智能可穿戴近視預防系統的設計與應用

焦云菲

我周圍的同學大部分都是近視眼，而且現在各類電子設備使得“低頭族”越來越多，更是讓青少年的視力健康問題雪上加霜。我的項目就是想要改善這種狀況。

根據資料和觀察周圍人的用眼習慣，我經分析認為，導致青少年近視最主要的原因是長期低頭看書或者電子屏幕，用眼姿勢不正確，所以我想設計一種具有預防近視和提醒功能的智能可穿戴近視預防系統。

這一系統由智能可穿戴項鏈和手機應用程序組成。項鏈佩戴于使用者頸部，位于使用者頸椎后方的部分是微機電系統（MEMS）加速度傳感器模塊；吊墜則包含計算單元和藍牙模塊（圖1）。

人頸椎的活動可以引起MEMS加速度傳感器中小質量體的位置移動，小質量體移動的加速度和傳感器中電容變化量相對應，由此可以測得外力引起的加速度大小，從而得到人頸椎位置的變化。

數據傳輸模塊將頸椎部位姿態信息通過藍牙傳輸給手機。預裝應用程序的手機處理該信息，實現姿態解算，通過模式識別判斷使用者的姿態是否會損傷視力，再通過響鈴、振動、語音等方式提醒使用者。含電池的吊墜有一定重量，這有利于保持重心穩定，便于佩戴。

在完成了智能可穿戴近視預防系統的設計和制作后，我還進行了多人次、多姿態的數據采集實驗，并分析了數據。這些結果為這一系統的嵌入式軟件設計和操作模式設定提供了重要參考。

指導教師 錢利群 邱云周

專家說：這個作品不僅完成了硬件設計，還完成了手機App的設計，十分完善。我尤其喜歡作者的“吊墜”設計，吊墜模塊對頸后模塊采集到的數據進行處理后再決定是否提醒使用者注意身體姿態，比較嚴謹?，F在的設計有效但可能不夠“美”，如果將外觀設計得更時尚，是否更加適合推廣？