一种书写姿势监控及提醒系统的制作方法

本发明涉及书写姿势矫正装置技术领域，特别涉及一种书写姿势监控及提醒系统。

背景技术：

书写姿势的正确与否，关系到每个儿童青少年的健康成长。不正确的书写姿势是导致儿童青少年近视、斜视、脊椎畸形、颈椎疾病等的主要原因。近年来，我国儿童青少年的近视率正快速上升，其中一个重要原因就是书写姿势不正确。

虽然现有市场上也充斥着各式各样的书写姿势矫正器具，如人体工学桌椅等矫正和辅助坐姿的产品。但事实上，多年来的应用效果证明此类产品效果欠佳，尚不能有效帮助养成良好的坐姿习惯。

技术实现要素：

本发明提供一种书写姿势监控及提醒系统，其能够克服现有技术或产品的某种或某些缺陷。

本发明按以下技术方案实现：

一种书写姿势监控及提醒系统，包括设在座椅坐垫处的坐垫组件，设在书桌桌垫处上的写字板组件，后台数据服务系统组件以及应用程序组件；所述坐垫组件包括第二压力垫传感器，该第二压力垫传感器的输出端分别与第二处理单元的输入端相连，所述第二处理单元的输出端与坐垫MCU的输入端相连；所述写字板组件包括第一压力垫传感器，该第一压力垫传感器的输出端分别与第一处理单元的输入端相连，所述第一处理单元的输出端与写字板MCU的输入端相连；所述坐垫MCU的输出端通过通信单元模块与写字板MCU的输入端相连，所述写字板MCU将监测的书写姿势信息通过其输出端连接的无线通信单元Ⅰ传送给用于存储基准坐姿检测信息的后台数据服务系统组件；所述后台数据服务系统组件的输出端与对当前坐姿信号进行显示的应用程序组件相连。

优选的是，所述第二压力垫传感器为平铺在写字板内的柔性阵列式压力传感器，实时监测两臂作用于写字板的压力值。

优选的是，所述第一压力垫传感器为平铺在坐垫内的柔性阵列式压力传感器，实时监测左、右腿股及臀部作用于坐垫的压力值。

优选的是，所述第二压力垫传感器为两组压阻式传感器，该两组压阻式传感器以八字形结构布置在写字板两侧，其左侧一组压阻式传感器用于监测静止的左手臂压力值，其右侧一组压阻式传感器用于监测从左到右周期性移动的右臂压力值。

优选的是，所述第一压力垫传感器为三组压阻式传感器，其上部两组压阻式传感器以倒八字形结构布置在坐垫板的两侧，左上侧的一组压阻式传感器用于监测左腿股的压力值，右上侧一组压阻式传感器用于监测右腿股的压力值，剩余一组压阻式传感器布置在坐垫板的中下部，用于监测臀部压力值。

优选的是，还包括温湿度传感器，所述温湿度传感器的输出端与写字板MCU的输入端相连，用于将检测环境湿度和温度信息发送至后台数据服务系统组件。

优选的是，还包括光线传感器，所述光线传感器的输出端与写字板MCU的输入端相连，用于将检测写字板组件处的光强信息发送至后台数据服务系统组件。

优选的是，所述应用程序组件和/或写字板组件内设有报警单元，当检测到的当前坐姿信息与基准坐姿信息的偏差超过设定阈值时，报警单元能发出警示提醒信号。

优选的是，所述通信单元模块包括第二通信单元和第一通信单元，所述坐垫MCU的输入端与第二通信单元的输入端相连，所述第二通信单元的输出端与第一通信单元的输入端相连，所述第一通信单元的输出端与写字板MCU的输入端相连。

