CN106920424A - 一种儿童早教装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种儿童早教装置，包括壳体、RFID标签、RFID阅读器、无线传输装置、语音播报装置；所述壳体包括躯干空腔、腿部、第一上臂、固定下臂、第二上臂、可拆卸抓取臂、部、铰接门、联动锁；所述RFID标签设有至少两只，所述RFID标签置于卡通模型内，所述卡通模型置于所述躯干空腔内，所述RFID标签记载对应的卡通模型的信息；所述RFID阅读器用以识别所述RFID标签，所述RFID阅读器识别RFID标签的信息传递给第一控制器；所述无线传输装置包括无线发射装置、无线接收装置；所述无线接收装置将信号传递给第二控制器，所述第二控制器控制语音播报装置发出语音。

Description

一种儿童早教装置
技术领域
本发明涉及早教技术领域，具体涉及一种儿童早教装置。
背景技术
随着收入增加和对儿童早期教育重要性的了解，越来越多的家庭不断追加儿童早期教育投资，家长购买幼儿电教产品，更注重寓教于乐以及趣味互动性。目前市场上的平板电脑虽然具有丰富的早教资源，但平板不仅对过小的孩子超前教育，还对孩子的身心健康，特别是视力有所影响。同时点读笔、早教机虽然能与孩子进行一定程度的互动，但远没有机器人以伴侣的形式易于孩子接受。因此，提高机器人与孩子的互动能力是亟待解决的问题。
此外，目前市面上可以看到的一些早教机器人只是通过预先订制的内容进行早教,内容的切换也大多采用开关或语音的方式，很少以仿真的教具，如仿真苹果、香蕉等作为交互载体，并触发机器人进行讲解，因此对早期发育的儿童来说具有交互能力差的缺点。
申请日2015.02.27，申请号201520118683.0的专利公开了一种基于RFID技术的早教机器人识物系统，包括安装在机器人本体上的RFID读写器、识别处理模块、早教语音信息存储器和扬声器，还包括嵌入各种教具中的RFID标签；当儿童手持装有RFID标签的教具靠近早教机器人时，RFID阅读器通过天线放大信号，读取教具中的RFID标签，获取到教具的识别码，同时将识别码发送至识别处理模块，识别处理模块根据这个识别码进行匹配解译，获得该识别码对应的早教内容索引，并从早教语音信息存储器调出相关信息，最后驱动扬声器发声，播报早教内容，提高了儿童的自学能力，启迪智力，培养兴趣。此外，嵌入教具的电子标签采用被动式标签，不需要内部供电，具有价格低廉，体积小巧，无需电源的优点。
但是上述专利仍存在以下问题：一、所述机器人本体只设有RFID读写器，RFID标签嵌入各种教具中，各类教具繁多不易管理，容易丢失；二、上述专利只能通过语音识别对儿童进行早教，无法锻炼儿童的动手能力。
发明内容
为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种儿童早教装置，所述卡通模型与RFID标签设置在躯干空腔内并通过联动锁进行锁止，避免丢失；所述可拆卸抓取臂联动控制所述联动锁，只有在取下可拆卸抓取臂的情况下才可以将联动锁打开；还可以锻炼儿童的动手能力；由于采取了抓取卡通模型来读取RFID标签信息的方式，所述RFID阅读器与RFID标签位置相近并且保持稳定，更有利于所述RFID阅读器读取RFID标签信息。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种儿童早教装置，包括壳体、RFID标签、RFID阅读器、无线传输装置、语音播报装置；
