一種智能教學機器人的製作方法

2023-10-05 00:05:19 2

本發明涉及機器人領域，具體而言，涉及一種智能教學機器人。

背景技術：

目前人工智慧技術得到空前的發展，各行各業都開始利用人工智慧技術，使各行各業都帶來了嶄新的發展機遇。

在教學領域，也逐漸嘗試引用人工智慧設備進行現代化教學的改進，通過人工智慧設備能夠大幅度提升教學效率，減少備課時間，提升課程效果。人工智慧設備同樣也能應用於家庭教育，使學齡兒童在家庭就能夠接收到良好的教育，也能夠家長節省時間及精力。

但目前的人工智慧教學設備發展存在的問題是發展時間較短，結構比較單一，不能多樣化地進行教學。

技術實現要素：

本發明提供了一種智能教學機器人，旨在解決現有技術中的上述問題。

本發明是這樣實現的：

一種智能教學機器人，包括機體，所述機體包括機身及頭部，頭部設置在機身的上部，且頭部能夠轉動；機體包括控制系統、行走系統、展示系統、語音播放系統及輸入系統，所述行走系統包括連接控制系統的滾輪，所述展示系統包括連接控制系統的觸控顯示屏，所述語音播放系統包括連接控制系統的播放器，所述輸入系統包括連接控制系統的音頻輸入模塊；所述滾輪設置在機身的底部，所述觸控顯示屏設置在頭部，所述機身上還設置有展示板。

進一步地，所述滾輪有四個，所述機身的底面呈圓形，所述滾輪環形分布在機身的底部；機身的側面為弧形結構，機身的上部較小、底部較大。

進一步地，所述機身上開設有矩形的安裝孔，所述展示板為矩形，所述展示板安裝在安裝孔處，且展示板通過活動機構與機身相連，使得展示板能夠從安裝孔處移開；所述機身位於所述展示板的前側且靠下的部位形成平臺，在平臺上設置有能夠放筆的凹槽。

進一步地，所述活動機構包括依次相連的基座、第一連杆、連接頭、第二連杆及連接座，所述基座設置在機身內部，所述第一連杆與基座球鉸連接，所述第一連杆的端部與連接頭相連，所述第二連杆的一端與連接頭球鉸連接，所述第二連杆的另一端與連接座球鉸連接，所述連接座設置在所述展示板的背部。

進一步地，所述機身包括底板，所述機身內部設置有位於底板上的電機，機身外部設置有用於控制電機正向轉動、反向轉動及關閉的開關，電機的軸線方向為水平；電機的輸出軸上連接有第一小齒輪及第二小齒輪；第一小齒輪的上方設置有與其嚙合的第一大齒輪，第一大齒輪的上方設置有推板，所述推板與機身滑動連接，所述推板的底部設有垂直於展示板的齒條，第一大齒輪與齒條嚙合連接；推板的端部與展示板的背部卡接；所述活動機構的延伸長度大於齒條的長度；

所述第二小齒輪的上方設置有轉軸，轉軸可轉動地設置在機身上，轉軸上設置有第二大齒輪及捲筒，第二大齒輪與轉軸鍵連接，且第二大齒輪與第二小齒輪嚙合；所述捲筒套在轉軸外部且與轉軸摩擦連接，在轉軸上還套設有兩個頂套，兩個頂套通過頂絲連接在轉軸上，捲筒的兩端分別與一個頂套貼合；捲筒上纏繞有拉絲，拉絲的端部連接在展示板的背部，在機身內部設置有連接柱，在連接柱上開設有穿線孔，所述拉絲穿過所述穿線孔，使得展示板與捲筒之間的拉絲呈l形；所述安裝孔處設置有用於防止展示板進入機身內部的擋臺，所述擋臺為環形，展示板的背部與擋臺貼合，且展示板的側部與安裝孔的側壁貼合。

