一种自闭症儿童手眼协调康复教具的制作方法

本发明涉及益智康复训练器材领域，特别是涉及一种自闭症儿童手眼协调康复教具。

背景技术：

自闭症是一种情感、行为、情绪、思维、语言等诸多方面的早期神经发育障碍。研究表明，对自闭症儿童及时通过康复教具进行手眼协调康复训练，可以实现不同程度的控制和改善。

传统的手眼协调康复教具通常为康复机构教师的自制教具，主要有：用细绳穿不同直径的塑料珠珠孔、往不同大小的孔中插牙签、用尖头吸管对插等等。它们存在以下技术问题：

牙签和尖头吸管比较尖锐，容易刺伤自闭症儿童，存在一定的安全隐患；塑料珠珠孔和尖头吸管的孔径均较小，自闭症儿童长时间凝视较小的物体，不利于眼睛发育；缺乏趣味性，自闭症儿童不愿配合，导致训练无法正常进行。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种自闭症儿童手眼协调康复教具，其消除了尖锐利物刺伤自闭症儿童的安全隐患，不用长时间凝视较小的物体，有利于眼睛发育，结合视觉对焦、动态追踪以及手眼协作，同时融入自闭症儿童偏好的游戏化的设计元素，自闭症儿童愿意配合，有助于改善自闭症儿童手眼协调能力、持续注意力及手部灵活性。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自闭症儿童手眼协调康复教具，包括

教具主体；

滑道，倾斜设置，可拆卸地连接于教具主体；

钢珠，设于滑道上端；

感应盒，设于滑道下方，感应盒内设有传感装置，感应盒上端设有开口；

音乐播放装置，固设于教具主体，预存有短音频和庆贺音乐；

控制装置，分别与传感装置和音乐播放装置连接，控制音乐播放装置播放短音频或庆贺音乐；

电源，固接于教具主体，分别与传感装置、音乐播放装置和控制装置连接；

转盘，铰接于教具主体，数量为多个，多个转盘由上至下依次间隔设于滑道与感应盒之间；

收发部，设于转盘，用于接收从上方传来的钢珠并将钢珠向下方滑出；

其中，靠近滑道的收发部与滑道向下倾斜的末端对应，每个转盘的收发部与相邻的收发部对应，靠近感应盒的收发部与感应盒开口对应。

进一步，多个转盘呈两列交错布置，每个转盘的收发部与另一列转盘中相邻的收发部对应。

进一步，转盘为圆形转盘，收发部为圆形转盘上设置的扇形缺口。

进一步，转盘缺口的扇形具有多种圆心角规格。

进一步，传感装置上方设有导流装置，导流装置中心设有导流口，导流装置与靠近感应盒的收发部对应，导流口与感应盒开口对应。

进一步，传感装置包括相对设置的激光发射器和激光接收管，激光接收管和控制装置连接，导流装置包括设于感应盒开口处的第一限位斜坡和第二限位斜坡，第一限位斜坡设于激光发射器上方，第二限位斜坡设于激光接收管上方，第一限位斜坡和第二限位斜坡相对设置，导流口位于第一限位斜坡和第二限位斜坡之间，第一限位斜坡和第二限位斜坡均朝导流口方向向下倾斜。

进一步，教具主体设有灯带，灯带分别与电源和控制装置连接，控制装置控制灯带的状态。

进一步，教具主体底部设有吸盘。

进一步，教具主体可拆卸地连接有透明的上盖，滑道、转盘与感应盒均设于教具主体与上盖之间，转盘卡接有旋钮，旋钮突出于上盖。

进一步，教具主体包括斜板和底板，斜板下端固接于底板上表面，斜板与底板之间具有夹角α，0°＜α＜90°，滑道和转盘设于斜板，感应盒设于底板。

总的说来，本发明具有如下优点：

自闭症儿童只接触圆形的钢珠，不需接触尖锐利物，消除了被尖锐利物刺伤的安全隐患。钢珠随着自闭症儿童的操作，从滑道依次滚落到多个转盘并最后掉落到感应盒内，整个过程结合了视觉对焦、动态追踪以及手眼协作，不用长时间凝视较小的物体，有利于眼睛发育，同时从自闭症儿童的感官偏好出发，当自闭症儿童完成相应任务后会有即时的短音频或庆贺音乐响起。采用这种听觉感官反馈奖励，相比于传统的食物强化奖励，听觉感官强化奖励更具长期有效性。由于通过双手同时转动上下转盘来使它们各自的收发部对应，以控制钢珠运动轨迹，需要较强的视觉对焦能力、视觉动态追踪能力、手部灵活性、手眼协调配合能力，因此能够在很大程度上改善自闭症儿童手眼协调能力、持续注意力及手部灵活性。