优选的是，所述第二通信单元和第一通信单元均为无线通信单元Ⅱ。

本发明有益效果：

本发明能够基于使用者的臀部及双臂的压力分布而判定使用者的坐姿是否标准，其中，基准臀姿信息能够通过采集多个样本在标准坐姿下的臀部压力分布情况并通过建模得出，基准臂姿信息能够通过采集多个样本在标准坐姿下的双臂压力分布情况并通过建模得出。并且，能够将使用者的当前臀部状态与双臂状态分别与基准臀姿信息和基准臂姿信息实时进行比较以得出当前坐姿信息，并发送给后台数据服务系统组件存储，经应用程序组件访问对当前坐姿信号显示，从而较佳的实现了对使用者坐姿的实时无干扰监控和提醒。

后台数据服务系统组件用于存储用户基准坐姿信息及采集处理后的历史用户坐姿信息。从而实现用户数据在线存储，供应用程序组件访问调用，建立人体坐姿数据库，很好的提供历史信息分析功能。

设置报警单元，从而使得当使用者的实时坐姿与标准坐姿超过一定的偏差时，能够较佳的报警提示使用者。这其中，当写字板MCU判定当前坐姿与设定标准坐姿偏差超过设定范围时，即产生用于发送给报警单元的报警信号，该报警单元能够在通过应用程序组件（移动终端）实现，也能够通过直接在写字板组件处直接报警实现。

设置有光线传感器，从而能够较佳的对当前的环境光进行监控；设置有温度传感器，从而能够较佳的对当前的环境温度进行监控；设置有湿度传感器，从而能够较佳的对当前的环境湿度进行监控。

附图说明

图1为本发明的一种书写姿势监控及提醒系统的实物示意图；

图2为本发明的一种书写姿势监控及提醒系统的系统结构框图；

图3为本发明的一种书写姿势监控及提醒系统的写字板中的压阻式压力传感器布置图；

图4为本发明的一种书写姿势监控及提醒系统的坐垫中的压阻式压力传感器布置图。

图中：1—坐垫组件，2—写字板组件，3—后台数据服务系统组件，4—应用程序组件。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定。

实施例一：

如图1、图2所示，一种书写姿势监控及提醒系统，包括铺设在座椅坐垫处的坐垫组件1，铺设在书桌桌垫处的写字板组件2，用于存储数据的后台数据服务系统组件3以及用于装载于智能移动终端内的应用程序组件4。

坐垫组件1包括用于检测使用者臀部的施压区域并生成臂姿模拟信号的第二压力垫传感器，第二压力垫传感器为柔性阵列传感器，该柔性阵列传感器用于监测静止的左手臂压力值以及监测从左到右周期性移动的右臂压力值。通过移动轨迹不符合前述规律时，表明受试者的写字动作不规范，系统将发出报警信号。

第二压力垫传感器的输出端分别与第二处理单元的输入端相连，第二处理单元的输出端与坐垫MCU的输入端相连；写字板组件2包括用于感受使用者双臂的施压区域并生成臂姿模拟信号的第一压力垫传感器。

第一压力垫传感器为柔性阵列传感器，该柔性阵列传感器铺设在坐垫板内，实时监测左腿股和右腿股的压力值以及监测臀部压力值。在标准姿势下，臀部对座椅的压力呈左右对称、前后较均匀的分布。当受试者坐姿变化时，臀部对座椅的压力分布将发生显著变化，例如：弓腰或后靠时，上半身重心后移，股骨（即大腿骨）对座垫的压力变大；身体前倾时，上半身重心前倾，大腿根部对座垫的压力变大。

第一压力垫传感器的输出端分别与第一处理单元的输入端相连，第一处理单元的输出端与写字板MCU的输入端相连。

采用柔性阵列传感器，感知效果好，测试准确，误差低等特点，还能够适应不同胖瘦的人，因为柔性阵列传感是在一定区域中有很多传感器相连，能够检测到该区域中任何一处的压力值。

