坐姿矫正方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种坐姿矫正方法和装置，当头部左右倾斜时，根据左右倾斜角度，计算出眼睛距离目标观测物的距离S的余弦值，并将所述S的余弦值与预设数据进行比较；当所述S的余弦值小于预设数据时，向用户发出相应的提醒进行报警，指导用户矫正坐姿，避免左右倾斜时由于S大于预设数据导致不能报警的情形，可以实时指导用户调整至理想的坐姿。
【专利说明】坐姿矫正方法及装置【技术领域】
[0001]本发明涉及医疗保健设备领域，特别是涉及一种坐姿矫正方法及装置。
【背景技术】
[0002]现在社会的孩子的课业压力很大，要求长时间坐着，可能会引发颈椎病、近视眼、很大程度上影响了孩子的发育和身体的健康，为了保证孩子学习中身体状况不受到影响，设计一种矫正孩子坐姿的装置很有必要。
[0003]现有坐姿矫正装置的缺点是智能化程度不高，并且系统精确度不高，不能够快速并人性化帮助使用者实现矫正的目的。
【发明内容】
[0004]基于此，有必要提供一种可实时并精确地提示使用者及时矫正坐姿的坐姿矫正方法。另外，还提出一种坐姿矫正装置。
[0005]一种坐姿矫正方法,包括:
[0006]检测人体眼睛至目标观测物的距离S ；
[0007]检测人体头部左右倾斜角度α ；
[0008]将所述S与预设数据进行比较，当S大于所述预设数据时，根据所述左右倾斜角度α计算出S的余弦值，并将所述S的余弦值与预设数据进行比较；
[0009]当所述S的余弦值小于预设数据时，向用户发出相应的提醒进行报警，指导用户矫正坐姿。
[0010]在其中一个实施例中，所述坐姿矫正方法还包括:
[0011]检测人体头部前后倾斜角度；
[0012]将所述前后倾斜角度与预设的倾斜角度进行比较；
[0013]当检测到的前后倾斜角度大于预设的倾斜角度时，向用户发出相应的提醒进行报警，指导用户矫正坐姿。
[0014]在其中一个实施例中，将所述S与所述预设数据进行比较，当所述S小于所述预设数据时直接向用户发出相应的提醒进行报警。
[0015]此外，还提出一种坐姿矫正装置，包括用于固定到人体头部的固定装置，所述固定装置上安装有控制器、超声波传感装置、倾角传感器及报警装置，其中所述超声波传感装置检测人体眼睛与目标观测物的距离S，所述倾角传感器检测人体头部左右倾斜角度α，所述控制器根据所述左右倾斜角度α计算出S的余弦值，并将所述S的余弦值与预设数据进行比较，当所述S的余弦值大于预设数据时，所述控制器驱动所述报警装置向用户发出相应的提醒进行报警，指导用户矫正坐姿。
[0016]在其中一个实施例中，所述固定装置上还安装有用来给所述控制器、超声波传感装置、倾角传感器及报警装置供电的电源。
[0017]在其中一个实施例中，所述固定装置包括环形的底座，所述控制器、超声波传感装置、倾角传感器及报警装置安装在所述底座上。
[0018]在其中一个实施例中，所述底座包括环状的底壁、自底壁的内缘向上延伸的内壁和自底壁的外缘向上延伸的外壁，所述控制器、超声波传感装置、倾角传感器及报警装置均安装在所述内壁和外壁之间的空腔中。
[0019]在其中一个实施例中，所述固定装置还包括与所述底座相配接的环形的盖体，所述盖体将所述内壁和外壁之间的空腔遮蔽。
[0020]在其中一个实施例中，所述底座由弹性材料制成。
[0021 ] 在其中一个实施例中，所述报警装置为发声或振动装置。
[0022]上述坐姿矫正方法及装置中，当头部左右倾斜时，根据左右倾斜角度，计算出眼睛距离目标观测物的距离S的余弦值，并将所述S的余弦值与预设数据进行比较；当所述S的余弦值小于预设数据时，向用户发出相应的提醒进行报警，指导用户矫正坐姿，避免左右倾斜时由于S大于预设数据导致不能报警的情形，可以实时指导用户调整至理想的坐姿。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为坐姿矫正方法的流程图；
[0024]图2为坐姿矫正方法的原理图；
[0025]图3为坐姿矫正装置的组装图；
[0026]图4为坐姿矫正装置的爆炸图；
[0027]图5为坐姿矫正装置去除盖体的组装图；
[0028]图6为坐姿矫正装置各元件的连接示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图，说明坐姿矫正方法的较佳实施方式。