所述壳体包括空心壳体状的躯干空腔、设在所述躯干空腔下端两侧的腿部、设在所述躯干空腔一侧的第一上臂、设在所述第一上臂远端的固定下臂、设在所述躯干空腔另一侧的第二上臂、插设在所述第二上臂内的可拆卸抓取臂、设在所述躯干空腔上方的头部，所述躯干空腔前端面设有铰接门，所述铰接门内端面设有带孔凸耳，所述躯干空腔内壁与第二上臂对应处还设有用以锁止带孔凸耳的联动锁；
所述第二上臂内设有插接腔，所述插接腔内设有插杆，所述插杆止端成型有半球形的锁止凸头，所述锁止凸头内侧面设有锥形凹槽，所述插杆上可滑动地套设有双面锥状的滑动套，所述插杆上位于所述锥形凹槽与所述滑动套之间的部分还设有第一压簧，所述锥形凹槽止端还设有用以完全容纳所述第一压簧的环形凹槽；
所述可拆卸抓取臂包括插入所述插接腔内的插接柱，所述插接柱内端设有用以容设所述插杆、锁止凸头、滑动套的容纳腔，所述容纳腔内侧设有至少一只沿径向伸出的伸缩卡头，所述伸缩卡头止端为由内向外递增的斜面，所述插接柱外端还设有滑动臂，所述滑动臂止端设有限位头，所述滑动臂上由内向外依次套设有第二压簧、滑动环，所述滑动环上周向均布有至少三只铰接槽，每只铰接槽内分别铰接有一只铰接指,每只铰接槽内分别设有一只用以驱动所述铰接指的扭转弹簧，所述铰接指受扭转弹簧扭力作用抵靠在所述限位头上；
所述联动锁包括设在所述躯干空腔内壁与所述第二上臂对应处的锁筒、贯穿所述锁筒内并插入插接腔内的锁杆、设在所述锁杆位于锁筒内的限位环、套设在所述锁杆上位于限位环内侧一端的第三压簧，所述锁杆受插接柱推力作用向内滑动并插入带孔凸耳内将所述铰接门锁止；
所述RFID标签设有至少两只，所述RFID标签置于卡通模型内，所述卡通模型置于所述躯干空腔内，所述RFID标签记载对应的卡通模型的信息；
所述RFID阅读器用以识别所述RFID标签，所述RFID阅读器设于所述限位头外端，所述RFID阅读器识别RFID标签的信息传递给第一控制器；
所述无线传输装置包括设在所述滑动臂外侧的用以接收所述第一控制器信息的无线发射装置、设在所述头部内用以接收无线发射装置信息的无线接收装置；
所述无线接收装置将信号传递给第二控制器，所述第二控制器控制语音播报装置发出语音，播放RFID标签所对应的卡通模型的信息。
进一步的，所述伸缩卡头包括设在所述容纳腔内侧的螺纹孔、设在所述螺纹孔孔壁外侧的限位侧孔、螺接在所述螺纹孔外端的内六角螺栓、设在所述螺纹孔内的压缩弹簧、设在所述螺纹孔内端的卡头本体、设在所述卡头本体侧面的卡设在所述限位侧孔内的限位卡头。
再进一步的，所述滑动套靠近锁止凸头的锥面斜度小于远离锁止凸头的锥面斜度。
再进一步的，所述滑动套远离所述锁止凸头的锥面密布有防滑凸点。
进一步的，所述语音播报装置由XFS5152CE芯片构建。
再进一步的，所述第一控制器、第二控制器分别由Arduino控制器构建。
本发明的有益效果：
一、所述卡通模型与RFID标签设置在躯干空腔内并通过联动锁进行锁止，避免丢失。
进一步的，本发明所述的可拆卸抓取臂联动控制所述联动锁，只有在取下可拆卸抓取臂的情况下才可以将联动锁打开，进而打开铰接门并取出卡通模型和RFID标签；激励儿童通过RFID阅读器识别RFID标签并语音播报对应的卡通模型信息，一定程度上减少了儿童紧紧玩耍卡通模型而忘记进行学习识别卡通模型信息的情况。
二、本发明除却通过主动识别播报卡通模型来教育儿童认识之外，还可以锻炼儿童的动手能力：
