CN108671562B - 一种益智玩具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种益智玩具，属于机械技术领域。儿童通过可通过本发明的玩具预设角度控制桶的角度值来控制整个益智玩具机械手、机械臂的运作，通过这种形式使儿童无意识的将日常的手部复杂行为拆解为重复的、简单的旋转，从而培养编程思维中十分重要的拆解思维；本发明的益智玩具不依赖于让儿童写代码的形式，同时，具有更高的可玩性。

Description

一种益智玩具

技术领域

本发明涉及一种益智玩具，属于机械技术领域。

背景技术

现阶段的培养儿童编程思维的益智玩具往往局限于训练儿童进行简单的程序编写，例如，使用图形化编程的形式让儿童通过搭建积木的方式进行编程训练，这种形式仅局限于静态，实体积木形式过于单一且呈现效果依赖于电子屏幕，不能够很好的训练儿童的动态思维；且这种形式的操作较为单一、可玩性低，过于刻意的让儿童进行某项编程训练而不像是真正的玩具，儿童往往刚刚买回来有一定的新鲜感，一段时间以后就再也不玩了。

也有部分益智玩具通过让儿童在网页、应用上搭建虚拟的变成模块，例如，在特定网站中拼接虚拟的图形化编程语句完成特定的语句形式，但是，这种形式难度过高，许多儿童不能很好的适应，使得儿童产生厌烦心理。

因此，急需找到一种新的，兼具可玩性与适应性的可培养儿童结构化编程思维的益智玩具。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种益智玩具。儿童通过可通过此玩具预设角度控制桶的角度值来控制整个益智玩具机械手、机械臂的运作，通过这种形式使儿童无意识的将日常的手部复杂行为拆解为重复的、简单的旋转，从而培养编程思维中十分重要的拆解思维；此益智玩具不依赖于让儿童写代码的形式，同时，具有更高的可玩性。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种益智玩具，所述装置包含机械手100、机械臂200、底座300、手部角度控制桶400以及臂部角度控制桶500；

所述机械手100上设置有第三舵机101；所述第三舵机101与机械手100的手掌与手指连接处的关节102相连；

所述机械臂200包含连接杆201与球形关节202；所述连接杆201的数量为一个或所述连接杆201的数量为一个以上且连接杆201之间通过球形关节202相连；所述连接杆201的一端有一“V”型开叉且此“V”型开叉的两端分别连接有一连接头203；所述连接杆201无“V”型开叉的另一端为通孔状开口204；所述球形关节202包含腔体205、关节盖206以及水平转轴207；所述水平转轴207连接于腔体205且位于腔体205外部；所述腔体205通过连接头203与关节盖206相连且腔体205、连接头203与关节盖206可形成一个球体；所述球形关节202分别通过腔体205、关节盖206与连接头203相连以及水平转轴207嵌套于开口204连接两根相邻的连接杆201；所述连接杆201内部设置有第一舵机208；所述第一舵机208通过第一舵盘209连接于与连接杆201相连的水平转轴207；所述腔体205内部设置有第二舵机210；所述第二舵机210通过第二舵盘211连接于与球形关节202相连的连接头203；

所述底座300包含外壳301、连接柱302、主板303和电源304；所述外壳301上设置有第一插口305以及第二插口306；所述连接柱302与外壳301相连；

所述机械臂200的一端与机械手100相连接；所述机械臂200不与机械手100相连的另一端连接有球形关节202且通过球形关节202的水平转轴207与底座300的连接柱302嵌套与底座300相连；

所述手部角度控制桶400依次包含第一铜极401、第一桶盖402、一组或多组手部角度控制装置403以及第二桶盖404；所述手部角度控制装置403包含手部角度控制盘405、第一电位器406以及第一电位器底座407；所述手部角度控制盘405上设置有一圆柱状凹陷且所述手部角度控制盘405外侧标有角度值；所述第一电位器406设置于圆柱状凹陷内部；所述第一电位器底座407连接于第一电位器406不与手部角度控制盘405相接触的一面；所述第一铜极401连接于第一桶盖402；所述第一桶盖402连接于手部角度控制盘405不与第一电位器406相接触的一面；所述第二桶盖404连接于第一电位器底座407不与手部角度控制盘405相接触的一面；