進一步地，兩個所述播放器對稱設置於機身的側上方，所述音頻輸入模塊設於所述頭部，且音頻輸入模塊位於觸控顯示屏的下方；所述開關位於所述機身的底部。

進一步地，所述機體為1-1.5米高，機體的重量為20-40公斤，機身及頭部用塑料製成，滾輪用橡膠製成，機身距離地面間隙為8釐米，頭部能夠轉動180°。

本發明提供的智能教學機器人，能夠智能化地進行教學工作，其行走系統能夠行走，展示系統能夠播放視頻，語音播放系統能夠播放語音，輸入系統能夠識別語音輸入，使得機器人能夠與人進行語音互動，具有較高的智能化水平，且展示板能夠進行書寫、演示，使教學工作更加方便。能夠廣泛應用於幼兒園、小學、中學、大學以及其他教育機構，也能作為家庭教師使用。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例提供的智能教學機器人的主視示意圖；

圖2是本發明實施例提供的智能教學機器人中控制系統連接的示意圖；

圖3是本發明實施例提供的智能教學機器人中機身的剖視示意圖，此時展示板位於機身內部；

圖4是本發明實施例提供的智能教學機器人中機身的剖視示意圖，此時展示板位於機身外部，且推板及齒條移動至極限位置；

圖5是本發明實施例提供的智能教學機器人中機身的剖視示意圖，此時展示板位於機身外部，展示板與推板分離；

圖6是本發明實施例提供的智能教學機器人中電機的連接結構示意圖；

圖7是本發明實施例提供的智能教學機器人中轉軸與捲筒的連接結構示意圖；

圖8是本發明實施例提供的智能教學機器人中連接柱的剖視示意圖。

附圖標記匯總：機體11、機身12、頭部13、控制系統14、行走系統15、展示系統16、語音播放系統17、輸入系統18、滾輪19、觸控顯示屏20、播放器21、音頻輸入模塊22、展示板23、安裝孔24、平臺25、凹槽26、基座27、第一連杆28、連接頭29、第二連杆30、連接座31、底板32、電機33、開關34、第一小齒輪35、第二小齒輪36、第一大齒輪37、推板38、齒條39、轉軸40、第二大齒輪41、捲筒42、頂套43、頂絲44、拉絲45、連接柱46、穿線孔47、擋臺48。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

實施例，請參閱圖1-圖8。

本實施例提供了一種智能教學機器人，能夠智能化地進行教學工作，其行走系統15能夠行走，展示系統16能夠播放視頻，語音播放系統17能夠播放語音，輸入系統18能夠識別語音輸入，使得機器人能夠與人進行語音互動，具有較高的智能化水平，且展示板23能夠進行書寫、演示，使教學工作更加方便。能夠廣泛應用於幼兒園、小學、中學、大學以及其他教育機構，也能作為家庭教師使用。

如圖1及圖2所示，智能教學機器人，包括機體11，機體11包括機身12及頭部13，頭部13設置在機身12的上部，且頭部13能夠轉動；機體11包括控制系統14、行走系統15、展示系統16、語音播放系統17及輸入系統18，行走系統15包括連接控制系統14的滾輪19，展示系統16包括連接控制系統14的觸控顯示屏20，語音播放系統17包括連接控制系統14的播放器21，輸入系統18包括連接控制系統14的音頻輸入模塊22；滾輪19設置在機身12的底部，觸控顯示屏20設置在頭部13，機身12上還設置有展示板23。

機身12及頭部13組成機器人的機體11，使其看起來十分美觀、和諧，容易被廣大消費者接受，且方便多種教學設施的設置。控制系統14能夠控制其他部件工作，控制系統14控制行走系統15的滾輪19工作，使機器人能夠移動。觸控顯示屏20能夠播放視頻，也能夠使人們通過觸控的方式對機器人進行控制，播放器21能夠播放聲音，可以單獨使用，也能夠配合觸控顯示屏20同時使用，音頻輸入模塊22可以接受語音指示，並對語音進行識別分析，傳遞給控制系統14生成控制指令，使機器人十分智能。輸入系統18還可以包括鍵盤或者類似的輸入設備，也可以包括usb接口等，使電腦能夠與機器人連接，通過電腦對機器人進行控制。也可以包括藍牙模塊或wi-fi模塊，使得機器人可以通過手機等終端進行操控。

