智能制造论文

专业：机械设计制造及其自动化

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学生姓名：

指导老师：

多功能智能婴儿车

一、简介：

本设计是涉及触摸感应和电磁感应的触摸感应式婴儿车智能刹车装置，哭声检测智能摇摆及报警装置，大小便检测报警装置，婴儿车智能追踪定位装置，手动可调摇篮摇摆频率装置。这些智能设计旨在防止婴儿车在有坡度的地方无人推行时发生溜动而造成的安全事故，并且跟踪定位婴儿车的位置，使婴儿车时时刻刻都在身边，哭声检测智能摇摆及报警装置和手动可调摇篮摇摆频率装置是用于减轻婴儿照看者的负担，不用时时刻刻守在婴儿旁边，大小便检测报警装置是为了提醒照看者婴儿是否大小便，方便照看者给婴儿换尿布。

本发明结构简单，安装方便，能实现婴儿车在有人控制时正常行驶，无人控制时停止锁住无法滑动，避免发生事故，并且提醒照看人婴儿车内婴儿的各种信息。

 二、技术背景：

照顾孩子的父母或是保姆不可能时时刻刻待在孩子身边，特别是在晚上，而且人们不可能因为孩子其他事什么都不做。 基于以上几点我们设计出了智能婴儿车，它能帮助父母花更少的时间更好得照顾好婴儿，使婴儿更加健康茁壮的成长，而且能在照顾好孩子的同时做些家务及一些其他事情。 智能婴儿摇篮可以提供给宝宝舒适摇晃,又可以通过自动移动和自动避障及自动追踪,使得妈妈们也可腾出手来处理家务或者休息。从而大大的减轻了婴幼儿父母的劳动负担。

婴儿车是一种为婴儿户外活动提供便利而设让的工具车，有各种车型，一般0到4岁的孩子用的是婴儿车，是宝宝最喜爱的散步交通工具，更是妈妈带宝宝上街购物出游时的必须品，而当今的婴儿车的刹车装置方面还存在一定的缺陷，使得婴儿车存在一定的安全隐患。

由于婴儿车停放位置不当或婴儿的活动等其他原因，婴儿车可能会发生溜动，从而引发意外事故，而婴儿坐在婴儿车内不具有制止婴儿车运动的能力以致发生碰撞而导致惨剧发生。现已发生多起因为家长的疏忽导致的婴儿车滑动引起的安全事故。因此安全性是购买婴儿车的最重要的指标，如果婴儿车不具备很强的安全性，就极其容易伤害到脆弱的婴儿。所以出于安全因素的考虑，婴儿车应具有自动制动的能力，特别是在无人看管时。

现有的婴儿车安全装置旨在人工制动，需要在停放时人工打开刹车，但是很多家长往往意识不到安全隐患的存在从而忽略这个步骤，导致安全事故的发生，所以现在的婴儿车安全装置并不能解决无人看管时引发的安全隐患。

该发明正是要实现婴儿车智能化，具有很强的可控性，很大程度上减少了安全隐，很大地提高婴儿车的安全性，这个设计的应用范围较广，同样也可以用于残疾人的推车等。该设计轻巧方便，功耗低，成本较低，具有很高的实用性。

三、关键词：

婴儿车  哭声检测  尿床检测  室内自由移动  智能跟踪  自动摇摆 智能刹车

四、研究现状：

智能婴儿摇篮和普通摇篮相比，功能强大，声控、遥控、电动、智能跟踪、智能避障集于一体，能够很好的为宝宝及其监护人提供很大的方便，使婴儿和监护人都能有充足的睡眠环境，使睡眠问题不再困扰婴儿的健康成长和监护人的正常作息。随着社会经济的发展，文化的进步，越来越多拥有宝宝的家庭需要一款智能婴儿摇篮，在未来将体现其优越性。

