CN108851766A - 一种基于智能识别***的多功能新型婴儿摇床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于智能识别***的多功能新型婴儿摇床，包括床体(4)，还包括双轨式摆动组件、传感器组件和智能控制***，所述的双轨式摆动组件推动床体(4)在设定摆动幅度和频率内左右摆动，所述的传感器组件探测床体(4)内婴儿信息，并传送给智能控制***，通过智能控制***，调节双轨式摆动组件的摆动幅度和频率，同时将传感器探测信息传送给家长。与现有技术相比，本发明具有舒适度更高、对较低，智能化程度高、安全可靠等优点。

Description

一种基于智能识别***的多功能新型婴儿摇床

技术领域

本发明涉及一种婴儿摇床，尤其是涉及一种基于智能识别***的多功能新型婴儿摇床。

背景技术

随着科技的进步，智能家居逐步走进我们的生活中，影响着我们生活的方方面面，各种智能家居的应用不仅丰富了我们的生活，而且极大地解放人们的双手，使我们摆脱无聊的机械式劳动，节约了大量劳动力。然而，即便在今天，智能婴儿床方面的研究仍然有所欠缺，大部分的婴儿车，婴儿床的水平还仅仅停留在作为一种载具被使用，提供婴儿一个睡眠环境，并不能很好的服务家庭。

智能化程度稍微高一点的婴儿床，基本都是进口产品，这些婴儿床价格昂贵，而且智能化程度普遍较低。通过市场调研以及查阅文献资料，目前现有的技术为，婴儿床自动播放音乐，婴儿床在人为操控下自动摇摆，自动检测婴儿床内部温度湿度，对婴儿床内部实时监控。尽管现有的技术有一定的智能化元素，但仍然有很大的改进空间，因此，发明一种成本相对较低，智能化程度高的婴儿床成为一个急需解决的问题。

对于新生儿，他们的脑骨是很脆弱的，头部脂肪对大脑还不能起到足够的保护作用，新生的婴儿他们的头部，其实就像是鸡蛋里面的蛋黄是处于一种不稳定的状态的。对于某些电动婴儿摇床，如果摇晃的频率过快，轻者会影响宝宝的脑部发育健康，严重的还会导致宝宝痴呆，甚至是死亡，是非常危险的。

市面上已有的婴儿摇床的摇摆方式几乎都是复摆式的，根据单摆的计算公式：

一般婴儿床的摆长为0.5m左右，取重力加速度为9.8m/s²，所得的周期为1.42s，复摆的周期略大于单摆周期，取其周期为1.5s。这种周期的摇摆频率对于新生婴儿过快，是不健康的，频率过快不仅起不到催眠作用，而且可能对婴儿产生不可逆的副作用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于智能识别***的多功能新型婴儿摇床。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于智能识别***的多功能新型婴儿摇床，包括床体，其特征在于，还包括双轨式摆动组件、传感器组件和智能控制***，所述的双轨式摆动组件推动床体在设定摆动幅度和频率内左右摆动，所述的传感器组件探测床体内婴儿信息，并传送给智能控制***，通过智能控制***，调节双轨式摆动组件的摆动幅度和频率，同时将传感器探测信息传送给家长。

所述的双轨式摆动组件包括椭圆弧形轨道，齿条、导轨、齿轮轴、主运动齿轮、电动机支撑、滑块、电动机、光电门支撑、光电门，所述的椭圆弧形轨道设置在床体两侧，所述的齿条和导轨平行设置，所述的主运动齿轮设置在齿条上，所述的主运动齿轮通过齿轮轴连接电动机，所述的电动机通过电动机支撑设置在滑块上，所述的滑块设置在导轨上，所述的电动机支撑顶部连接床体，所述的光电门通过光电门支撑设置在齿条两端；电动机驱动主运动齿轮沿齿条运动，从而带动电动机支撑通过滑块在轨道上运动，将电动机的旋转运动转化为直线运动，从而带动床体沿椭圆弧形轨道运动，并通过光电门限位。

所述的床体底部设有车轮，车轮上设有基底，所述的齿条和导轨平行设置在基底上，其中，齿条固定于齿条支撑架上，齿条支撑架固定在基底上；所述的齿轮轴上设有轴套，并通过键固定在主运动齿轮上；所述的电动机上套有电机输出轴轴套。

