一種智能嬰兒車設計

陳艷輝++李曉奇

摘 要：近年來，隨著生活水平的提高，市場上嬰兒車種類也越來越多。但是還有很多方面不夠便捷，比如使用范圍小、適應年齡段窄、攜帶不方便、上下樓十分笨重等，最重要的是不夠智能。充分考慮實用性、便攜性，該文設計了一款家庭機械裝置——智能嬰兒車，不僅可以放于室內(nèi)作為1歲以下嬰兒的搖籃床，還可以作為帶嬰兒外出游玩時的嬰兒車，采取折疊式設計，攜帶方便不占太大空間，同時增加了獨特的語音錄放以及聲音傳感和紅外報警技術，做到即使家長不在旁邊也可確保嬰兒安穩(wěn)睡眠，適應了現(xiàn)代社會追求人性化設計的趨勢和人們追求未來幸福生活的主題。

關鍵詞：智能 語音錄放 聲音傳感 報警

中圖分類號：TS958 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（c）-0053-02

近年來，隨著生活水平的提高，嬰兒的家庭娛樂設施日益為人們所關注。市場上的嬰兒車有一種是寶寶可平躺在車中，即使寶寶睡著了也不必擔心，由于車輪較大，地面凹凸不平帶來的顛簸較少，寶寶坐著會感到很安全。但是這種車比較重，很占地方。還有的車小巧輕便，手柄操控簡單，轉彎方便，可在通道狹窄的商店采購或者擁擠的場所來回穿梭，收起來之后即便在電車里也不占地方，可放在汽車后備箱中，出遠門的時候大派用場。但座椅稍窄，可調節(jié)的角度較小。當然歐美市場還有的嬰兒車可以載雙胞胎和三胞胎等。

該文從實用性、便攜性出發(fā)，設計了一款家庭機械裝置——智能嬰兒車。它不僅可以放于室內(nèi)作為1歲以下嬰兒的搖籃床，還可以作為帶寶貝外出游玩時的嬰兒車，采取折疊式設計，攜帶方便不會占太大空間，更為主要的是，加上獨特的語音錄放功能以及聲音傳感和紅外報警技術，做到即使家長不在旁邊也可確保嬰兒安穩(wěn)睡眠，從而體現(xiàn)了現(xiàn)代社會追求人性化設計的趨勢。

1 總體設計

該文設計了一款能夠自動搖擺、帶全程監(jiān)控的家用智能嬰兒車，采取機械折疊式設計，電控部分包含語音模塊、遠程報警模塊、聲音傳感和紅外報警技術，做到即使家長不在旁邊也可確保嬰兒安穩(wěn)睡眠。特色的太陽能供電設計，更是將綠色環(huán)保的主題融入其中，大膽發(fā)現(xiàn)，大膽創(chuàng)新。報警電路采用自動控制，實現(xiàn)聲光報警，報警聲音35～45 dB。

嬰兒車通過曲柄搖桿機構，將室內(nèi)搖籃車和室外嬰兒代步車相互結合，并通過連桿機構使嬰兒車可以隨時隨地折疊放置，從而更好的節(jié)約了車體所占空間并大大擴大了車的使用范圍，既方便了外出時車的攜帶問題，又可以經(jīng)濟實惠，真正體現(xiàn)了人性化設計。

嬰兒車上裝有紅外感應系統(tǒng)，當父母推著嬰兒車外出時，如果有事需要短暫離開，可啟動報警程序，當有人靠近嬰兒車到一定距離時，紅外線感應裝置收到信號，反饋給單片機，單片機對聲音系統(tǒng)發(fā)出指令，使聲音系統(tǒng)發(fā)出警報聲提醒父母有人靠近嬰兒車，更好的做到了對寶寶的安全護航。

采用嵌入式控制系統(tǒng)設計，當嬰兒夜晚睡覺啼哭時，聲控感應系統(tǒng)可自動使嬰兒車輕輕晃動，而且它可以時時持續(xù)不間斷監(jiān)測，真正做到讓父母省時省力。嬰兒車集合了語音模塊，擁有聲音錄放功能。并且可以通過單片機程序實現(xiàn)智能語音播放。在父母不在身邊的時候自動播放音樂或者父母提前錄好的聲音，真正實現(xiàn)智能化。

