CN109382830A - 一种数字媒体辅助教学机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于数字媒体技术领域，主要涉及一种数字媒体辅助教学机器人，包括机器人主体和包覆在机器人主体上的硅胶层，所述机器人主体包括胸体、腹体、头部、大腿关节和小腿关节，所述胸体固定安装在腹体上，所述头部与胸体活动连接，所述大腿关节与腹体活动连接，所述小腿关节与大腿关节活动连接，活动连接的部分在受外力冲击时可模拟人体对应关节活动、且冲击力消除后可自行回位，小腿关节底端安装有滚珠吸盘，滚珠吸盘可作为固定装置吸附地面用于固定机器人、同时还可作为滑动装置用于移动机器人，它可进行搏击辅助教学，可模拟人体受打击后的关节反应具有较好体验感，使用寿命较长，有利于提高使用者的学习兴趣，减弱了教师的工作负担。

Description

一种数字媒体辅助教学机器人

技术领域

本发明属于数字媒体技术领域，具体涉及一种数字媒体辅助教学机器人。

背景技术

体育是一个发展身体，增强体质，传授锻炼身体的知识、技能，培养道德和意志品质的教育过程；是对人体进行培育和塑造的过程；是教育的重要组成部分；是培养全面发展的人的一个重要方面。

在进行体育教学时，一名导师往往需要对多名学员进行统一指导，在教授完毕后学院需要进行自行练习。而在教学过程中，导师难以同时对多名学员进行指导。特别是在搏击教学时，为达到教学的目的，传授搏击招数后需要进行大量的练习方能牢记招式，在练习过程中又需要导师对打击位置进行指导使学员掌握准确的打击位置，而由于导师难以同时兼顾多人的指导训练的问题，容易导致学员的学习效率较低；而在课后，学员由于缺乏陪练对象，导致学员难以进行练习巩固。为减轻导师压力、避免学员没有陪练对象，多在训练场设置人形陪练模型，在模型上标注打击区域，使学员可通过模型进行练习。而传统的训练模型较为死板,模拟性差，难以提起学员的学习情绪，同时仅通过标注提示打击区域，提示效果不佳，学员的体验感较差，难以起到较好的辅助作用。

发明内容

基于上述背景技术中的问题，本发明提供了一种数字媒体辅助教学机器人，它可进行搏击辅助教学，模拟性较高，可模拟人体受打击后的关节反应具有较好体验感，使用寿命较长，有利于提高使用者的学习兴趣，减弱了教师的工作负担。

本发明采用的技术方案如下：

一种数字媒体辅助教学机器人，包括机器人主体和包覆在机器人主体上的硅胶层，所述机器人主体包括胸体、腹体、头部、大腿关节和小腿关节，所述头部内安装有播放器，所述胸体内开设有安装腔，所述安装腔内设有单片机和存储器，所述硅胶层内嵌设有多个指示器，所述指示器均与单片机控制连接，所述存储器内存有辅助教学程序，单片机通过辅助教学程序可控制指示器按预设顺序闪亮、同时控制播放器进行语音提示，所述胸体固定安装在腹体上，所述头部与胸体活动连接，所述大腿关节与腹体活动连接，所述小腿关节与大腿关节活动连接，活动连接的部分在受外力冲击时可模拟人体对应关节活动、且冲击力消除后可自行回位，所述小腿关节底端安装有滚珠吸盘，所述滚珠吸盘可作为固定装置吸附地面用于固定机器人、同时还可作为滑动装置用于移动机器人。

在上述技术方案的基础上，本发明还做了如下改进：

进一步限定，所述滚珠吸盘包括固定安装于小腿关节上的基盘，所述基盘底端安装有多个吸盘外壳，所述吸盘外壳内设有柔性吸盘，所述基盘于吸盘外壳对应位置开设有第一通孔，所述第一通孔内均滑动穿设有传动连杆，所述传动连杆下端安装连接杆，所述连接杆穿设于柔性吸盘内部、且与柔性吸盘密封连接，所述连接杆底端于柔性吸盘内部安装有万向滚珠，所述传动连杆顶端固定安装传动板，所述传动板活动套设在小腿关节上，所述小腿关节上安装有调节基座，所述调节基座上安装有调节螺钉，所述传动板顶端设有连接底座，所述连接底座与调节螺钉活动卡接。这样的结构设计，通过转动调节螺钉带动传动板上下移动可改变万向滚珠的位置，同时可改变柔性吸盘内压强，使滚珠吸盘可在滚动状态和固定状态之间进行切换。