所述臂部角度控制桶500依次包含第二铜极501、第三桶盖502、一组或多组臂部角度控制装置503以及第四桶盖504；所述臂部角度控制装置503包含臂部角度控制盘505、第二电位器506以及第二电位器底座507；所述臂部角度控制盘505上设置有一圆柱状凹陷且所述臂部角度控制盘505外侧标有角度值；所述第二电位器506设置于圆柱状凹陷内部；所述第二电位器底座507连接于第二电位器506不与臂部角度控制盘505相接触的一面；所述第二铜极501连接于第三桶盖502；所述第三桶盖502连接于臂部角度控制盘505不与第二电位器506相接触的一面；所述第四桶盖504连接于第二电位器底座507不与臂部角度控制盘505相接触的一面；

所述手部角度控制桶400与臂部角度控制桶500分别通过第一插口305与第二插口306连接于底座300；

所述第一电位器406、第二电位器506通过信号线与第一铜极401、第二铜极501相连；所述第一铜极401、第二铜极501通过信号线与主板303相连；所述主板303都过信号线与第一舵机208、第二舵机210、电源304以及第三舵机101相连。

在本发明的一种实施方式中，所述机械手100的手掌与手指连接处的关节102全部或部分有色。

在本发明的一种实施方式中，所述机械手100的手掌与手指连接处的关节102有色且颜色不一致。

在本发明的一种实施方式中，所述球形关节202全部或部分有色。

在本发明的一种实施方式中，所述球形关节202有色且颜色不一致。

在本发明的一种实施方式中，所述机械手100的手掌与手指连接处的关节102与球形关节202颜色不一致。

在本发明的一种实施方式中，所述底座300上还设置有电源开关307、复位键308以及启动键309。

在本发明的一种实施方式中，所述主板303通过信号线分别与电源开关307、复位键308以及启动键309相连。

在本发明的一种实施方式中，所述水平转轴207的轴心与腔体205、连接头203以及关节盖206的轴心垂直。

在本发明的一种实施方式中，所述手部角度控制装置403的数量与机械手100手指数量一致。

在本发明的一种实施方式中，所述臂部角度控制装置503的数量为球形关节202数量的两倍。

在本发明的一种实施方式中，所述第一桶盖402与第二桶盖404之间连接有第一安装槽408。

在本发明的一种实施方式中，所述第一安装槽408垂直于手部角度控制盘405以及第一电位器底座407。

在本发明的一种实施方式中，所述第一安装槽408上安装有第一凸透镜409。

在本发明的一种实施方式中，所述第一凸透镜409的数量与手部角度控制盘405的数量一致。

在本发明的一种实施方式中，所述第三桶盖502与第四桶盖504之间连接有第二安装槽508。

在本发明的一种实施方式中，所述第二安装槽508垂直于臂部角度控制盘505以及第二电位器底座507。

在本发明的一种实施方式中，所述第二安装槽508上安装有第二凸透镜509。

在本发明的一种实施方式中，所述第二凸透镜509的数量与臂部角度控制盘505的数量一致。

在本发明的一种实施方式中，所述第一电位器406、第二电位器506为旋钮式电位器。

在本发明的一种实施方式中，所述信号线包含舵机线以及杜邦线。

本发明提供了上述一种益智玩具在培养儿童结构化编程思维方面的应用。

有益效果：

(1)本发明的益智玩具可使儿童无意识的将日常的手部复杂行为拆解为重复的、简单的旋转，从而培养编程思维中十分重要的拆解思维；

(2)本发明的益智玩具不依赖于让儿童写代码的形式，同时，具有更高的可玩性。

附图说明

图1为本发明益智玩具的整体示意图；

图2为本发明机械手的整体示意图；

图3为本发明机械臂的剖视图；

图4为本发明连接杆的零部件图；

图5为本发明球形关节的零部件图；

图6为本发明底座的零部件图；

图7为本发明手部角度控制桶的整体示意图；

图8为本发明手部角度控制桶的零部件图；

图9为本发明手部角度控制桶的局部拆解图；