所述儿童早教装置提供了抓取卡通模型来读取RFID标签信息的方式，儿童将滑动环向插接柱方向推动，带动所述铰接指向插接柱方向滑动，所述铰接指受限位头作用逐渐张开，进而通过铰接指将卡通模型夹住；然后松开所述滑动环，所述滑动环受第二压簧作用向外伸出，所述铰接指受扭转弹簧作用向内闭合进而将卡通模型夹住；上述动作可以有效的锻炼儿童的动手能力。
三、由于采取了抓取卡通模型来读取RFID标签信息的方式，所述RFID阅读器与RFID标签位置相近并且保持稳定，更有利于所述RFID阅读器读取RFID标签信息，避免手持RFID阅读器去靠近RFID标签时由于手部抖动影响读取效果。
四、本发明所述的可拆卸抓取臂拆装方便：
安装时，轻轻按压即可安装在第二上臂内：
所述伸缩卡头卡在所述锁止凸头内侧，将所述可拆卸抓取臂卡止在所述第二上臂内。
拆卸时，一压一拉即可轻松拆下：
将所述可拆卸抓取臂向插接腔内继续按压，所述伸缩卡头止端的倾斜面受所述滑动套的外侧锥面作用进而收缩，所述伸缩卡头越过所述滑动套的中部并卡设在滑动套内侧锥面；
将所述可拆卸抓取臂向外拉动，所述伸缩卡头作用于所述滑动套的内侧锥面进而带动其克服所述第一压簧而向外滑动，直至所述第一压簧被压入环形凹槽内同时滑动套被压入锥形凹槽内而停止；继续向外拉动所述可拆卸抓取臂，所述滑动套作用于所述伸缩卡头使其收缩，所述伸缩卡头越过所述滑动套、锁止凸头后滑出，所述可拆卸抓取臂被取出。
五、所述伸缩卡头的收缩阻尼可以调节：
旋转所述内六角螺栓调节其位置，改变所述压缩弹簧在常态下的压缩量，调节所述卡头本体收缩的阻尼；避免当所述伸缩卡头的阻尼过大时，滑动套的外侧锥面无法将所述伸缩卡头压缩，所述伸缩卡头无法越过滑动套的外侧锥面然后与滑动套的内侧锥面接触；也避免当所述伸缩卡头的阻尼过小时，无法从滑动套的内侧锥面将滑动套推动至锥形凹槽内，进而无法从锁止凸头上滑出。
六、本发明的壳体接近卡通玩具形状，有效吸引儿童的注意力。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是所述儿童早教装置的一种实施例的结构示意图。
图2是图1中A部放大示意图。
图3是所述可拆卸抓取臂的一种实施例的剖视图。
图4是图3中B部放大示意图。
图中:
1.壳体，11.躯干空腔，12.腿部，13.第一上臂，14.固定下臂；
15.第二上臂,15a.插接腔,15b.插杆,15c.锁止凸头,15d.锥形凹槽,15e.滑动套,15f.第一压簧，15g.环形凹槽；
16.可拆卸抓取臂,16a.插接柱,16b.容纳腔,16c.伸缩卡头,16d.滑动臂,16e.限位头,16f.第二压簧,16g.滑动环,16h.铰接槽,16i.铰接指,16j.扭转弹簧；
17.头部，18.铰接门，18a.带孔凸耳；
19.联动锁，19a.锁筒,19b.锁杆,19c.限位环,19d.第三压簧；
2.RFID标签；
3.RFID阅读器，31.第一控制器；
41.无线发射装置，42.无线接收装置；
5.语音播报装置，51.第二控制器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细的说明。
一种儿童早教装置，包括壳体1、RFID标签2、RFID阅读器3、无线传输装置、语音播报装置5；
所述壳体1包括空心壳体状的躯干空腔11、设在所述躯干空腔11下端两侧的腿部12、设在所述躯干空腔11一侧的第一上臂13、设在所述第一上臂13远端的固定下臂14、设在所述躯干空腔11另一侧的第二上臂15、插设在所述第二上臂15内的可拆卸抓取臂16、设在所述躯干空腔11上方的头部17，所述躯干空腔11前端面设有铰接门18，所述铰接门18内端面设有带孔凸耳18a，所述躯干空腔11内壁与第二上臂15对应处还设有用以锁止带孔凸耳18a的联动锁19；