进一步限定，所述胸体与头部之间设有颈连接件，所述颈连接件包括固定颈座和活动颈座，所述固定颈座固定安装在胸体上，所述固定颈座上安装有轴承，所述活动颈座底端设有颈件连接柱，所述颈件连接柱穿设于轴承内，所述活动颈座于颈件连接柱外套设有第一扭簧，所述第一扭簧两端分别与固定颈座和活动颈座固定连接，所述活动颈座上开设有第一安装孔，所述头部通过第一安装孔铰接在活动基座上、且铰接柱于第一安装孔两侧均套设有第二扭簧，所述第二扭簧两端分别与头部和活动颈座固定连接。这样的结构设计，在轴承的作用下可头部可左右摆动，在第一扭簧的作用下可确保在摆动后使头部回位；铰接在活动基座上的头部可上下摆动，同时在第二扭簧的作用下确保头部回位，进而模拟头部摆动。

进一步限定，所述大腿关节包括关节基座，所述关节基座上设有铰接球，所述腹体包括腹体基座和胸体安装座，所述胸体固定安装在胸体安装座上，所述腹体基座开设有内腔和球铰槽，所述铰接球铰接安装于球铰槽内，所述内腔内设有滑块，所述滑块两端均安装有第一限位弹簧，所述第一限位弹簧的两端分别与滑块和腹体固定连接，所述内腔与球铰槽之间开设有第一线孔，所述滑块两端均安装有第一牵引绳，所述第一牵引绳自由端穿过第一线孔固定在铰接球上，所述球铰槽内开设有预留槽。这样的结构设计，大腿关节在移动时通过第一牵引绳带动滑块移动压缩第一限位弹簧，在第一限位弹簧的作用可使滑块回位，从而通过第一牵引绳可带动大腿关节回位，可模拟胯部活动。

进一步限定，所述小腿关节包括固定连接的小腿底座、小腿上座和小腿骨架，所述基盘固定安装于小腿底座上、传动板套设在小腿底座上，所述小腿上座上开设有连接槽，所述连接槽内安装有铰接件，所述铰接件包括连接块和铰接块，所述铰接块上开设有第二安装孔，所述关节基座上安装有骨架杆，所述骨架杆上安装有限位环和小腿连接座，所述骨架杆上滑动套设有活动环，所述活动环与限位环之间连接有第二限位弹簧，所述小腿连接座上开设有铰接槽、且于铰接槽内穿设有铰接轴，所述铰接块通过第二安装孔铰接在铰接轴上，所述小腿连接座上开设有与铰接槽连通的第二线孔，所述活动环上安装有第二牵引绳，所述第二牵引绳自由端穿过第二线孔与铰接块固定连接。这样的结构设计，小腿关节转动时，通过第二牵引绳可带动活动环移动，在第二限位弹簧的作用下可带动活动环回位，活动环回位可通过第二牵引绳带动小腿关节回位，从而模拟小腿运动。

进一步限定，所述骨架杆为空心结构，所述骨架杆上开设有滑槽，所述活动块上设有与滑槽相匹配的滑条，所述滑条于骨架杆内设有牵引绳固定块，所述第二牵引绳安装在牵引固定块上。这样的结构设计，第二牵引绳设置于骨架杆、和活动环中部，使活动环的受力较为集中，便于活动环的移动，关节灵活程度较高。

进一步限定，所述大腿关节上安装有第一防护板，所述小腿关节上安装有第二防护板。这样的结构设计，通过第一防护板和第二防护板增大了小腿关节和大腿关节的便面积，通过增大受力面积避免人体在击打过程中导致人自身产生痛感，增强体验效果，同时还可对设置于内部的结构进行保护。

本发明的有益效果：

通过机器人主体和硅胶层对人体进行模拟，指示器按一定顺序闪烁对使用者进行打击引导，配合播放器进行语音提示，模拟性较好，通过语音提示和打击位置的引导可达到教学的目的；打击引导和语音提示有利于使学员在练习的过程中对招式的掌握；通过机器人作为陪练对象，降低了导师的教学压力；机器人主体各个关节均活动连接，在受外力冲击时可模拟人体对应关节活动、且冲击力消除后可自行回位，用户可进行简单搏击训练,体验效果较好，有利于提高学习兴趣；各个关节均通过机械结构模拟人体关节，抗打击能力较好，使用寿命较长。

