一種觸碰報(bào)警坐姿矯正器的設(shè)計(jì)*

陳玉瑜，喬生紅，陸宇輝

（常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電學(xué)院，江蘇 常州 213164）

0 引言

如今，中小學(xué)生的學(xué)業(yè)任務(wù)較為繁重，處于成長(zhǎng)期的青少年每天進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的伏案學(xué)習(xí)[1]，常會(huì)在學(xué)習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)身體不自覺(jué)前傾的情況，而他們的肌肉力量遠(yuǎn)低于成年人，當(dāng)坐姿不正時(shí)，就會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的脊柱、頸椎問(wèn)題，視力也會(huì)受到很大的影響，無(wú)論是對(duì)身形還是健康都是極為不利的[2]。針對(duì)該種情況，市場(chǎng)上推出了一系列的坐姿矯正裝置，主要有物理坐姿矯正器和智能坐姿矯正器兩大類(lèi)，具體如下。

（1）智能坐姿矯正器

智能坐姿矯正器有穿戴式、書(shū)寫(xiě)筆式和坐墊式等[3]，利用智能聲波、紅外線等測(cè)距原理，采用智能語(yǔ)音提示、燈光提示或久坐提示，敦促孩子矯正姿勢(shì)，舒適性較物理坐姿矯正器好，但價(jià)格都比較高[4]。

（2）物理坐姿矯正器

物理坐姿矯正器價(jià)格便宜，主要為桌架式，屬于強(qiáng)制矯正，使用時(shí)需要配合孩子身高、桌椅高度和坐姿矯正器的高度進(jìn)行，如果兩個(gè)高度沒(méi)有調(diào)好，就會(huì)很不舒服，這時(shí)孩子會(huì)移開(kāi)或“躲著”矯正器，另外取東西的時(shí)候還要把矯正器移到一邊，所以市面上出現(xiàn)的桌架式坐姿矯正器普遍存在獨(dú)立性差、攜帶不方便，穩(wěn)固性不好的缺陷，普適性和使用便捷性也不高[5]。

為了解決上述問(wèn)題，本文討論了一款觸碰報(bào)警坐姿矯正器的設(shè)計(jì)，該矯正器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、普適性較強(qiáng)、價(jià)格便宜，可對(duì)不良坐姿起到很好地矯正、提醒效果。

1 總體設(shè)計(jì)

該碰觸報(bào)警坐姿矯正器由基板、微動(dòng)輕觸開(kāi)關(guān)、揚(yáng)聲器、電源和桌面連接裝置組成，電源和揚(yáng)聲器分別設(shè)在基板的兩端，數(shù)個(gè)微動(dòng)輕觸開(kāi)關(guān)沿基板的長(zhǎng)度方向均布在基板中間部位且相互之間并聯(lián)連接，在基板的背面兩端分別設(shè)有一個(gè)桌面連接裝置用來(lái)和桌面進(jìn)行連接。圖1所示為坐姿矯正器的結(jié)構(gòu)，圖2所示為坐姿矯正器與桌子進(jìn)行裝配后的結(jié)構(gòu)。

圖1 坐姿矯正器結(jié)構(gòu)

圖2 坐姿矯正器與桌子進(jìn)行裝配后的結(jié)構(gòu)

2 主體部分設(shè)計(jì)

如圖1所示，在基板正面中間部位沿其長(zhǎng)度方式均布數(shù)個(gè)開(kāi)關(guān)裝配凹槽，微動(dòng)輕觸開(kāi)關(guān)通過(guò)螺釘連接在開(kāi)關(guān)裝配凹槽內(nèi)，該微動(dòng)輕觸開(kāi)關(guān)可以選擇6×6、開(kāi)關(guān)柄為50 mm的四腳立式微動(dòng)輕觸開(kāi)關(guān)。

基板一端的電源由2節(jié)1.5 V 7號(hào)堿性干電池組成，采用強(qiáng)力免釘膠將電池盒固定在矯正器基板之上；基板的另一端安裝揚(yáng)聲器，揚(yáng)聲器的型號(hào)可根據(jù)基板的大小進(jìn)行選擇，一般可選用8Ω0.5 W，直徑2.3 cm的揚(yáng)聲器，并采用強(qiáng)力免釘膠將揚(yáng)聲器外殼固定在基板之上。

3 桌面連接裝置設(shè)計(jì)

桌面連接裝置是用來(lái)將坐姿矯正器與桌面連接起來(lái)的裝置，由上夾板、下夾板、導(dǎo)向槽和螺栓螺母組件組成[6]，上夾板通過(guò)L型連接板固定在基板頂部，并且其底面與基板頂面齊平，使得裝置與桌面固定后，基板頂面不會(huì)高出桌面以影響學(xué)生寫(xiě)字或進(jìn)行其他活動(dòng)；導(dǎo)向槽固定在基板背面，在下夾板的內(nèi)側(cè)面設(shè)有與導(dǎo)向槽適配的導(dǎo)向塊，下夾板可沿導(dǎo)向槽進(jìn)行縱向滑動(dòng)來(lái)調(diào)整上下夾板之間的距離[7]，上夾板和下夾板間以螺栓螺母組件進(jìn)行連接，由于上下夾板間的距離可以調(diào)整，所以該桌面連接裝置可以與不同厚度的桌面進(jìn)行裝配，并且拆裝很簡(jiǎn)單[8]。

在上夾板頂面用于裝配螺栓的位置設(shè)有凹陷的連接槽，當(dāng)桌面連接裝置與桌面連接后，螺栓頂部陷在連接槽內(nèi)，低于上夾板的頂面，避免螺栓頂部突出上夾板表面而意外劃傷使用者。圖3所示為圖1沿A－A方向的剖視圖。由于上夾板突出于桌面設(shè)置，所以為了更好地保護(hù)使用者，上夾板上除底面外均包覆有橡膠層，如圖1所示。

圖3 圖1沿A－A方向的剖視圖

4 電路設(shè)計(jì)

當(dāng)使用者在學(xué)習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)身體不自覺(jué)前傾的情況時(shí)，只要身體與課桌之間的距離小于約50 mm時(shí)，身體就會(huì)壓迫微動(dòng)輕觸開(kāi)關(guān)，使相應(yīng)被壓迫的微動(dòng)輕觸開(kāi)關(guān)閉合，電路接通，揚(yáng)聲器即會(huì)發(fā)出“滴滴滴”的報(bào)警聲，提醒孩子及時(shí)端正坐姿。圖4所示為微動(dòng)輕觸開(kāi)關(guān)的電路連接。

圖4 微動(dòng)輕觸開(kāi)關(guān)的電路

5 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)分析市面上現(xiàn)有坐姿矯正器的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)中小學(xué)學(xué)生坐姿禮儀標(biāo)準(zhǔn)，從主體裝置、桌面連接裝置、電路等方面詳細(xì)設(shè)計(jì)了一款觸碰報(bào)警坐姿矯正器。當(dāng)孩子身體靠近課桌距離小于一個(gè)拳頭（大約50 mm）時(shí)，其會(huì)發(fā)出“滴滴滴”的報(bào)警聲，提醒孩子時(shí)刻保持正確地坐姿。該矯正器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性好，靈敏度度高，制作成本低，可適用于不同厚度桌面的裝配需求，整體安裝和拆卸過(guò)程簡(jiǎn)單，整體便攜性好，具有較強(qiáng)的實(shí)用性及較好的市場(chǎng)推廣價(jià)值。