機器人在進行教學時，通過視頻展示、語音播放等形式實現，學員也可以與機器人進行互動回答，取得更好的教學效果，教師也可以在機身12上設置的展示板23上進行書寫展示，輔助教學，使教學效果更好。

滾輪19有四個，機身12的底面呈圓形，滾輪19環形分布在機身12的底部；機身12的側面為弧形結構，機身12的上部較小、底部較大。這種結構的機身12十分穩定，在行走過程中遇到障礙物也不容易側翻，在家庭使用時，調皮的小孩子也不容易將機器人推翻，給使用帶來了便利。

如圖3所示，機身12上開設有矩形的安裝孔24，展示板23為矩形，展示板23安裝在安裝孔24處，且展示板23通過活動機構與機身12相連，使得展示板23能夠從安裝孔24處移開；機身12位於展示板23的前側且靠下的部位形成平臺25，在平臺25上設置有能夠放筆的凹槽26。

矩形結構的安裝板及安裝孔24方便設計，結構穩固。通過活動機構與機身12相連的方式，使展示板23能夠脫離安裝孔24，並且能夠大角度大幅度地進行轉動，使展示效果更好，各方位的學員均能夠較清楚地看到展示板23上展示的內容。由於機身12類似橢球形，展示板23為矩形，因此在機身12上形成了平臺25結構，平臺25方便放置物品，凹槽26內能夠放置筆及其他教學工具。且凹槽26的設置使得展示板23在移出及安放時不會受到筆的影響。

如圖3所示，活動機構包括依次相連的基座27、第一連杆28、連接頭29、第二連杆30及連接座31，基座27設置在機身12內部，第一連杆28與基座27球鉸連接，第一連杆28的端部與連接頭29相連，第二連杆30的一端與連接頭29球鉸連接，第二連杆30的另一端與連接座31球鉸連接，連接座31設置在展示板23的背部。

通過上述結構使得展示板23能夠360°旋轉，大範圍內可拉伸、縮回，十分方便調節。

如圖3及圖6所示，機身12包括底板32，機身12內部設置有位於底板32上的電機33，機身12外部設置有用於控制電機33正向轉動、反向轉動及關閉的開關34，電機33的軸線方向為水平；電機33的輸出軸上連接有第一小齒輪35及第二小齒輪36；第一小齒輪35的上方設置有與其嚙合的第一大齒輪37，第一大齒輪37的上方設置有推板38，推板38與機身12滑動連接，推板38的底部設有垂直於展示板23的齒條39，第一大齒輪37與齒條39嚙合連接；推板38的端部與展示板23的背部卡接；活動機構的延伸長度大於齒條39的長度；

第二小齒輪36的上方設置有轉軸40，轉軸40可轉動地設置在機身12上，轉軸40上設置有第二大齒輪41及捲筒42，第二大齒輪41與轉軸40鍵連接，且第二大齒輪41與第二小齒輪36嚙合；捲筒42套在轉軸40外部且與轉軸40摩擦連接，在轉軸40上還套設有兩個頂套43，兩個頂套43通過頂絲44連接在轉軸40上，捲筒42的兩端分別與一個頂套43貼合；捲筒42上纏繞有拉絲45，拉絲45的端部連接在展示板23的背部，在機身12內部設置有連接柱46，在連接柱46上開設有穿線孔47，拉絲45穿過穿線孔47，使得展示板23與捲筒42之間的拉絲45呈l形；安裝孔24處設置有用於防止展示板23進入機身12內部的擋臺48，擋臺48為環形，展示板23的背部與擋臺48貼合，且展示板23的側部與安裝孔24的側壁貼合。

