基本信息
- 项目名称：
- 智能婴儿床
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 鉴于智能家居不断深入普通家庭，本作品考虑将自动化检测及控制技术应用到婴儿床上，设计制作一个实时检测、摇摆自然、智能安抚的智能婴儿床。本智能婴儿床可以解决年轻父母不知婴儿哭闹原因而不能及时采取有效安抚的问题，为婴儿提供一个健康、科学、快乐的成长环境，减少小孩对父母的依赖，减轻父母照看的负担；还具有丰富的扩展功能，为小孩提供一个多功能的早教平台，床体可由婴儿床扩展为单人床，延长使用年限。
- 详细介绍：
- 随着社会的发展，父母越来越重视孩子在婴幼儿时期的成长发育，在照看婴儿方面需要投入更多的时间和精力，在现代社会快节奏的生活工作压力下往往会感到力不从心。为了减轻父母在育儿期间的负担，同时提高育儿质量，针对普通婴儿存在的功能单一、性能简单、不具备智能化的问题，本作品考虑将自动化检测及控制技术应用到婴儿床上，设计制作一个摇摆自然、智能安抚的智能婴儿床，同时利用智能家居系统的远程监控手段，实现对婴儿床的遥测、遥控，满足父母亲自照看孩子的愿望。 本作品的智能婴儿床的主要功能和特点如下： 1、自动辨别婴儿状态的功能。 通过采集分析婴儿哭声的频率、幅值、节奏，结合床温、室温、婴儿床是否摇摆等环境信息的监测，自动辨别出婴儿发出哭声的原因，判断婴儿当前的状态（例如暂时划分为“困倦”、“饥饿”、“难过”、寂寞”、“生气”等五个状态）。 2、智能安抚功能。 针对婴儿处于的不同状态，结合婴儿的年龄采取不同的安抚措施。如果是“饥饿”则需提醒看护者采取行动；如果是其他状态的安抚措施则以床体摇摆、音乐、视频的播放为主，针对不同情况自动调整摆动频率和音乐节奏。 3、远程监控功能。 系统通过无线模块实时传输环境信息、婴儿状态、床体参数等各项监控信息，支持父母或者看护者远程操控婴儿床。 4、良好的扩展功能。 床体配置的多媒体模块支持视频、音频、图片多种文件类型，提供多种播放模式,除了在智能安抚中起到重要作用外，还可以作为婴幼儿的早教平台；床体可由800mm*600mmd的婴儿床扩展为1800mm*800mm的单人床，可以延长婴儿床的使用寿命，还配置有楼梯、坐凳及储物空间等。 5、防护措施全面、安全性强。 床体采用环保的全木结构；栅栏间距、栅栏高都满足国家标准；摇篮的摇摆方式为自然的悬挂摇摆，摇摆的过程为重力势能与动能的转换，不含有对婴儿有害的弹性势能，摇摆角度限制在10度以内，摇摆频率在35-50次/分钟的范围内，均在安全范围类；系统对床体的床温、室温、摇摆频率及床体周围人员靠近的情况进行实时探测，让父母可以随时了解婴儿的情况。 6、能进行待机模式和工作模式的自动切换，具备功耗低的特点。 主控芯片采用MSP430低功耗单片机，外围电路多为低功耗器件，多媒体等附加设备仅在需要的时候通电，摇篮采用摩擦小的轴承悬挂，所需电机功率小，且仅需在摆动初始时运转。 7、综合性价比高。 系统所用器件造价较低，数目较少，床体功能丰富，床体的拓展方案使得其使用年限得到延长，并带有强大多媒体功能。与同类产品比较，我们的设计功能更加完善、科学，使用范围广、时间长。 本作品的创新点为： 1、首次在婴儿床上利用音频分析技术，实现了对婴儿哭声的检测和自动辨别与分类，能够自动判别出婴儿的当前状态。 2、利用育儿研究成果，采取科学有效的安抚措施，缓解婴儿的情绪，促使其健康成长，同时还能为缺乏育儿经验的年轻父母提供示范。