智能不倒翁蛋壳式婴儿自娱自乐窝

冯卫波 郝传柱

摘  要：本文设计了一款外形为不倒翁蛋壳式的智能婴儿娱乐装置，文章首先对国内外婴儿床的研究现状进行分析，然后分别阐述该装置的设计理念、设计需求以及总体构成，力求通过该装置的设计与应用起到电子保姆的作用，使婴儿在蛋壳里可以自娱自乐，开发智力，为看护者腾出更多的时间做其他事情，解放家长的双手，减轻看护者的辛劳。

关键词：智能装置;不倒翁;婴儿娱乐装置

中图分类号：TS665.1;TP273      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）16-0148-03

Abstract：This paper designs a smart baby entertainment device with a tumbler eggshell shape. Firstly，it analyzes the research status of cribs at home and abroad，and then elaborates the design concept，design requirements and overall composition of the device，and can play the role of electronic nanny through the design and application of the device. The baby can entertain himself in the eggshell，develop intelligence，free up more time for the caregiver to do other things，liberate the parents’hands and reduce the hard work of the caregiver.

Keywords：smart device;tumbler;infant entertainment device

0  引  言

随着科技的不断发展，智能家居逐步走入千家万户，新型的婴儿娱乐装置受到人们越来越多的青睐。由于父母与婴儿的生物钟不一致，加上父母无法时刻留在婴儿身边照看，很容易出现危及婴儿生命安全的事。对此，本文设计一款智能不倒翁蛋壳式婴儿娱乐窝，具有多功能设计，可使家长解放双手、轻松带娃。

1  婴儿床的研究现状

在国外研究中，俄罗斯在不倒翁玩具中获得灵感研制出泡泡婴儿床，完全打破传统婴儿床的设计理念。泡泡婴儿床其外形设计为碗状，由液态聚合物经真空造型后形成床体，外观利用纳米二氧化钛涂层，可使透光度增加，具备电离功能，支持自我净化，有助于消除异味。当床体暴露在阳光下时，二氧化钛纳米粒子将发挥作用，在光催化作用下减少灰尘污垢的侵袭，减少和预防空气污染的发生。当宝宝长大后，还可将其变成摇摇椅或者玩具收纳盒。Rockid与常规婴儿床不同，不但具备舒适的床位，还在旁边预留看护者的座位，坐在上方可轻轻摇晃、读书或者哼唱摇篮曲，看着宝宝入睡，体验做母亲最幸福的时刻。

在国内研究中，婴儿床的使用率与国外相比较低，主要应用于中高收入家庭，根据材料的不同可分为竹子、实木、竹藤、多种材料混合婴儿床;根据功能的不同，可分为折叠式、多功能、脚踏式三种，其中，可折叠婴儿床采用机械结构，在折叠后变成婴儿用品旅行袋，收纳各类婴儿用品，具有较强的实用性;多功能婴儿床大多具有多种用处，可变成桌椅、摇床等，床体的高度可根据实际需求调整，喂奶方便，还可变成成长型婴儿床;脚踏式婴儿床具有脚踏板，通过拉绳驱动摇篮摇晃，不用时可将踏板收起，也可将其悬挂起来，内部结构较为简单，使用较为便利[1]。

2  智能不倒翁婴儿自娱自乐窝的总体设计

2.1  设计理念

本装置主要针对不会走路、需要怀抱的婴儿，将婴儿放入该装置中，具有安全不倒、多样化哄孩子功能，孩子在里面可以自娱自乐，增长见识、开发智力，具有电子保姆的作用，可以为看护者腾出更多的时间做其他事情，解放家长的双手，减轻看护者的辛劳。

2.2  设计需求

在我国二胎政策放开后，部分二胎家庭的大孩子年龄尚小，小孩子又刚刚出生，增加了看护者的负担，只有在孩子睡着后才可做其他事情，怀抱着婴儿时什么事情都干不了，放在床上又担心会掉下来摔伤，放在婴儿车里孩子又会因为受到束缚而哭闹不停。为了保障婴儿安全，为看护者卸下负担，使其能够有更多的时间做自己的事情，本文设计出一款不倒翁蛋壳式多功能看护装置，将婴儿放入其中具有安全不倒的功能，且内含多样化哄孩子功能，婴儿在其中可以自娱自乐，增长见识，有助于智力开发，起到电子保姆的作用，使得看护者解放双手，拥有更多的自主时间。

