一種智能嬰兒車設(shè)計(jì)

陳艷輝++李曉奇

摘 要：近年來(lái)，隨著生活水平的提高，市場(chǎng)上嬰兒車種類也越來(lái)越多。但是還有很多方面不夠便捷，比如使用范圍小、適應(yīng)年齡段窄、攜帶不方便、上下樓十分笨重等，最重要的是不夠智能。充分考慮實(shí)用性、便攜性，該文設(shè)計(jì)了一款家庭機(jī)械裝置——智能嬰兒車，不僅可以放于室內(nèi)作為1歲以下嬰兒的搖籃床，還可以作為帶嬰兒外出游玩時(shí)的嬰兒車，采取折疊式設(shè)計(jì)，攜帶方便不占太大空間，同時(shí)增加了獨(dú)特的語(yǔ)音錄放以及聲音傳感和紅外報(bào)警技術(shù)，做到即使家長(zhǎng)不在旁邊也可確保嬰兒安穩(wěn)睡眠，適應(yīng)了現(xiàn)代社會(huì)追求人性化設(shè)計(jì)的趨勢(shì)和人們追求未來(lái)幸福生活的主題。

關(guān)鍵詞：智能 語(yǔ)音錄放 聲音傳感 報(bào)警

中圖分類號(hào)：TS958 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）09（c）-0053-02

近年來(lái)，隨著生活水平的提高，嬰兒的家庭娛樂(lè)設(shè)施日益為人們所關(guān)注。市場(chǎng)上的嬰兒車有一種是寶寶可平躺在車中，即使寶寶睡著了也不必?fù)?dān)心，由于車輪較大，地面凹凸不平帶來(lái)的顛簸較少，寶寶坐著會(huì)感到很安全。但是這種車比較重，很占地方。還有的車小巧輕便，手柄操控簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)彎方便，可在通道狹窄的商店采購(gòu)或者擁擠的場(chǎng)所來(lái)回穿梭，收起來(lái)之后即便在電車?yán)镆膊徽嫉胤剑煞旁谄嚭髠湎渲校鲞h(yuǎn)門(mén)的時(shí)候大派用場(chǎng)。但座椅稍窄，可調(diào)節(jié)的角度較小。當(dāng)然歐美市場(chǎng)還有的嬰兒車可以載雙胞胎和三胞胎等。

該文從實(shí)用性、便攜性出發(fā)，設(shè)計(jì)了一款家庭機(jī)械裝置——智能嬰兒車。它不僅可以放于室內(nèi)作為1歲以下嬰兒的搖籃床，還可以作為帶寶貝外出游玩時(shí)的嬰兒車，采取折疊式設(shè)計(jì)，攜帶方便不會(huì)占太大空間，更為主要的是，加上獨(dú)特的語(yǔ)音錄放功能以及聲音傳感和紅外報(bào)警技術(shù)，做到即使家長(zhǎng)不在旁邊也可確保嬰兒安穩(wěn)睡眠，從而體現(xiàn)了現(xiàn)代社會(huì)追求人性化設(shè)計(jì)的趨勢(shì)。

1 總體設(shè)計(jì)

該文設(shè)計(jì)了一款能夠自動(dòng)搖擺、帶全程監(jiān)控的家用智能嬰兒車，采取機(jī)械折疊式設(shè)計(jì)，電控部分包含語(yǔ)音模塊、遠(yuǎn)程報(bào)警模塊、聲音傳感和紅外報(bào)警技術(shù)，做到即使家長(zhǎng)不在旁邊也可確保嬰兒安穩(wěn)睡眠。特色的太陽(yáng)能供電設(shè)計(jì)，更是將綠色環(huán)保的主題融入其中，大膽發(fā)現(xiàn)，大膽創(chuàng)新。報(bào)警電路采用自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警，報(bào)警聲音35～45 dB。

嬰兒車通過(guò)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，將室內(nèi)搖籃車和室外嬰兒代步車相互結(jié)合，并通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)使嬰兒車可以隨時(shí)隨地折疊放置，從而更好的節(jié)約了車體所占空間并大大擴(kuò)大了車的使用范圍，既方便了外出時(shí)車的攜帶問(wèn)題，又可以經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，真正體現(xiàn)了人性化設(shè)計(jì)。