[0030]当坐姿不正确时，身体上半身通常会倾斜一定角度，头部也会随之倾斜。通常可通过检测头部至目标观测物(如书本)之间的距离来提醒用户及时矫正坐姿，或通过检测头部前后倾斜角度来提醒用户及时矫正坐姿。
[0031]实际中发现，即便头部没有前后倾斜，并且头部至书本的距离大于标准值，但头部如果是左右倾斜，也是一种不正确的坐姿。此时头部并没有前后倾斜，即便设置了检测前后倾斜角度的装置也不会因此报警；而如果只凭借检测到的头部至目标观测物之间的距离是否符合标准值来判断，由于此时检测到的距离是大于标准值的，因此不能及时提醒用户矫正坐姿。为了也能够解决头部左右倾斜时的坐姿矫正问题，本发明提供了以下实施例。
[0032]图1为一个实施例的坐姿矫正方法的流程图，尤其适用于学生坐姿的矫正，下面结合具体步骤详细描述。
[0033]S110、检测人体眼睛至目标观测物的距离S。实际中，可以利用固定在人体头部的超声波传感器等测距装置测出人体眼睛至目标观测物的距离S。
[0034]S120、检测人体头部左右倾斜角度α。利用倾角传感器检测头部左右倾斜时的左右倾斜角度α。如图2所示，该左右倾斜角度α是头部左右倾斜时，倾斜前后位置之间的角度，是一个在竖直面内的夹角。可以是正常坐姿位置向左倾斜或向右倾斜形成的角度。
[0035]S130、将所述S与预设数据进行比较，当S大于所述预设数据时，根据所述左右倾斜角度α计算出S的余弦值，并将所述S的余弦值与预设数据进行比较。预设数据是标准值(即设定的认为不影响视力的安全距离或理想距离)。
[0036]当人体处于标准坐姿时，人体距离目标观测物的距离等于标准值。此时，如果人体没有前后倾斜及整体前后移动时，但人体头部左右倾斜一定角度α，检测到的人体眼睛至目标观测物的距离S将大于预设数据，此时仅凭借该距离S无法给用户一个提示，因为通过判断距离来给用户提示进行报警是在该距离小于预设数据时进行的。但显然此时人体处于一个错误的坐姿。因此，此处利用倾角传感器以矫正人体头部倾斜的情况。而如果S小于预设数据，说明此时眼睛目标观测物距离已经较近，则可直接向用户发出相应的提醒进行报警，以有效保护视力。
[0037]请参考图2，距离S代表倾斜后眼睛至目标观测物的距离。由于S无法直接用来矫正坐姿，而人体正常坐姿时，人体至目标观测物之间形成一个竖直的平面X，由此图2中引出一个参考距离可理解为S $为距离S在平面X上的投影距离。图2中，S对应一线段，
应另一个线段，两个线段之间在水平上形成的夹角的值近似等于前述的在竖直面内的左右倾斜角度α。因此，可以用S的余弦值作为S实的近似值。由公式Sg= SXCOSa，gp根据左右倾斜角度a实时计算出S的余弦值，即Sp然后，将S的余弦值与预设数据进行比较。
[0038]S140、当所述S的余弦值小于预设数据时，向用户发出相应的提醒进行报警，指导用户矫正坐姿。左右倾斜角度a越大，人体头部倾斜越厉害，此时S的余弦值即呈变小的趋势，当S^j、于预设数据时，说明人体头部倾斜程度已经超出可以接受的范围，此时，向用户发出相应的提醒进行报警，指导用户矫正坐姿，直到左右倾斜角度a回复至可接受的范围内。报警可以是振动或语音提示，或二者的结合。通常认为33cm是一个理想的距离，因此通常将预设数据设置为33cm，当因左右倾斜导致Si小于33cm时，上述方法能够及时报警，提醒用户及时矫正坐姿。
[0039]上述坐姿矫正方法还包括以下步骤:检测人体头部前后倾斜角度；将所述前后倾斜角度与预设的倾斜角度进行比较`；当检测到的前后倾斜角度大于预设的倾斜角度时，向用户发出相应的提醒进行报警，指导用户矫正坐姿。由于人体不一定存在左右倾斜的情况，也可能只是前后倾斜，低头或后仰，此时眼睛至目标观测物的距离也可能大于标准值，因此可通过倾斜角度来判断，并向用户发出提醒进行报警。
[0040]此外，还提出了一种可以实施上述坐姿矫正方法的坐姿矫正装置。
[0041]请参考图3至图6，一种坐姿矫正装置100，包括用于固定到人体头部的固定装置110，安装在固定装置110上的控制器120、安装在固定装置110上且分别与控制器120相连的超声波传感装置130、倾角传感器140、报警装置150，及给这些元件供电的电源160。
[0042]超声波传感装置130可检测人体眼睛与目标观测物的距离S，倾角传感器140可检测人体头部左右倾斜角度a，控制器120根据左右倾斜角度a计算出S的余弦值，并将所述S的余弦值与预设数据进行比较，且当所述S的余弦值大于预设数据时，所述控制器驱动所述报警装置进行报警，指导用户矫正坐姿。
