交互型智能护眼手机支架

◎浙江省嘉兴市桐乡六中教育集团实验中学 彭健辉

创作背景：

手机因其强大的功能，成为我们生活中的得力助手，但如果使用不当，可能诱发近视。

传统的手机支架几乎只有摆放手机这一种功能，对自控能力较差的群体起不到实时监控和提醒的作用。因此，我利用所学知识，制作了交互型智能护眼手机支架，以保障用眼安全。

作品结构：

图1 作品外观图

图2 作品内部结构图

交互型智能护眼手机支架由树莓派、超声波传感器、红外传感器、电风扇、舵机和显示屏等构成。

超声波传感器能够通过超声波探测传感器与前方物体的距离；红外传感器可靠性高、响应速度快，能够较为精准地测量物体是否靠近；舵机能控制部件以一定的角度转动；OLED显示屏实时显示当前时间、屏幕与用户的距离、使用时长等信息；按钮用来控制电风扇风力，在天气炎热时加快周围空气流动，达到降温的目的。

制作过程：

1.3 D建模

我利用三维图形图像软件Blender进行3D建模，设计出交互型智能护眼手机支架的外观和内部构造。在模型上开孔，方便连接电源和开关。在模型上加连接柱，用于固定器件。设计加强筋，避免结构变形。

我使用Creality Slicer切片软件对手机支架模型进行切片，并利用3D打印机打印出手机支架各部件。

图3 3D建模图

图4 模型切片

2.搭建硬件

确定每个元器件都能正常运行后，我开始组装交互型智能护眼手机支架。我先将树莓派、按钮、OLED显示屏安装在模型内部，增加支架总质量。再将超声波传感器安装在模型的外侧，更好地节省内部空间，同时提高传感器灵敏度。将舵机安装在手机支架上部，用于控制手机支架转动。最后安装红外传感器、电风扇等电子元器件。至此，交互型智能护眼手机支架组装完成。

图5 3D打印模型

图6 手机支架组装及调试

3.编写程序

我使用古德微平台添加控件和图表，并进行参数设置，实现可视化反馈。

操作方法：

将手机放置在交互型智能护眼手机支架上，红外传感器检测到物体，向树莓派发送信息。树莓派接收到信息后，启动OLED显示屏、舵机、超声波传感器等电子元器件。同时，可以通过物联网向手机支架发送使用时长，以控制使用时间。

使用时，如果超声波传感器检测到人脸与手机支架的距离小于45 cm，舵机便带动手机支架转动，音响播放“太靠近了，请远离”。当检测到人脸与手机支架的距离超过45 cm，过2秒后，手机支架转回原位。这样，可以使用户与手机保持一定的距离，达到保护视力的目的。

在使用时间内，如果移走手机，则各电子元器件关闭。如果达到设定时长，则舵机带动手机支架转动，音响播放“时间到了”，以限制使用时间。

使用完毕后，树莓派向手机端发送使用时长、支架转动次数等数据，并形成可视化图表。

创新点：

1.可向手机支架发送“使用时长”指令，实现对手机支架使用时间的控制。

2.通过红外传感器的使用，提高手机支架计时的精确度。

3.通过超声波传感器测量距离，并使用OLED显示屏实时显示用户与手机支架的距离，同时配合音响播放指令，起到双重提醒的作用。

4.舵机带动手机支架转动，实现强制护眼的目的。

5.使用完毕后，手机支架通过网络向手机端发送本次使用情况的文字、图表等数据信息，让用户及时了解本次的手机使用情况，以达到纠正错误用眼行为的目的。（指导老师：周婷）

专家点评

彭健辉同学的交互型智能护眼手机支架，是一件源于自身兴趣的创客作品。这是因为就其相关关键词查新的结果表明，涉及智能护眼的手机支架专利，如“智能手机支架的设计”和“一种电子智能的手机支架”等已分别于2019年、2022年公开。彭健辉同学依据自己的观察和思考，产生了类似的创意，并将其物化与大家分享，充分体现他的创新热情，以及对3D建模、搭建硬件、程序编写等相关技术的应用能力。

这里应指出的是，作为青少年学生来说，在以项目学习方式培养创新素养的时候，一定要注意选题的原创性。2024年《政府工作报告》提出要“加快发展新质生产力”。而新质生产力就是创新起主导作用，摆脱传统经济增长方式、生产力发展路径，具有高科技、高效能、高质量特征，符合新发展理念的先进生产力质态。因此，我们从小就要注重培养原创能力，以便为发展新质生产力打下厚实的基础。