嬰兒車上裝有紅外感應(yīng)系統(tǒng)，當(dāng)父母推著嬰兒車外出時(shí)，如果有事需要短暫離開(kāi)，可啟動(dòng)報(bào)警程序，當(dāng)有人靠近嬰兒車到一定距離時(shí)，紅外線感應(yīng)裝置收到信號(hào)，反饋給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)聲音系統(tǒng)發(fā)出指令，使聲音系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)聲提醒父母有人靠近嬰兒車，更好的做到了對(duì)寶寶的安全護(hù)航。

采用嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，當(dāng)嬰兒夜晚睡覺(jué)啼哭時(shí)，聲控感應(yīng)系統(tǒng)可自動(dòng)使嬰兒車輕輕晃動(dòng)，而且它可以時(shí)時(shí)持續(xù)不間斷監(jiān)測(cè)，真正做到讓父母省時(shí)省力。嬰兒車集合了語(yǔ)音模塊，擁有聲音錄放功能。并且可以通過(guò)單片機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)智能語(yǔ)音播放。在父母不在身邊的時(shí)候自動(dòng)播放音樂(lè)或者父母提前錄好的聲音，真正實(shí)現(xiàn)智能化。

嬰兒車自帶遠(yuǎn)程報(bào)警裝置，當(dāng)父母不在孩子身邊，如在廚房做飯，而孩子在臥室，利用無(wú)線傳輸模塊，孩子的啼哭聲觸發(fā)警報(bào)，可以給媽媽提醒。而媽媽只需要隨身攜帶接收器就可以知道孩子哭了，以便及時(shí)了解孩子的狀況。

在車身頂部涼棚上方設(shè)有太陽(yáng)能硅板，可以在外出游玩時(shí)隨時(shí)給車體內(nèi)部的蓄電池充電，且蓄電池配有充電裝置，在夜間也可以使系統(tǒng)正常工作并避免充電過(guò)高的反流現(xiàn)象。

2 各部分原理闡述

2.1 機(jī)械部分

因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中嬰兒車需要實(shí)現(xiàn)折疊，所以底座采用了三角支架。它具有穩(wěn)定性高節(jié)約材料等特點(diǎn)，且可以較容易的實(shí)現(xiàn)折疊。

以太陽(yáng)能電池板充電的電機(jī)做動(dòng)力源，通過(guò)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)推動(dòng)?jì)雰阂巫龆ㄝS小幅轉(zhuǎn)動(dòng)。由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)推動(dòng)?jì)雰阂卫@機(jī)架做往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)搖籃的功能。通過(guò)平面連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)遮陽(yáng)傘和車體的展開(kāi)和折疊。整體效果如圖1所示。

2.2 控制部分設(shè)計(jì)

首先作為輸入信號(hào)：紅外感應(yīng)、啼哭報(bào)警、聲控這三大系統(tǒng)會(huì)時(shí)時(shí)把檢測(cè)到的信號(hào)傳遞給單片機(jī)，由單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算和相應(yīng)處理。當(dāng)紅外感應(yīng)系統(tǒng)檢測(cè)到信號(hào)時(shí)使蜂鳴器報(bào)警。當(dāng)啼哭報(bào)警系統(tǒng)檢測(cè)到信號(hào)時(shí)發(fā)出指令給父母的接收端，通知父母孩子正在啼哭。當(dāng)聲控系統(tǒng)檢測(cè)到孩子啼哭的時(shí)候，發(fā)出動(dòng)力信號(hào)控制減速電機(jī)啟動(dòng)，使嬰兒車開(kāi)始擺動(dòng)。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇微型直流減速電動(dòng)機(jī)額定電壓24 V，實(shí)行調(diào)壓調(diào)速。

聲控傳感器可以自行調(diào)整模塊靈敏度，便于調(diào)整到合適的觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，它的檢測(cè)距離在視野內(nèi)可以到4 m，效果極佳。當(dāng)模塊檢測(cè)到聲音信號(hào)時(shí)，電路板上綠色指示燈點(diǎn)亮，同時(shí)OUT端口輸出低電平信號(hào)。