嬰兒車自帶遠程報警裝置，當父母不在孩子身邊，如在廚房做飯，而孩子在臥室，利用無線傳輸模塊，孩子的啼哭聲觸發(fā)警報，可以給媽媽提醒。而媽媽只需要隨身攜帶接收器就可以知道孩子哭了，以便及時了解孩子的狀況。

在車身頂部涼棚上方設有太陽能硅板，可以在外出游玩時隨時給車體內(nèi)部的蓄電池充電，且蓄電池配有充電裝置，在夜間也可以使系統(tǒng)正常工作并避免充電過高的反流現(xiàn)象。

2 各部分原理闡述

2.1 機械部分

因為本設計中嬰兒車需要實現(xiàn)折疊，所以底座采用了三角支架。它具有穩(wěn)定性高節(jié)約材料等特點，且可以較容易的實現(xiàn)折疊。

以太陽能電池板充電的電機做動力源，通過曲柄搖桿機構推動嬰兒椅做定軸小幅轉動。由電動機帶動曲柄搖桿機構推動嬰兒椅繞機架做往復轉動，實現(xiàn)搖籃的功能。通過平面連桿機構實現(xiàn)遮陽傘和車體的展開和折疊。整體效果如圖1所示。

2.2 控制部分設計

首先作為輸入信號：紅外感應、啼哭報警、聲控這三大系統(tǒng)會時時把檢測到的信號傳遞給單片機，由單片機進行計算和相應處理。當紅外感應系統(tǒng)檢測到信號時使蜂鳴器報警。當啼哭報警系統(tǒng)檢測到信號時發(fā)出指令給父母的接收端，通知父母孩子正在啼哭。當聲控系統(tǒng)檢測到孩子啼哭的時候，發(fā)出動力信號控制減速電機啟動，使嬰兒車開始擺動。

根據(jù)設計要求，選擇微型直流減速電動機額定電壓24 V，實行調壓調速。

聲控傳感器可以自行調整模塊靈敏度，便于調整到合適的觸發(fā)標準，它的檢測距離在視野內(nèi)可以到4 m，效果極佳。當模塊檢測到聲音信號時，電路板上綠色指示燈點亮，同時OUT端口輸出低電平信號。

采用熱釋電紅外傳感器的選擇基于紅外線技術的自動控制產(chǎn)品，當有人進入開關感應范圍時，專用傳感器探測到人體紅外光譜的變化，自動輸出高電平，人不離開感應范圍活動，將持續(xù)輸出高電平；人離開后，開關延時自動關閉負載。紅外線感應裝置收到信號，反饋給單片機，單片機對聲音系統(tǒng)發(fā)出指令，使聲音系統(tǒng)發(fā)出警報聲提醒父母有人靠近嬰兒車。

因為嬰兒車設計要求集成聲音錄放功能和定時播放功能，所以一般MP3不能滿足設計要求，于是選用了可以直接與單片機相連的ISD4002模塊。里面燒錄了語音錄放程序，能夠實現(xiàn)一鍵錄放功能。

本車使用的太陽能硅板工作電壓為17.5 V，工作電流1.14 A，發(fā)電功率在陽光充足的情況下大約可以達到20 W，所以能很方便的應用在智能嬰兒車的供電系統(tǒng)中。它可以使嬰兒車使用者們不用再擔心外出沒有電源的尷尬情況，因為只要擁有陽光就可以順利使用它。

3 功能介紹endprint

3.1 搖床功能

嬰兒車采用嵌入式系統(tǒng)設計，通過微型直流步進電動機的轉動帶動曲柄搖桿機構運動，進而推動平面四桿機構的嬰兒椅繞機架做前后的輕輕晃動，起到嬰兒搖床的作用。而且當嬰兒夜晚睡覺啼哭時，聲控感應系統(tǒng)可自動使嬰兒車輕輕晃動，更加智能化。

