基于體感技術(shù)的智能課桌椅設(shè)計(jì)

汪沁 楊小瑩

摘 要：課桌椅永遠(yuǎn)是學(xué)生們?cè)谡n堂上必不可少的輔助工具，作為一名學(xué)生，我們每天坐在椅子上聽課、學(xué)習(xí)，在課桌上讀書、寫字等等，接觸最多的就是它們了，因此，課桌椅在我們的學(xué)習(xí)生活中起著至關(guān)重要的作用。如今，在現(xiàn)代化的教學(xué)環(huán)境下以及人們對(duì)豐富多彩的學(xué)習(xí)生活的需要，簡(jiǎn)單的傳統(tǒng)課桌椅已經(jīng)逐漸不能滿足當(dāng)今時(shí)代的學(xué)生們對(duì)課堂的豐富性，學(xué)習(xí)的舒服性，以及學(xué)習(xí)空間的寬闊性等需要。

關(guān)鍵詞：體感技術(shù);智能課桌椅;設(shè)計(jì)

一、“L”型電機(jī)模塊

“L”型電機(jī)模塊是硬件設(shè)計(jì)的重要部分，課桌設(shè)計(jì)時(shí)只有一個(gè)桌腿，由兩個(gè)相互嵌入的長(zhǎng)方體構(gòu)成，其內(nèi)部有LX600型L型推桿，可實(shí)現(xiàn)桌腿高度的調(diào)節(jié)。若要升高課桌高度，L型推桿會(huì)向上推動(dòng)上部的長(zhǎng)方體;若要降低課桌的高度，L型推桿會(huì)推動(dòng)位于下面的長(zhǎng)方體。“L”型推桿電機(jī)內(nèi)有減速齒輪，帶動(dòng)螺母使電機(jī)由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)成直線運(yùn)動(dòng)，即完成推桿運(yùn)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，若加大行程，可通過改變杠桿力臂長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)。調(diào)節(jié)課桌的高度可分別由按鍵模塊、指紋識(shí)別模塊、RFID讀卡模塊來實(shí)現(xiàn)。按鍵模塊通過桌身側(cè)面的上下按鍵來進(jìn)行調(diào)整（按一次可調(diào)節(jié)50mm）;RFID讀卡模塊需將校園卡與個(gè)人信息綁定（信息主要包括性別、身高），通過RFID卡讀出學(xué)生校園卡的內(nèi)容調(diào)整高度;指紋識(shí)別模塊根據(jù)指紋讀出使用者高度數(shù)據(jù)，進(jìn)而控制桌子調(diào)整高度。不管采用何種方式來調(diào)節(jié)課桌高度，都由MCU執(zhí)行相應(yīng)命令，通過繼電器控制L型推桿電機(jī)調(diào)節(jié)課桌高度，此部分設(shè)計(jì)經(jīng)過測(cè)試試用，效果良好。

二、主控模塊

主控模塊主要包括MCU、電源穩(wěn)壓電路、晶振電路、復(fù)位電路、BOOT選擇電路、指示燈電路及其他擴(kuò)展接口電路，其電路圖如圖2所示。本設(shè)計(jì)中的MCU選擇性價(jià)比較高的STM32F103C8T6。STM32F103C8T6是由意法半導(dǎo)體集團(tuán)開發(fā)，基于ARM CortexTM-M3內(nèi)核32位的嵌入式微控制器。電源通過USB接口進(jìn)行供電;晶振電路主要用于計(jì)時(shí)，與兩個(gè)電容并聯(lián)使用;復(fù)位電路用于MCU的初始化操作，當(dāng)程序運(yùn)行不正常時(shí)，需要復(fù)位處理;BOOT選擇電路決定了芯片復(fù)位后從何處開始執(zhí)行程序。

三、功能的一般化描述

運(yùn)用 TRIZ 理論進(jìn)行產(chǎn)品的功能設(shè)計(jì)時(shí)，為了便于在其他領(lǐng)域搜索到可實(shí)現(xiàn)課桌各功能的相關(guān)產(chǎn)品 及其結(jié)構(gòu)，需要對(duì)產(chǎn)品的功能進(jìn)行一般化描述，即用“動(dòng)詞+名詞”的形式描述產(chǎn)品的功能。多教學(xué)環(huán) 節(jié)共享型課桌具有 6 個(gè)功能，桌體調(diào)高功能用于普通授課和設(shè)計(jì)繪圖環(huán)節(jié)，滿足學(xué)生對(duì)不同桌體高度的需求;桌面角度調(diào)節(jié)功能用于設(shè)計(jì)繪圖環(huán)節(jié)，滿 足學(xué)生對(duì)不同桌面角度的需求;桌面翻轉(zhuǎn)功能用于 多媒體教學(xué)環(huán)節(jié)，滿足學(xué)生對(duì)電子化教學(xué)設(shè)備的需 求;整桌移動(dòng)功能用于討論課環(huán)節(jié)，滿足學(xué)生面對(duì) 面交流的需求;桌側(cè)板抽拉功能用于自習(xí)和考試環(huán) 節(jié)，滿足學(xué)生對(duì)安靜的考試和自習(xí)以及防止考場(chǎng)作 弊的需求;桌身折疊功能用于課桌集中存放和運(yùn)輸 環(huán)節(jié)，滿足節(jié)省空間資源的需求。

四、結(jié)語(yǔ)

智慧課堂互動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)利用全息投影3D技術(shù)構(gòu)建3D課堂，能輕松地將知識(shí)點(diǎn)立體化、真實(shí)化，便于學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握。教師可利用WIFI隨時(shí)將3D素材傳遞給學(xué)生，進(jìn)行講解和互動(dòng)。在吸引了學(xué)生注意力的同時(shí)，加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，使學(xué)生的注意力一直集中在課堂，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)效率。

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