附图说明

本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；

图1为本发明一种数字媒体辅助教学机器人实施例的结构示意图；

图2为本发明一种数字媒体辅助教学机器人实施例中腹体的结构示意图；

图3为本发明一种数字媒体辅助教学机器人实施例中腹体的纵截结构示意图；

图4为本发明一种数字媒体辅助教学机器人实施例中小腿关节的结构示意图；

图5为本发明一种数字媒体辅助教学机器人实施例中小腿关节的局部纵截结构示意图；

图6为图5中A处的放大结构示意图；

图7为图6中B处的放大结构示意图；

图8为本发明一种数字媒体辅助教学机器人实施例中大腿关节的结构示意图；

图9为本发明一种数字媒体辅助教学机器人实施例中大腿关节的纵截结构示意图；

图10为图9中C处的放大结构示意图；

图11为本发明一种数字媒体辅助教学机器人实施例中颈连接件的结构示意图；

图12为本发明一种数字媒体辅助教学机器人实施例中铰接件的结构示意图；

主要元件符号说明如下：

胸体1、腹体2、腹体基座21、胸体安装座22、球铰槽23、预留槽24、内腔25、滑块26、第一限位弹簧27、第一线孔28、头部3、大腿关节4、关节基座41、铰接球42、骨架杆43、第一防护板44、第二限位弹簧45、活动环46、滑槽47、小腿连接座48、小腿关节5、小腿骨架51、小腿上座52、连接槽53、小腿底座54、基盘55、传动板56、第二防护板57、吸盘外壳581、柔性吸盘582、连接杆583、万向滚珠584、传动连杆585、调节基座591、调节螺钉592、连接底座593、颈连接件6、铰接件7、铰接块71、第二安装孔72、连接块73、播放器8。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。

实施例

如图1所示，本发明的一种数字媒体辅助教学机器人，包括机器人主体和包覆在机器人主体上的硅胶层，机器人主体包括胸体1、腹体2、头部3、大腿关节4和小腿关节5，头部3内安装有播放器8，胸体1内开设有安装腔，安装腔内设有单片机和存储器，硅胶层内嵌设有多个指示器，指示器均与单片机控制连接，存储器内存有辅助教学程序，单片机通过辅助教学程序可控制指示器按预设顺序闪亮、同时控制播放器8进行语音提示，通过语音提示和打击位置的引导，达到达到教学的目的，胸体1固定安装在腹体2上，头部3与胸体1活动连接，大腿关节4与腹体2活动连接，小腿关节5与大腿关节4活动连接，活动连接的部分在受外力冲击时可模拟人体对应关节活动、且冲击力消除后可自行回位，小腿关节5底端安装有滚珠吸盘，滚珠吸盘可作为固定装置吸附地面用于固定机器人、同时还可作为滑动装置用于移动机器人。

如图4～7所示，滚珠吸盘包括固定安装于小腿关节5上的基盘55，基盘55底端安装有多个吸盘外壳581，吸盘外壳581内设有柔性吸盘582，基盘55于吸盘外壳581对应位置开设有第一通孔，第一通孔内均滑动穿设有传动连杆585，传动连杆585下端安装连接杆583，连接杆583穿设于柔性吸盘582内部、且与柔性吸盘582密封连接，连接杆583底端于柔性吸盘582内部安装有万向滚珠584，传动连杆585顶端固定安装传动板56，传动板56活动套设在小腿关节5上，小腿关节5上安装有调节基座591，调节基座591上安装有调节螺钉592，传动板56顶端设有连接底座593，连接底座593与调节螺钉592采用球铰方式活动连接。在需要对机器人进行固定时，通过转动调节螺钉592带动传动板56向上移动带动连接杆583同步向上移动，万向滚珠584上移，柔性吸盘582与地面接触、同时连接杆583拉动柔性吸盘582伸展，使柔性吸盘582内部空间压强减小，从而吸紧地面；需要移动机器人时，通过转动调节螺钉592带动传动板56向下移动带动连接杆583同步向下移动，万向滚珠584下移与地面接触，使柔性吸盘582脱离地面，此时推动机器人即可。