所述的床体通过挂钩挂在椭圆弧形轨道上，所述的椭圆弧形轨道通过支撑柱支撑在基底上。

所述的支撑柱上还设有摇篮锁紧装置和推拉把杆。

所述的车轮包括爬坡轮和后轮，所述的爬坡轮有三个轮子，按三角状固定在三角支撑架上，三角支撑架固定在基底上，所述的后轮设有两个，分别设置在基底底部一端的两边，两个后轮通过后轮轴连接，所述的基底上设有后轮电机支撑，所述的后轮轴上装有链轮，链轮通过链条连接后轮电机支撑上的后轮电机。

所述的光电门内含一个红外发射头和一个红外接收头，尾部的数据总线由三根电路线组成，分别是电源线、接地线和信号输出线，当该光电门接通电源时，其红外发射头就会朝着正前方发射红外光线，当红外光遇到前方障碍物时，会将信号反射回来，红外接收头就可以接收到此信号，一旦接收到此信号，信号线输出高电平；反之，如果前方无障碍物，接收头收不到红外光线，信号线反馈低电平，当电动机运动到极限位置，红外接收头接收到信号，信号线反馈高电平给控制***中的单片机，单片机控制电动机反向转动，如此即可得到婴儿床在一定范围内的周期性运动。

所述的传感器组件包括声音传感器，心率传感器、温湿度传感器，所述的声音传感器设置在床体侧壁，所述的心率传感器戴在婴儿手上，所述的温湿度传感器设置在床体的床垫中，实时监测婴儿是否尿床以及婴儿睡眠环境的温度，并将湿度和温度信息反馈于LCD1602显示屏上。***监测到湿度超过某一阈值时或温度值脱离某一范围时，及时开启蜂鸣器，并且通过WiFi模块将信息发送给家长手机。通过单片机给各个模块上电，同时单片机实时接收模块传递过来的各个信号，当婴儿哭闹时，声音传感器捕捉到这个信号，传递高电平给单片机后，控制***29控制电机27运转，婴儿床开始摇晃，同时通过喇叭播放轻音乐，给婴儿提供及时的安抚，当婴儿停止哭闹一段时间后，婴儿床自动会缓缓停止摇晃。家长也可以手动开启婴儿床的摇摆功能以催眠婴儿，据调查显示，婴儿进入睡眠后，心率会有每分钟10-20的下降，心率传感器5将信号传递给单片机后，***自动识别出这个信号，控制婴儿床和喇叭停止工作。

所述的智能控制***包括单片机、显示屏、WiFi模块，传感器组件将探测到的温湿度信息、心率信息、声音信息传递给单片机，单片机判断各信息是否超过设定阈值，如超过，启动报警，并传递信息至客户端，客户端可以为手机。

所述的床体上还设有摄像头。家长手机与stm32上的WiFi模块连接同一局域网，手机作为客户端，stm32的WiFi模块作为服务器端。作为客户端的手机根据服务器端手机显示的IP地址和端口号进行连接。开发板上的摄像头模块1将监视的画面传输给手机客户端，客户端手机内部上位软件根据接收到的视频画面进行睁眼闭眼识别，一旦检测到人眼睁开，即发出文字和声音提示，提醒家长。通过上位软件，也可以实现远程人机互动。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.抛弃了市面上常见的复摆式传统运行方式，而采用了一种双轨式新型运动方式。它的摇摆幅度和频率在一定范围内都可以得到精确调整。通过调整两个光电门的位置可以调节婴儿床左右摇摆的幅度；调节电机转速，便可控制婴儿床摇摆速率，两者综合调节，便可得到一个合理的频率。

2.将各种传感器应用于本设计中可以形成智能化控制***。实现了当婴儿缺乏陪伴而哭泣时自动摇晃婴儿床以安抚婴儿，同时播放轻音乐，当婴儿进入睡眠后，婴儿床自动停止摇晃，提供良好的睡眠环境，当婴儿尿床或者婴儿所处环境温度过高过低时，及时报警给家长，避免引起婴儿湿疹和感冒的情况。