采用熱釋電紅外傳感器的選擇基于紅外線技術(shù)的自動(dòng)控制產(chǎn)品，當(dāng)有人進(jìn)入開(kāi)關(guān)感應(yīng)范圍時(shí)，專用傳感器探測(cè)到人體紅外光譜的變化，自動(dòng)輸出高電平，人不離開(kāi)感應(yīng)范圍活動(dòng)，將持續(xù)輸出高電平；人離開(kāi)后，開(kāi)關(guān)延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉負(fù)載。紅外線感應(yīng)裝置收到信號(hào)，反饋給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)聲音系統(tǒng)發(fā)出指令，使聲音系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)聲提醒父母有人靠近嬰兒車。

因?yàn)閶雰很囋O(shè)計(jì)要求集成聲音錄放功能和定時(shí)播放功能，所以一般MP3不能滿足設(shè)計(jì)要求，于是選用了可以直接與單片機(jī)相連的ISD4002模塊。里面燒錄了語(yǔ)音錄放程序，能夠?qū)崿F(xiàn)一鍵錄放功能。

本車使用的太陽(yáng)能硅板工作電壓為17.5 V，工作電流1.14 A，發(fā)電功率在陽(yáng)光充足的情況下大約可以達(dá)到20 W，所以能很方便的應(yīng)用在智能嬰兒車的供電系統(tǒng)中。它可以使嬰兒車使用者們不用再擔(dān)心外出沒(méi)有電源的尷尬情況，因?yàn)橹灰獡碛嘘?yáng)光就可以順利使用它。

3 功能介紹endprint

3.1 搖床功能

嬰兒車采用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)微型直流步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)平面四桿機(jī)構(gòu)的嬰兒椅繞機(jī)架做前后的輕輕晃動(dòng)，起到嬰兒搖床的作用。而且當(dāng)嬰兒夜晚睡覺(jué)啼哭時(shí)，聲控感應(yīng)系統(tǒng)可自動(dòng)使嬰兒車輕輕晃動(dòng)，更加智能化。

3.2 報(bào)警功能

當(dāng)父母推著嬰兒車外出時(shí)，如果父母需要短暫離開(kāi)，設(shè)定自動(dòng)報(bào)警設(shè)置，當(dāng)有人靠近嬰兒車時(shí)，紅外線感應(yīng)裝置收到信號(hào)，反饋給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)聲音系統(tǒng)發(fā)出指令，使聲音系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)聲提醒父母有人靠近嬰兒車。

3.3 聲控檢測(cè)功能

使用單片機(jī)集中控制，當(dāng)嬰兒開(kāi)始啼哭，聲音達(dá)到30 dB左右時(shí)聲音傳感器將會(huì)啟動(dòng)，并傳遞信號(hào)給單片機(jī)，由系統(tǒng)自動(dòng)輸出信號(hào)，控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)間。

在室內(nèi)時(shí)嬰兒車可以作為搖籃車使用，尤其是當(dāng)嬰兒夜晚睡覺(jué)啼哭時(shí)，聲控感應(yīng)系統(tǒng)可自動(dòng)使嬰兒車輕輕晃動(dòng)，也可讓父母錄好聲音，當(dāng)孩子哭鬧的時(shí)候播放以安撫孩子，讓年輕的父母更加省心省力。

當(dāng)父母推著嬰兒車外出時(shí)，如果有事需要短暫離開(kāi)，可啟動(dòng)報(bào)警程序，當(dāng)有人靠近嬰兒車到一定距離時(shí)，就會(huì)發(fā)出報(bào)警聲。采取了折疊式設(shè)計(jì)，進(jìn)而使外出或上下樓時(shí)攜帶更加便攜，最為重要的是在車上車上裝有太陽(yáng)能電池板及蓄電池，可隨時(shí)隨地進(jìn)行充電，即使在晚上也能正常工作。

4 結(jié)論

該文分析了目前市場(chǎng)上銷售的嬰兒車的特點(diǎn)、構(gòu)造及優(yōu)劣，從而得到了設(shè)計(jì)智能嬰兒車的最初構(gòu)想。合理利用簡(jiǎn)單機(jī)械機(jī)構(gòu)完成了車體折疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、遮陽(yáng)傘折疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和推手折疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使嬰兒車可以在不使用時(shí)折疊起來(lái)，節(jié)省空間。

