CN108470504A - 一种模块化自平衡教育机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及教育机器人技术领域，尤其涉及一种模块化自平衡教育机器人，包括车体、两车轮以及驱动模块，所述车体上设有两个对称设置的脚踏板，所述车体内设有控制模块以及自平衡控制装置；所述车体的前端设有视觉传感器，所述视觉传感器与控制模块电路连接；所述脚踏板内设有力觉传感器，所述力觉传感器与控制模块电路连接；所述车体上设有语音交互模块，所述语音交互模块与所述控制模块电路连接；所述控制模块电路连接用于向所述控制模块输入编码信息的编码器模块，本发明的有益效果是：能通过视觉传感器实现自动跟随，并且通过语音交互模块实现与自平衡教育机器人的语音交互，并且通过编码器模块方便学生进行机器人二次开发，实现教学功能。
Description
技术领域
本发明涉及教育机器人技术领域，尤其涉及一种模块化自平衡教育机器人。
背景技术
随着经济的高速发展，在现代的社会中，人们已经不再满足于传统的教学方式，“创新”随着时代产生且逐渐成为社会发展主流，在日常生活、学习以及生产中都能见到其影响。将“创新”融入到教学当中不仅仅只代表着填鸭式的读和写，更需要人们通过实际体验并动手去做才能感受到，因此传统的教学器具已经无法满足人们培养创新意识、锻炼动手能力的要求。而机器人设备为随着时代而产生的“创新”设备，机器人作为教学设备能更加利于培养创新意识。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种模块化自平衡教育机器人，既能自身双轮平衡独立，又能通过控制端控制移动，实现自平衡、人机语音交互、视觉跟踪等功能。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种模块化自平衡教育机器人，包括车体、用于带动所述车体运动的两车轮以及设在所述车体上用于驱动所述车轮的驱动模块，所述车体上设有两个对称设置的脚踏板，所述车体内设有用于控制所述驱动模块的控制模块以及用于控制所述车体平衡的自平衡控制装置；所述车体的前端设有视觉传感器，所述视觉传感器与所述控制模块电路连接，所述控制模块接收所述视觉传感器输送的视觉信号(视觉信号是指视觉传感器采集的图像以及影像信息)并根据接收到的视觉信号控制所述驱动模块驱动所述车轮；所述脚踏板内设有力觉传感器，所述力觉传感器与所述控制模块电路连接，所述控制模块用于接收所述力觉传感器传输的受力信号并根据所述受力信号控制所述驱动模块调节所述车轮的速度；所述车体上设有用于接收外部语音信号的语音交互模块，所述语音交互模块与所述控制模块电路连接，所述控制模块用于接收所述语音交互模块传输的语音信号并根据接收到的语音信号控制所述驱动模块驱动所述车轮；所述控制模块电路连接用于向所述控制模块输入编码信息的编码器模块。
本发明的有益效果是：本发明中的自平衡教育机器人能实现自主平衡移动，并且能通过视觉传感器实现自动跟随，并且通过语音交互模块实现与自平衡教育机器人的语音交互，并且通过编码器模块方便学生进行机器人二次开发，实现教学功能，通过模块化编程软件开发代码即可实现机器人的二次开发。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，还包括终端设备，所述终端设备通过蓝牙装置与所述控制模块通讯连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过终端设备实现对自平衡教育机器人的远程控制。
进一步，所述终端设备为智能手机或平板电脑。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过智能手机或平板电脑实现对自平衡教育机器人的远程控制。
进一步，所述自平衡控制装置包括MEMS陀螺仪控制盒、力矩陀螺仪以及用于检测所述车体速度的测速传感器，所述力矩陀螺仪位于两个所述车轮的轴心的连线上，所述测速传感器与所述MEMS陀螺仪控制盒电路连接，所述测速传感器将检测到的所述车体的速度信号传输到所述MEMS陀螺仪控制盒，以使得所述MEMS陀螺仪控制盒控制所述力矩陀螺仪的转速。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过监控车体的速度，当车体出现碰撞时，测速传感器检测到车速异常，MEMS陀螺仪控制盒控制力矩陀螺仪加大转速的同时瞬间力矩增大，能在车辆倾斜瞬间修正车的姿态。
进一步，两个所述车轮分别设在所述车体的两端，所述车轮和所述车体之间设有轮胎罩。
采用上述进一步方案的有益效果是：轮胎罩的设置能对车轮进行保护，同时避免在使用中车轮上的泥土飞溅到使用者身上。
进一步，所述脚踏板上表面上设有防滑层。
采用上述进一步方案的有益效果是：防滑层的设置能避免使用者站立在车体上时出现滑动。
进一步，还包括用于检测车体与地面倾斜角度的角度传感器，所述角度传感器设在所述车体的底部，所述角度传感器与所述控制模块电路连接，所述控制模块用于接收所述角度传感器传输的倾斜角度信号，并且根据所述倾斜角度信号控制所述自平衡控制装置调节所述车体的倾斜状况。
采用上述进一步方案的有益效果是：角度传感器能实时监测车体的倾斜角度，并且通过控制模块根据倾斜角度实时调整自平衡控制装置，调节车体的平衡。