图10为本发明臂部角度控制桶的整体示意图；

图11为本发明臂部角度控制桶的零部件图；

图12为本发明臂部角度控制桶的局部拆解图；

其中，机械手100、第三舵机101、关节102、机械臂200、连接杆201、球形关节202、连接头203、开口204、腔体205、关节盖206、水平转轴207、第一舵机208、第一舵盘209、第二舵机210、第二舵盘211、底座300、外壳301、连接柱302、主板303、电源304、第一插口305、第二插口306、电源开关307、复位键308、启动键309、手部角度控制桶400、第一铜极401、第一桶盖402、手部角度控制装置403、第二桶盖404、手部角度控制盘405、第一电位器406、第一电位器底座407、第一安装槽408、第一凸透镜409、臂部角度控制桶500、第二铜极501、第三桶盖502、臂部角度控制装置503、第四桶盖504、臂部角度控制盘505、第二电位器506、第二电位器底座507、第二安装槽508以及第二凸透镜509。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的阐述。

如图1，本发明的益智玩具包含机械手100、机械臂200、底座300、手部角度控制桶400以及臂部角度控制桶500；

如图2，所述机械手100上例如SG90 90g、JX6221、MG996R的第三舵机101；所述第三舵机101与机械手100的手掌与手指连接处的关节102相连；

如图3-5，所述机械臂200包含连接杆201与球形关节202；所述连接杆201的数量为一个或所述连接杆201的数量为一个以上且连接杆201之间通过球形关节202相连；所述连接杆201的一端有一“V”型开叉且此“V”型开叉的两端分别连接有一连接头203；所述连接杆201无“V”型开叉的另一端为通孔状开口204；所述球形关节202包含腔体205、关节盖206以及水平转轴207；所述水平转轴207连接于腔体205且位于腔体205外部；所述腔体205通过连接头203与关节盖206相连且腔体205、连接头203与关节盖206可形成一个球体；所述球形关节202分别通过腔体205、关节盖206与连接头203相连以及水平转轴207嵌套于开口204连接两根相邻的连接杆201；所述连接杆201内部设置有第一舵机(可为DG2020、JX6621、RDS3115等型号的舵机)208；所述第一舵机208通过第一舵盘(可为25T、XLZ 25T等型号的舵盘)209连接于与连接杆201相连的水平转轴207；所述腔体205内部设置有第二舵机210；所述第二舵机210通过第二舵盘211连接于与球形关节202相连的连接头203；

如图6，所述底座300包含外壳301、连接柱302、主板(如Arduino Uno、ArduinoMega2560、Arduino Pro等)303和电源304；所述外壳301上设置有第一插口305以及第二插口306；所述连接柱302与外壳301相连；

如图1，所述机械臂200的一端与机械手100相连接；所述机械臂200不与机械手100相连的另一端连接有球形关节202且通过球形关节202的水平转轴207与底座300的连接柱302嵌套与底座300相连；

如图7-9，所述手部角度控制桶400依次包含第一铜极401、第一桶盖402、一组或多组手部角度控制装置403以及第二桶盖404；所述手部角度控制装置403包含手部角度控制盘405、第一电位器406以及第一电位器底座407；所述手部角度控制盘405上设置有一圆柱状凹陷且所述手部角度控制盘405外侧标有角度值；所述第一电位器406设置于圆柱状凹陷内部；所述第一电位器底座407连接于第一电位器406不与手部角度控制盘405相接触的一面；所述第一铜极401连接于第一桶盖402；所述第一桶盖402连接于手部角度控制盘405不与第一电位器406相接触的一面；所述第二桶盖404连接于第一电位器底座407不与手部角度控制盘405相接触的一面；