附图说明

图1为本发明实施例的立体结构示意图。

图2为本发明实施例的感应盒内部结构示意图。

图3为本发明实施例的分解示意图。

图4为本发明实施例的侧面剖视图。

图5为本发明实施例的电路图。

附图标记说明：

1——小孔，2——滑道，3——教具主体，4——上盖，5——摇臂开关，6——调试接口，7——钢珠盒，8——走线孔，9——旋钮，101——第一转盘，102——第二转盘，103——第三转盘，104——第四转盘，105——第五转盘，11——led灯带，121——第一限位斜坡，122——第二限位斜坡，13——感应盒，14——钢珠过道，15——轴承，16——螺母，17——扬声器，18——背板，19——电源，20——arduinonanov3.0电路板,21——n9100mp3模块，22——激光接收管，23——激光发射器，24——声孔。

具体实施方式

下面来对本发明做进一步详细的说明。

如图1-图4所示，一种自闭症儿童手眼协调康复教具，包括教具主体3；滑道2，倾斜设置，可拆卸地连接于教具主体3；钢珠，设于滑道2上端；感应盒13，设于滑道2下方，感应盒13内设有传感装置，感应盒13上端设有开口；音乐播放装置，固设于教具主体3，预存有短音频和庆贺音乐；控制装置，分别与传感装置和音乐播放装置连接，控制音乐播放装置播放短音频或庆贺音乐；电源19，固接于教具主体3，分别与传感装置、音乐播放装置和控制装置连接；转盘，铰接于教具主体3，数量为多个，多个转盘由上至下依次间隔设于滑道2与感应盒13之间；收发部，设于转盘，用于接收从上方传来的钢珠并将钢珠向下方滑出；其中，靠近滑道2的收发部与滑道2向下倾斜的一端对应，每个转盘的收发部与相邻的收发部对应，靠近感应盒13的收发部与感应盒13开口对应。

教具主体3顶部设有小孔1，小孔1连通滑道2上端。滑道2与教具主体3通过卡扣连接。转盘转动时，收发部跟随转盘转动。将钢珠从教具主体3顶部的小孔1放入后，滚珠进入到滑道2内。由于转盘铰接于教具主体3，且靠近滑道2的收发部与滑道2向下倾斜的一端对应，通过转动转盘至适当角度，靠近滑道2的收发部能够接收从滑道2上滚落下来的钢珠。由于多个转盘由上至下间隔设于滑道2与感应盒13之间，每个转盘的收发部与相邻的收发部对应，通过转动两个上下相邻的转盘，使这两个转盘的收发部对应，滚珠通过自身重力作用，能够从这两个转盘中位于上方的转盘的收发部中滚落到位于下方的转盘的收发部。通过这个方法，滚珠能够从最高位置的转盘中一步步滚落到最低位置的转盘中。转动最低位置的转盘，即靠近感应盒13的转盘，使其收发部与感应盒13开口对应，滚珠通过自身重力作用，能够从最低位置的转盘的收发部滚出，并经过感应盒13开口滚落到感应盒13中。感应盒13内的传感装置感应到钢珠掉落，发送信号给控制装置，控制装置控制音乐播放装置播放短音频。当传感装置感应到钢珠掉落次数达到预设值时，发送信号给控制装置，控制装置控制音乐播放装置播放庆贺音乐。短音频和庆贺音乐从教具主体3侧部的声孔24中传出。

通过前几次训练成功后的短音频的小奖励和训练成功达到预设次数后的庆贺音乐的大奖励，分级逐步奖励更能够刺激自闭症儿童的康复训练积极性，达到更好的康复效果。

本发明实施例中，自闭症儿童只接触圆形的钢珠，不需接触尖锐利物，消除了被尖锐利物刺伤的安全隐患。钢珠随着自闭症儿童的操作，从滑道2依次滚落到多个转盘并最后掉落到感应盒13内，整个过程结合了视觉对焦、动态追踪以及手眼协作，不用长时间凝视较小的物体，有利于眼睛发育，同时从自闭症儿童的感官偏好出发，自闭症儿童更愿意配合，当自闭症儿童完成相应任务后会有即时的短音频或庆贺音乐响起。采用这种听觉感官反馈奖励，相比于传统的食物强化奖励，听觉感官强化奖励更具长期有效性。由于通过双手同时转动上下转盘来使它们各自的收发部对应，以控制钢珠运动轨迹，需要较强的视觉对焦能力、视觉动态追踪能力、手部灵活性、手眼协调配合能力，因此能够在很大程度上改善自闭症儿童手眼协调能力、持续注意力及手部灵活性。

