智能不倒翁蛋殼式嬰兒自娛自樂窩

馮衛波 郝傳柱

摘 ?要：本文設計了一款外形為不倒翁蛋殼式的智能嬰兒娛樂裝置，文章首先對國內外嬰兒床的研究現狀進行分析，然后分別闡述該裝置的設計理念、設計需求以及總體構成，力求通過該裝置的設計與應用起到電子保姆的作用，使嬰兒在蛋殼里可以自娛自樂，開發智力，為看護者騰出更多的時間做其他事情，解放家長的雙手，減輕看護者的辛勞。

關鍵詞：智能裝置;不倒翁;嬰兒娛樂裝置

中圖分類號：TS665.1;TP273 ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）16-0148-03

Abstract：This paper designs a smart baby entertainment device with a tumbler eggshell shape. Firstly，it analyzes the research status of cribs at home and abroad，and then elaborates the design concept，design requirements and overall composition of the device，and can play the role of electronic nanny through the design and application of the device. The baby can entertain himself in the eggshell，develop intelligence，free up more time for the caregiver to do other things，liberate the parents’hands and reduce the hard work of the caregiver.

Keywords：smart device;tumbler;infant entertainment device

0 ?引 ?言

隨著科技的不斷發展，智能家居逐步走入千家萬戶，新型的嬰兒娛樂裝置受到人們越來越多的青睞。由于父母與嬰兒的生物鐘不一致，加上父母無法時刻留在嬰兒身邊照看，很容易出現危及嬰兒生命安全的事。對此，本文設計一款智能不倒翁蛋殼式嬰兒娛樂窩，具有多功能設計，可使家長解放雙手、輕松帶娃。

1 ?嬰兒床的研究現狀

在國外研究中，俄羅斯在不倒翁玩具中獲得靈感研制出泡泡嬰兒床，完全打破傳統嬰兒床的設計理念。泡泡嬰兒床其外形設計為碗狀，由液態聚合物經真空造型后形成床體，外觀利用納米二氧化鈦涂層，可使透光度增加，具備電離功能，支持自我凈化，有助于消除異味。當床體暴露在陽光下時，二氧化鈦納米粒子將發揮作用，在光催化作用下減少灰塵污垢的侵襲，減少和預防空氣污染的發生。當寶寶長大后，還可將其變成搖搖椅或者玩具收納盒。Rockid與常規嬰兒床不同，不但具備舒適的床位，還在旁邊預留看護者的座位，坐在上方可輕輕搖晃、讀書或者哼唱搖籃曲，看著寶寶入睡，體驗做母親最幸福的時刻。

在國內研究中，嬰兒床的使用率與國外相比較低，主要應用于中高收入家庭，根據材料的不同可分為竹子、實木、竹藤、多種材料混合嬰兒床;根據功能的不同，可分為折疊式、多功能、腳踏式三種，其中，可折疊嬰兒床采用機械結構，在折疊后變成嬰兒用品旅行袋，收納各類嬰兒用品，具有較強的實用性;多功能嬰兒床大多具有多種用處，可變成桌椅、搖床等，床體的高度可根據實際需求調整，喂奶方便，還可變成成長型嬰兒床;腳踏式嬰兒床具有腳踏板，通過拉繩驅動搖籃搖晃，不用時可將踏板收起，也可將其懸掛起來，內部結構較為簡單，使用較為便利[1]。

2 ?智能不倒翁嬰兒自娛自樂窩的總體設計

2.1 ?設計理念

本裝置主要針對不會走路、需要懷抱的嬰兒，將嬰兒放入該裝置中，具有安全不倒、多樣化哄孩子功能，孩子在里面可以自娛自樂，增長見識、開發智力，具有電子保姆的作用，可以為看護者騰出更多的時間做其他事情，解放家長的雙手，減輕看護者的辛勞。

2.2 ?設計需求

在我國二胎政策放開后，部分二胎家庭的大孩子年齡尚小，小孩子又剛剛出生，增加了看護者的負擔，只有在孩子睡著后才可做其他事情，懷抱著嬰兒時什么事情都干不了，放在床上又擔心會掉下來摔傷，放在嬰兒車里孩子又會因為受到束縛而哭鬧不停。為了保障嬰兒安全，為看護者卸下負擔，使其能夠有更多的時間做自己的事情，本文設計出一款不倒翁蛋殼式多功能看護裝置，將嬰兒放入其中具有安全不倒的功能，且內含多樣化哄孩子功能，嬰兒在其中可以自娛自樂，增長見識，有助于智力開發，起到電子保姆的作用，使得看護者解放雙手，擁有更多的自主時間。