3.2 報警功能

當父母推著嬰兒車外出時，如果父母需要短暫離開，設定自動報警設置，當有人靠近嬰兒車時，紅外線感應裝置收到信號，反饋給單片機，單片機對聲音系統(tǒng)發(fā)出指令，使聲音系統(tǒng)發(fā)出警報聲提醒父母有人靠近嬰兒車。

3.3 聲控檢測功能

使用單片機集中控制，當嬰兒開始啼哭，聲音達到30 dB左右時聲音傳感器將會啟動，并傳遞信號給單片機，由系統(tǒng)自動輸出信號，控制步進電動機的啟動和運行時間。

在室內(nèi)時嬰兒車可以作為搖籃車使用，尤其是當嬰兒夜晚睡覺啼哭時，聲控感應系統(tǒng)可自動使嬰兒車輕輕晃動，也可讓父母錄好聲音，當孩子哭鬧的時候播放以安撫孩子，讓年輕的父母更加省心省力。

當父母推著嬰兒車外出時，如果有事需要短暫離開，可啟動報警程序，當有人靠近嬰兒車到一定距離時，就會發(fā)出報警聲。采取了折疊式設計，進而使外出或上下樓時攜帶更加便攜，最為重要的是在車上車上裝有太陽能電池板及蓄電池，可隨時隨地進行充電，即使在晚上也能正常工作。

4 結論

該文分析了目前市場上銷售的嬰兒車的特點、構造及優(yōu)劣，從而得到了設計智能嬰兒車的最初構想。合理利用簡單機械機構完成了車體折疊結構設計、遮陽傘折疊結構設計和推手折疊結構設計，使嬰兒車可以在不使用時折疊起來，節(jié)省空間。

嬰兒車電控部分設計包括語音模塊、聲控模塊、紅外傳感模塊、報警模塊等。嬰兒車由51單片機控制聲音信號中斷、嬰兒車的擺動等功能。

電力系統(tǒng)通過太陽能硅板串聯(lián)兩個二極管與蓄電池相連，再引出至減速電機和單片機開發(fā)板上，解決現(xiàn)有嬰兒車電源問題，實現(xiàn)能源綠色環(huán)保！

參考文獻

[1] Hockstein N G，Nolan J P，OMalley B W，et al，Robot-assisted pharyngeal and laryngeal microsurgery：results of robotic cadaver dissections， Laryngoscope， 2005，115（6）：1003 -1008.endprint

3.1 搖床功能

嬰兒車采用嵌入式系統(tǒng)設計，通過微型直流步進電動機的轉動帶動曲柄搖桿機構運動，進而推動平面四桿機構的嬰兒椅繞機架做前后的輕輕晃動，起到嬰兒搖床的作用。而且當嬰兒夜晚睡覺啼哭時，聲控感應系統(tǒng)可自動使嬰兒車輕輕晃動，更加智能化。

3.2 報警功能

當父母推著嬰兒車外出時，如果父母需要短暫離開，設定自動報警設置，當有人靠近嬰兒車時，紅外線感應裝置收到信號，反饋給單片機，單片機對聲音系統(tǒng)發(fā)出指令，使聲音系統(tǒng)發(fā)出警報聲提醒父母有人靠近嬰兒車。

3.3 聲控檢測功能

使用單片機集中控制，當嬰兒開始啼哭，聲音達到30 dB左右時聲音傳感器將會啟動，并傳遞信號給單片機，由系統(tǒng)自動輸出信號，控制步進電動機的啟動和運行時間。

在室內(nèi)時嬰兒車可以作為搖籃車使用，尤其是當嬰兒夜晚睡覺啼哭時，聲控感應系統(tǒng)可自動使嬰兒車輕輕晃動，也可讓父母錄好聲音，當孩子哭鬧的時候播放以安撫孩子，讓年輕的父母更加省心省力。

當父母推著嬰兒車外出時，如果有事需要短暫離開，可啟動報警程序，當有人靠近嬰兒車到一定距離時，就會發(fā)出報警聲。采取了折疊式設計，進而使外出或上下樓時攜帶更加便攜，最為重要的是在車上車上裝有太陽能電池板及蓄電池，可隨時隨地進行充電，即使在晚上也能正常工作。