多个转盘呈两列交错布置，每个转盘的收发部与另一列转盘中相邻的收发部对应。

通过转动一列转盘中的任一个转盘以及另一列转盘中与之相邻的转盘，能够使这两个转盘各自的收发部相对应，从而能够使钢珠从这两个转盘中位于上方的转盘滚出，并被位于斜下方的转盘接收。将多个转盘以两列交错布置，有利于自闭症儿童同时使用左右手来控制上下层转盘，使自闭症儿童的视线左右来回移动，有利于眼睛发育。同时，两列转盘交错布置的结构，使得滚珠的运动轨迹由直线下落改变为斜线下落，每个转盘的收发部与另一列转盘中相邻的收发部对应难度增大，有利于加强自闭症儿童的手眼协调能力、持续注意力及手部灵活性。

转盘为圆形转盘，收发部为圆形转盘上设置的扇形缺口。

圆形转盘不带有尖锐角，不容易损伤自闭症儿童皮肤。扇形缺口外缘大，接收面积大，滚珠容易被接收到，里面收窄，能够稳妥地收纳滚珠。当向下方滑出滚珠时，扇形的直线边能够帮助自闭症儿童预测滚珠的运动轨迹，增加接收成功的机率，有利于增强自信心。同时，扇形缺口接收滚珠模仿了小孩子喜欢的吃豆人游戏造型，使得自闭症儿童更加喜欢参与本发明的康复教具的康复训练。

转盘缺口的扇形具有多种圆心角规格。

具有较大圆心角扇形缺口的转盘，由于接收面更大，在接收滚珠时难度较低。具有较小圆心角扇形缺口的转盘，由于接收面更小，在接收滚珠时难度较高。因此根据不同的自闭症儿童的实际情况，通过更换不同圆心角规格的转盘，可以设计不同难度的康复教具，以逐步提高自闭症儿童的训练效果，增强自闭症儿童的自信心。

具体地，本发明实施例中，扇形缺口的圆心角具有三种规格，分别为20°、40°和60°。

传感装置上方设有导流装置，导流装置中心设有导流口，导流装置与靠近感应盒13的收发部对应，导流口与感应盒13开口对应。

导流装置能够增大滚珠从导流口通过感应盒13开口进入感应盒13内的机率。因为自闭症儿童手眼协调性较差，因此通过导流装置来增大进入感应盒13的机率，可以降低钢珠掉落位置控制的难度，增加接收成功率，减少自闭症儿童挫败感，有利于培养自信心。

传感装置包括相对设置的激光发射器23和激光接收管22，激光接收管22和控制装置连接，导流装置包括设于感应盒13开口处的第一限位斜坡121和第二限位斜坡122，第一限位斜坡121设于激光发射器23上方，第二限位斜坡122设于激光接收管22上方，第一限位斜坡121和第二限位斜坡122相对设置，导流口位于第一限位斜坡121和第二限位斜坡122之间，第一限位斜坡121和第二限位斜坡122均朝导流口方向向下倾斜。

第一限位斜坡121和第二限位斜坡122分别设于激光发射器23和激光接收管22上方，能够为激光发射器23和激光接收管22提供保护，使激光发射器23和激光接收管22不会被进入感应盒13内的钢珠损伤。激光接收管22和激光发射器23通过感应盒13内部限位支柱卡接。感应盒13与教具主体3通过卡扣连接。第一限位斜坡121和第二限位斜坡122均朝导流口方向向下倾斜，滚珠掉落在第一限位斜坡121和第二限位斜坡122较大的范围内，均能够沿第一限位斜坡121或第二限位斜坡122往导流口滚动，从而进入到感应盒13内，保证了每颗沿着第一限位斜坡121或第二限位斜坡122滚落的钢珠均能够被激光发射器23检测到。

教具主体3设有灯带，灯带分别与电源19和控制装置连接，控制装置控制灯带的状态。

当传感装置感应到钢珠掉落次数还没达到预设值时，控制装置控制灯带处于关闭状态。当传感装置感应到钢珠掉落次数达到预设值时，发送信号给控制装置，控制装置控制灯带亮起。

播放庆贺音乐和亮起灯带为自闭症儿童带来了听觉和视觉上的双重感官反馈奖励，使自闭症儿童的印象更深，强化了自闭症儿童的成功感，相比于传统的食物强化奖励，感官强化奖励更具长期有效性，对自闭症儿童的刺激效果更好。

