智能可穿戴近視預(yù)防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

焦云菲

我周圍的同學(xué)大部分都是近視眼，而且現(xiàn)在各類電子設(shè)備使得“低頭族”越來(lái)越多，更是讓青少年的視力健康問(wèn)題雪上加霜。我的項(xiàng)目就是想要改善這種狀況。

根據(jù)資料和觀察周圍人的用眼習(xí)慣，我經(jīng)分析認(rèn)為，導(dǎo)致青少年近視最主要的原因是長(zhǎng)期低頭看書(shū)或者電子屏幕，用眼姿勢(shì)不正確，所以我想設(shè)計(jì)一種具有預(yù)防近視和提醒功能的智能可穿戴近視預(yù)防系統(tǒng)。

這一系統(tǒng)由智能可穿戴項(xiàng)鏈和手機(jī)應(yīng)用程序組成。項(xiàng)鏈佩戴于使用者頸部，位于使用者頸椎后方的部分是微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）加速度傳感器模塊；吊墜則包含計(jì)算單元和藍(lán)牙模塊（圖1）。

人頸椎的活動(dòng)可以引起MEMS加速度傳感器中小質(zhì)量體的位置移動(dòng)，小質(zhì)量體移動(dòng)的加速度和傳感器中電容變化量相對(duì)應(yīng)，由此可以測(cè)得外力引起的加速度大小，從而得到人頸椎位置的變化。

數(shù)據(jù)傳輸模塊將頸椎部位姿態(tài)信息通過(guò)藍(lán)牙傳輸給手機(jī)。預(yù)裝應(yīng)用程序的手機(jī)處理該信息，實(shí)現(xiàn)姿態(tài)解算，通過(guò)模式識(shí)別判斷使用者的姿態(tài)是否會(huì)損傷視力，再通過(guò)響鈴、振動(dòng)、語(yǔ)音等方式提醒使用者。含電池的吊墜有一定重量，這有利于保持重心穩(wěn)定，便于佩戴。

在完成了智能可穿戴近視預(yù)防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制作后，我還進(jìn)行了多人次、多姿態(tài)的數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)，并分析了數(shù)據(jù)。這些結(jié)果為這一系統(tǒng)的嵌入式軟件設(shè)計(jì)和操作模式設(shè)定提供了重要參考。

指導(dǎo)教師 錢利群 邱云周

專家說(shuō)：這個(gè)作品不僅完成了硬件設(shè)計(jì)，還完成了手機(jī)App的設(shè)計(jì)，十分完善。我尤其喜歡作者的“吊墜”設(shè)計(jì)，吊墜模塊對(duì)頸后模塊采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后再?zèng)Q定是否提醒使用者注意身體姿態(tài)，比較嚴(yán)謹(jǐn)。現(xiàn)在的設(shè)計(jì)有效但可能不夠“美”，如果將外觀設(shè)計(jì)得更時(shí)尚，是否更加適合推廣？