一种带有可自动调节读书距离的护眼读书架的书桌的制作方法

本发明涉及一种书桌领域，尤其涉及一种带有可自动调节读书距离的护眼读书架的书桌。

背景技术：

随着人们对于知识的渴求逐渐上升，阅读已经成为人们生活中必不可少的一部分。而随着近视、颈椎病、驼背、脊柱侧弯等等疾病发病率的上升，越来越多的人关注到了正确阅读姿势的重要性。最佳视野俯角是指人们在写字、看书、工作时使眼睛保持最轻松舒服的观看角度。是以人眼向前平视90度为标准向下倾斜15--40度为人的最佳视野俯角。这个角度可以大大的延长人的用眼时间而不感觉到疲劳，并能提供阅读的效率。而传统书桌通常是平面，无法达到最佳阅读距离。

基于此，读书架进入了大众的视野。现在市场上的大多读书架可以手动调节阅读的角度以及高度，很大程度上避免了弯腰读书的状况。但手动调节存在以下几种缺陷(1)每次进行调整的时候都打断正在进行的阅读进行手动调节，较为麻烦且影响阅读体验；(2)在阅读时间较长时，通常会感受到视觉疲劳，身体会不自觉前倾，传统的读书架无法进行实时监控并及时调整距离，仍然容易导致近视以及颈椎病等疾病；(3)由于阅读书架需要对书本进行有效的支撑，通常阅读书架占有的体积较大，不易存储。

目前已经有人对上述问题提出了改进方案，如利用超声波检测人眼到书的距离(公布号cn110393373a)，但是由于该专利中超声波传感器只可以检测到障碍物与读书架的距离，无法有效地分辨障碍物是否是人眼或者是别的障碍物，最终会导致距离判断的不准确以及误测。且该智能阅读书架仅可以利用语音模块进行提示，并不能够实现自动调节，且该读书架体积过大，不易收纳。

技术实现要素：

为了克服传统读书架需要手动调节影响阅读体验、不易存储、无法及时监控距离等缺陷以及现有相关技术中存在的问题，本发明提供了一种带有可自动调节读书距离的护眼读书架的书桌。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种带有可自动调节读书距离的护眼读书架的书桌，包括翻盖、电源键，还包括可藏于书桌内并可自动调节读书距离的护眼读书架，所述读书架包括：电源模块、底座、靠板、控制电路、超声波模块、步进电机、电动推杆、电机驱动模块，所述底座和靠板之间铰接，且二者连接在不同的电动推杆上，由电动推杆控制底座和靠板各自的上升高度；所述步进电机连接在靠板底座下的电动推杆上，靠板底座开有小孔，超声波模块一端与步进电机相连，另一端从靠板上小孔竖直向上升出，步进电机控制超声波模块的旋转角度，监测书与人体头部人体的距离与高度；电源模块、控制电路、电机驱动模块放在桌子内部。

上述技术方案中，进一步的，在电源处于关闭状态时，所述读书架收藏于书桌内部，翻盖盖在桌面上，使桌面保证平整。

进一步的，在电源处于开启状态时，控制电路控制所有电动推杆上升，使读书架的底座和靠板从桌面腹部上升，将翻盖顶开，并控制不同的电动推杆上升不同高度使得底座和靠板成所需的夹角。

进一步的，控制电路同时控制步进电机带动超声波模块从上到下扫描，直到发现在较近的距离内有障碍物，记录超声波模块测量的距离l与步进电机的角度θ，并控制步进电机重新转回到初始状态，重新进行下一轮的扫描。

更进一步的，通过超声波模块测量距离，再通过步进电机的角度得到读书架与人的高度差h＝h＝ltanθ；当高度小于预先设定的最佳读书高度范围时，控制电动推杆带动读书架下降至最佳读书高度；当高度大于预先设定的最佳读书高度范围时，控制电动推杆带动读书架上升至最佳读书高度；当高度在预先设定的最佳读书高度范围内，控制电动推杆高度不变；当距离l小于预先设定的距离范围时，控制底座上的两个电动推杆与靠板上的两个电动推杆高度差减小，即控制读书架的角度增加；当距离l大于预先设定的距离范围时，控制底座上的两个电动推杆与靠板上的两个电动推杆高度差增加，即控制读书架的角度减小；当距离在预先设定的距离范围内时，控制底座上的两个电动推杆与靠板上的两个电动推杆高度差不变，即控制读书架的角度不变。

进一步的，桌面上设置电源键，在电源开启时，控制电路开始工作，自动将读书架升至合适位置。

本发明的有益效果是：本发明将读书架藏于书桌内部，节省了桌面空间。利用步进电机控制超声波模块由上至下旋转寻找人体，从而可以达到避免误测、有效检测人体头部到读书架的距离的作用。利用电动推杆根据超声波模块反馈的距离进行阅读距离的及时调整，达到了自动调节距离与高度防止近视的作用。