本发明实施例将arduinonanov3.0电路板20、激光感应模块(激光发射器23和激光接收管22)、led灯带11、n9100mp3模块21、扬声器17(8欧0.5瓦)、sd卡、摇臂开关5(mts-102)、电源19结合，形成智能感应部分融入到自闭症儿童手眼协调康复教具中。控制装置包括arduinonanov3.0电路板20，音乐播放装置包括n9100mp3模块21、扬声器17(8欧0.5瓦)和sd卡，sd卡预存有短音频和庆贺音乐。arduinonanov3.0电路板20和n9100mp3模块21通过连接件拼接固定，arduinonanov3.0电路板20与教具主体3通过螺钉固定，扬声器17与教具主体3通过3m胶固定，电源19与教具主体3通过方形限位板固定防止位移。教具主体3侧部还设有调试接口6。

灯带为led灯带11，led灯带11与教具主体3直接通过led灯带11背部自带的3m胶粘贴。传感器为激光感应模块(激光发射器23和激光接收管22)。

当激光感应模块感应到有钢珠穿过时，将信号传送至arduino电路板，arduino电路板需要识别当前次数是否为预设值(比如5)的倍数，次数为非5的倍数时，控制扬声器17播放预存在sd卡中的乐器短音频，对自闭症儿童形成较小的听觉感官奖励。若当前次数为5的倍数时，控制扬声器17播放预存在sd卡中较长的庆贺音乐，同时控制led灯带11闪烁灯光，对自闭症儿童形成较大的听觉与视觉的双重感官奖励。

教具主体3底部设有吸盘。吸盘能够将教具主体3牢固地吸附于地面或桌面，不会倾倒，不容易损伤手眼协调能力较弱的自闭症儿童。

教具主体3可拆卸地连接有透明的上盖4，滑道2、转盘与感应盒13均设于教具主体3与上盖4之间，转盘卡接有旋钮9，旋钮9突出于上盖4。

上盖4为透明pc材料,与教具主体3通过凸点与凹位进行连接。转盘设有转盘轴，转盘轴通过双轴承15与教具主体3连接实现转动，对手部灵活性和手部力量较弱的自闭症儿童更加友好，可轻易实现转动。在转盘轴一端安装有螺母16以防止转盘从教具主体3上脱落。上盖4设有供转盘轴通过的轴孔，旋钮9直径大于轴孔直径。旋钮9从上盖4外部卡接于转盘轴，在旋钮9未取下时，上盖4无法从教具主体3上打开，避免了自闭症儿童在训练过程中打开上盖4拿出钢珠并吃掉钢珠，提升了安全系数。自闭症儿童通过用手指旋转突出于透明上盖4的旋钮9，能够调节转盘至适当角度，以滚出或接收滚珠。旋钮9上设置有纹理。通过旋钮9的纹理按摩自闭症儿童手指，能够更好地刺激自闭症儿童的脑部发育。

教具主体3包括斜板和底板，斜板下端固接于底板上表面，斜板与底板之间具有夹角α，0°＜α＜90°，滑道2和转盘设于斜板，感应盒13设于底板。

斜板与底板之间夹角设置为锐角，更符合人体工学，自闭症儿童在斜板上进行转盘转动的康复训练时，视线可以稍向下，眼睛不用张开太大，不容易疲劳。斜板下端设有走线孔8，以方便激光感应模块电路连线。

本发明实施例中，转盘直径为115mm，厚度为15mm。转盘数量为5个，包括第一转盘101、第二转盘102、第三转盘103、第四转盘104和第五转盘105。第一转盘101、第三转盘103和第五转盘105排成第一列。通过旋转第一转盘101，第一转盘101的扇形缺口能够与滑道2朝下的一端对应，第三转盘103和第五转盘105由上至下依次设于第一转盘101下方。第五转盘105设于感应盒13上方，第五转盘105的扇形缺口能够与感应盒13对应。第二转盘102和第四转盘104排成第二列，设于第一列转盘一侧。第二转盘102设于第一转盘101和第三转盘103之间，第四转盘104设于第三转盘103和第五转盘105之间。

通过转动第一转盘101的旋钮9，使第一转盘101的扇形缺口对准滑道2向下的一端后，将钢珠从滑道2上端放入，滚珠从滑道2上滚落并滑到第一转盘101的扇形缺口内。通过转动第一转盘101的旋钮9和第二转盘102的旋钮9，使第一转盘101的扇形缺口与第二转盘102的扇形缺口对应，从而滚珠能够从第一转盘101斜斜地滚落到第二转盘102的扇形缺口内。依此方法，滚珠能从滑道2依次滚落到第一转盘101、第二转盘102、第三转盘103、第四转盘104、第五转盘105，最后到达感应盒13。