具体表现为，针对婴儿的特点采用仿母体环境安抚，摇篮摆动频率与母亲怀孕时的行走频率一致，播放的音乐的节奏模拟羊水的流动，高度模拟出母亲怀孕时的子宫环境，使婴儿感到安全、舒心。 3、引入智能家居技术，实现远程监控，让父母或看护者不在婴儿床周围也可随时了解婴儿情况并进行合理调控，实现远程照看。 此次设计的婴儿床为父母提供了科学、有效的育儿帮助，让年轻的父母可实时了解小孩状态，及时给予关怀，使得小孩可以更加健康、快乐地成长，减少小孩对父母的依赖，也使得小孩的照看更加方便、省心；而且本设计促进了智能家居向普通家庭的步入，提升了普通百姓的生活质量。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的与思路 为弥补婴儿床不足,满足父母需求,提升育儿质量研制智能婴儿床。系统实时监测周围环境,分析婴儿状态再分状态安抚,提供无线远端控制。 创新点 1.首次在婴儿床上利用音频分析技术,实现对婴儿哭声的检测、辨别与分类,能判别出婴儿当前状态 2.利用育儿研究成果,采取科学有效的安抚措施,缓解婴儿情绪,促其成长,为年轻父母提供示范。具体表现:摆动频率与母亲怀孕时行走频率一致,播放音乐的节奏模拟羊水流动,高度仿造母亲的子宫环境,使婴儿感到安全,舒心 3.引入智能家居技术,实现远程监控,让父母不在婴儿床周围也可随时了解婴儿情况并进行合理调控,实现远程照看。 技术关键 摇摆采用电机与连杆机构控制角度和频率,采用悬挂摇摆仅重力势能与动能的转换;床体符合安全标准。 系统对婴儿哭声进行辨别和分类,检测床温,室温,摆速及人员靠近情况,综合判断婴儿环境再优化;对不同状态采取不同安抚,安抚模拟母体环境;远程通信由2.4G通讯模块实现。 主要指标 1摇摆:摆幅10°,频率35-50次/分钟,属安全范围 2温度测量:0-90℃,绝对误差<0.01℃,百分度误差<0.5% 3床体参数(mm):支架高1500;摇篮长宽800×600;床体扩展后1800×800 4哭声分析:困倦,饥饿,难过,寂寞,生气5种状态 5多媒体:支持MPEG2/MPEG4/AVI/MP3/JPG格式,AV/VGA输出;可智能播放,手动操控 6无线通信距离:≤29m(无阻挡),≤27m(有阻挡)。
科学性、先进性
- 现在市面上的婴儿床几乎都不具备智能检测及控制的功能，摇摆功能不完善，床体的扩展功能受限，摇摆与儿童床结合也不是很到位。这些问题使得婴儿床很难在照看婴儿上给父母提供一定的帮助。 我们设计的智能婴儿床解决了以上问题。智能婴儿床由机械床体和电路控制两部分有机结合。摇摆由电机驱动，并对摆幅、频率有安全限制。系统对床温、室温、摆速、人员靠近情况实时检测，婴儿床对测量参数做智能处理并及时优化床的状态，并将各项信息发向无线控制端，提供报警设置，使父母可实时了解婴儿状况。父母可通过无线控制端或床头控制面板控制婴儿床。为延长床体使用寿命，两侧栅栏可放下，扩展为一张单人床。一侧栅栏可左右打开，床体内置收纳凳，方便照看小孩；床头显示屏可180°翻转，方便父母和小孩观看。 本设计并非代替父母照看婴儿，而是在能减轻父母负担的地方给予帮助，实时信息反馈让父母能随时了解婴儿状态，从而给予婴儿更好的关怀，提高时间利用率。本设计有较强的科学性，避免父母给予一些不利于婴儿成长的刺激，使婴儿的成长更健康。
获奖情况及鉴定结果
- 无。
作品所处阶段
- 实验室成品研制中。
技术转让方式
- 无。
作品可展示的形式