所述第二上臂15内设有插接腔15a，所述插接腔15a内设有插杆15b，所述插杆15b止端成型有半球形的锁止凸头15c，所述锁止凸头15c内侧面设有锥形凹槽15d，所述插杆15b上可滑动地套设有双面锥状的滑动套15e，所述插杆15b上位于所述锥形凹槽15d与所述滑动套15e之间的部分还设有第一压簧15f，所述锥形凹槽15d止端还设有用以完全容纳所述第一压簧15f的环形凹槽15g；
所述可拆卸抓取臂16包括插入所述插接腔15a内的插接柱16a，所述插接柱16a内端设有用以容设所述插杆15b、锁止凸头15c、滑动套15e的容纳腔16b，所述容纳腔16b内侧设有至少一只沿径向伸出的伸缩卡头16c，所述伸缩卡头16c止端为由内向外递增的斜面，所述插接柱16a外端还设有滑动臂16d，所述滑动臂16d止端设有限位头16e，所述滑动臂16d上由内向外依次套设有第二压簧16f、滑动环16g，所述滑动环16g上周向均布有至少三只铰接槽16h，每只铰接槽16h内分别铰接有一只铰接指16i,每只铰接槽16h内分别设有一只用以驱动所述铰接指16i的扭转弹簧16j，所述铰接指16i受扭转弹簧16j扭力作用抵靠在所述限位头16e上；
所述联动锁19包括设在所述躯干空腔11内壁与所述第二上臂15对应处的锁筒19a、贯穿所述锁筒19a内并插入插接腔15a内的锁杆19b、设在所述锁杆19b位于锁筒19a内的限位环19c、套设在所述锁杆19b上位于限位环19c内侧一端的第三压簧19d，所述锁杆19b受插接柱16a推力作用向内滑动并插入带孔凸耳18a内将所述铰接门18锁止；
所述RFID标签2设有至少两只，所述RFID标签2置于卡通模型内，所述卡通模型置于所述躯干空腔11内，所述RFID标签2记载对应的卡通模型的信息；
所述RFID阅读器3用以识别所述RFID标签2，所述RFID阅读器3设于所述限位头16e外端，所述RFID阅读器3识别RFID标签2的信息传递给第一控制器31；
所述无线传输装置包括设在所述滑动臂16d外侧的用以接收所述第一控制器31信息的无线发射装置41、设在所述头部17内用以接收无线发射装置41信息的无线接收装置42；
所述无线接收装置42将信号传递给第二控制器51，所述第二控制器51控制语音播报装置5发出语音，播放RFID标签2所对应的卡通模型的信息。
进一步的，所述伸缩卡头16c包括设在所述容纳腔16b内侧的螺纹孔16c-1、设在所述螺纹孔16c-1孔壁外侧的限位侧孔16c-2、螺接在所述螺纹孔16c-1外端的内六角螺栓16c-3、设在所述螺纹孔16c-1内的压缩弹簧16c-4、设在所述螺纹孔16c-1内端的卡头本体16c-5、设在所述卡头本体16c-5侧面的卡设在所述限位侧孔16c-2内的限位卡头16c-6。
再进一步的，所述滑动套15e靠近锁止凸头15c的锥面斜度小于远离锁止凸头15c的锥面斜度。
再进一步的，所述滑动套15e远离所述锁止凸头15c的锥面密布有防滑凸点。
进一步的，所述语音播报装置5由XFS5152CE芯片构建。
再进一步的，所述第一控制器31、第二控制器51分别由Arduino控制器构建。
具体使用方法：
步骤1，取用可拆卸抓取臂16：
步骤1.1，常态下所述伸缩卡头16c卡在所述锁止凸头15c内侧，将所述可拆卸抓取臂16卡止在所述第二上臂15内；