3.利用摄像头模块和stm32开发板，实时监控婴儿床机器人内部的状态，并且通过wifi模块将信息传输至手机终端，利用手机上的客户端软件，对监视器传出的画面分析，实现表情识别和睁眼闭眼识别。当小孩睡眠结束，眼睛睁开后，监视器将捕捉这一特征，并且通过手机短信等方式通知家长。家长在外面工作的时候也可以通过监视器观察婴儿床内的状态，并且可以通过手机控制婴儿床的工作状态(播放音乐、控制摇床)，同时还可以与婴儿实时语音沟通。

附图说明

图1为本发明婴儿摇床的结构示意图；

图2为本发明婴儿摇床的侧视图；

图3为本发明婴儿摇床的另一侧视图。

图中标注：摄像头模块1、椭圆弧形轨道2、挂钩3、床体4、心率传感器5、温湿度传感器6、爬坡轮7、三角支撑架7-1、前轮支撑8、齿条9、导轨10、键11、齿轮轴12、轴套13、齿条支撑架14、主运动齿轮15、电动机支撑16、滑块17、后轮轴18、后轮19、后轮支架20、基底22、链条23、后轮电机支撑24、电机输出轴轴套25、链轮26、电动机27、光电门支撑28、控制***29、光电门30、摇篮锁紧装置31、推拉把杆32、声音传感器33、定位销34、螺母35、数据总线36、后轮轴套37。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1～3所示，一种基于智能识别***的多功能新型婴儿摇床，包括床体4，其特征在于，还包括双轨式摆动组件、传感器组件和智能控制***，所述的双轨式摆动组件推动床体4在设定摆动幅度和频率内左右摆动，所述的传感器组件探测床体4内婴儿信息，并传送给智能控制***，通过智能控制***，调节双轨式摆动组件的摆动幅度和频率，同时将传感器探测信息传送给家长。

具体结构如下：

双轨式摆动组件包括椭圆弧形轨道2，齿条9、导轨10、齿轮轴12、主运动齿轮15、电动机支撑16、滑块17、电动机27、光电门支撑28、光电门30，所述的椭圆弧形轨道2设置在床体4两侧，所述的齿条9和导轨10平行设置，所述的主运动齿轮15设置在齿条9上，所述的主运动齿轮15通过齿轮轴12连接电动机27，所述的电动机27通过电动机支撑16设置在滑块17上，所述的滑块17设置在导轨10上，所述的电动机支撑16顶部连接床体4，并通过定位销34定位，定位销34通过螺母35固定，所述的光电门30通过光电门支撑28设置在齿条9两端；电动机17驱动主运动齿轮15沿齿条9运动，从而带动电动机支撑16通过滑块17在轨道上运动，将电动机的旋转运动转化为直线运动，通过改变电动机27旋转方向和旋转速度可以改变电动机支撑16直线运动的方向和速度。床体4的底部安装有连接装置，可以通过电动机27的直线运动带动婴儿床4在椭圆弧形轨道2上的完成圆弧状轨迹的运动，并通过光电门30限位。

所述的床体4底部设有车轮，车轮上设有基底22，所述的齿条9和导轨10平行设置在基底22上，其中，齿条9固定于齿条支撑架14上，齿条支撑架14固定在基底22上；所述的齿轮轴12上设有轴套13，并通过键11固定在主运动齿轮15上；所述的电动机27上套有电机输出轴轴套25。所述的床体4通过挂钩3挂在椭圆弧形轨道2上，所述的椭圆弧形轨道2通过支撑柱21支撑在基底22上。所述的支撑柱21上还设有摇篮锁紧装置31和推拉把杆32。

所述的车轮包括爬坡轮7和后轮19，所述的爬坡轮7有三个轮子按三角状固定在三角支撑架7-1上，三角支撑架7-1通过前轮支撑8固定在基底22上，所述的后轮19设有两个，分别设置在基底22底部一端的两边，两个后轮19通过后轮支架20支撑，并通过后轮轴18连接，所述的基底22上设有后轮电机支撑24，所述的后轮轴18上套有后轮轴套37，其上装有链轮26，链轮26通过链条23连接后轮电机支撑24上的后轮电机。