五、发展趋势： 

婴儿是一个相对较大的弱势群体，因此如何科学，合理的照顾婴儿是一门学问。在国内外市场也有一些婴儿用的摇篮，功能较少，达不到智能化，摇摆幅度也没有进行过检测，市场上的大部分摇篮摇摆幅度大小不一。主要依靠用户主观感觉来决定系统的运行，不具有科学性，因此并没有得到太广泛的应用。本作品将可编程控制器和传感器检测技术应用到宝宝摇篮，是目前市场上所没有的，并且本作品所采用的51单片机处理方式相对目前的简单的数字芯片处理方式比较而言更加方便快捷，安全稳定，功耗低，更适用于对婴儿的监控护理。婴儿一直是一个大的消费群体，故它具有很大开发价值，必将为有婴儿的家庭带来福音。

六、结构设计：

本设计以STC89C51单片机为核心，配合传感器测量技术、结合独特的机械结构使本设计工作起来方便快捷，安全稳定，功耗低，更加适用于对婴儿的监控护理。

本发明是也一种应用传感技术以及电磁感应的触摸感应式婴儿车智能刹车装置。该装置使得婴儿车必须经人体触摸后方可推动而正常行驶，可以保证婴儿车停在一些有坡度的地方无人监管时的安全。

通过安装在摇篮上的多种传感器和信号采集电路来产生控制信号并传输给单片机，单片机输出相应的控制信号并配合机械结构，从而实现摇篮对婴儿的智能监护等功能，满足了控制系统稳定性和精确控制的要求。  随着社会经济的发展，人们的生活也都逐步提升，许多拥有婴幼儿的家庭都希望孩子有个良好的成长环境，他们需要一个不仅舒适而且具有人工智能的摇篮，来为宝宝及其监护人提供方便。现代大部分人都需要工作，晚上需要充足的睡眠，但宝宝的睡眠时间不稳定，这个问题困扰大部分拥有宝宝的家庭。为了使宝宝及其监护人都能够方便，所以设计了本产品，以便监护人在晚上能够安心睡眠，而宝宝也可以及时得到体贴的照顾。  本说明书就面向婴儿智能护理设计展开深入探讨和研究。主要工作包括以下几个部分：分析智能婴儿护理技术发展现状，给出发展智能婴儿护理装置的意义，描述课题发展前景；对智能婴儿摇篮进行需求分析，确定设计方案；就智能婴儿摇篮设计进行了阐述；给出智能婴儿车的成本分析及市场前景；最后对本设计加以总结，并给出了进一步研究与设计的建议，以实现系统进一步优化。

七、智能婴儿车功能与实现原理：

1、 哭声检测智能摇摆及报警   

作用：当婴儿哭闹时，摇篮自动摇摆并播放音乐。若哭闹不止则发出警报，通知家人。 

原理：利用声音传感器搜集声波，过滤后对搜集到的声波频率进行检测，检测声音是否是婴儿哭声，进而实现婴儿车的自动摇晃或向家人报警。由于婴儿车总是被放在相对安静的地方看护，当婴儿哭闹时环境里声音的频率会大幅度升高。这也降低了过滤环境中嘈杂声音的难度。

（图为振动传感器）

2、大小便检测报警

作用：婴儿大小便后人们很难及时发现，潮湿的衣物对婴儿的健康有很大影响。此装置有利于帮助人们解决以上问题。

原理：利用湿度检测模块，当婴儿大小便时发出报警，让人们及时为婴儿更换尿片。当湿度检测模块检测到周围空气湿度升高到一定值的时候，蜂鸣器便发出警报声。当湿度检测模块变干燥后，或是家长过来将报警开关关闭，警报声就会解除。