步骤1.2，将所述可拆卸抓取臂16向插接腔15a内继续按压，所述伸缩卡头16c止端的倾斜面受所述滑动套15e的外侧锥面作用进而收缩，所述伸缩卡头16c越过所述滑动套15e的中部并卡设在滑动套15e内侧锥面；
步骤1.3，将所述可拆卸抓取臂16向外拉动，所述伸缩卡头16c作用于所述滑动套15e的内侧锥面进而带动其克服所述第一压簧15f而向外滑动，直至所述第一压簧15f被压入环形凹槽15g内同时滑动套15e被压入锥形凹槽15d内而停止；
步骤1.4，继续向外拉动所述可拆卸抓取臂16，所述滑动套15e作用于所述伸缩卡头16c使其收缩，所述伸缩卡头16c越过所述滑动套15e、锁止凸头15c后滑出，所述可拆卸抓取臂16被取出；
步骤2，取用卡通模型：
所述可拆卸抓取臂16从第二上臂15内取出后，所述锁杆19b由于失去所述插接柱16a的推力作用进而在第三压簧19d作用下向外伸出，所述锁杆19b内端从带孔凸耳18a内脱出，然后打开铰接门18，将卡通模型以及其内的RFID标签2取出；
步骤3，扫描卡通模型并语音播报：
儿童手持所述可拆卸抓取臂16，将限位头16e外端的RFID阅读器3对准卡通模型内的RFID标签2，所述RFID阅读器3识别RFID标签2的信息传递给第一控制器31，所述无线发射装置41接收第一控制器31信号并无线发射给无线接收装置42，所述无线接收装置42将信号传递给第二控制器51，所述第二控制器51控制语音播报装置5播报RFID标签2对应的卡通模型信息。
作为进一步的改进方案，所述步骤3还包括以下步骤：通过可拆卸抓取臂16抓取卡通模型，然后读取RFID标签信息：
将滑动环16g向插接柱16a方向推动，带动所述铰接指16i向插接柱方向滑动，所述铰接指16i受限位头16e作用逐渐张开，使用铰接指16i将卡通模型夹住，然后松开所述滑动环16g，所述滑动环16g受第二压簧16f作用向外伸出，所述铰接指16i受扭转弹簧16j作用向内闭合进而将卡通模型夹住，所述RFID阅读器3读取RFID标签2信息。
作为进一步的改进方案，还包括以下步骤：调节所述伸缩卡头16c的收缩阻尼：
旋转所述内六角螺栓16c-3调节其位置，改变所述压缩弹簧16c-4在常态下的压缩量，调节所述卡头本体16c-5收缩的阻尼。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种儿童早教装置，其特征在于：包括壳体(1)、RFID标签(2)、RFID阅读器(3)、无线传输装置、语音播报装置(5)；
所述壳体(1)包括空心壳体状的躯干空腔(11)、设在所述躯干空腔(11)下端两侧的腿部(12)、设在所述躯干空腔(11)一侧的第一上臂(13)、设在所述第一上臂(13)远端的固定下臂(14)、设在所述躯干空腔(11)另一侧的第二上臂(15)、插设在所述第二上臂(15)内的可拆卸抓取臂(16)、设在所述躯干空腔(11)上方的头部(17)，所述躯干空腔(11)前端面设有铰接门(18)，所述铰接门(18)内端面设有带孔凸耳(18a)，所述躯干空腔(11)内壁与第二上臂(15)对应处还设有用以锁止带孔凸耳(18a)的联动锁(19)；
所述第二上臂(15)内设有插接腔(15a)，所述插接腔(15a)内设有插杆(15b)，所述插杆(15b)止端成型有半球形的锁止凸头(15c)，所述锁止凸头(15c)内侧面设有锥形凹槽(15d)，所述插杆(15b)上可滑动地套设有双面锥状的滑动套(15e)，所述插杆(15b)上位于所述锥形凹槽(15d)与所述滑动套(15e)之间的部分还设有第一压簧(15f)，所述锥形凹槽(15d)止端还设有用以完全容纳所述第一压簧(15f)的环形凹槽(15g)；
