準確檢測出弓背或向前趴、左歪頭、右歪頭不良的學習姿勢，檢測準確率高。
[0019] (3)本發(fā)明的實現(xiàn)方法