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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 智能嬰兒床
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 鑒于智能家居不斷深入普通家庭，本作品考慮將自動(dòng)化檢測(cè)及控制技術(shù)應(yīng)用到嬰兒床上，設(shè)計(jì)制作一個(gè)實(shí)時(shí)檢測(cè)、搖擺自然、智能安撫的智能嬰兒床。本智能嬰兒床可以解決年輕父母不知嬰兒哭鬧原因而不能及時(shí)采取有效安撫的問(wèn)題，為嬰兒提供一個(gè)健康、科學(xué)、快樂(lè)的成長(zhǎng)環(huán)境，減少小孩對(duì)父母的依賴，減輕父母照看的負(fù)擔(dān)；還具有豐富的擴(kuò)展功能，為小孩提供一個(gè)多功能的早教平臺(tái)，床體可由嬰兒床擴(kuò)展為單人床，延長(zhǎng)使用年限。
- 詳細(xì)介紹：
- 隨著社會(huì)的發(fā)展，父母越來(lái)越重視孩子在嬰幼兒時(shí)期的成長(zhǎng)發(fā)育，在照看嬰兒方面需要投入更多的時(shí)間和精力，在現(xiàn)代社會(huì)快節(jié)奏的生活工作壓力下往往會(huì)感到力不從心。為了減輕父母在育兒期間的負(fù)擔(dān)，同時(shí)提高育兒質(zhì)量，針對(duì)普通嬰兒存在的功能單一、性能簡(jiǎn)單、不具備智能化的問(wèn)題，本作品考慮將自動(dòng)化檢測(cè)及控制技術(shù)應(yīng)用到嬰兒床上，設(shè)計(jì)制作一個(gè)搖擺自然、智能安撫的智能嬰兒床，同時(shí)利用智能家居系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)嬰兒床的遙測(cè)、遙控，滿足父母親自照看孩子的愿望。 本作品的智能嬰兒床的主要功能和特點(diǎn)如下： 1、自動(dòng)辨別嬰兒狀態(tài)的功能。 通過(guò)采集分析嬰兒哭聲的頻率、幅值、節(jié)奏，結(jié)合床溫、室溫、嬰兒床是否搖擺等環(huán)境信息的監(jiān)測(cè)，自動(dòng)辨別出嬰兒發(fā)出哭聲的原因，判斷嬰兒當(dāng)前的狀態(tài)（例如暫時(shí)劃分為“困倦”、“饑餓”、“難過(guò)”、寂寞”、“生氣”等五個(gè)狀態(tài)）。 2、智能安撫功能。 針對(duì)嬰兒處于的不同狀態(tài)，結(jié)合嬰兒的年齡采取不同的安撫措施。如果是“饑餓”則需提醒看護(hù)者采取行動(dòng)；如果是其他狀態(tài)的安撫措施則以床體搖擺、音樂(lè)、視頻的播放為主，針對(duì)不同情況自動(dòng)調(diào)整擺動(dòng)頻率和音樂(lè)節(jié)奏。 3、遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。 系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線模塊實(shí)時(shí)傳輸環(huán)境信息、嬰兒狀態(tài)、床體參數(shù)等各項(xiàng)監(jiān)控信息，支持父母或者看護(hù)者遠(yuǎn)程操控嬰兒床。 4、良好的擴(kuò)展功能。 床體配置的多媒體模塊支持視頻、音頻、圖片多種文件類型，提供多種播放模式,除了在智能安撫中起到重要作用外，還可以作為嬰幼兒的早教平臺(tái)；床體可由800mm*600mmd的嬰兒床擴(kuò)展為1800mm*800mm的單人床，可以延長(zhǎng)嬰兒床的使用壽命，還配置有樓梯、坐凳及儲(chǔ)物空間等。 5、防護(hù)措施全面、安全性強(qiáng)。 床體采用環(huán)保的全木結(jié)構(gòu)；柵欄間距、柵欄高都滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；搖籃的搖擺方式為自然的懸掛搖擺，搖擺的過(guò)程為重力勢(shì)能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)換，不含有對(duì)嬰兒有害的彈性勢(shì)能，搖擺角度限制在10度以內(nèi)，搖擺頻率在35-50次/分鐘的范圍內(nèi)，均在安全范圍類；系統(tǒng)對(duì)床體的床溫、室溫、搖擺頻率及床體周圍人員靠近的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)，讓父母可以隨時(shí)了解嬰兒的情況。 