自闭症儿童由于手部灵活性、持久注意力、手眼协调性较大程度上弱于正常儿童，前阶段较难成功控制钢珠进入感应盒13，需在陪同家长辅助下多次训练才能成功。当钢珠未被转盘接住，掉落至康复教具底部时，可通过左右倾斜康复教具，使钢珠通过左右两侧的钢珠过道14进入到钢珠盒7中，拉开钢珠盒7外盖，可取出钢珠。钢珠盒7外盖与教具主体3紧配合。背板18与教具主体3通过螺钉固定。

本发明实施例从自闭症儿童的感官偏好出发，结合手眼协调康复训练要素中的视觉对焦和动态追踪以及手眼协作，同时在产品中融入游戏化的设计元素，实现一种新型智能手眼协调康复教具。该康复教具具备一定的使用优势：1.产品类型定位为自闭症儿童偏好的感官类教具，通过融入自闭症儿童感兴趣的声音和动态光以及吃豆人的游戏要素，使康复教具具备一定的趣味性，能够充分调动自闭症儿童康复训练的积极性；2.通过视觉上与钢珠的对焦和对运动钢珠的动态追踪，手部对转盘的转动实现钢珠轨迹的控制，更好地训练自闭症儿童手眼协调性；3.大多数自闭症儿童性格急躁，本发明实施例通过依次缓慢转动转盘，培养自闭症儿童的耐心和规则意识；4.奖励强化物由传统的零食变成儿童普遍感兴趣的声音和灯光，帮助自闭症儿童慢慢减轻训练中对食物的依赖，以兴趣而非食物的奖励对于自闭症儿童在持久强化上具有积极意义。

申请人对各种康复教具进行了实验验证。本实验自变量为不同的手眼协调康复教具，共三种：第一种是本发明的自闭症儿童手眼协调康复教具；第二种是迷宫类手眼协调康复教具；第三种是康复机构教师的自制教具。因变量为经过不同康复教具的康复训练之后，各个自闭症儿童手眼协调反应能力和手眼协调能力的测试成绩。根据各个自闭症儿童未经训练前的成绩和经过训练后的成绩进行对比，来验证这三种康复教具对自闭症儿童手眼协调反应能力和手眼协调能力的提升。根据进步程度的大小，判断哪一种康复教具有效性最高。

通过实验观察、实验数据分析以及家长、专家和康复训练师的访谈可以得出以下结论：

(1)不同康复教具对手眼协调反应能力的影响。

本实验条件下，不同教具对被试手眼协调反应能力后测成绩的影响差异具有统计学意义。通过单因素协方差分析，表明三种教具均对自闭症儿童的手眼协调反应能力有一定的提升，通过调整平均数和成对比较，表明本发明的康复教具对手眼协调反应能力的提升效果更为显著。

(2)不同康复教具对手眼协调能力的影响。

本实验条件下，不同教具对被试手眼协调能力后测成绩的影响差异具有统计学意义。通过单因素协方差分析，表明三种教具均对自闭症儿童的手眼协调能力有一定的提升，通过调整平均数和成对比较，表明本发明的康复教具对手眼协调能力的提升效果更为显著。

(3)不同康复教具对自闭症儿童训练配合度的影响。

自闭症儿童偏爱感官类玩具，采用动态反光和即时的声音反馈作为强化奖励，可更好调动自闭症儿童康复积极性，更好地配合教师使用康复教具进行训练。使用本发明的康复教具的12名自闭症儿童，中途未曾出现哭闹不配合的现象。

(4)不同康复教具对自闭症儿童康复训练社交互动性的影响。

在使用食物进行强化奖励时，多数自闭症儿童在完成相应任务后，多会发生抢夺家长手中食物的现象，与家长无互动。在采用感官奖励过程中，多数自闭症儿童在触发感官奖励时会微笑甚至大笑，并与老师或家长进行眼神对视或击掌互动，对于自闭症儿童社交主动性的提升具有积极意义。

(5)不同康复教具对自闭症儿童康复训练主动性的影响。

从自闭症儿童感官兴趣偏好，融入更多游戏化设计元素的教具，吸引力更大。使用本发明的康复教具的12名自闭症儿童中，有10名进入教室会主动指向本发明的康复教具所在位置，要求把玩。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。