电脑族坐姿矫正报警器

创设人：刘雨恒，王敏喆  指导老师：许玄玄

1 项目背景

疫情期间，在家中，我们常常可以看到父母忙碌的身影，因为工作原因，父母总是需要用到笔记本电脑。工作时，他们总会不自觉地身体前倾，眼睛离屏幕仅有两拳之远。每每看见母亲眼中的红丝，看到父亲微微弯曲的后背，我心里便很不是滋味。各行各业人群在疫情防控期间大都依赖电脑办公学习，在长时间的电脑使用过程中，很容易影响视力，甚至会造成弯腰驼背。于是我们便想设计一款专门针对电脑族的坐姿报警器，帮助改善电脑族弯腰驼背的现象。

2 项目目的

我们的项目是一款红外线坐姿警报器。字如其名，它有两个功能目的：一是可以保护眼睛，防止近视；二是可以矫正坐姿，改善驼背。它所针对的是现在十分常见的人群——“电脑族”。每当人们过于靠近自己的笔记本时，可爱的警报器就会发出提醒。这不仅使人们在工作时也能做到坐姿规范，改善驼背，还能有效保护“电脑族”人的眼睛。

3 项目过程

（1）前期调研：

我们调研到，市面上防近视坐姿矫正器的针对人群一般是5-10岁小孩，分为挡杆矫正器或夹桌矫正器，大都是固定在桌子上进行使用。在文献中也查到一些坐姿矫正报警器，但大都是针对学生的，而我们的作品所针对的人群—“电脑族”。电脑距离人眼的标准距离是多少呢？为此，我们查阅资料发现电脑族的最佳坐姿应该为：电脑屏幕中心与操作者胸部处在同一水平线上；眼睛与屏幕的距离根据屏幕大小而定:一般14英寸应在50厘米至60厘米，15英寸应在60厘米至70厘米，以此类推；视线应保持水平向下约30度；下半身腰部挺直，膝盖自然弯曲呈90度，并维持双脚着地的坐姿。基于此，我们设计的产品严格控制人眼与屏幕的距离，当距离过近时就会发出警报声。这里以我们学校老师常用的14英寸的笔记本电脑为例来进行距离的测算，下图为我们的手绘图。

（2）项目制作：

1）知识学习：

在项目开始制作前，我们小组成员并没有任何编程知识基础以及3D打印的相关知识，我们小组成员在网上查找电子资料，在图书馆查找纸质图书，在老师的指导下进行自主学习编程知识、Ardunio硬件搭建以及3D建模。

2）程序调试

我们使用的器材主要有Ardunio、红外传感器、蜂鸣器，在学习编程知识的过程中，我们从一个个小的项目开始实现，比如：点亮LED灯、控制蜂鸣器等，我们将任务分解一步步实现，先对红外传感器测量距离进项测试，然后加上蜂鸣器进行报警处理。在测试的过程中，我们遇到各种困难和挫折，甚至想过放弃，但最终我们在家长的鼓励支持、教师的引导激励、团队的团结协作下，我们坚持了下去。

3）模型设计

内部结构已经测试成功，接下来我们需要设计一个支架，能够把传感器进项升降处理以适应不同人的身高要求。为此，我们以市面上现有的升降装置为参考进行3D建模。首先，在建模前，我们认真计算尺寸，使用简单易学的123D Design软件进行建模保存为.stl文件；其次，针对学校打印机采用想用的切片软件完成切片，将.stl文件进行切片转成.gcode文件，以便进行打印；最后，打印，学校购买的打印机型号为3DTALK MINI-L，在打印前需要对打印平台进行调平以及调试。在打印过程中，由于打印机不稳定会偶尔出现打印错误、喷头堵塞等问题，所以整个打印过程并不顺利。打印结束后也会由于建模时的数据误差等并没有达到预想的效果。就这样，我们反复修改尺寸——建模——切片——打印，最终打印成功。

（3）测试完善：

组装好硬件设备后，我们上传代码进行测试，在测试过程中发现程序的问题并不断修改程序再次进行测试，以期实现最好效果。

4 项目优点

针对电脑族坐姿矫正报警器，我们认为该项目有以下优点：

（1）高度调节设计，适用不同身高的“电脑族”，以及不同高度的办公桌。

（2）便于携带，安装使用简单方便，直接插电即用。

（3）保护眼睛，防止近视。经查阅资料发现眼睛与屏幕的距离根据屏幕大小而定，一般14英寸应在50厘米至60厘米，15英寸应在60厘米至70厘米，以此类推。我们设计的产品严格控制人眼与屏幕的距离，当距离过近时就会发出警报声。

（4）矫正坐姿，改善驼背。红外线感测人头顶与电脑屏幕的垂直距离，当人出现驼背时，警报器响起，提醒人们坐直身体。

设计这个项目的初衷，是希望这个作品能够真正地帮助到别人，也期望我们的努力能够减少一点“眼镜族”和“驼背族”。

4.项目成果

在项目完成后，针对小组活动计划、合作情况、项目成果等，我们借助PPT全方面展示小组的学习阶段性成果和最终作品，其中包括每次活动的实验记录以及学生的总结报告。在反思总结中，我们提到：“我们的项目经历重重磨难几乎夭折，过程痛并快乐着，在不懈的努力下，我们完成了作品，更收获了勇敢与坚毅。”

项目最终效果图如下，虽外观不太美观，但基本功能可以实现，基本达到上述所提到的项目目标。

5 项目设想

针对项目本身，我们进行了反思与未来展望。在后续计划中，我们希望可以实现以下效果：

（1）设计按键，用户可以设定电脑尺寸，进而调节人眼与屏幕的距离。

（2）进行时间控制，当人在电脑前长时间工作时，发出警报甚至控制电脑黑屏。

6 获奖证书