附图说明

图1为控制电路步进电机模块的一种具体工作流程图；

图2为控制电路电动推杆模块的一种控制流程图；

图3为书桌内部电路的一种具体电气连接示意图。

图4为本发明的非工作状态示意图。

图5为本发明的工作状态示意图。

图6为本发明的工作状态侧视示意图。

图7为本发明的测量基本原理示意图。

图中：1.翻盖2.电源键3.电源模块4.底座5.靠板6.控制电路7.超声波模块8.步进电机9.电动推杆(9-1电动推杆组一，9-2电动推杆组二)10.电机驱动模块11.书本。

具体实施方式

为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。

一种带有可自动调节读书距离的护眼读书架的书桌，包括翻盖1、电源键2，还包括可藏于书桌内并可自动调节读书距离的护眼读书架，所述读书架包括：电源模块3、底座4、靠板5、控制电路6、超声波模块7、步进电机8、电动推杆9、电机驱动模块10，所述底座4和靠板5之间铰接，且二者连接在不同的电动推杆9上，如图5、6中的电动推杆组一9-1及电动推杆组二9-2分别控制底座4和靠板5各自的上升高度；所述步进电机8连接在靠板5底座4下电动推杆上，靠板5底座开有孔，超声波模块一端与步进电机相连，另一端从靠板上的开孔竖直向上升出，当步进电机8不工作时，超声波模块7的工作面始终朝向上方，当步进电机开始工作时，步进电机8控制超声波模块7的旋转角度，从而监测其与人体头部的距离与高度，即视为书与人体头部的距离与高度；电源模块3、控制电路6、电机驱动模块10放在桌子内部。

在电源处于开启状态时，控制电路6控制所有电动推杆9上升，使读书架的底座4和靠板5从桌面腹部上升，将翻盖1顶开(或者手动打开翻盖1)，并控制不同的电动推杆上升不同高度使得底座4和靠板5成所需的夹角。

控制电路6同时控制步进电机8带动超声波模块7从上到下旋转进行扫描，直到发现在较近的距离内有障碍物，视为人体头部，记录超声波模块测量的距离l与步进电机旋转的角度θ，并控制步进电机重新转回到初始状态，重新进行下一轮的扫描。

如图7所示，其中a为超声波模块位置，b为人体头部(由于超声波模块是从上向下进行旋转，因此当遇到人体头部前额处即进行测距，将该距离视为人眼距书本距离)，则通过超声波模块7测量距离l，再通过步进电机8的角度θ，可得到读书架与人的初步高度差h＝ltanθ；当高度小于预先设定的最佳读书高度范围时，控制电动推杆9带动读书架下降至最佳读书高度；当高度大于预先设定的最佳读书高度范围时，控制电动推杆9带动读书架上升至最佳读书高度；当高度在预先设定的最佳读书高度范围内，控制电动推杆高度不变；当距离l小于预先设定的距离范围时，控制底座上的两个电动推杆9与靠板上的两个电动推杆9高度差减小，即控制读书架的角度增加；当距离l大于预先设定的距离范围时，控制底座上的两个电动推杆9与靠板上的两个电动推杆9高度差增加，即控制读书架的角度减小；当距离在预先设定的距离范围内时，控制底座上的两个电动推杆9与靠板上的两个电动推杆9高度差不变，即控制读书架的角度不变。

考虑到电动推杆的调节距离有限，若书与人脸的高度大于可调节的最大高度，则保持连接在底座的两个电动推杆高度不变，通过调控步进电机旋转的角度即控制连接在靠板的两个电动推杆的高度，从而调节书与人脸的角度。当在步进电机在一定的范围内扫描中，没有检测到障碍物，则电动推杆保持原先状态。在一轮扫描结束后，控制电路控制步进电机带动超声波模块重新回到初始状态，并开始进行新一轮的扫描。

本发明的一种带有可自动调节读书距离的护眼读书架的书桌，读书架可以收于书桌内部，节省了储存空间。在打开电源以后，利用步进电机带动超声波模块进行从上到下的扫描，直到检测到较近的物体，认为是人的头部区域，步进电机回到初始状态，开始进行下一次的扫描，这样的设计可以有效避免其它障碍物或身体的其他部位对于超声波测距模块的干扰，可以初步检测读书架到人眼的距离。同时，控制电路自动控制读书架的高度与距离，避免了手动调节对于阅读的打断，并可以有效地防止近视与颈椎病。

以上的具体实施方式仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不用以限制本创作。凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。