3、手动可调摇篮的摇摆频率 

作用：可根据婴儿的不同需求，手动调节摇篮的摇摆速度。比如：在婴儿比较活跃时候调快转速，婴儿将要入睡时候调慢摇篮摇摆速度。

原理：通过调节旋钮调节电路的电阻，从而调节电流，电机的转速也就随着电流的变化而变化。

4、婴儿车智能追踪定位装置

作用：自动跟踪定位婴儿车位置，然后将位置信息传输到照看人手机

原理：基于安卓和蓝牙智能定位及传输信息，将婴儿车的位置发送到照看人手机里。

5、婴儿车的自动刹车功能

作用：其主要是在婴儿车的手把上安装触摸感应装置；并在两后轮旁分别安装连接传感器的刹车装置，该装置包括齿轮盘、可固定弹簧并绕上线圈的铁棒(即刹车杆)、永久性磁铁、空心的套筒。当手触碰感应区或触碰感应区时，铁棒上就会产生电流，电流的方向决定铁棒的磁性，不同的磁性控制铁棒是否卡住小齿轮盘，也就是控制婴儿车停止锁住还是能够自由行驶。

（1）触碰启动婴儿车，其特征是当无人触碰婴儿车感应区时，刹车系统使婴儿车后轮固定不能转动，当人体触碰到感应区时后轮才能处于可转动的状态。

（2）触碰启动婴儿车,其特征在于在婴儿车手把上安装电容式触摸感应装置用于接收外界信号，判断是否有人在推婴儿车，并在手把上装开关，当长期放置时即可关闭开关。

（3）触碰启动婴儿车，其特征在于在婴儿车上装有芯片，由传感器接收到的信号，经过数模转换，传入芯片，控制电路，进而控制刹车装置。

（4）触碰启动婴儿车,其特征在于在婴儿车上安装由线圈自感形成的电磁铁控制的刹车系统,来进行对婴儿车的制动。当长期没有人操作婴儿车时，可以关闭开关，但铁棒处于制动状态，有人控制时,铁棒产生磁性，与水久磁铁相吸，铁棒收入，婴儿车能够自由行驶，当手离开后,铁棒产生相反的磁性，与永久磁铁相斥，并有弹簧弹回回来的位置，撄儿车将不能发生滑动。

原理：

如图所示，这是智能刹车关闭和婴儿车启动的流程图，该装置包括电容式触摸传感装置，电路装置，刹车装置。电路装置包括芯片以及控制的电路。

如图所示，感应装置1安装在手把上，刹车装置为2，电路装置为3，放在婴儿车下部。4为轮子内侧的小齿轮盘，齿轮盘4是与轮子5固定在一起的，所以通过控制齿轮的转动,控制婴儿车的活动。电源关闭按钮为0，关闭后保持刹车状态，但此时将无法关闭刹车。

如图所示，该刹车装置是这样的：在婴儿车两个后轮5内侧各安装上一个齿轮盘4，在靠近齿轮盘4的位置焊接悬挂固定空心柱状的部件6和7，6与婴儿车原有支架焊接在一起。在空心管7内部远离齿轮盘的一端固定一个小的圆柱状永久性磁铁8，在该部件靠近齿轮盘一侧安装一根铁棒10。该铁棒10是这样的：中间是凸起的以铁棒中心为轴的圆盘11，该圆盘11用以卡住弹簧9，防止弹簧9发生滑脱，其他部分粗细均匀。弹簧9放置于圆盘11和磁铁8之间。该铁棒上绕有线圈12，并且用电线通过部件6与电路相连。刹车时通过铁棒10的弹出，铁棒末端卡进齿轮盘4，从而达到制动的目的。

八、整体模拟图：

参考文献：

触摸感应式婴儿车设计专利，机械原理，机械创新创意236期

心得：

通过思考生活中的点点滴滴，结合所学到的知识，来设计一个有用的智能制造。就如智能婴儿车，现有的婴儿车安全装置旨在人工制动，需要在停放时人工打开刹车，但是很多家长往往意识不到安全隐患的存在从而忽略这个步骤，导致安全事故的发生，所以现在的婴儿车安全装置并不能解决无人看管时引发的安全隐患，而本发明结构简单，安装方便，能实现婴儿车在有人控制时正常行驶，无人控制时停止锁住无法滑动，避免发生事故，并且提醒照看人婴儿车内婴儿的各种信息。

智能婴儿车设计报告