所述可拆卸抓取臂(16)包括插入所述插接腔(15a)内的插接柱(16a)，所述插接柱(16a)内端设有用以容设所述插杆(15b)、锁止凸头(15c)、滑动套(15e)的容纳腔(16b)，所述容纳腔(16b)内侧设有至少一只沿径向伸出的伸缩卡头(16c)，所述伸缩卡头(16c)止端为由内向外递增的斜面，所述插接柱(16a)外端还设有滑动臂(16d)，所述滑动臂(16d)止端设有限位头(16e)，所述滑动臂(16d)上由内向外依次套设有第二压簧(16f)、滑动环(16g)，所述滑动环(16g)上周向均布有至少三只铰接槽(16h)，每只铰接槽(16h)内分别铰接有一只铰接指(16i),每只铰接槽(16h)内分别设有一只用以驱动所述铰接指(16i)的扭转弹簧(16j)，所述铰接指(16i)受扭转弹簧(16j)扭力作用抵靠在所述限位头(16e)上；
所述联动锁(19)包括设在所述躯干空腔(11)内壁与所述第二上臂(15)对应处的锁筒(19a)、贯穿所述锁筒(19a)内并插入插接腔(15a)内的锁杆(19b)、设在所述锁杆(19b)位于锁筒(19a)内的限位环(19c)、套设在所述锁杆(19b)上位于限位环(19c)内侧一端的第三压簧(19d)，所述锁杆(19b)受插接柱(16a)推力作用向内滑动并插入带孔凸耳(18a)内将所述铰接门(18)锁止；
所述RFID标签(2)设有至少两只，所述RFID标签(2)置于卡通模型内，所述卡通模型置于所述躯干空腔(11)内，所述RFID标签(2)记载对应的卡通模型的信息；
所述RFID阅读器(3)用以识别所述RFID标签(2)，所述RFID阅读器(3)设于所述限位头(16e)外端，所述RFID阅读器(3)识别RFID标签(2)的信息传递给第一控制器(31)；
所述无线传输装置包括设在所述滑动臂(16d)外侧的用以接收所述第一控制器(31)信息的无线发射装置(41)、设在所述头部(17)内用以接收无线发射装置(41)信息的无线接收装置(42)；
所述无线接收装置(42)将信号传递给第二控制器(51)，所述第二控制器(51)控制语音播报装置(5)发出语音，播放RFID标签(2)所对应的卡通模型的信息。
2.根据权利要求1所述的一种儿童早教装置，其特征在于：所述伸缩卡头(16c)包括设在所述容纳腔(16b)内侧的螺纹孔(16c-1)、设在所述螺纹孔(16c-1)孔壁外侧的限位侧孔(16c-2)、螺接在所述螺纹孔(16c-1)外端的内六角螺栓(16c-3)、设在所述螺纹孔(16c-1)内的压缩弹簧(16c-4)、设在所述螺纹孔(16c-1)内端的卡头本体(16c-5)、设在所述卡头本体(16c-5)侧面的卡设在所述限位侧孔(16c-2)内的限位卡头(16c-6)。
3.根据权利要求2所述的一种儿童早教装置，其特征在于：所述滑动套(15e)靠近锁止凸头(15c)的锥面斜度小于远离锁止凸头(15c)的锥面斜度。
4.根据权利要求3所述的一种儿童早教装置，其特征在于：所述滑动套(15e)远离所述锁止凸头(15c)的锥面密布有防滑凸点。
5.根据权利要求1所述的一种儿童早教装置，其特征在于：所述语音播报装置(5)由XFS5152CE芯片构建。
6.根据权利要求5所述的一种儿童早教装置，其特征在于：所述第一控制器(31)、第二控制器(51)分别由Arduino控制器构建。
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