4 結論

該文分析了目前市場上銷售的嬰兒車的特點、構造及優(yōu)劣，從而得到了設計智能嬰兒車的最初構想。合理利用簡單機械機構完成了車體折疊結構設計、遮陽傘折疊結構設計和推手折疊結構設計，使嬰兒車可以在不使用時折疊起來，節(jié)省空間。

嬰兒車電控部分設計包括語音模塊、聲控模塊、紅外傳感模塊、報警模塊等。嬰兒車由51單片機控制聲音信號中斷、嬰兒車的擺動等功能。

電力系統(tǒng)通過太陽能硅板串聯(lián)兩個二極管與蓄電池相連，再引出至減速電機和單片機開發(fā)板上，解決現(xiàn)有嬰兒車電源問題，實現(xiàn)能源綠色環(huán)保！

參考文獻

[1] Hockstein N G，Nolan J P，OMalley B W，et al，Robot-assisted pharyngeal and laryngeal microsurgery：results of robotic cadaver dissections， Laryngoscope， 2005，115（6）：1003 -1008.endprint

3.1 搖床功能

嬰兒車采用嵌入式系統(tǒng)設計，通過微型直流步進電動機的轉動帶動曲柄搖桿機構運動，進而推動平面四桿機構的嬰兒椅繞機架做前后的輕輕晃動，起到嬰兒搖床的作用。而且當嬰兒夜晚睡覺啼哭時，聲控感應系統(tǒng)可自動使嬰兒車輕輕晃動，更加智能化。

3.2 報警功能

當父母推著嬰兒車外出時，如果父母需要短暫離開，設定自動報警設置，當有人靠近嬰兒車時，紅外線感應裝置收到信號，反饋給單片機，單片機對聲音系統(tǒng)發(fā)出指令，使聲音系統(tǒng)發(fā)出警報聲提醒父母有人靠近嬰兒車。

3.3 聲控檢測功能

使用單片機集中控制，當嬰兒開始啼哭，聲音達到30 dB左右時聲音傳感器將會啟動，并傳遞信號給單片機，由系統(tǒng)自動輸出信號，控制步進電動機的啟動和運行時間。

在室內(nèi)時嬰兒車可以作為搖籃車使用，尤其是當嬰兒夜晚睡覺啼哭時，聲控感應系統(tǒng)可自動使嬰兒車輕輕晃動，也可讓父母錄好聲音，當孩子哭鬧的時候播放以安撫孩子，讓年輕的父母更加省心省力。

當父母推著嬰兒車外出時，如果有事需要短暫離開，可啟動報警程序，當有人靠近嬰兒車到一定距離時，就會發(fā)出報警聲。采取了折疊式設計，進而使外出或上下樓時攜帶更加便攜，最為重要的是在車上車上裝有太陽能電池板及蓄電池，可隨時隨地進行充電，即使在晚上也能正常工作。

4 結論

該文分析了目前市場上銷售的嬰兒車的特點、構造及優(yōu)劣，從而得到了設計智能嬰兒車的最初構想。合理利用簡單機械機構完成了車體折疊結構設計、遮陽傘折疊結構設計和推手折疊結構設計，使嬰兒車可以在不使用時折疊起來，節(jié)省空間。

嬰兒車電控部分設計包括語音模塊、聲控模塊、紅外傳感模塊、報警模塊等。嬰兒車由51單片機控制聲音信號中斷、嬰兒車的擺動等功能。

電力系統(tǒng)通過太陽能硅板串聯(lián)兩個二極管與蓄電池相連，再引出至減速電機和單片機開發(fā)板上，解決現(xiàn)有嬰兒車電源問題，實現(xiàn)能源綠色環(huán)保！

參考文獻

[1] Hockstein N G，Nolan J P，OMalley B W，et al，Robot-assisted pharyngeal and laryngeal microsurgery：results of robotic cadaver dissections， Laryngoscope， 2005，115（6）：1003 -1008.endprint