智能床助力婴儿睡眠解决方案

获奖等级：二等奖

设计者：刘国镪，高铖，高顺

指导老师：张祥雷

温州大学机电工程学院，温州，325005

良好的睡眠环境对孩子的成长起着重要的作用，婴儿睡眠的质量、婴儿的生理状况、婴儿的睡姿和踢被子等问题，都会影响孩子的成长。本设计团队从现代家庭的实际需求出发，设计了一款低成本的能改善婴儿睡眠问题的辅助婴儿睡眠智能床（图23）。(www.xing528.com)

辅助婴儿睡眠智能床包括控制部分和机械部分。控制部分包括婴儿生理监控系统、婴儿睡眠睡姿健康系统、智能机械手控制系统和智能终端遥控系统。机械部分包括床身、机械手、机械手导轨和电机。

工作功能：①婴儿生理监控包括压电膜传感器采集婴儿的睡眠数据、温度传感器采集婴儿体温并同婴儿适宜的温度相比较、湿度传感器等判断婴儿的生理状况并通过移动网络与移动终端连接，能够让用户实现对婴儿睡眠的监控。②婴儿睡眠睡姿健康系统通过摄像头对婴儿的睡姿进行采集分析，通过移动网络与移动终端连接，让用户了解婴儿睡姿存在的问题并进行调整。③智能机械手控制系统通过机械手上的摄像头确定婴儿是否发生踢被行为，如果发生将会根据婴儿的睡姿、位置进行合理的盖被。如果婴儿生理监控系统判断婴儿因为温度过高而不适，智能机械手将会通过调整被子来调节温度，使婴儿拥有良好的睡眠质量。④智能终端遥控系统通过移动终端对智能婴儿车进行实时监控和操作，让用户能够对婴儿进行无微不至的照顾。

工作流程：①通过树莓派（Raspberry Pi 3B）将各个传感器收集的信息串联分析，将婴儿的生理状况、睡眠姿势位置和是否存在踢被现象进行分析。对不同情况给出对应的解决方法。②由C32 HD1080P高清立式USB摄像头确定婴儿的位置并启动相应位置的压电膜传感器、温湿度传感器，收集婴儿的睡眠数据并将其发送至手机移动端。若出现被子内温度超过婴儿适宜的温度或者婴儿出现踢被现象，则将信号传送给STM32F407开发板，控制启动机械手去调整被子。机械手和温度传感器将相互配合，通过机械手去调整被子，让被子内的温度保持在适宜的范围，解决婴儿踢被问题，而不是简单地把被子复位。

图23　辅助婴儿睡眠智能床