仿生智慧機器人玩具的製作方法

2023-05-22 13:20:21

專利名稱：仿生智慧機器人玩具的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種仿生電子玩具技術領域，是一種仿生智慧機器人玩具。
本實用新型是在已經授權的由本發明人發明的中國實用新型專利講故事機器娃(ZL95232206.47)及智能機器娃(ZL99223488.3)的基礎上經過不斷改進，採用先進的數字語音識別IC晶片及數字錄音合成處理技術，以微處理器CPU為控制核心，控制專門晶片，使之具有一定的智能的機器人玩具。
本實用新型可以在操作者的語音控制下，實現一系列模擬人的動作如講故事、唱歌、學人說話、與人對話。此過程中，可模擬真人一樣嘴、眼仿真動作，並且此仿生智慧機器人玩具還可實現走路功能。
(三)技術內容本實用新型的技術方案是這樣實現的一種仿生智慧機器人玩具，其特徵在於(見圖2)是由仿生智慧機器人玩具本體外殼1、控制板2、眼睛和嘴部電磁驅動器部分3、電機驅動步行機構部分6、操作指示部分27、麥克4、喇叭5、電池盒7構成。
控制板的電路連接方式如下(見圖1)CPU(U1)連接電源監視/復位晶片U13和E2PROM(U14)，CPU(U1)還連接按鍵開關部分U12和LED數碼顯示部分U11，語音識別晶片U3與CPU(U1)及模擬開關U15連接，模擬開關U15連接麥克和錄音插孔；CPU(U1)與前置放大器U4相連，前置放大器U4連接語音錄放晶片U2，語音錄放晶片U2與音頻功率放大器U5連接，音頻功率放大器U5連接嘴眼驅動電路U6，嘴眼驅動電路U6連接計數器U7，計數器U7與嘴電磁線圈U8和眼電磁線圈U9連接，音頻功率放大器U5連接喇叭U16，CPU(U1)與電機驅動步行機構U10連接。除上述元件外，控制板還包括電源穩壓器、三極體、二極體、電阻、電容、電解電容等外圍元件。在此仿生智慧機器人玩具耳內裝有麥克，喇叭U16在此仿生智慧機器人玩具前胸處，電池盒裝在鞋底處。
見圖3、圖4，眼睛和嘴部電磁驅動器U9、U8分別由中間帶有鐵芯的電磁線圈11、14和運動部分銜鐵8、13組成，通過信號輸入引線連接在控制板上，安裝在仿生智慧機器人玩具頭部，眼部電磁驅動器U9通過眼部銜鐵8帶動眼球10繞其軸心轉動，形成眨眼動作；嘴部電磁驅動器U8銜鐵13前端粘合軟橡膠12製成仿生智慧機器人下嘴部，帶動嘴一張一合。
見圖5，電機驅動步行機構利用四連杆機構和棘輪實現智慧機器人兩個腿依次向前邁進，齒輪箱17固結在上身體下部，有兩個軸光軸19和曲軸18，光軸19連在腿21的上後方，曲軸18連結腿21的上前方和拉杆20，為了使兩腳交替向前邁進，在機器人腳底設有棘爪26和棘輪25。
見圖6，操作指示部分包括8個按鍵③④⑤⑥⑧⑨⑩，2隻顯示數值的LED數碼管②，2個LED狀態指示燈①指示工作狀態，一個電源開關⑦、一個錄音插孔。此控制板裝在此仿生智慧機器人玩具胸腔內，操作指示部分在其後背開口露出，便於操作。
本實用新型是一種高度仿生的智慧機器人玩具，可模擬真人一樣嘴、眼仿真動作，可以在操作者的語音控制下，實現一系列模擬人的動作如講故事、唱歌、學人說話、與人對話。此過程中，此仿生智慧機器人玩具還可實現走路功能，是為學齡前兒童提高聽故事，學說話的興趣，增強智力而提供的一種非常理想的機器人玩具。