6、能進(jìn)行待機(jī)模式和工作模式的自動(dòng)切換，具備功耗低的特點(diǎn)。 主控芯片采用MSP430低功耗單片機(jī)，外圍電路多為低功耗器件，多媒體等附加設(shè)備僅在需要的時(shí)候通電，搖籃采用摩擦小的軸承懸掛，所需電機(jī)功率小，且僅需在擺動(dòng)初始時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。 7、綜合性價(jià)比高。 系統(tǒng)所用器件造價(jià)較低，數(shù)目較少，床體功能豐富，床體的拓展方案使得其使用年限得到延長(zhǎng)，并帶有強(qiáng)大多媒體功能。與同類產(chǎn)品比較，我們的設(shè)計(jì)功能更加完善、科學(xué)，使用范圍廣、時(shí)間長(zhǎng)。 本作品的創(chuàng)新點(diǎn)為： 1、首次在嬰兒床上利用音頻分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)嬰兒哭聲的檢測(cè)和自動(dòng)辨別與分類，能夠自動(dòng)判別出嬰兒的當(dāng)前狀態(tài)。 2、利用育兒研究成果，采取科學(xué)有效的安撫措施，緩解嬰兒的情緒，促使其健康成長(zhǎng)，同時(shí)還能為缺乏育兒經(jīng)驗(yàn)的年輕父母提供示范。具體表現(xiàn)為，針對(duì)嬰兒的特點(diǎn)采用仿母體環(huán)境安撫，搖籃擺動(dòng)頻率與母親懷孕時(shí)的行走頻率一致，播放的音樂(lè)的節(jié)奏模擬羊水的流動(dòng)，高度模擬出母親懷孕時(shí)的子宮環(huán)境，使嬰兒感到安全、舒心。 3、引入智能家居技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，讓父母或看護(hù)者不在嬰兒床周圍也可隨時(shí)了解嬰兒情況并進(jìn)行合理調(diào)控，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程照看。 此次設(shè)計(jì)的嬰兒床為父母提供了科學(xué)、有效的育兒幫助，讓年輕的父母可實(shí)時(shí)了解小孩狀態(tài)，及時(shí)給予關(guān)懷，使得小孩可以更加健康、快樂(lè)地成長(zhǎng)，減少小孩對(duì)父母的依賴，也使得小孩的照看更加方便、省心；而且本設(shè)計(jì)促進(jìn)了智能家居向普通家庭的步入，提升了普通百姓的生活質(zhì)量。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的與思路 為彌補(bǔ)嬰兒床不足,滿足父母需求,提升育兒質(zhì)量研制智能嬰兒床。系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)周圍環(huán)境,分析嬰兒狀態(tài)再分狀態(tài)安撫,提供無(wú)線遠(yuǎn)端控制。 創(chuàng)新點(diǎn) 1.首次在嬰兒床上利用音頻分析技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)嬰兒哭聲的檢測(cè)、辨別與分類,能判別出嬰兒當(dāng)前狀態(tài) 2.利用育兒研究成果,采取科學(xué)有效的安撫措施,緩解嬰兒情緒,促其成長(zhǎng),為年輕父母提供示范。具體表現(xiàn):擺動(dòng)頻率與母親懷孕時(shí)行走頻率一致,播放音樂(lè)的節(jié)奏模擬羊水流動(dòng),高度仿造母親的子宮環(huán)境,使嬰兒感到安全,舒心 3.引入智能家居技術(shù),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控,讓父母不在嬰兒床周圍也可隨時(shí)了解嬰兒情況并進(jìn)行合理調(diào)控,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程照看。 技術(shù)關(guān)鍵 搖擺采用電機(jī)與連桿機(jī)構(gòu)控制角度和頻率,采用懸掛搖擺僅重力勢(shì)能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)換;床體符合安全標(biāo)準(zhǔn)。 