- 带全部功能的智能婴儿床实物。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明： 1.初始设定：输入出生时间 2.参数设定：键盘输入 3.多媒体：方向键控制 4.远程控制：按键设置参数及控制床体 5.温奶装置：按键控制，带温度显示 6.床体扩展：放下栅栏，支起床体，手动锁定。 特点及优势 1.安全性强：限制摆动角度和频率，异常时停摆，静止时锁定床体；床体结构符合安全要求，棱边为曲线；对人员靠近、温度、摆速实时监控； 2.多媒体：支持视频、音频、图片；多种播放模式，可连电脑；显示器180°旋转； 3.结构多功能：一侧栅栏可向两边打开；内置可储物的座椅和木梯；可扩展为单人床； 4.低功耗：待机模式自启用，器件低功耗，设备选择性通电；小功率电机仅摆动初始运转。 5.综合性价比高：成本低，功能丰富，使用年限长。 推广前景：低价及高性能使普通百姓也能享用，适用于有0-12岁小孩的家庭，针对人群广，潜在收益高。 市场分析及效益预测：以高性价比吸引厂商和消费者，厂商易占领市场，实现规模生产。有较高的经济、社会和教育价值，需求量大，潜在市场大。
同类课题研究水平概述
- 与国内同类产品的比较 国内销售的婴儿床，无论是吊带式的还是拉杆式的，摇动频率通常在60-70次/分钟，如果用这个频率摇动婴儿，相当于是抱着婴儿在跑步，长期使用很显然会伤害婴儿。一些有识之士甚至认为使用这样的婴儿床是在虐待婴儿。长期使用会造成婴儿的摇篮综合症，延缓婴儿的智力和体力的发育，造成不可逆转的损失。国内的婴儿电动摇床，有强制式和协振式的两种。强制式的输出功率一般在30W以上，功率太大，显然不适合婴儿娇嫩的身体。协振式的往往负载能力不够，摇动幅度太小，起不到摇动的作用。因此该类产品的市场销售量很小。 而从人体功能学的角度来讲，摇动的频率要小于50次/分钟，摇动的幅度需要在5-20CM之间，这样的摇动产品才能尽量让婴儿感觉到摇动的快乐，又不至于受到摇动的损伤。本婴儿床的摆动频率为35-50次/分钟，摇摆幅度为10CM，均符合以上婴儿的要求。 同时，市面上常见的同类婴儿床的多媒体多数只支持音乐播放的功能；而本婴儿床增强了多媒体版块的功能，还支持视频播放，给予婴儿适宜的视觉刺激，有利于婴儿的成长发育。 与国外同类产品的比较 国内销售的婴儿电动摇篮以国外进口的为主，这类产品往往经过市场的验证，是对婴儿有益的产品，从摆动的幅度、频率和功率来讲都符合婴儿的需要。但是由于东西方消费环境和消费水平的差异，并没有为国人所接受。进口的电动摇篮一般不会配有遮阳蓬和蚊帐，而遮阳蓬和蚊帐是国内消费者所需要的。从消费水平上来看，进口的电动摇篮价格功能丰富的往往在3000元左右，超过国内消费者能够承担范围。 由于没有合适的婴儿摇动产品，已经造成了显而易见的后果。从宏观上看，国内的婴儿长大后，学习能力和运动能力都不如欧美的小孩。例如学习能力，欧美儿童在学前和小学阶段不像国内的儿童有很多的基础知识教育，但到了中学以后的阶段，学习能力提高得很快，超过国内的同龄学生。再如身体素质和运动能力，国内的孩子经常有头昏眼花、记忆力不好等现象，普遍缺乏运动的欲望，而欧美儿童却喜爱运动，身体素质好。在世界级运动会上，欧美籍运动员比中国运动员更容易在大的和强的项目上夺标。 因此，我们要对国外进口的电动摇篮加以改造，先从功能上符合国内的需要，增加电源转换器，使它能直接用交流电驱动，增加遮阳蓬和蚊帐作为附件。最为重要的是要以消费者能够接受的价格销售。