圖1是本實用新型仿生智慧機器人玩具的電路框圖。
圖2是本實用新型仿生智慧機器人玩具的總體結構圖。
圖3、圖4是本實用新型仿生智慧機器人玩具的嘴、眼電磁驅動器部分結構圖。
圖5是本實用新型仿生智慧機器人玩具的走行機構總圖。
圖6是本實用新型仿生智慧機器人玩具的操作指示面板示意圖。
(四)實施例1.語音識別部分見圖1，控制命令由CPU(U1)發送至語音識別電路U3，而語音識別電路U3的識別結果或工作狀態由CPU(U1)讀出。當使用者進行語音識別學習訓練時，通過按鍵U12操作，通知CPU(U1)，CPU(U1)便向語音識別電路U3發出學習命令。學習內容可按表1進行，從MIC或錄音插孔輸入。由於該識別技術只是鑑別字的特徵，並不能分析出字的含義，故只能按表1或自行編制的內容進行才能實現其功能。程序開始運行時，CPU(U1)對語音識別電路U3初始化，向其發送連續識別模式命令，使其進入連續識別狀態。語音信號由MIC輸入，MIC拾取的語音信號經雙向模擬開關U15送至語音識別電路U3，雙向模擬開關U15的開關動作由程序控制。識別結果由CPU(U1)讀出，控制相應電路工作，實現唱歌、講故事、走路、與人對話功能。2.語音錄放部分見圖1，該部分主要由語音錄放晶片U2、前置放大器U4、音頻功率放大器U5及外圍元件組成。前置放大器U4對輸入的音頻信號進行預放大，語音錄放晶片U2在CPU(U1)的控制下，可進行聲音信號的錄入和回放，從而實現學人說話功能。由於語音錄放晶片U2輸出功率太小，故由音頻功率放大器U5對語音錄放晶片U2輸出的音頻信號放大。放大後的音頻信號分成兩路。一路輸出到喇叭U16，另一路輸出到嘴、眼驅動電路U6。麥克8在此仿生智慧機器人玩具耳內(見圖3)，喇叭U16在此仿生智慧機器人玩具前胸處。3.嘴部和眼部電磁驅動器部分見圖1、圖3、圖4，嘴、眼的動作分別由嘴電磁線圈部分U8、眼電磁線圈部分U9的吸合來帶動。音頻信號經嘴、眼驅動電路U6產生的脈衝信號作為計數器U7的計數脈衝。由計數器U7的輸出端獲得不同的分頻信號作為嘴電磁線圈部分U8、眼電磁線圈部分U9的驅動信號。眼部和嘴部電磁線圈部分U9、U8由中間帶有鐵芯的電磁線圈11、14，眼部銜鐵8和嘴部銜鐵13組成(見圖4)。眼電磁線圈11固定在眼電磁線圈固定板9上。眼部電磁驅動部分U9通過眼部銜鐵8帶動眼球10繞其軸心轉動。此仿生智慧機器人玩具眼球10上半部顏色與眼眶相同，隨眼球10而動形成活動上眼皮。因此當眼球10轉動時即形成眨眼動作。嘴部銜鐵13前端粘合軟橡膠12製成此仿生智慧機器人玩具的下嘴部。當嘴部電磁線圈14得電、失電時，嘴部銜鐵13上下運動，帶動嘴一張一合，形成面部高度仿生。4.電機驅動步行機構部分見圖1、圖5，步行機構利用四連杆機構和棘輪實現兩個腿依次向前邁動。電機驅動步行機構電路U10接收來自於CPU(U1)的控制信號驅動電機。見圖5，電機16得電，驅動齒輪箱17，齒輪箱17、殼體固結在上身體下部，它出來兩個軸光軸19和曲軸18，光軸19是連在腿21的上後方，曲軸18連結腿21的上前方和拉杆20，電機16帶動齒輪箱17中的齒輪轉動曲軸18，而帶動拉杆20擺動，使鞋底23向後(或向前)移動，由於棘爪26制住棘輪25，而使另一條腿21向前(或後)移動，當曲軸18轉動又一個180度時，又與同上述動作過程一樣，使又一條腿21向前邁動，周此反覆，實現了兩個腿能夠一步一步地向前邁動。電池盒24裝在此仿生智慧機器人玩具鞋22的鞋底23處，增加了其運動的穩定性。
表1 仿生智慧機器人玩具錄入內容列表
權利要求1.一種仿生智慧機器人玩具，其特徵在於是由仿生智慧機器人玩具本體外殼、控制板、眼睛和嘴部電磁驅動器部分、電機驅動步行機構部分、操作指示部分、麥克、喇叭、電池盒構成；控制板的電路連接方式如下CPU(U1)連接電源監視/復位晶片U13和E2PROM(U14)，CPU(U1)還連接按鍵開關部分U12和LED數碼顯示部分U11，語音識別晶片U3與CPU(U1)及模擬開關U15連接，模擬開關U15連接麥克和錄音插孔；CPU(U1)與前置放大器U4相連，前置放大器U4連接語音錄放晶片U2，語音錄放晶片U2與音頻功率放大器U5連接，音頻功率放大器U5連接嘴眼驅動電路U6，嘴眼驅動電路U6連接計數器U7，計數器U7與嘴電磁線圈U8和眼電磁線圈U9連接，音頻功率放大器U5連接喇叭U16，CPU(U1)與電機驅動步行機構U10連接，除上述元件外，控制板還包括電源穩壓器、三極體、二極體、電阻、電容、電解電容等外圍元件；眼睛和嘴部電磁驅動器由中間帶有鐵芯的電磁線圈和運動部分銜鐵組成，通過信號輸入引線連接在控制板上，安裝在仿生智慧機器人玩具頭部，眼部電磁驅動器通過眼部銜鐵帶動眼球繞其軸心轉動，形成眨眼動作；嘴部電磁驅動器銜鐵前端粘合軟橡膠製成仿生智慧機器人下嘴部，帶動嘴一張一合；電機驅動步行機構利用四連杆機構和棘輪實現智慧機器人兩個腿依次向前邁進，齒輪箱固結在上身體下部，有兩個軸光軸和曲軸，光軸連在腿的上後方，曲軸連結腿的上前方和拉杆，為了使兩腳交替向前邁進，在機器人腳底設有棘爪和棘輪；操作指示部分包括8個按鍵，2隻顯示數值的LED數碼管，2個LED狀態指示燈指示工作狀態，一個電源開關、一個錄音插孔；控制板裝在此仿生智慧機器人玩具胸腔內，操作指示部分在其後背開口露出。
專利摘要本實用新型涉及一種仿生電子玩具技術領域,是由仿生智慧機器人玩具本體外殼、控制板、眼睛和嘴部電磁驅動器、電機驅動步行機構、操作指示部分、麥克、喇叭、電池盒構成;本實用新型可模擬真人一樣嘴、眼仿真動作,可以在操作者的語音控制下,實現一系列模擬人的動作:如講故事、唱歌、學人說話、與人對話。此過程中,並且此仿生智慧機器人玩具還可實現走路功能。是為學齡前兒童提高聽故事,學說話的興趣,增強智力而提供的一種非常理想的機器人玩具。
文檔編號A63H33/26GK2510134SQ0127172
公開日2002年9月11日 申請日期2001年11月23日 優先權日2001年11月23日
發明者周海明 申請人:周海明