系統(tǒng)對(duì)嬰兒哭聲進(jìn)行辨別和分類,檢測(cè)床溫,室溫,擺速及人員靠近情況,綜合判斷嬰兒環(huán)境再優(yōu)化;對(duì)不同狀態(tài)采取不同安撫,安撫模擬母體環(huán)境;遠(yuǎn)程通信由2.4G通訊模塊實(shí)現(xiàn)。 主要指標(biāo) 1搖擺:擺幅10°,頻率35-50次/分鐘,屬安全范圍 2溫度測(cè)量:0-90℃,絕對(duì)誤差<0.01℃,百分度誤差<0.5% 3床體參數(shù)(mm):支架高1500;搖籃長(zhǎng)寬800×600;床體擴(kuò)展后1800×800 4哭聲分析:困倦,饑餓,難過(guò),寂寞,生氣5種狀態(tài) 5多媒體:支持MPEG2/MPEG4/AVI/MP3/JPG格式,AV/VGA輸出;可智能播放,手動(dòng)操控 6無(wú)線通信距離:≤29m(無(wú)阻擋),≤27m(有阻擋)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 現(xiàn)在市面上的嬰兒床幾乎都不具備智能檢測(cè)及控制的功能，搖擺功能不完善，床體的擴(kuò)展功能受限，搖擺與兒童床結(jié)合也不是很到位。這些問(wèn)題使得嬰兒床很難在照看嬰兒上給父母提供一定的幫助。 我們?cè)O(shè)計(jì)的智能嬰兒床解決了以上問(wèn)題。智能嬰兒床由機(jī)械床體和電路控制兩部分有機(jī)結(jié)合。搖擺由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并對(duì)擺幅、頻率有安全限制。系統(tǒng)對(duì)床溫、室溫、擺速、人員靠近情況實(shí)時(shí)檢測(cè)，嬰兒床對(duì)測(cè)量參數(shù)做智能處理并及時(shí)優(yōu)化床的狀態(tài)，并將各項(xiàng)信息發(fā)向無(wú)線控制端，提供報(bào)警設(shè)置，使父母可實(shí)時(shí)了解嬰兒狀況。父母可通過(guò)無(wú)線控制端或床頭控制面板控制嬰兒床。為延長(zhǎng)床體使用壽命，兩側(cè)柵欄可放下，擴(kuò)展為一張單人床。一側(cè)柵欄可左右打開，床體內(nèi)置收納凳，方便照看小孩；床頭顯示屏可180°翻轉(zhuǎn)，方便父母和小孩觀看。 本設(shè)計(jì)并非代替父母照看嬰兒，而是在能減輕父母負(fù)擔(dān)的地方給予幫助，實(shí)時(shí)信息反饋?zhàn)尭改改茈S時(shí)了解嬰兒狀態(tài)，從而給予嬰兒更好的關(guān)懷，提高時(shí)間利用率。本設(shè)計(jì)有較強(qiáng)的科學(xué)性，避免父母給予一些不利于嬰兒成長(zhǎng)的刺激，使嬰兒的成長(zhǎng)更健康。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室成品研制中。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)。
作品可展示的形式
- 帶全部功能的智能嬰兒床實(shí)物。
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明： 1.初始設(shè)定：輸入出生時(shí)間 2.參數(shù)設(shè)定：鍵盤輸入 3.多媒體：方向鍵控制 4.遠(yuǎn)程控制：按鍵設(shè)置參數(shù)及控制床體 5.溫奶裝置：按鍵控制，帶溫度顯示 6.床體擴(kuò)展：放下柵欄，支起床體，手動(dòng)鎖定。 特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) 1.安全性強(qiáng)：限制擺動(dòng)角度和頻率，異常時(shí)停擺，靜止時(shí)鎖定床體；床體結(jié)構(gòu)符合安全要求，棱邊為曲線；對(duì)人員靠近、溫度、擺速實(shí)時(shí)監(jiān)控； 2.多媒體：支持視頻、音頻、圖片；多種播放模式，可連電腦；顯示器180°旋轉(zhuǎn)； 3.結(jié)構(gòu)多功能：一側(cè)柵欄可向兩邊打開；內(nèi)置可儲(chǔ)物的座椅和木梯；可擴(kuò)展為單人床； 4.低功耗：待機(jī)模式自啟用，器件低功耗，設(shè)備選擇性通電；小功率電機(jī)僅擺動(dòng)初始運(yùn)轉(zhuǎn)。 5.綜合性價(jià)比高：成本低，功能豐富，使用年限長(zhǎng)。 推廣前景：低價(jià)及高性能使普通百姓也能享用，適用于有0-12歲小孩的家庭，針對(duì)人群廣，潛在收益高。 市場(chǎng)分析及效益預(yù)測(cè)：以高性價(jià)比吸引廠商和消費(fèi)者，廠商易占領(lǐng)市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。有較高的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和教育價(jià)值，需求量大，潛在市場(chǎng)大。