附图说明
图1为本发明的结构示意图，附图中未画出元件之间的电路连接；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、车体，2、车轮，3、驱动模块，4、脚踏板，5-1、MEMS陀螺仪控制盒，5-2、力矩陀螺仪，5-3、测速传感器，6、控制模块，7、视觉传感器，8、力觉传感器，9、语音交互模块，10、编码器模块，11、轮胎罩，12、角度传感器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本发明的实施例包括车体1、用于带动所述车体1运动的两车轮2以及设在所述车体1上用于驱动所述车轮2的驱动模块3，两个所述车轮2分别设在所述车体1的两端，所述车轮2和所述车体1之间设有轮胎罩11，在本发明的实施例中，所述驱动模块3为驱动电机，且所述驱动电机的数量为两个，两个所述驱动电机的输出轴分别传动连接两个车轮2，用于分别驱动两个所述车轮2的运行；所述车体1上设有两个对称设置的脚踏板4，所述车体1内设有用于控制所述驱动模块3的控制模块6以及用于控制所述车体1平衡的自平衡控制装置；所述车体1的前端设有视觉传感器7，所述视觉传感器7与所述控制模块6电路连接，所述控制模块6接收所述视觉传感器7输送的视觉信号并根据接收到的视觉信号控制所述驱动模块3驱动所述车轮2；所述脚踏板4内设有力觉传感器8，所述力觉传感器8与所述控制模块6电路连接，所述控制模块6用于接收所述力觉传感器8传输的受力信号并根据所述受力信号控制所述驱动模块3调节所述车轮2的速度；所述车体1上设有用于接收外部语音信号的语音交互模块9，所述语音交互模块9与所述控制模块6电路连接，所述控制模块6用于接收所述语音交互模块9传输的语音信号并根据接收到的语音信号控制所述驱动模块3驱动所述车轮2；所述控制模块6电路连接用于向所述控制模块6输入编码信息的编码器模块10。
还包括终端设备(附图中未画出)，所述终端设备通过蓝牙装置与所述控制模块6通讯连接，所述终端设备为智能手机或平板电脑，通过终端设备实现对自平衡教育机器人的远程控制，可以通过在智能手机或平板电脑上下载与所述控制模块6对应的APP软件，通过APP软件实现与控制模块6的连接，从而实现远程控制。
所述自平衡控制装置包括MEMS陀螺仪控制盒5-1、力矩陀螺仪5-2以及用于检测所述车体1速度的测速传感器5-3，所述力矩陀螺仪5-2位于两个所述车轮2的轴心的连线上，优选的，所述力矩陀螺仪5-2的数量为两个，分别靠近两个所述车轮2，所述测速传感器5-3的数量为两个，分别检测两个车轮2的转速，所述测速传感器5-3与所述MEMS陀螺仪控制盒5-1电路连接，所述测速传感器5-3将检测到的所述车体1的速度信号传输到所述MEMS陀螺仪控制盒5-1，以使得所述MEMS陀螺仪控制盒5-1控制所述力矩陀螺仪5-2的转速。通过监控车体1的速度，当车体1出现碰撞时，测速传感器5-3检测到车速异常，MEMS陀螺仪控制盒5-1控制力矩陀螺仪5-2加大转速的同时瞬间力矩增大，能在车辆倾斜瞬间修正车的姿态。
还包括用于检测车体1与地面倾斜角度的角度传感器12，所述角度传感器12设在所述车体1的底部，所述角度传感器12与所述控制模块6电路连接，所述控制模块6用于接收所述角度传感器12传输的倾斜角度信号，并且根据所述倾斜角度信号控制所述自平衡控制装置调节所述车体1的倾斜状况。角度传感器12能实时监测车体1的倾斜角度，并且通过控制模块6根据倾斜角度实时调整自平衡控制装置，调节车体1的平衡。
本发明能实现自主平衡移动，并且能通过视觉传感器7实现自动跟随，并且通过语音交互模块9实现与自平衡教育机器人的语音交互，并且通过编码器模块10方便学生进行机器人二次开发，实现教学功能，通过模块化编程软件开发代码即可实现机器人的二次开发。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种模块化自平衡教育机器人，其特征在于，包括车体(1)、用于带动所述车体(1)运动的两车轮(2)以及设在所述车体(1)上用于驱动所述车轮(2)的驱动模块(3)，所述车体(1)上设有两个对称设置的脚踏板(4)，所述车体(1)内设有用于控制所述驱动模块(3)的控制模块(6)以及用于控制所述车体(1)平衡的自平衡控制装置；所述车体(1)的前端设有视觉传感器(7)，所述视觉传感器(7)与所述控制模块(6)电路连接，所述控制模块(6)接收所述视觉传感器(7)输送的视觉信号并根据接收到的视觉信号控制所述驱动模块(3)驱动所述车轮(2)；所述脚踏板(4)内设有力觉传感器(8)，所述力觉传感器(8)与所述控制模块(6)电路连接，所述控制模块(6)用于接收所述力觉传感器(8)传输的受力信号并根据所述受力信号控制所述驱动模块(3)调节所述车轮(2)的速度；所述车体(1)上设有用于接收外部语音信号的语音交互模块(9)，所述语音交互模块(9)与所述控制模块(6)电路连接，所述控制模块(6)用于接收所述语音交互模块(9)传输的语音信号并根据接收到的语音信号控制所述驱动模块(3)驱动所述车轮(2)；所述控制模块(6)电路连接用于向所述控制模块(6)输入编码信息的编码器模块(10)。