所述的光电门30内含一个红外发射头和一个红外接收头，尾部的数据总线由三根电路线组成，分别是电源线、接地线和信号输出线，当该光电门30接通电源时，其红外发射头就会朝着正前方发射红外光线，当红外光遇到前方障碍物时，会将信号反射回来，红外接收头就可以接收到此信号，一旦接收到此信号，信号线输出高电平；反之，如果前方无障碍物，接收头收不到红外光线，信号线反馈低电平，当电动机27运动到极限位置，红外接收头接收到信号，信号线反馈高电平给控制***中的单片机，单片机控制电动机27反向转动，如此即可得到婴儿床4在一定范围内的周期性运动。

所述的传感器组件包括声音传感器33，心率传感器5、温湿度传感器6，所述的声音传感器33设置在床体4侧壁，所述的心率传感器5戴在婴儿手上，所述的温湿度传感器6设置在床体4的床垫中，

将各种传感器(声音传感器33，心率传感器5、温湿度传感器6)应用于本设计中，可以形成智能化控制***。查阅资料发现，对于婴儿而言，家长同床而睡和睡眠安慰都是不好的习惯，容易培养出婴儿不良的睡眠习惯。在本设计中，单片机综合应用声音传感器33、心率传感器5、湿度传感器6，完成智能控制***。实现了当婴儿缺乏陪伴而哭泣时自动摇晃婴儿床以安抚婴儿，同时播放轻音乐，当婴儿进入睡眠后，床体4自动停止摇晃，提供良好的睡眠环境，当婴儿尿床或者婴儿所处环境温度过高过低时，及时报警给家长，避免引起婴儿湿疹和感冒的情况。

实现方式为：在婴儿床床垫中安装湿温度传感器6，实时监测婴儿是否尿床以及婴儿睡眠环境的温度，并将湿度和温度信息反馈于LCD1602显示屏上。***监测到湿度超过某一阈值(样机设置为30％)时或温度值脱离某一范围(样机设置为20-25℃)时，及时开启蜂鸣器，并且通过WiFi模块将信息发送给家长手机。

在合适的位置放置声音传感器33和心率传感器5(心率传感器固定于手环上，再佩带于婴儿手环)，通过单片机给各个模块上电，同时单片机通过数据总线36实时接收模块传递过来的各个信号，当婴儿哭闹时，声音传感器捕捉到这个信号，传递高电平给单片机后，控制***29控制电动机27运转，床体4开始摇晃，同时通过喇叭播放轻音乐，给婴儿提供及时的安抚，当婴儿停止哭闹一段时间后，婴儿床自动会缓缓停止摇晃。家长也可以手动开启婴儿床的摇摆功能以催眠婴儿，据调查显示，婴儿进入睡眠后，心率会有每分钟10-20的下降，心率传感器5将信号传递给单片机后，***自动识别出这个信号，控制婴儿床和喇叭停止工作。

人脸识别的具体实现方式为：家长手机与stm32上的WiFi模块连接同一局域网，手机作为客户端，stm32的WiFi模块作为服务器端。作为客户端的手机根据服务器端手机显示的IP地址和端口号进行连接。开发板上的摄像头模块1将监视的画面传输给手机客户端，客户端手机内部上位软件根据接收到的视频画面进行睁眼闭眼识别，一旦检测到人眼睁开，即发出文字和声音提示，提醒家长。通过上位软件，也可以实现远程人机互动。

Claims (10)

1.一种基于智能识别***的多功能新型婴儿摇床，包括床体(4)，其特征在于，还包括双轨式摆动组件、传感器组件和智能控制***，所述的双轨式摆动组件推动床体(4)在设定摆动幅度和频率内左右摆动，所述的传感器组件探测床体(4)内婴儿信息，并传送给智能控制***，通过智能控制***，调节双轨式摆动组件的摆动幅度和频率，同时将传感器探测信息传送给家长。