2.3  整体设计

在日常看护中，可将该装置放置在家长的附近，装置下方具有平衡不倒功能，无论婴儿在内部站在哪个部位，蛋壳都不会倒下，反而会左摇右摆使其感到新奇和愉悦。蛋壳内部婴儿的站板与上方均设置了琴键，婴儿脚踩或者双手拍打上方不同琴键便会发出不同声响，灯条也会随着不同声响发出不同颜色的光;装置内部具有尿湿报警机制，当婴儿尿床时会及时提醒家长为孩子更换衣物，环形平台中设有摄像头，可与家长的手机链接，便于家长随时观察孩子动态，内部还设有电子相册，相册内可上传家长、宝宝以及其他卡通图片，供婴儿自行翻阅欣赏，同时还设有学习平板电脑，婴儿可自行观看视频、玩游戏，开发智力、增長见识，具体设计如图1所示[2]。

该装置还安装了母婴对讲装置，家长可随之通过平板电脑与婴儿视频聊天，内部设有恒温、自动伸缩的水杯，可供婴儿饮水、喝奶，还具有音响按钮，可播放宝宝喜欢的音乐以及一些妈妈的关爱录音等等，如图2所示。

平台中具有环形防护与报警支架，上面悬挂一些宝宝喜欢的小玩具，平台下方还设有可拆卸的休息座椅，如图3所示。其中，靠背具有较强的透气性能，1为空气流通装置，整体外壳为双层中空，上方环形娱乐平台的高度可以调节;2为平衡装置，中间位置设有控制机关和执行系统，外壳的内部具有灯条，安装LED发光二极管，可形成多样化流水变换图案，具体如图4和图5所示。

2.4  中央控制系统设计

该系统主要包括手机APP、摄像头、执行机构、物联网、温度传感器、压力传感器几个方面，具体如图6所示。

在传感器的准确性方面，驻极体话筒对婴儿哭声具有较强的敏感性与准确性，且设有带通滤波器，大部分情况下，婴儿哭声在500Hz左右，潜在干扰源为100Hz，脚步的声频更低，以往智能婴儿装置中的二阶带通滤波器特性无法充分满足要求，因此，在本设计中将带通滤波器增加到四阶甚至八阶，使传感器的判断更加精准。装置还设计了婴儿危险报警功能，可有效避免婴儿在睡觉时出现受潮、着凉等情况，在婴儿座椅上面设计了一块形变传感器，大小适中，可借助电路模块、聲音报警等发出警报，最大限度保障婴儿安全。对于婴儿大小便问题，装置中安装了湿度传感器与温度传感器，当检测到孩子被窝达到一定湿度时，便会自动报警，提醒看护者为其更换衣物，当检测到孩子被窝温度过低时也会自动报警，另外，还具有防踢被功能[3]。

在执行机构方面，当婴儿在蛋壳内处于安睡状态时，对床体摇动频率与幅度的要求较高，刚开始要缓慢的摇动，放出的音乐要轻缓，声音要逐渐增加，以免惊吓婴儿，这些都需要依靠执行机构来完成。当婴儿半夜醒来时，装置会自动摇动，且伴随轻柔的催眠曲或事前录下来的母亲的关爱声，还可加入一些逗婴儿玩的设计。

该装置可利用物联网与家长的手机APP相连，使家长随时了解婴儿的动态，还安装了母婴对讲装置、摄像头等，家长可随时通过平板电脑与孩子视频聊天，智能语言模块采用Sensory公司研制的集成语音识别芯片RSC-364，该芯片主要应用于智能家电的语音控制、识别、身份认证、录音回放等功能，芯片的内部采用神经网络语言识别算法，可过滤掉与说话者无关的噪音，识别准确度可达到97%。除此以外，中央控制系统中还具备音乐播放功能，在装置外侧设置播放开关，家长在哄宝宝时可利用音乐吸引婴儿的注意力;在照看婴儿时常常需要准备许多物品，如婴儿玩具、尿布等等，而智能婴儿装置的下方还设置了储物功能，利用两个安全隔板在蛋壳的下方设置了储物空间，便于家长使用。

3  结  论

综上所述，本文设计的不倒翁蛋壳式婴儿智能装置，将电子、机械、自动控制等多学科的知识整合起来，本着人性化的设计理念，具备语音通话、音乐播放、电子相册、监控录像等多种功能，具有较强的可靠性与实用度，可为看护者腾出更多的时间做其他事情，解放家长的双手，减轻看护者的辛劳。

参考文献：

[1] 李翠玉，徐玏.多功能智能婴儿床的设计 [J].大众文艺，2018（9）：52.

[2] 刘丹丹，李强，冯江才.恒温恒湿智能显示控制婴儿床的设计——辽宁省大学生创新创业训练计划项目 [J].电子制作，2014（8）：9-10.

[3] 古玉年，赵志强.基于MSP430的智能婴儿床的设计与实现 [J].苏州市职业大学学报，2009，20（1）：32-36.

作者简介：冯卫波（1997.07-），男，汉族，山东青州人，本科，研究方向：自动化;郝传柱（1983.04-），男，汉族，山东聊城人，讲师，工程师，本科，研究方向：自动化、控制工程。