[0043]固定装置110包括环形的底座112和与底座112相配接的环形的盖体114。如此，固定装置110是一个中间有通孔的装置，可套在人体头部上，便于携带和使用。
[0044]底座112包括环状的底壁1122、自底壁1122的内缘向上延伸的内壁1124和自底壁1122的外缘向上延伸的外壁1126。内壁1124与外壁1126之间形成空腔，控制器120、超声波传感装置130、倾角传感器140、报警装置150及电源160均置于该空腔中。盖体114配接在底座112上后，盖体114将内壁1124与外壁1126之间的空腔遮蔽，提高控制器120等元件的安全性，也使坐姿矫正装置100的外形美观。
[0045]底座112由弹性材料制成，方便套至人体头部，同时可提高佩戴的舒适性。报警装置150为发声装置，如扬声器、蜂鸣器等，或为振动装置，如振子。
[0046]固定装置110的结构并不以上述描述为限，如可设置成眼镜样式的，或发夹样式的。也并非一定要求佩戴至人体头部，也可以是挂在耳朵上，还可以挂在帽子等外部物品上。
[0047]上述坐姿矫正装置100使用时，可实时监控人体头部左右倾斜角度，及时发出警报，指导用户调整坐姿。倾角传感器140还可以检测人体头部前后倾斜角度，因此上述坐姿矫正装置100还可以在人体头部前后倾斜时指导用户调整坐姿，此时，只需要将检测到的前后倾斜角度与预设的倾斜角度比较即可。
[0048]此外，坐姿矫正装置100还具备视力保护作用，即将超声波传感装置130检测到的眼睛至目标观测物的距离S与预设数据进行比较，如果S小于预设数据，则由控制器120驱动报警装置150直接发出报警，不需要再通过计算S的余弦值来判断。
[0049]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种坐姿矫正方法，其特征在于，包括: 检测人体眼睛至目标观测物的距离S ； 检测人体头部左右倾斜角度α ; 将所述S与预设数据进行比较，当S大于所述预设数据时，根据所述左右倾斜角度α计算出S的余弦值，并将所述S的余弦值与预设数据进行比较； 当所述S的余弦值小于预设数据时，向用户发出相应的提醒进行报警，指导用户矫正坐姿。
2.根据权利要求1所述的坐姿矫正方法，其特征在在于:所述坐姿矫正方法还包括: 检测人体头部前后倾斜角度； 将所述前后倾斜角度与预设的倾斜角度进行比较； 当检测到的前后倾斜角度大于预设的倾斜角度时，向用户发出相应的提醒进行报警，指导用户矫正坐姿。
3.根据权利要求1所述的坐姿矫正方法，其特征在于:将所述S与所述预设数据进行比较，当所述S小于所述预设数据时直接向用户发出相应的提醒进行报警。
4.一种坐姿矫正装置，其特征在于，包括用于固定到人体头部的固定装置，所述固定装置上安装有控制器、超声波传感装置、倾角传感器及报警装置，其中所述超声波传感装置检测人体眼睛与目标观测物的距离S，所述倾角传感器检测人体头部左右倾斜角度α，所述控制器根据所述左右倾斜角度α计算出S的余弦值，并将所述S的余弦值与预设数据进行比较，当所述S的余弦值大于预设数据时，所述控制器驱动所述报警装置向用户发出相应的提醒进行报警，指导用户矫正坐姿。
5.根据权利要求4所述的坐姿矫正装置，其特征在于，所述固定装置上还安装有用来给所述控制器、超声波传感装置、倾角传感器及报警装置供电的电源。
6.根据权利要求4所述的坐姿矫正装置，其特征在于，所述固定装置包括环形的底座，所述控制器、超声波传感装置、倾角传感器及报警装置安装在所述底座上。
7.根据权利要求6所述的坐姿矫正装置，其特征在于，所述底座包括环状的底壁、自底壁的内缘向上延伸的内壁和自底壁的外缘向上延伸的外壁，所述控制器、超声波传感装置、倾角传感器及报警装置均安装在所述内壁和外壁之间的空腔中。
8.根据权利要求7所述的坐姿矫正装置，其特征在于，所述固定装置还包括与所述底座相配接的环形的盖体，所述盖体将所述内壁和外壁之间的空腔遮蔽。
9.根据权利要求6所述的坐姿矫正装置，其特征在于，所述底座由弹性材料制成。
10.根据权利要求4所述的坐姿矫正装置，其特征在于，所述报警装置为发声或振动装置。
【文档编号】G08B21/24GK103514719SQ201310482130
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年10月15日 优先权日:2013年10月15日
【发明者】吴新宇, 张洪海, 孙键铨, 正端, 傅睿卿, 曾彦平, 徐扬生 申请人:中国科学院深圳先进技术研究院