2.根据权利要求1所述的一种模块化自平衡教育机器人，其特征在于，还包括终端设备，所述终端设备通过蓝牙装置与所述控制模块(6)通讯连接。
3.根据权利要求2所述的一种模块化自平衡教育机器人，其特征在于，所述终端设备为智能手机或平板电脑。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种模块化自平衡教育机器人，其特征在于，所述自平衡控制装置包括MEMS陀螺仪控制盒(5-1)、力矩陀螺仪(5-2)以及用于检测所述车体(1)速度的测速传感器(5-3)，所述力矩陀螺仪(5-2)位于两个所述车轮(2)的轴心的连线上，所述测速传感器(5-3)与所述MEMS陀螺仪控制盒(5-1)电路连接，所述测速传感器(5-3)将检测到的所述车体(1)的速度信号传输到所述MEMS陀螺仪控制盒(5-1)，以使得所述MEMS陀螺仪控制盒(5-1)控制所述力矩陀螺仪(5-2)的转速。
5.根据权利要求1至3任一项所述的一种模块化自平衡教育机器人，其特征在于，两个所述车轮(2)分别设在所述车体(1)的两端，所述车轮(2)和所述车体(1)之间设有轮胎罩(11)。
6.根据权利要求1至3任一项所述的一种模块化自平衡教育机器人，其特征在于，所述脚踏板(4)上表面上设有防滑层。
7.根据权利要求1至3任一项所述的一种模块化自平衡教育机器人，其特征在于，还包括用于检测车体(1)与地面倾斜角度的角度传感器(12)，所述角度传感器(12)设在所述车体(1)的底部，所述角度传感器(12)与所述控制模块(6)电路连接，所述控制模块(6)用于接收所述角度传感器(12)传输的倾斜角度信号，并且根据所述倾斜角度信号控制所述自平衡控制装置调节所述车体(1)的倾斜状况。
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| CN (1) | CN108470504A (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202847850U (zh) * | 2012-09-10 | 2013-04-03 | 大连民族学院 | 一种自平衡机器人 |
| CN203149987U (zh) * | 2013-03-14 | 2013-08-21 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 智能教育机器人 |
| CN204462849U (zh) * | 2015-01-30 | 2015-07-08 | 李俊红 | 一种用于智能家居的自重平衡两轮机器人 |
| CN205809638U (zh) * | 2016-07-18 | 2016-12-14 | 郑州大学 | 一种无线语音控制两轮式自平衡智能小车 |
| US9527213B2 (en) * | 2014-07-31 | 2016-12-27 | National Taiwan University | Automatic stair-climbing robot platform |
| CN106313055A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-01-11 | 河池学院 | 一种机器人的控制方法 |
| CN106814738A (zh) * | 2017-03-30 | 2017-06-09 | 南通大学 | 一种基于体感控制技术的轮式机器人及其操控方法 |
-
2018
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202847850U (zh) * | 2012-09-10 | 2013-04-03 | 大连民族学院 | 一种自平衡机器人 |
| CN203149987U (zh) * | 2013-03-14 | 2013-08-21 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 智能教育机器人 |
| US9527213B2 (en) * | 2014-07-31 | 2016-12-27 | National Taiwan University | Automatic stair-climbing robot platform |
| CN204462849U (zh) * | 2015-01-30 | 2015-07-08 | 李俊红 | 一种用于智能家居的自重平衡两轮机器人 |
| CN205809638U (zh) * | 2016-07-18 | 2016-12-14 | 郑州大学 | 一种无线语音控制两轮式自平衡智能小车 |
| CN106313055A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-01-11 | 河池学院 | 一种机器人的控制方法 |
| CN106814738A (zh) * | 2017-03-30 | 2017-06-09 | 南通大学 | 一种基于体感控制技术的轮式机器人及其操控方法 |
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