有利于幼兒健康成長的智能書桌設計

劉文博

摘要??? 面向幼兒的書桌時也不同于面向成人的書桌設計。基于此，本文簡要論述了有利于幼兒健康成長的智能書桌設計原則，并在此基礎上探討了物聯網時代的幼兒智能書桌設計。

【關鍵詞】幼兒 智能書桌 書桌設計

幼兒期是幼兒成長的關鍵階段，是他們身心發育的關鍵時期。除了身體發育之外，幼兒的智力也在不斷發展，逐漸形成了自己的個人喜好和審美觀。在這個時期，家庭、幼兒園是幼兒們生活學習的主要場所，而書桌是他們使用頻率很高的工具。符合幼兒身心發展規律和偏好的書桌有利于幼兒的健康成長，滿足其心理需求，大大促進他們的身心發展。現階段我國面向幼兒的書桌設計水平有了明顯提升，但針對性依然不足，書桌的造型、功能依然無法完全滿足幼兒的心理需求。為此，本文提出基于幼兒健康成長的智能書桌設計研究課題。以促進幼兒身心健康發展為基本原則，探討了智能書桌的桌面升降、角度調節、燈光調節、語音提醒等智能化技術，旨在改善幼兒的學習、生活環境，促進其身心發展。

1 適用于幼兒智能書桌的設計原則

1.1 安全性原則

面向幼兒的智能書桌的結構框架應該采用堅固的材料，確保其具有足夠的牢固性;其中各種零件應盡量內置設計，確保桌體、桌面材料環保無毒，如環保塑料，在芯片系統上增加保護膜，防止幼兒意外觸碰，增強其安全性。

1.2 尺寸靈活調節原則

智能書桌應能自動調節桌面高度，桌面角度。與此同時還應該具備智能燈光調節、空氣質量監測等功能。

1.3 益智性、趣味性原則

益智性、趣味性主要體現在智能書的主題設計趣味性、收納造型的益智性以及人機交互界面的趣味性、益智性。

2 面向幼兒的智能書桌設計方法

2.1 移植設計法

移植設計法顧名思義就是將傳統技術移植到新設計中，從而獲得功能更加完善的產品，并非機械模仿，而是在原有設計基礎上進行二次創新。在設計面向幼兒的智能書桌時，我們可以采用縱橫結合的移植設計方法。可將單片機作為桌面智能控制系統的核心，用于控制智能書桌的高度，角度調節;通過傳感器檢測人，當書桌前有人時則啟動另一個傳感器，當前一個傳感器監測到人，而另一個感器沒有監測到人，這個時候控制系統控制桌面自動向下移動，一直到智能書桌表面的傳感器監測到人。實現桌面升降的機械裝置是氣壓棒，它的主要介質是氣體、液體，主要發揮著支撐書桌、運動控制、高度角度調節的作用。氣壓棒主要由活塞、活塞桿、壓力管等部件構成。氣壓棒的工作原理是通過氮氣或不同直徑的活塞桿控制氣壓棒的彈力。氣壓棒中有高壓氮氣，活塞內有通孔，活塞兩端氮氣的壓力是一樣的，但活塞兩邊的橫截面積有所差異，以便有活塞桿，一邊沒有，在氮氣的高壓作用下，橫截面積大的一側受到的壓力更大，使得活塞桿向橫截面更小的一邊移動，配合傳感器實現桌面高度、角度自動調節，達到智能化桌面升降，桌面角度調節的目的。

2.2 組合設計法

組合設計方法顧名思義就是將不同的功能模塊有機整合起來獲得具有最佳性能的產品的設計理念和設計方法。在面向幼兒的智能書桌設計中，我們需要運用個各種智能化技術方法有效組合各種有利于幼兒健康成長的書桌功模塊，如與學習環境有關的視力燈光設計、語音提醒設計、空氣檢測設計。因此，需要采用模塊化組件設計方式。在設計功能模塊時必須仔細考慮各個功能模塊所需材料、占用的空間以及位置，力求最大化的利用空間。智能書桌組合式功能技術模塊是綜合運用了單片機技術、傳感器技術、通信技等多種技術，可以智能監測智能書桌所在空間的空氣質量、光線強弱，從而依據控制系統發出的指令實現智能調節、能與用戶進行智能交互的智能學習產品。例如，視力燈光調節功能。幼兒學習過程中的光線問題是導致他們視力降低的主要因素之一。因此，在設計面向幼兒的智能書桌時，必須確保幼兒在學習過程中始終處于對視力保護有利的燈光范圍內，有效保護他們的視力。在設計中需要使用LED燈、光感元件等元件達到自動感應燈光的效果。當前市場上常用的光感元件主要為電荷藕合器件圖像傳感CCD，利用感光度很高的半導體材料CCD可以將光線有效轉換成電荷，經過一定處理后通過模數轉換器轉換為數字信號，在通過單片機控制機械裝置自動感應燈光，自動調節燈光的明亮度，柔和度，確保其在有利于視力保護的范圍內。又如，語音提醒功能。語音提醒功能包括普通語音提醒、警報提醒等功能。類似于視力燈光調節功能，經過智能書桌的主控系統處理，如果時間達到設定時間或達到預警保準時，系統將給出語音提示等，如系統只要檢測到空氣房空氣質量pm值超標或光效較弱時會自動提醒使用者。

2.3 外觀設計方法

智能書桌的外觀設計可以使用仿生設計方法，改良設計手法。例如，對傳統書桌的倒角進行改良設計，書桌桌腿防磕碰設計等。通過對書桌外觀進行改良設計，使其加適合幼兒的使用習慣，提高智能書桌的使用便利性和安全性。

3 結束語

綜上所述，符合幼兒身心發展需要的智能書桌有利于幼兒的健康成長，對他們的身心健康起到很好的促進作用，可以為幼兒創設更加優良的學習環境，激發他們的創造力和動手實踐能力。因此，本文提出面向幼兒的智能書桌設計原則，探討了幼兒智能書桌的設計方法，分析了智能書桌的主要功能模塊的基本實現方法和技術要求，為最終設計實踐的可行性提供了有益參考。

參考文獻

[1]?田夢雪.智能書桌交互概念設計報告[J].電子制作，2013（20）：210-210.

[2]?史慧.人性化提醒的智能家具設計研究[J].藝術科技，2017（11）：274-274.

[3]?趙興琪，侯曉霞，李嬌等.宿舍床用智能書桌的設計[J].電子世界，2017（07）：131-131.