2.根据权利要求1所述的一种基于智能识别***的多功能新型婴儿摇床，其特征在于，所述的双轨式摆动组件包括椭圆弧形轨道(2)，齿条(9)、导轨(10)、齿轮轴(12)、主运动齿轮(15)、电动机支撑(16)、滑块(17)、电动机(27)、光电门支撑(28)、光电门(30)，所述的椭圆弧形轨道(2)设置在床体(4)两侧，所述的齿条(9)和导轨(10)平行设置，所述的主运动齿轮(15)设置在齿条(9)上，所述的主运动齿轮(15)通过齿轮轴(12)连接电动机(27)，所述的电动机(27)通过电动机支撑(16)设置在滑块(17)上，所述的滑块(17)设置在导轨(10)上，所述的电动机支撑(16)顶部连接床体(4)，所述的光电门(30)通过光电门支撑(28)设置在齿条(9)两端；电动机(17)驱动主运动齿轮(15)沿齿条(9)运动，从而带动电动机支撑(16)通过滑块(17)在轨道上运动，将电动机的旋转运动转化为直线运动，从而带动床体(4)沿椭圆弧形轨道(2)运动，并通过光电门(30)限位。

3.根据权利要求2所述的一种基于智能识别***的多功能新型婴儿摇床，其特征在于，所述的床体(4)底部设有车轮，车轮上设有基底(22)，所述的齿条(9)和导轨(10)平行设置在基底(22)上，其中，齿条(9)固定于齿条支撑架(14)上，齿条支撑架(14)固定在基底(22)上；所述的齿轮轴(12)上设有轴套(13)，并通过键(11)固定在主运动齿轮(15)上；所述的电动机(27)上套有电机输出轴轴套(25)。

4.根据权利要求3所述的一种基于智能识别***的多功能新型婴儿摇床，其特征在于，所述的床体(4)通过挂钩(3)挂在椭圆弧形轨道(2)上，所述的椭圆弧形轨道(2)通过支撑柱(21)支撑在基底(22)上。

5.根据权利要求4所述的一种基于智能识别***的多功能新型婴儿摇床，其特征在于，所述的支撑柱(21)上还设有摇篮锁紧装置(31)和推拉把杆(32)。

6.根据权利要求3所述的一种基于智能识别***的多功能新型婴儿摇床，其特征在于，所述的车轮包括爬坡轮(7)和后轮(19)，所述的爬坡轮(7)有三个轮子，按三角状固定在三角支撑架(7-1)上，三角支撑架(7-1)固定在基底(22)上，所述的后轮(19)设有两个，分别设置在基底(22)底部一端的两边，两个后轮(19)通过后轮轴(18)连接，所述的基底(22)上设有后轮电机支撑(24)，所述的后轮轴(18)上装有链轮(26)，链轮(26)通过链条(23)连接后轮电机支撑(24)上的后轮电机。

7.根据权利要求2所述的一种基于智能识别***的多功能新型婴儿摇床，其特征在于，所述的光电门(30)内含一个红外发射头和一个红外接收头，尾部的数据总线由三根电路线组成，分别是电源线、接地线和信号输出线，当该光电门(30)接通电源时，其红外发射头就会朝着正前方发射红外光线，当红外光遇到前方障碍物时，会将信号反射回来，红外接收头就可以接收到此信号，一旦接收到此信号，信号线输出高电平；反之，如果前方无障碍物，接收头收不到红外光线，信号线反馈低电平，当电动机(27)运动到极限位置，红外接收头接收到信号，信号线反馈高电平给控制***中的单片机，单片机控制电动机(27)反向转动，如此即可得到婴儿床(4)在一定范围内的周期性运动。

8.根据权利要求1所述的一种基于智能识别***的多功能新型婴儿摇床，其特征在于，所述的传感器组件包括声音传感器(33)，心率传感器(5)、温湿度传感器(6)，所述的声音传感器(33)设置在床体(4)侧壁，所述的心率传感器(5)戴在婴儿手上，所述的温湿度传感器(6)设置在床体(4)的床垫中。

9.根据权利要求7所述的一种基于智能识别***的多功能新型婴儿摇床，其特征在于，所述的智能控制***包括单片机、显示屏、WiFi模块，传感器组件将探测到的温湿度信息、心率信息、声音信息传递给单片机，单片机判断各信息是否超过设定阈值，如超过，启动报警，并传递信息至客户端。

10.根据权利要求1所述的一种基于智能识别***的多功能新型婴儿摇床，其特征在于，所述的床体(4)上还设有摄像头(1)。