多功能智能護(hù)眼臺(tái)燈

滄州市水月寺小學(xué) 王 奧

據(jù)調(diào)查顯示，中國(guó)學(xué)生的近視率排世界第二，小學(xué)生為40.89%。我們通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我們學(xué)校五年級(jí)每班都有5名以上同學(xué)戴上了眼鏡,成了近視眼。這與不正確的用眼習(xí)慣有著直接關(guān)系,所以保持正確的用眼習(xí)慣能有效減緩視力下降。這需要家長(zhǎng)的長(zhǎng)期監(jiān)督，可是家長(zhǎng)很忙，學(xué)生寫作業(yè)時(shí)家長(zhǎng)不一定在家。我們因此受到啟發(fā)，設(shè)計(jì)制作了一個(gè)能夠陪伴小學(xué)生讀書寫作業(yè)的多功能智能護(hù)眼臺(tái)燈。它能替代家長(zhǎng)陪伴小學(xué)生讀書學(xué)習(xí)，控制適宜光強(qiáng)度，矯正小學(xué)生用眼習(xí)慣，培養(yǎng)小學(xué)生的正確書寫姿勢(shì)，在休息時(shí)間與小學(xué)生進(jìn)行良好的人機(jī)互動(dòng)，讓學(xué)習(xí)過程勞逸結(jié)合，變得不再枯燥，還具備防暑降溫功能。

一、作品設(shè)計(jì)思路

多功能智能護(hù)眼臺(tái)燈可以放在書桌上，培養(yǎng)我們正確的書寫姿勢(shì)和用眼習(xí)慣；休息時(shí)間，多功能智能護(hù)眼臺(tái)燈還可與我們進(jìn)行人機(jī)互動(dòng)，為我們唱歌、講故事等，讓大腦得到放松；具備風(fēng)扇功能，天熱時(shí)可以為我們降溫。在輔導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，我們通過顏色傳感器、超聲波傳感器、觸碰傳感器以及按鍵等來完成人機(jī)互動(dòng)。

二、作品應(yīng)用的科學(xué)原理

在機(jī)器人搭建和編程調(diào)試過程中，我們學(xué)到了很多科學(xué)原理，例如EV3顏色傳感器是一種數(shù)字傳感器,它可以檢測(cè)到進(jìn)入傳感器表面小窗口的顏色或光強(qiáng)度，環(huán)境光強(qiáng)度發(fā)生改變時(shí)，它就能讀取光強(qiáng)改變值。超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)原理，通過發(fā)射和接收超聲波，測(cè)量傳感器到小學(xué)生之間的距離。觸覺傳感器就是一個(gè)電路開關(guān)，通過觸碰實(shí)現(xiàn)接通電路，從而控制機(jī)器人移動(dòng)和風(fēng)扇開關(guān)調(diào)速。在多功能智能護(hù)眼臺(tái)燈編程過程，我們還運(yùn)用了圓的周長(zhǎng)計(jì)算公式，通過控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度來精確控制機(jī)器人旋轉(zhuǎn)的角度等科學(xué)原理等。

三、作品研制過程

1.多功能智能護(hù)眼臺(tái)燈采用樂高EV3套裝進(jìn)行搭建，運(yùn)用了兩個(gè)大型電機(jī)、一個(gè)中型電機(jī)、一個(gè)顏色傳感器、一個(gè)超聲波傳感器、一個(gè)觸碰傳感器、一個(gè)控制核心及部分連接部件構(gòu)成。

2.機(jī)器人的顏色傳感器可以測(cè)量環(huán)境光強(qiáng)度，我們?cè)O(shè)置了一個(gè)適宜光強(qiáng)度范圍，當(dāng)環(huán)境光強(qiáng)度低于或高于適宜書寫光強(qiáng)度范圍時(shí),機(jī)器人語音提示要求調(diào)整光強(qiáng)度。

3.超聲波傳感器可以測(cè)量小學(xué)生到超聲波傳感器的距離，若低于適宜用眼安全距離（30厘米）時(shí)，會(huì)發(fā)出警報(bào)，提醒小學(xué)生保持正確的書寫姿勢(shì)和安全的用眼距離。

4.當(dāng)書寫二十分鐘后，系統(tǒng)計(jì)時(shí)器傳感器就會(huì)提醒小學(xué)生進(jìn)入休息時(shí)間。休息時(shí)間可以進(jìn)行人機(jī)互動(dòng)，五個(gè)控制核心按鍵分別控制不同的人機(jī)互動(dòng)形式,講故事可通過1鍵控制,說笑話可通過2鍵控制，聽歌由3鍵控制，腦筋急轉(zhuǎn)彎由4鍵控制，詩(shī)詞欣賞由5鍵控制。

5.觸碰傳感器控制著機(jī)器人風(fēng)扇的開啟關(guān)閉和調(diào)速。兩個(gè)大型電機(jī)分別控制機(jī)器人驅(qū)動(dòng),中型電機(jī)控制著風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)。

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