骑行智能安全辅助头盔的研究 中等

一、研究背景：

近年来，在新闻中多次看到有人在骑车时因未注意后方人员，而被撞，这件事件让我们深感痛心，为了解决这个问题，我们决定研究一款智能安全辅助头盔。希望这款装置能够帮助人们减少此事故的发生。

二、研究成员：

胡梓轩（组长）、隋禹南、李定远

三、研究分工

1.胡梓轩（组长）：撰写研究报告、督促组员制作进度、绘制犀牛图

2.隋禹南：编写程序、绘制思维导图

3.李定远：绘制草图

研究材料

Arduino Uno套件（超声波测距传感器、电源等）、3d打印机及耗材

五、研究过程

研究一：运用多种发明思维思考解决骑行的安全问题

1.问题定义与初步思考

在研究之初，我们明确了这个问题的核心：如何有效减少人员在骑车被撞。我们认识到这是一个技术问题。

2.发明技法应用

事故启迪法：我们运用事故启迪法，认为在头盔上增加保护装置可以有效减少被撞的机率。

头脑风暴法：我们进行了一系列的头脑风暴会议，鼓励团队成员提出各种可能的解决方案，不受任何限制。这帮助我们列出了如语音提示、警示灯、摄像头等可能的方案。

聚合思维：在众多的想法中，我们发现警示灯具有独特的优势。它能实时、直接地传达信息，确保使用人员在任何情况下都能立即得到反馈。此外，灯光提示不需要使用人员去阅读，覆盖面更广。

联想创意法：我们参考了公共场所的其他类似情境，如街道边、马路上等，这些地方通常通过灯光提示来引导。这进一步证实了灯光提示的可行性和有效性。

3.细化与选择

可行性分析：我们对灯光提示的可行性进行了深入分析。考虑到出街道边的噪音水平、使用人员的多样化背景等因素，灯光提示在这些情境下更为可靠和有效。

用户需求考虑：我们还从使用人员的角度出发，思考了不同年龄、教育背景和视力状况的使用人员的需求。灯光提示能够满足各种用户的需求，确保信息的无障碍传达。

决策制定：综合以上分析，我们团队一致认为灯光提示是最适合的解决方案。因此，我们决定将灯光提示作为主要劝导方式。

研究二：搭建头盔及编程

1.选择与采购材料

在这个阶段，我们首先选择了适合的材料来构建安全辅助头盔。选择了以下主要部件：

微控制器：作为装置的核心，我选择了Arduino Uno作为微控制器，它能够接收超声波测距传感器的信号，并根据预设的程序控制灯光提示。

超声波测距传感器：用于检测后方车辆与自己的距离，它能够实时监测后方车辆与自己的距离，并将数据传输给微控制器。

2.组装与搭建

连接超声波测距传感器与微控制器：我们将超声波测距传感器的数据线连接到Arduino Uno的模拟输入引脚上。这样，当距离超过预设值时，Arduino Uno会接收到一个信号。

编程设置：使用mind+，隋禹南编写了一个简单的程序来检测超声波测距传感器的信号。当传感器检测到时，程序会控制灯光模块开启预设的警告提示。

3.测试与调试

在完成组装和搭建后，我们进行了多次测试和调试。起初，装置偶尔会出现误判的情况，即在没有车的情况下也会触发灯光提示。通过调整超声波传感器的敏感度和微控制器的阈值设置，我逐渐优化了装置的性能，使其能够更准确地检测到车辆距离过近并相应地触发灯光提示。

通过这个阶段的研究，我们成功地使用DF套件搭建出智能安全辅助头盔，并实现了预设的功能。这为后续的研究和改进奠定了基础。

研究三：打印实物模型结构并调试硬件

1.建模与打印

在此阶段，胡梓轩用犀牛6.0的三维建模功能，根据之前的设计图纸，开始创建出智能安全辅助头盔的实物模型。犀牛6.0的精确建模能力帮助我们实现了复杂结构的细节设计，如外壳的造型、内部结构的支撑等。

完成建模后，我选择了适合的3D打印材料，PLA具有良好的强度和耐用性，适合用于制作原型。通过3D打印机，我打印出了装置壳、内部结构以及必要的连接件。

2.组装与初步测试

打印完成后，我按照设计图纸的指示，将各个部件逐一组装在一起。这包括将超声波测距传感器、灯光模块和微控制器等电子元件安装到内部结构中，并确保它们之间的连接稳固可靠。

组装完成后，我进行了再次的测试。这时主要是检查装置是否能正常工作，各部件之间的连接是否畅通。通过给装置供电并模拟情景，观察了的超声波测距传感器反应以及彩灯模块的开关情况

3.硬件调试与优化

再次测试中，我发现了一些问题。例如，超声波传感器灵敏度不够高，有时无法准确检测到物体。灯光模块的播放也不稳定。

针对这些问题，我进行了反复的调试和优化。对于超声波传感器，我调整了其灵敏度设置，并优化了与微控制器之间的信号传输。对于灯光模块，我检查了其电源供应和信号连接，确保它们稳定可靠。此外，我还编写了更加完善的程序来控制灯光模块的播放，以提高其稳定性和准确性。

经过多次的调试和优化，我们最终解决了这些问题，使装置的性能得到了显著提升。这时，装置能够准确及时地检测到物体，并发出警示灯。

4.总结与反思

通过这一阶段的研究和实践，我们不仅成功打印出了实物模型结构，还进行了深入的硬件调试和优化。这一过程不仅锻炼了我们的动手能力和解决问题的能力，还让我们更加深入地理解了物联网技术的实际应用。同时，我们也认识到在设计和制造过程中，细节的重要性以及不断迭代优化的必要性。

六、研究成果

1.使用效果：经过多次测试和改进，我们的智能安全辅助头盔终于完成了。在实际使用中，该装置能够实时检测与后方车辆的距离，并及时进行灯光提醒。引起骑行人员及时注意后方来车后，自觉避让，减少事情的发生。

2.创新点：①标识装置，更加直接、有效的保证了使用人员的安全；②设计了不易拆卸的外壳和内部结构，如果发生车祸，可以更好的保护头部，也可以拆卸与维护。

3.待改进之处：①传感器的灵敏度还有待进一步提高，以更准确地检测车辆；②灯光模块的闪烁稳定性还需要进一步优化，以确保在任何情况下都能正常显示。

七、查新报告

在研发过程中，我们进行了多次查新工作，以确保我们的发明具有创新性和实用性。通过查阅相关文献和专利资料，发现目前市场上还没有类似的智能安全辅助头盔。因此，我们认为此发明具有一定的创新性和市场前景。同时，我们也发现了一些相关的技术资料和研究成果，这些资料为我的研发工作提供了有益的参考和借鉴。