蘇宇杰 趙 素 趙宏慶 徐志琳 陸逸倫 韋心然 / 上海電機學院機械學院

淺談智能睡眠喚醒裝置

蘇宇杰 趙 素 趙宏慶 徐志琳 陸逸倫 韋心然 / 上海電機學院機械學院

在大學中早起是一大難事，鬧鐘響起后直接被按掉，人繼續(xù)進入睡眠狀態(tài)；寢室中多使用遮光床簾，學生在光照不足且多為單側光源的環(huán)境下看手機，長期會造成視力損傷。本文研究了一套智能睡眠喚醒裝置，通過提前設定時間，在觸發(fā)鬧鈴的同時拉開遮光床簾，并啟動寢室床用環(huán)繞燈組來模擬自然光，用人性化的方式來喚醒睡眠者；在夜間環(huán)繞燈組能為在床上使用手機的學生提供均勻溫和的光照，從而保護使用者視力。

自動床簾；環(huán)繞燈組；智能鬧鐘；大學生；視覺保護

引言

目前問題在于寢室床簾都需要外力才能打開，自動化程度為零；寢室床簾多用不透光布料，并利用簡單的掛鉤懸掛；鬧鈴只有聲音，且容易關閉導致忽略。以上種種現(xiàn)狀導致了大學生起床難問題。現(xiàn)今越來越多的學生喜歡在昏暗的寢室床上使用手機，市場上沒有一款適合的燈來提供均勻光照。本裝置采用一體化設計，一套智能睡眠喚醒裝置可代替鬧鐘、一組手提燈以及清晨無人拉床簾，能有效幫助早起情況，改善了夜間寢室床上看手機的環(huán)境，達到護眼的效果。本裝置符合新時代智能家居方向，用人性化的生物喚醒方式來解決起床難問題，能很好融入日常生活，能契合廣大學生一族的普遍需求。

1.工作原理及設計方案

本套裝置很好的結合了床簾、鬧鐘和一組護眼燈，用一套裝置實現(xiàn)了真正人性化地喚醒睡眠者。通過模擬天亮后的光照，配以清晨的自然聲音，并且自動拉起床簾打破寢室用床的密閉環(huán)境[1][2]。環(huán)繞燈組還能改善學生夜間寢室床上用眼的環(huán)境，為他們提供良好的整體均勻光源?？朔爽F(xiàn)有技術的不足，達到自動化運作，并改善使用條件。

采用電子鐘的電子芯片，設定觸發(fā)時間，同時連接電動機、揚聲器與紅外接收器，以同時激活三種功能：自動拉床簾、鬧鈴、均勻光照。據(jù)研究表明睡眠時人對光照具有一定敏感性，采用溫和的光照來喚醒睡眠者是種有效的方式[3]。環(huán)繞燈組是由六個特制夾子燈構成的，夾子燈通過紅外收發(fā)裝置遠程操控開關，以避免在寢室床架上鋪設電線，使得寢室使用的安全性大大增加，同時夾子燈還有獨立的開關單獨控制燈光工作，以便解決夜間寢室床上照明的需求。 智能睡眠喚醒裝置及夾子燈分別如圖1與圖2所示。

圖1 智能喚醒裝置外觀

圖2 特制夾子燈

2.關鍵結構設計

本套智能睡眠喚醒裝置由控制系統(tǒng)、驅動機構和環(huán)繞燈組組成。主要包括：電子控制面板、驅動電機、齒輪組、電子顯示器、主動輪以及輔助輪、紅外收發(fā)裝置、按鈕式控制開關、常用夾子、LED燈。

2.1 驅動機構——主動輪與輔助輪設計

驅動機構位于裝置上蓋內，包括驅動電機和主動輪，驅動電機和主動輪通過齒輪組實現(xiàn)聯(lián)動，主動輪與滑竿的頂部相接觸，且主動輪的滾動面具有與滑竿相匹配的滑槽。進一步的，裝置內還設有三個輔助輪，包括位于上蓋內的輔助輪以及位于卡扣內的兩個輔助輪；主動輪以及位于卡扣內的兩個輔助輪的滑槽內壁表面設有橡膠涂層。此設計能較好地實現(xiàn)在寢室床架上運動，并拉動床簾。

2.2 環(huán)繞燈組

環(huán)繞燈組用六個特制燈構成。單個特制燈由常用夾子、紅外接收器、LED燈、獨立開關與紐扣電池組合而成。

可方便地固定在桿架上的燈具，包括一具有兩活動端C字形夾具，活動端一側帶有把手；夾具的把手間設置彈簧，側部設置LED燈，按鈕式控制開關位于LED燈一側，紐扣電池設置在夾具內側面；LED燈、按鈕式控制開關以及紐扣電池之間通過電路連接。能在夜間為寢室里使用者提供均勻環(huán)繞光源，從而保護視力[4]；環(huán)繞燈組六個特制夾子燈為一組，采用紅外接收器能統(tǒng)一由智能睡眠喚醒裝置操控開關，方便安全；環(huán)繞燈組可隨意放置于床架之上，不會影響到使用者睡眠，并節(jié)省寢室床上空間。

3.所述智能睡眠喚醒裝置具體運行方式為

夜間睡前根據(jù)自身需求設定喚醒時間，可以從電子顯示器上確認時間，拉上床簾并與本裝置相連接。在昏暗的寢室床上可以通過單獨控制開關開啟環(huán)繞燈組，利用夾子隨意調整燈組位置，為夜間用眼提供良好的環(huán)境，入睡前關閉即可。清晨本裝置的電子控制面板同時觸發(fā)驅動電機、揚聲器和紅外發(fā)射器，主動輪運作拉開床簾，鬧鈴響起，紅外接收器啟動環(huán)繞燈組進行光照。打破原本穩(wěn)定封閉的寢室床上空間，使睡眠者感受到聲音與光照，通過多個感官來有效喚醒睡眠者。

4.結束語

本裝置將鬧鐘、多個護眼燈的功能相結合，并且做到能自動化定時拉開床簾，一個小機器同步運作多個功能，且操作方便，安全性高。提供的均勻環(huán)繞燈光可用于夜間臥床看手機時啟用，達到護眼的效果，實用性高。利用聲音、光照和外界環(huán)境相結合，用生物喚醒的方式來解決起床難問題，具有很大創(chuàng)新性。在現(xiàn)實生活中有著巨大的潛在市場，符合未來智能化家居方向，能改善寄宿型學校的學生在寢室的日常生活。從多角度而言，可見智能睡眠喚醒裝置具備創(chuàng)新性、人性化、實用性和可發(fā)展性的特點。

[1]沈中成，帶強閃光的“懶漢鬧鐘”[J],中小企業(yè)科技，2003，（10）：26；

[2]李倩倩，徐秋瑩，萬然，鬧鐘的人性化設計[J]，包裝工程，2007，（8）：74-75；

[3]Jacob，起床的創(chuàng)意[J]，設計，2012，（12）：172-177；

[4]潘有彬，諸玉華，視覺功能與照明光環(huán)境[J]，中國照明電器，2016，（6）：15-21；