第一处理单元和第二处理单元均采用ADC转换器。写字板MCU和坐垫MCU均采用STM32F单片机。

后台数据服务系统组件3内预存储有基准臀姿信息跟基准臂姿信息，坐姿MCU将臀姿数字信号与基准臀姿信息比较后生成臀姿偏差信号并通过一通信单元发送给写字板MCU；写字板MCU将臂姿数字信号与基准臂姿信息比较后生成臂姿偏差信号；写字板MCU还用于将臂姿偏差信号和接收到的臀姿偏差信号进行综合处理后生成当前坐姿信号，当前坐姿信号通过一无线通信单元Ⅰ发送给后台数据服务系统组件3，应用程序组件4调用后台数据服务系统组件存储坐姿信号，应用程序组件4至少在智能移动终端3处对当前坐姿信号进行显示，从而较佳的实现了对使用者坐姿的实时无干扰监控和提醒，实现书写姿势矫正。无线通信单元Ⅰ采用wifi通讯，其采用的wifi模块的型号为ESP-12F。第二通信单元和第一通信单元均为无线通信单元Ⅱ。无线通信单元Ⅱ采用JDY-08型蓝牙4.0无线通讯模块。

还包括温湿度传感器，温湿度传感器采用SHT21型温湿度传感器；温湿度传感器的输出端写字板MCU的输入端相连，用于将检测环境温湿度信息发送至后台数据服务系统组件3并为应用程序访问，从而能够较佳的对当前的环境温湿度进行监控。

实施例二：

一种书写姿势监控及提醒系统，包括设在座椅坐垫处的坐垫组件1，设在书桌桌垫处上的写字板组件2，用于存储数据的后台数据服务系统组件3以及用于装载于智能移动终端内的应用程序组件4。

坐垫组件1包括用于检测使用者臀部的施压区域并生成臂姿模拟信号的第二压力垫传感器，第二压力垫传感器为两组压阻式传感器，该两组压阻式传感器以八字形结构布置在写字板两侧，其左侧一组压阻式传感器用于监测静止的左手臂压力值，其右侧一组压阻式传感器用于监测从左到右周期性移动的右臂压力值。通过移动轨迹不符合前述规律时，表明受试者的写字动作不规范，系统将发出报警信号，如图3所示。

写字板组件2包括用于感受使用者双臂的施压区域并生成臂姿模拟信号的第一压力垫传感器。第一压力垫传感器为三组压阻式传感器，其上部两组压阻式传感器以倒八字形结构布置在坐垫板的两侧，左上侧的一组压阻式传感器用于监测左腿股的压力值，右上侧一组压阻式传感器用于监测右腿股的压力值，剩余一组压阻式传感器布置在坐垫板的中下部，用于监测臀部压力值。在标准姿势下，臀部对座椅的压力呈左右对称、前后较均匀的分布。当受试者坐姿变化时，臀部对座椅的压力分布将发生显著变化，例如：弓腰或后靠时，上半身重心后移，股骨（即大腿骨）对座垫的压力变大；身体前倾时，上半身重心前倾，大腿根部对座垫的压力变大，如图4所示。采用压阻式传感器具有制造成本低，性能稳定，维修成本低、控制简单等优点。

实施例三：

在实施例一或实施例二的基础上，还包括光线传感器，光线传感器采用OPT3001型环境光传感器；光线传感器的输出端通过第一处理单元与写字板MCU的输入端相连，用于将检测写字板组件2处的光强信息发送至后台数据服务系统组件。光线传感器用于检测写字板组件处的光强信息并通过写字板MCU发送给后台数据服务系统组件3并为应用程序访问，从而能够较佳的对当前的环境光进行监控。

实施例四：

在实施例一或实施例二或实施例三的基础上，应用程序组件4和/或写字板组件2内设有报警单元，当检测到的当前坐姿信息与基准坐姿信息的偏差超过设定阈值时，报警单元能发出警示提醒信号。设置报警单元，从而使得当使用者的实时坐姿与标准坐姿超过一定的偏差时，能够较佳的报警提示使用者。这其中，当写字板MCU判定当前坐姿与设定标准坐姿偏差超过设定范围时，即产生用于发送给报警单元的报警信号，该报警单元能够在通过应用程序组件4（移动终端）实现，也能够通过直接在写字板组件处直接报警实现。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。