2.3 ?整體設計

在日?？醋o中，可將該裝置放置在家長的附近，裝置下方具有平衡不倒功能，無論嬰兒在內部站在哪個部位，蛋殼都不會倒下，反而會左搖右擺使其感到新奇和愉悅。蛋殼內部嬰兒的站板與上方均設置了琴鍵，嬰兒腳踩或者雙手拍打上方不同琴鍵便會發出不同聲響，燈條也會隨著不同聲響發出不同顏色的光;裝置內部具有尿濕報警機制，當嬰兒尿床時會及時提醒家長為孩子更換衣物，環形平臺中設有攝像頭，可與家長的手機鏈接，便于家長隨時觀察孩子動態，內部還設有電子相冊，相冊內可上傳家長、寶寶以及其他卡通圖片，供嬰兒自行翻閱欣賞，同時還設有學習平板電腦，嬰兒可自行觀看視頻、玩游戲，開發智力、增長見識，具體設計如圖1所示[2]。

該裝置還安裝了母嬰對講裝置，家長可隨之通過平板電腦與嬰兒視頻聊天，內部設有恒溫、自動伸縮的水杯，可供嬰兒飲水、喝奶，還具有音響按鈕，可播放寶寶喜歡的音樂以及一些媽媽的關愛錄音等等，如圖2所示。

平臺中具有環形防護與報警支架，上面懸掛一些寶寶喜歡的小玩具，平臺下方還設有可拆卸的休息座椅，如圖3所示。其中，靠背具有較強的透氣性能，1為空氣流通裝置，整體外殼為雙層中空，上方環形娛樂平臺的高度可以調節;2為平衡裝置，中間位置設有控制機關和執行系統，外殼的內部具有燈條，安裝LED發光二極管，可形成多樣化流水變換圖案，具體如圖4和圖5所示。

2.4 ?中央控制系統設計

該系統主要包括手機APP、攝像頭、執行機構、物聯網、溫度傳感器、壓力傳感器幾個方面，具體如圖6所示。

在傳感器的準確性方面，駐極體話筒對嬰兒哭聲具有較強的敏感性與準確性，且設有帶通濾波器，大部分情況下，嬰兒哭聲在500Hz左右，潛在干擾源為100Hz，腳步的聲頻更低，以往智能嬰兒裝置中的二階帶通濾波器特性無法充分滿足要求，因此，在本設計中將帶通濾波器增加到四階甚至八階，使傳感器的判斷更加精準。裝置還設計了嬰兒危險報警功能，可有效避免嬰兒在睡覺時出現受潮、著涼等情況，在嬰兒座椅上面設計了一塊形變傳感器，大小適中，可借助電路模塊、聲音報警等發出警報，最大限度保障嬰兒安全。對于嬰兒大小便問題，裝置中安裝了濕度傳感器與溫度傳感器，當檢測到孩子被窩達到一定濕度時，便會自動報警，提醒看護者為其更換衣物，當檢測到孩子被窩溫度過低時也會自動報警，另外，還具有防踢被功能[3]。

在執行機構方面，當嬰兒在蛋殼內處于安睡狀態時，對床體搖動頻率與幅度的要求較高，剛開始要緩慢的搖動，放出的音樂要輕緩，聲音要逐漸增加，以免驚嚇嬰兒，這些都需要依靠執行機構來完成。當嬰兒半夜醒來時，裝置會自動搖動，且伴隨輕柔的催眠曲或事前錄下來的母親的關愛聲，還可加入一些逗嬰兒玩的設計。

該裝置可利用物聯網與家長的手機APP相連，使家長隨時了解嬰兒的動態，還安裝了母嬰對講裝置、攝像頭等，家長可隨時通過平板電腦與孩子視頻聊天，智能語言模塊采用Sensory公司研制的集成語音識別芯片RSC-364，該芯片主要應用于智能家電的語音控制、識別、身份認證、錄音回放等功能，芯片的內部采用神經網絡語言識別算法，可過濾掉與說話者無關的噪音，識別準確度可達到97%。除此以外，中央控制系統中還具備音樂播放功能，在裝置外側設置播放開關，家長在哄寶寶時可利用音樂吸引嬰兒的注意力;在照看嬰兒時常常需要準備許多物品，如嬰兒玩具、尿布等等，而智能嬰兒裝置的下方還設置了儲物功能，利用兩個安全隔板在蛋殼的下方設置了儲物空間，便于家長使用。

3 ?結 ?論

綜上所述，本文設計的不倒翁蛋殼式嬰兒智能裝置，將電子、機械、自動控制等多學科的知識整合起來，本著人性化的設計理念，具備語音通話、音樂播放、電子相冊、監控錄像等多種功能，具有較強的可靠性與實用度，可為看護者騰出更多的時間做其他事情，解放家長的雙手，減輕看護者的辛勞。

參考文獻：

[1] 李翠玉，徐玏.多功能智能嬰兒床的設計 [J].大眾文藝，2018（9）：52.

[2] 劉丹丹，李強，馮江才.恒溫恒濕智能顯示控制嬰兒床的設計——遼寧省大學生創新創業訓練計劃項目 [J].電子制作，2014（8）：9-10.

[3] 古玉年，趙志強.基于MSP430的智能嬰兒床的設計與實現 [J].蘇州市職業大學學報，2009，20（1）：32-36.

作者簡介：馮衛波（1997.07-），男，漢族，山東青州人，本科，研究方向：自動化;郝傳柱（1983.04-），男，漢族，山東聊城人，講師，工程師，本科，研究方向：自動化、控制工程。