廣東省韶關(guān)碧桂園外國語學(xué)校 李泓毅

設(shè)計(jì)背景：

近年來，由于中小學(xué)生用眼習(xí)慣差、用眼過度、戶外活動(dòng)缺乏等因素，我國兒童青少年近視率不斷攀升，近視低齡化、重度化日益嚴(yán)重，“兒童青少年近視防控”已成為關(guān)系國家和民族未來的大問題，大家都應(yīng)該高度重視。

我綜合運(yùn)用3D 打印、編程等設(shè)計(jì)了作品“視力寶”，通過超聲波測(cè)距傳感器檢測(cè)眼睛與物體的距離是否安全，提醒兒童青少年視物時(shí)眼睛離物體不要太近，從而幫助他們養(yǎng)成良好的用眼習(xí)慣，預(yù)防近視。

查找資料：

預(yù)防近視最有效的方法是養(yǎng)成良好的用眼習(xí)慣，包括眼睛與所視物體保持安全距離，在用眼一段時(shí)間后適度休息。

眼睛與所視物體保持多遠(yuǎn)的距離最合適呢？用眼多久后需要休息呢？

我上網(wǎng)查找相關(guān)資料，了解了這些信息：使用電腦時(shí)，眼睛與顯示屏的安全距離約為60 厘米；使用手機(jī)時(shí)，眼睛與手機(jī)的安全距離為40 厘米～50 厘米；看書時(shí)，眼睛與書本的安全距離約為33 厘米。兒童青少年在用眼約30 分鐘后應(yīng)當(dāng)休息。

制作過程：

1.連接硬件

選擇掌控板作為主控板，將掌控板與超聲波測(cè)距模塊等連接。

相比其他開源主控板，掌控板體積小、功能集中，能通過編程實(shí)現(xiàn)測(cè)距警報(bào)提示、定時(shí)休息提醒等功能，且可連接外部零件。

圖1 硬件被連接在一起

2.編輯程序

采用mPython 操作平臺(tái)編程，實(shí)現(xiàn)兩大功能：當(dāng)超聲波測(cè)距傳感器與人臉的距離超過安全距離時(shí)，主控板發(fā)出警報(bào)，提醒用戶距離過近；當(dāng)開啟自動(dòng)計(jì)時(shí)功能后，一旦超過預(yù)設(shè)的時(shí)間，主控板就會(huì)發(fā)出警報(bào)，提醒用戶休息。

3.外觀設(shè)計(jì)

采用3D one 建模并3D 打印外殼。外殼能隱藏主控板及其他零件，起保護(hù)作用，且外觀美觀。

外殼上設(shè)有一個(gè)夾子，可使“視力寶”方便地夾在電腦、手機(jī)、書本等物品上，在不同的用眼場(chǎng)景中發(fā)揮功用。

圖2 3D 外殼及背后的夾子

使用方式及效果：

先打開“視力寶”外殼，再打開主控板電源開關(guān)，接著通過操控“視力寶”側(cè)面的觸摸開關(guān)選擇模式。

“視力寶”在開機(jī)后默認(rèn)為電子產(chǎn)品使用模式，在這種模式下，當(dāng)人臉與超聲波測(cè)距傳感器的距離小于40 厘米時(shí)發(fā)出警報(bào)，提醒用戶距離過近。

“視力寶”被切換為書本模式后，當(dāng)人臉與超聲波測(cè)距傳感器的距離小于30 厘米時(shí)發(fā)出警報(bào)，提醒用戶距離過近。

“視力寶”被開啟后自動(dòng)計(jì)時(shí)，當(dāng)使用時(shí)間達(dá)到30 分鐘時(shí)，主控板播放音樂，提醒用戶休息。

圖3 “視力寶”上的觸摸開關(guān)

圖4 “視力寶”被切換為書本模式

創(chuàng)新點(diǎn)與展望：

“視力寶”攜帶方便，集多種功能于一體，能運(yùn)用在不同的用眼場(chǎng)景中，通過傳感測(cè)距、用眼計(jì)時(shí)等幫助兒童青少年養(yǎng)成良好的用眼習(xí)慣。

“視力寶”在外觀上稍顯笨重，還有改進(jìn)的空間。接下來，我會(huì)美化其外觀，改善用戶的使用體驗(yàn)，并選用更小的組件，做出更實(shí)用的作品。

圖5 “視力寶”被夾在不同的物品上使用

老師推薦：

作者從生活實(shí)際出發(fā)，以保護(hù)兒童青少年視力為目標(biāo)，通過軟硬件編程設(shè)計(jì)“視力寶”，有創(chuàng)意，重實(shí)踐，值得推薦。