嬰兒車電控部分設(shè)計(jì)包括語(yǔ)音模塊、聲控模塊、紅外傳感模塊、報(bào)警模塊等。嬰兒車由51單片機(jī)控制聲音信號(hào)中斷、嬰兒車的擺動(dòng)等功能。

電力系統(tǒng)通過(guò)太陽(yáng)能硅板串聯(lián)兩個(gè)二極管與蓄電池相連，再引出至減速電機(jī)和單片機(jī)開(kāi)發(fā)板上，解決現(xiàn)有嬰兒車電源問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)能源綠色環(huán)保！

參考文獻(xiàn)

[1] Hockstein N G，Nolan J P，OMalley B W，et al，Robot-assisted pharyngeal and laryngeal microsurgery：results of robotic cadaver dissections， Laryngoscope， 2005，115（6）：1003 -1008.endprint

3.1 搖床功能

嬰兒車采用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)微型直流步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)平面四桿機(jī)構(gòu)的嬰兒椅繞機(jī)架做前后的輕輕晃動(dòng)，起到嬰兒搖床的作用。而且當(dāng)嬰兒夜晚睡覺(jué)啼哭時(shí)，聲控感應(yīng)系統(tǒng)可自動(dòng)使嬰兒車輕輕晃動(dòng)，更加智能化。

3.2 報(bào)警功能

當(dāng)父母推著嬰兒車外出時(shí)，如果父母需要短暫離開(kāi)，設(shè)定自動(dòng)報(bào)警設(shè)置，當(dāng)有人靠近嬰兒車時(shí)，紅外線感應(yīng)裝置收到信號(hào)，反饋給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)聲音系統(tǒng)發(fā)出指令，使聲音系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)聲提醒父母有人靠近嬰兒車。

3.3 聲控檢測(cè)功能

使用單片機(jī)集中控制，當(dāng)嬰兒開(kāi)始啼哭，聲音達(dá)到30 dB左右時(shí)聲音傳感器將會(huì)啟動(dòng)，并傳遞信號(hào)給單片機(jī)，由系統(tǒng)自動(dòng)輸出信號(hào)，控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)間。

在室內(nèi)時(shí)嬰兒車可以作為搖籃車使用，尤其是當(dāng)嬰兒夜晚睡覺(jué)啼哭時(shí)，聲控感應(yīng)系統(tǒng)可自動(dòng)使嬰兒車輕輕晃動(dòng)，也可讓父母錄好聲音，當(dāng)孩子哭鬧的時(shí)候播放以安撫孩子，讓年輕的父母更加省心省力。

當(dāng)父母推著嬰兒車外出時(shí)，如果有事需要短暫離開(kāi)，可啟動(dòng)報(bào)警程序，當(dāng)有人靠近嬰兒車到一定距離時(shí)，就會(huì)發(fā)出報(bào)警聲。采取了折疊式設(shè)計(jì)，進(jìn)而使外出或上下樓時(shí)攜帶更加便攜，最為重要的是在車上車上裝有太陽(yáng)能電池板及蓄電池，可隨時(shí)隨地進(jìn)行充電，即使在晚上也能正常工作。

4 結(jié)論

該文分析了目前市場(chǎng)上銷售的嬰兒車的特點(diǎn)、構(gòu)造及優(yōu)劣，從而得到了設(shè)計(jì)智能嬰兒車的最初構(gòu)想。合理利用簡(jiǎn)單機(jī)械機(jī)構(gòu)完成了車體折疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、遮陽(yáng)傘折疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和推手折疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使嬰兒車可以在不使用時(shí)折疊起來(lái)，節(jié)省空間。

嬰兒車電控部分設(shè)計(jì)包括語(yǔ)音模塊、聲控模塊、紅外傳感模塊、報(bào)警模塊等。嬰兒車由51單片機(jī)控制聲音信號(hào)中斷、嬰兒車的擺動(dòng)等功能。

