交互型智能護眼手機支架

◎浙江省嘉興市桐鄉六中教育集團實驗中學 彭健輝

創作背景：

手機因其強大的功能，成為我們生活中的得力助手，但如果使用不當，可能誘發近視。

傳統的手機支架幾乎只有擺放手機這一種功能，對自控能力較差的群體起不到實時監控和提醒的作用。因此，我利用所學知識，制作了交互型智能護眼手機支架，以保障用眼安全。

作品結構：

圖1 作品外觀圖

圖2 作品內部結構圖

交互型智能護眼手機支架由樹莓派、超聲波傳感器、紅外傳感器、電風扇、舵機和顯示屏等構成。

超聲波傳感器能夠通過超聲波探測傳感器與前方物體的距離；紅外傳感器可靠性高、響應速度快，能夠較為精準地測量物體是否靠近；舵機能控制部件以一定的角度轉動；OLED顯示屏實時顯示當前時間、屏幕與用戶的距離、使用時長等信息；按鈕用來控制電風扇風力，在天氣炎熱時加快周圍空氣流動，達到降溫的目的。

制作過程：

1.3 D建模

我利用三維圖形圖像軟件Blender進行3D建模，設計出交互型智能護眼手機支架的外觀和內部構造。在模型上開孔，方便連接電源和開關。在模型上加連接柱，用于固定器件。設計加強筋，避免結構變形。

我使用Creality Slicer切片軟件對手機支架模型進行切片，并利用3D打印機打印出手機支架各部件。

圖3 3D建模圖

圖4 模型切片

2.搭建硬件

確定每個元器件都能正常運行后，我開始組裝交互型智能護眼手機支架。我先將樹莓派、按鈕、OLED顯示屏安裝在模型內部，增加支架總質量。再將超聲波傳感器安裝在模型的外側，更好地節省內部空間，同時提高傳感器靈敏度。將舵機安裝在手機支架上部，用于控制手機支架轉動。最后安裝紅外傳感器、電風扇等電子元器件。至此，交互型智能護眼手機支架組裝完成。

圖5 3D打印模型

圖6 手機支架組裝及調試

3.編寫程序

我使用古德微平臺添加控件和圖表，并進行參數設置，實現可視化反饋。

操作方法：

將手機放置在交互型智能護眼手機支架上，紅外傳感器檢測到物體，向樹莓派發送信息。樹莓派接收到信息后，啟動OLED顯示屏、舵機、超聲波傳感器等電子元器件。同時，可以通過物聯網向手機支架發送使用時長，以控制使用時間。

使用時，如果超聲波傳感器檢測到人臉與手機支架的距離小于45 cm，舵機便帶動手機支架轉動，音響播放“太靠近了，請遠離”。當檢測到人臉與手機支架的距離超過45 cm，過2秒后，手機支架轉回原位。這樣，可以使用戶與手機保持一定的距離，達到保護視力的目的。

在使用時間內，如果移走手機，則各電子元器件關閉。如果達到設定時長，則舵機帶動手機支架轉動，音響播放“時間到了”，以限制使用時間。

使用完畢后，樹莓派向手機端發送使用時長、支架轉動次數等數據，并形成可視化圖表。

創新點：

1.可向手機支架發送“使用時長”指令，實現對手機支架使用時間的控制。

2.通過紅外傳感器的使用，提高手機支架計時的精確度。

3.通過超聲波傳感器測量距離，并使用OLED顯示屏實時顯示用戶與手機支架的距離，同時配合音響播放指令，起到雙重提醒的作用。

4.舵機帶動手機支架轉動，實現強制護眼的目的。

5.使用完畢后，手機支架通過網絡向手機端發送本次使用情況的文字、圖表等數據信息，讓用戶及時了解本次的手機使用情況，以達到糾正錯誤用眼行為的目的。（指導老師：周婷）

專家點評

彭健輝同學的交互型智能護眼手機支架，是一件源于自身興趣的創客作品。這是因為就其相關關鍵詞查新的結果表明，涉及智能護眼的手機支架專利，如“智能手機支架的設計”和“一種電子智能的手機支架”等已分別于2019年、2022年公開。彭健輝同學依據自己的觀察和思考，產生了類似的創意，并將其物化與大家分享，充分體現他的創新熱情，以及對3D建模、搭建硬件、程序編寫等相關技術的應用能力。

這里應指出的是，作為青少年學生來說，在以項目學習方式培養創新素養的時候，一定要注意選題的原創性。2024年《政府工作報告》提出要“加快發展新質生產力”。而新質生產力就是創新起主導作用，擺脫傳統經濟增長方式、生產力發展路徑，具有高科技、高效能、高質量特征，符合新發展理念的先進生產力質態。因此，我們從小就要注重培養原創能力，以便為發展新質生產力打下厚實的基礎。