底板32是機身12底部的板件，滾輪19安裝在底板32的底部，將電機33設置在機身12的底板32上，由於電機33具有較大的重量，使得機器人的重心更低，更加穩定。大齒輪與小齒輪配合關係使得最終的輸出轉速得以降低。電機33共連接了兩組推動機構，用來帶動展示板23工作。第一小齒輪35、第一大齒輪37、齒條39、推板38組成第一組機構，第二小齒輪36、轉軸40、第二大齒輪41、捲筒42、拉絲45組成了第二組機構。

電機33能夠電動齒條39及推板38朝向展示板23或者遠離展示板23運動，且推板38的端部與展示板23為卡接的關係，使推板38能夠與展示板23連接或分離，較為自由。且齒條39具有一定的長度，當齒條39運行至端部後就與第一大齒輪37脫離嚙合，脫離後第一大齒輪37的轉動將不能帶動推板38移動。

如圖7所示，在第二組機構中，第二大齒輪41與第二小齒輪36嚙合，捲筒42與第二大齒輪41均設置在轉軸40上，使第二小齒輪36轉動能夠帶動捲筒42轉動。當第二小齒輪36沿一個方向轉動時，帶動拉絲45向捲筒42上收回，使拉絲45帶動展示板23向機身12移動。如圖8所示，連接柱46的設置，使拉絲45在機身12內部的走線更加合理。捲筒42與轉軸40是摩擦力連接的，在捲筒42的兩端設置了頂套43，頂套43通過頂絲44與轉軸40連接，通過頂絲44的作用使頂套43能夠緊密且穩定地連接在該位置，使得捲筒42不能夠在軸向移動。在平常狀態下轉軸40通過摩擦力帶動捲筒42轉動，當展示板23回位後，展示板23不能再繼續向機身12內部移動，此時如果轉軸40繼續轉動將不能夠帶動捲筒42轉動，此時轉軸40轉動而捲筒42不轉，以此保證展示板23及機身12不會被拉壞。

平常狀態下，展示板23位於安裝孔24處，並與安裝孔24的側壁以及擋臺48貼合，當需要將展示板23取出時，啟動電機33，使推板38向外推動展示板23，同時捲筒42轉動拉絲45被釋放。展示板23被推出後展示板23的側部具有手持的部位，此時手持展示板23可以使展示板23與推板38分離，或者等到推板38移動至極限位置後，再手動使展示板23與推板38分離，此時電機33繼續轉動而推板38不動，且拉絲45繼續被釋放。之後在合適的時候關閉電機33。此時展示板23的背部連接有拉絲45及活動機構，使用者可手持展示板23並任意角度地轉動。在需要收回展示板23時反向啟動電機33，使拉絲45回收，同時手動將展示板23調整至合適位置使展示板23在回收過程中能夠與推板38連接。隨著電機33轉動展示板23與推板38卡接，此時手可以離開展示板23，使拉絲45及推板38將展示板23拉回，如果展示板23與擋臺48貼合後電機33仍繼續轉動，此時推板38與展示板23分離，且轉軸40的轉動不再帶動捲筒42轉動，使展示板23不再向內移動，展示板23及機身12能夠被保護。

如圖1所示，兩個播放器21對稱設置於機身12的側上方，音頻輸入模塊22設於頭部13，且音頻輸入模塊22位於觸控顯示屏20的下方；開關34位於機身12的底部。各部件設置的位置方便機器人的使用，開關34位於底板32下方，使其靠近電機33，方便布線，且平常狀態下不容易觸碰到開關34，使電機33的運行能夠較好地控制。機體11為1-1.5米高，機體11的重量為20-40公斤，機身12及頭部13用塑料製成，滾輪19用橡膠製成，機身12距離地面間隙為8釐米，頭部13能夠轉動180°。這種設計使得機器人更加實用，更容易被市場接受。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。