電力系統(tǒng)通過(guò)太陽(yáng)能硅板串聯(lián)兩個(gè)二極管與蓄電池相連，再引出至減速電機(jī)和單片機(jī)開(kāi)發(fā)板上，解決現(xiàn)有嬰兒車電源問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)能源綠色環(huán)保！

參考文獻(xiàn)

[1] Hockstein N G，Nolan J P，OMalley B W，et al，Robot-assisted pharyngeal and laryngeal microsurgery：results of robotic cadaver dissections， Laryngoscope， 2005，115（6）：1003 -1008.endprint

3.1 搖床功能

嬰兒車采用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)微型直流步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)平面四桿機(jī)構(gòu)的嬰兒椅繞機(jī)架做前后的輕輕晃動(dòng)，起到嬰兒搖床的作用。而且當(dāng)嬰兒夜晚睡覺(jué)啼哭時(shí)，聲控感應(yīng)系統(tǒng)可自動(dòng)使嬰兒車輕輕晃動(dòng)，更加智能化。

3.2 報(bào)警功能

當(dāng)父母推著嬰兒車外出時(shí)，如果父母需要短暫離開(kāi)，設(shè)定自動(dòng)報(bào)警設(shè)置，當(dāng)有人靠近嬰兒車時(shí)，紅外線感應(yīng)裝置收到信號(hào)，反饋給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)聲音系統(tǒng)發(fā)出指令，使聲音系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)聲提醒父母有人靠近嬰兒車。

3.3 聲控檢測(cè)功能

使用單片機(jī)集中控制，當(dāng)嬰兒開(kāi)始啼哭，聲音達(dá)到30 dB左右時(shí)聲音傳感器將會(huì)啟動(dòng)，并傳遞信號(hào)給單片機(jī)，由系統(tǒng)自動(dòng)輸出信號(hào)，控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)間。

在室內(nèi)時(shí)嬰兒車可以作為搖籃車使用，尤其是當(dāng)嬰兒夜晚睡覺(jué)啼哭時(shí)，聲控感應(yīng)系統(tǒng)可自動(dòng)使嬰兒車輕輕晃動(dòng)，也可讓父母錄好聲音，當(dāng)孩子哭鬧的時(shí)候播放以安撫孩子，讓年輕的父母更加省心省力。

當(dāng)父母推著嬰兒車外出時(shí)，如果有事需要短暫離開(kāi)，可啟動(dòng)報(bào)警程序，當(dāng)有人靠近嬰兒車到一定距離時(shí)，就會(huì)發(fā)出報(bào)警聲。采取了折疊式設(shè)計(jì)，進(jìn)而使外出或上下樓時(shí)攜帶更加便攜，最為重要的是在車上車上裝有太陽(yáng)能電池板及蓄電池，可隨時(shí)隨地進(jìn)行充電，即使在晚上也能正常工作。

4 結(jié)論

該文分析了目前市場(chǎng)上銷售的嬰兒車的特點(diǎn)、構(gòu)造及優(yōu)劣，從而得到了設(shè)計(jì)智能嬰兒車的最初構(gòu)想。合理利用簡(jiǎn)單機(jī)械機(jī)構(gòu)完成了車體折疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、遮陽(yáng)傘折疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和推手折疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使嬰兒車可以在不使用時(shí)折疊起來(lái)，節(jié)省空間。

嬰兒車電控部分設(shè)計(jì)包括語(yǔ)音模塊、聲控模塊、紅外傳感模塊、報(bào)警模塊等。嬰兒車由51單片機(jī)控制聲音信號(hào)中斷、嬰兒車的擺動(dòng)等功能。

電力系統(tǒng)通過(guò)太陽(yáng)能硅板串聯(lián)兩個(gè)二極管與蓄電池相連，再引出至減速電機(jī)和單片機(jī)開(kāi)發(fā)板上，解決現(xiàn)有嬰兒車電源問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)能源綠色環(huán)保！

參考文獻(xiàn)

[1] Hockstein N G，Nolan J P，OMalley B W，et al，Robot-assisted pharyngeal and laryngeal microsurgery：results of robotic cadaver dissections， Laryngoscope， 2005，115（6）：1003 -1008.endprint