如图10-12，所述臂部角度控制桶500依次包含第二铜极501、第三桶盖502、一组或多组臂部角度控制装置503以及第四桶盖504；所述臂部角度控制装置503包含臂部角度控制盘505、第二电位器506以及第二电位器底座507；所述臂部角度控制盘505上设置有一圆柱状凹陷且所述臂部角度控制盘505外侧标有角度值；所述第二电位器506设置于圆柱状凹陷内部；所述第二电位器底座507连接于第二电位器506不与臂部角度控制盘505相接触的一面；所述第二铜极501连接于第三桶盖502；所述第三桶盖502连接于臂部角度控制盘505不与第二电位器506相接触的一面；所述第四桶盖504连接于第二电位器底座507不与臂部角度控制盘505相接触的一面；

如图1，所述手部角度控制桶400与臂部角度控制桶500分别通过第一插口305与第二插口306连接于底座300；

所述第一电位器406、第二电位器506通过信号线与第一铜极401、第二铜极501相连；所述第一铜极401、第二铜极501通过信号线与主板303相连；所述主板303都过信号线与第一舵机208、第二舵机210、电源304以及第三舵机101相连。

作为优选，所述机械手100的手掌与手指连接处的关节102全部或部分有色。

作为优选，所述机械手100的手掌与手指连接处的关节102有色且颜色不一致。

作为优选，所述球形关节202全部或部分有色。

作为优选，所述球形关节202有色且颜色不一致。

作为优选，所述机械手100的手掌与手指连接处的关节102与球形关节202颜色不一致。

作为优选，所述底座300上还设置有电源开关307、复位键308以及启动键309。

作为优选，所述主板303通过信号线分别与电源开关307、复位键308以及启动键309相连。

作为优选，所述水平转轴207的轴心与腔体205、连接头203以及关节盖206的轴心垂直。

作为优选，所述手部角度控制装置403的数量与机械手100手指数量一致。

作为优选，所述臂部角度控制装置503的数量为球形关节202数量的两倍。

作为优选，所述第一桶盖402与第二桶盖404之间连接有第一安装槽408。

作为优选，所述第一安装槽408垂直于手部角度控制盘405以及第一电位器底座407。

作为优选，所述第一安装槽408上安装有第一凸透镜409。

作为优选，所述第一凸透镜409的数量与手部角度控制盘405的数量一致。

作为优选，所述第三桶盖502与第四桶盖504之间连接有第二安装槽508。

作为优选，所述第二安装槽508垂直于臂部角度控制盘505以及第二电位器底座507。

作为优选，所述第二安装槽508上安装有第二凸透镜509。

作为优选，所述第二凸透镜509的数量与臂部角度控制盘505的数量一致。

作为优选，所述第一电位器406、第二电位器506为旋钮式电位器，如PT15-B10K、WH148、RV24YN20S等。

作为优选，所述信号线包含舵机线以及杜邦线。

本发明的具体实施方式如下：

按下电源开关打开电源，按下启动键启动益智玩具；

根据手部角度控制盘以及臂部角度控制盘上的角度值，转动手部角度控制盘或者臂部角度控制盘，相应的信号会通过位于手部角度控制盘以及臂部角度控制盘内部的第一电位器和第二电位器传送到主板，主板再把信号传送到相应的第一舵机、第二舵机以及第三舵机；

第三舵机接收到信号后，可通过控制机械手关节处的舵盘进行旋转进而控制机械手的手指围绕手掌转动，也可直接控制机械手的关节进行运动进而控制机械手的手指围绕手掌转动；

第一舵机以及第二舵机接收到信号后，可通过控制第一舵盘、第二舵盘进行旋转进而分别控制球形关节以连接杆为支点左右转动、连接杆以球形关节为支点上下转动；

若需要将机械手与机械臂进行复位，可按下复位键，主板会根据接收到的信号控制机械手与机械臂进行复位。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (9)

