一種觸碰報警坐姿矯正器的設計*

陳玉瑜，喬生紅，陸宇輝

（常州紡織服裝職業技術學院機電學院，江蘇 常州 213164）

0 引言

如今，中小學生的學業任務較為繁重，處于成長期的青少年每天進行長時間的伏案學習[1]，常會在學習過程中出現身體不自覺前傾的情況，而他們的肌肉力量遠低于成年人，當坐姿不正時，就會帶來嚴重的脊柱、頸椎問題，視力也會受到很大的影響，無論是對身形還是健康都是極為不利的[2]。針對該種情況，市場上推出了一系列的坐姿矯正裝置，主要有物理坐姿矯正器和智能坐姿矯正器兩大類，具體如下。

（1）智能坐姿矯正器

智能坐姿矯正器有穿戴式、書寫筆式和坐墊式等[3]，利用智能聲波、紅外線等測距原理，采用智能語音提示、燈光提示或久坐提示，敦促孩子矯正姿勢，舒適性較物理坐姿矯正器好，但價格都比較高[4]。

（2）物理坐姿矯正器

物理坐姿矯正器價格便宜，主要為桌架式，屬于強制矯正，使用時需要配合孩子身高、桌椅高度和坐姿矯正器的高度進行，如果兩個高度沒有調好，就會很不舒服，這時孩子會移開或“躲著”矯正器，另外取東西的時候還要把矯正器移到一邊，所以市面上出現的桌架式坐姿矯正器普遍存在獨立性差、攜帶不方便，穩固性不好的缺陷，普適性和使用便捷性也不高[5]。

為了解決上述問題，本文討論了一款觸碰報警坐姿矯正器的設計，該矯正器結構簡單、使用方便、普適性較強、價格便宜，可對不良坐姿起到很好地矯正、提醒效果。

1 總體設計

該碰觸報警坐姿矯正器由基板、微動輕觸開關、揚聲器、電源和桌面連接裝置組成，電源和揚聲器分別設在基板的兩端，數個微動輕觸開關沿基板的長度方向均布在基板中間部位且相互之間并聯連接，在基板的背面兩端分別設有一個桌面連接裝置用來和桌面進行連接。圖1所示為坐姿矯正器的結構，圖2所示為坐姿矯正器與桌子進行裝配后的結構。

圖1 坐姿矯正器結構

圖2 坐姿矯正器與桌子進行裝配后的結構

2 主體部分設計

如圖1所示，在基板正面中間部位沿其長度方式均布數個開關裝配凹槽，微動輕觸開關通過螺釘連接在開關裝配凹槽內，該微動輕觸開關可以選擇6×6、開關柄為50 mm的四腳立式微動輕觸開關。

基板一端的電源由2節1.5 V 7號堿性干電池組成，采用強力免釘膠將電池盒固定在矯正器基板之上；基板的另一端安裝揚聲器，揚聲器的型號可根據基板的大小進行選擇，一般可選用8Ω0.5 W，直徑2.3 cm的揚聲器，并采用強力免釘膠將揚聲器外殼固定在基板之上。

3 桌面連接裝置設計

桌面連接裝置是用來將坐姿矯正器與桌面連接起來的裝置，由上夾板、下夾板、導向槽和螺栓螺母組件組成[6]，上夾板通過L型連接板固定在基板頂部，并且其底面與基板頂面齊平，使得裝置與桌面固定后，基板頂面不會高出桌面以影響學生寫字或進行其他活動；導向槽固定在基板背面，在下夾板的內側面設有與導向槽適配的導向塊，下夾板可沿導向槽進行縱向滑動來調整上下夾板之間的距離[7]，上夾板和下夾板間以螺栓螺母組件進行連接，由于上下夾板間的距離可以調整，所以該桌面連接裝置可以與不同厚度的桌面進行裝配，并且拆裝很簡單[8]。

在上夾板頂面用于裝配螺栓的位置設有凹陷的連接槽，當桌面連接裝置與桌面連接后，螺栓頂部陷在連接槽內，低于上夾板的頂面，避免螺栓頂部突出上夾板表面而意外劃傷使用者。圖3所示為圖1沿A－A方向的剖視圖。由于上夾板突出于桌面設置，所以為了更好地保護使用者，上夾板上除底面外均包覆有橡膠層，如圖1所示。

圖3 圖1沿A－A方向的剖視圖

4 電路設計

當使用者在學習過程中出現身體不自覺前傾的情況時，只要身體與課桌之間的距離小于約50 mm時，身體就會壓迫微動輕觸開關，使相應被壓迫的微動輕觸開關閉合，電路接通，揚聲器即會發出“滴滴滴”的報警聲，提醒孩子及時端正坐姿。圖4所示為微動輕觸開關的電路連接。

圖4 微動輕觸開關的電路

5 結束語

本文通過分析市面上現有坐姿矯正器的優缺點，根據中小學學生坐姿禮儀標準，從主體裝置、桌面連接裝置、電路等方面詳細設計了一款觸碰報警坐姿矯正器。當孩子身體靠近課桌距離小于一個拳頭（大約50 mm）時，其會發出“滴滴滴”的報警聲，提醒孩子時刻保持正確地坐姿。該矯正器結構簡單，可靠性好，靈敏度度高，制作成本低，可適用于不同厚度桌面的裝配需求，整體安裝和拆卸過程簡單，整體便攜性好，具有較強的實用性及較好的市場推廣價值。