同類課題研究水平概述
- 與國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品的比較 國(guó)內(nèi)銷售的嬰兒床，無(wú)論是吊帶式的還是拉桿式的，搖動(dòng)頻率通常在60-70次/分鐘，如果用這個(gè)頻率搖動(dòng)?jì)雰海喈?dāng)于是抱著嬰兒在跑步，長(zhǎng)期使用很顯然會(huì)傷害嬰兒。一些有識(shí)之士甚至認(rèn)為使用這樣的嬰兒床是在虐待嬰兒。長(zhǎng)期使用會(huì)造成嬰兒的搖籃綜合癥，延緩嬰兒的智力和體力的發(fā)育，造成不可逆轉(zhuǎn)的損失。國(guó)內(nèi)的嬰兒電動(dòng)搖床，有強(qiáng)制式和協(xié)振式的兩種。強(qiáng)制式的輸出功率一般在30W以上，功率太大，顯然不適合嬰兒嬌嫩的身體。協(xié)振式的往往負(fù)載能力不夠，搖動(dòng)幅度太小，起不到搖動(dòng)的作用。因此該類產(chǎn)品的市場(chǎng)銷售量很小。 而從人體功能學(xué)的角度來(lái)講，搖動(dòng)的頻率要小于50次/分鐘，搖動(dòng)的幅度需要在5-20CM之間，這樣的搖動(dòng)產(chǎn)品才能盡量讓嬰兒感覺(jué)到搖動(dòng)的快樂(lè)，又不至于受到搖動(dòng)的損傷。本嬰兒床的擺動(dòng)頻率為35-50次/分鐘，搖擺幅度為10CM，均符合以上嬰兒的要求。 同時(shí)，市面上常見的同類嬰兒床的多媒體多數(shù)只支持音樂(lè)播放的功能；而本嬰兒床增強(qiáng)了多媒體版塊的功能，還支持視頻播放，給予嬰兒適宜的視覺(jué)刺激，有利于嬰兒的成長(zhǎng)發(fā)育。 與國(guó)外同類產(chǎn)品的比較 國(guó)內(nèi)銷售的嬰兒電動(dòng)搖籃以國(guó)外進(jìn)口的為主，這類產(chǎn)品往往經(jīng)過(guò)市場(chǎng)的驗(yàn)證，是對(duì)嬰兒有益的產(chǎn)品，從擺動(dòng)的幅度、頻率和功率來(lái)講都符合嬰兒的需要。但是由于東西方消費(fèi)環(huán)境和消費(fèi)水平的差異，并沒(méi)有為國(guó)人所接受。進(jìn)口的電動(dòng)搖籃一般不會(huì)配有遮陽(yáng)蓬和蚊帳，而遮陽(yáng)蓬和蚊帳是國(guó)內(nèi)消費(fèi)者所需要的。從消費(fèi)水平上來(lái)看，進(jìn)口的電動(dòng)搖籃價(jià)格功能豐富的往往在3000元左右，超過(guò)國(guó)內(nèi)消費(fèi)者能夠承擔(dān)范圍。 由于沒(méi)有合適的嬰兒搖動(dòng)產(chǎn)品，已經(jīng)造成了顯而易見的后果。從宏觀上看，國(guó)內(nèi)的嬰兒長(zhǎng)大后，學(xué)習(xí)能力和運(yùn)動(dòng)能力都不如歐美的小孩。例如學(xué)習(xí)能力，歐美兒童在學(xué)前和小學(xué)階段不像國(guó)內(nèi)的兒童有很多的基礎(chǔ)知識(shí)教育，但到了中學(xué)以后的階段，學(xué)習(xí)能力提高得很快，超過(guò)國(guó)內(nèi)的同齡學(xué)生。再如身體素質(zhì)和運(yùn)動(dòng)能力，國(guó)內(nèi)的孩子經(jīng)常有頭昏眼花、記憶力不好等現(xiàn)象，普遍缺乏運(yùn)動(dòng)的欲望，而歐美兒童卻喜愛運(yùn)動(dòng)，身體素質(zhì)好。在世界級(jí)運(yùn)動(dòng)會(huì)上，歐美籍運(yùn)動(dòng)員比中國(guó)運(yùn)動(dòng)員更容易在大的和強(qiáng)的項(xiàng)目上奪標(biāo)。 因此，我們要對(duì)國(guó)外進(jìn)口的電動(dòng)搖籃加以改造，先從功能上符合國(guó)內(nèi)的需要，增加電源轉(zhuǎn)換器，使它能直接用交流電驅(qū)動(dòng)，增加遮陽(yáng)蓬和蚊帳作為附件。最為重要的是要以消費(fèi)者能夠接受的價(jià)格銷售。