1.一种益智玩具，其特征在于，所述益智玩具包含机械手、机械臂、底座、手部角度控制桶以及臂部角度控制桶；

所述机械手上设置有第三舵机；所述第三舵机与机械手的手掌与手指连接处的关节相连；

所述机械臂包含连接杆与球形关节；所述连接杆的数量为一个或所述连接杆的数量为一个以上且连接杆之间通过球形关节相连；所述连接杆的一端有一“V”型开叉且此“V”型开叉的两端分别连接有一连接头；所述连接杆无“V”型开叉的另一端为通孔状开口；所述球形关节包含腔体、关节盖以及水平转轴；所述水平转轴连接于腔体且位于腔体外部；所述腔体通过连接头与关节盖相连且腔体、连接头与关节盖可形成一个球体；所述球形关节分别通过腔体、关节盖与连接头相连以及水平转轴嵌套于开口连接两根相邻的连接杆；所述连接杆内部设置有第一舵机；所述第一舵机通过第一舵盘连接于与连接杆相连的水平转轴；所述腔体内部设置有第二舵机；所述第二舵机通过第二舵盘连接于与球形关节相连的连接头；

所述底座包含外壳、连接柱、主板和电源；所述外壳上设置有第一插口以及第二插口；所述连接柱与外壳相连；

所述机械臂的一端与机械手相连接；所述机械臂不与机械手相连的另一端连接有球形关节且通过球形关节的水平转轴与底座的连接柱嵌套与底座相连；

所述手部角度控制桶依次包含第一铜极、第一桶盖、一组或多组手部角度控制装置以及第二桶盖；所述手部角度控制装置包含手部角度控制盘、第一电位器以及第一电位器底座；所述手部角度控制盘上设置有一圆柱状凹陷且所述手部角度控制盘外侧标有角度值；所述第一电位器设置于圆柱状凹陷内部；所述第一电位器底座连接于第一电位器不与手部角度控制盘相接触的一面；所述第一铜极连接于第一桶盖；所述第一桶盖连接于手部角度控制盘不与第一电位器相接触的一面；所述第二桶盖连接于第一电位器底座不与手部角度控制盘相接触的一面；

所述臂部角度控制桶依次包含第二铜极、第三桶盖、一组或多组臂部角度控制装置以及第四桶盖；所述臂部角度控制装置包含臂部角度控制盘、第二电位器以及第二电位器底座；所述臂部角度控制盘上设置有一圆柱状凹陷且所述臂部角度控制盘外侧标有角度值；所述第二电位器设置于圆柱状凹陷内部；所述第二电位器底座连接于第二电位器不与臂部角度控制盘相接触的一面；所述第二铜极连接于第三桶盖；所述第三桶盖连接于臂部角度控制盘不与第二电位器相接触的一面；所述第四桶盖连接于第二电位器底座不与臂部角度控制盘相接触的一面；

所述手部角度控制桶与臂部角度控制桶分别通过第一插口与第二插口连接于底座；

所述第一电位器、第二电位器通过信号线与第一铜极、第二铜极相连；所述第一铜极、第二铜极通过信号线与主板相连；所述主板都通过信号线与第一舵机、第二舵机、电源以及第三舵机相连；

所述第一桶盖与第二桶盖之间连接有第一安装槽，所述第一安装槽上安装有第一凸透镜；

所述第三桶盖与第四桶盖之间连接有第二安装槽，所述第二安装槽上安装有第二凸透镜。

2.如权利要求1所述的一种益智玩具，其特征在于，所述机械手的手掌与手指连接处的关节全部或部分有色。

3.如权利要求1或2所述的一种益智玩具，其特征在于，所述球形关节全部或部分有色。

4.如权利要求3所述的一种益智玩具，其特征在于，所述底座上还设置有电源开关、复位键以及启动键。

5.如权利要求4所述的一种益智玩具，其特征在于，所述主板通过信号线分别与电源开关、复位键以及启动键相连接。

6.如权利要求5所述的一种益智玩具，其特征在于，所述水平转轴的轴心与腔体、连接头以及关节盖的轴心垂直。

7.如权利要求6所述的一种益智玩具，其特征在于，所述手部角度控制装置的数量与机械手手指数量一致。

8.如权利要求7所述的一种益智玩具，其特征在于，所述臂部角度控制装置的数量为球形关节数量的两倍。

9.如权利要求8所述的一种益智玩具，其特征在于，所述第一电位器、第二电位器为旋钮式电位器。