如图1、图11所示，胸体1与头部3之间设有颈连接件6，颈连接件6包括固定颈座61和活动颈座62，固定颈座61固定安装在胸体3上，固定颈座61上安装有轴承64，活动颈座62底端设有颈件连接柱66，颈件连接柱66穿设于轴承64内，活动颈座62于颈件连接柱66外套设有第一扭簧65，第一扭簧65两端分别与固定颈座61和活动颈座62固定连接，活动颈座62上开设有第一安装孔63，头部3通过第一安装孔63铰接在活动基座62上、且铰接柱于第一安装孔63两侧均套设有第二扭簧，第二扭簧两端分别与头部3和活动颈座62固定连接。在水平打击头部3时，在轴承64的作用下可头部3可左右摆动，然后头部3在第一扭簧65的作用下可确保在摆动后使头部3回位；向上击打头部3时，铰接在活动基座62上的头部3可上下摆动，同时在第二扭簧的作用下确保头部3回位，实现头部的摆动模拟。

如图2、图3、图8、图9和图10所示，大腿关节4包括关节基座41，关节基座41上设有铰接球42，腹体2包括腹体基座21和胸体安装座22，胸体1固定安装在胸体安装座22上，腹体基座21开设有内腔25和球铰槽23，铰接球42铰接安装于球铰槽23内，内腔25内设有滑块26，滑块26两端均安装有第一限位弹簧27，第一限位弹簧27的两端分别与滑块26和腹体21固定连接，内腔25与球铰槽23之间开设有第一线孔28，滑块26两端均安装有第一牵引绳，第一牵引绳自由端穿过第一线孔28固定在铰接球42上，球铰槽23内开设有预留槽24。在击打腿部时，大腿关节4受力移动，通过第一牵引绳带动滑块26移动压缩第一限位弹簧27，在第一限位弹簧27的作用可使滑块26回位，从而通过第一牵引绳可带动大腿关节4回位，实现胯部的摆动模拟。

如图4～12所示，小腿关节5包括固定连接的小腿底座54、小腿上座52和小腿骨架51，基盘55固定安装于小腿底座54上、传动板56套设在小腿底座54上，小腿上座52上开设有连接槽53，连接槽53内安装有铰接件7，铰接件7包括连接块73和铰接块71，铰接块71上开设有第二安装孔72，关节基座41上安装有骨架杆43，骨架杆43上安装有限位环431和小腿连接座48，骨架杆43上滑动套设有活动环46，活动环46与限位环431之间连接有第二限位弹簧45，小腿连接座48上开设有铰接槽481、且于铰接槽481内穿设有铰接轴482，铰接块71通过第二安装孔72铰接在铰接轴482上，小腿连接座482上开设有与铰接槽481连通的第二线孔，活动环46上安装有第二牵引绳，第二牵引绳自由端穿过第二线孔与铰接块71固定连接，骨架杆43为空心结构，骨架杆43上开设有滑槽431，活动块46上设有与滑槽431相匹配的滑条461，滑条461于骨架杆43内设有牵引绳固定块462，第二牵引绳安装在牵引固定块462上，大腿关节4上安装有第一防护板44，小腿关节5上安装有第二防护板57。在打击腿部时，小腿关节5受力转动，通过第二牵引绳可带动活动环46移动，在第二限位弹簧45的作用下可带动活动环46回位，活动环46回位可通过第二牵引绳带动小腿关节5回位，从而实现腿部的摆动模拟。

以上对本发明提供的一种数字媒体辅助教学机器人进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种数字媒体辅助教学机器人，包括机器人主体和包覆在机器人主体上的硅胶层，其特征在于：所述机器人主体包括胸体、腹体、头部、大腿关节和小腿关节，所述头部内安装有播放器，所述胸体内开设有安装腔，所述安装腔内设有单片机和存储器，所述硅胶层内嵌设有多个指示器，所述指示器均与单片机控制连接，所述存储器内存有辅助教学程序，单片机通过辅助教学程序可控制指示器按预设顺序闪亮、同时控制播放器进行语音提示，所述胸体固定安装在腹体上，所述头部与胸体活动连接，所述大腿关节与腹体活动连接，所述小腿关节与大腿关节活动连接，所述小腿关节底端安装有滚珠吸盘。

2.根据权利要求1所述的一种数字媒体辅助教学机器人，其特征在于：所述滚珠吸盘包括固定安装于小腿关节上的基盘，所述基盘底端安装有多个吸盘外壳，所述吸盘外壳内设有柔性吸盘，所述基盘于吸盘外壳对应位置开设有第一通孔，所述第一通孔内均滑动穿设有传动连杆，所述传动连杆下端安装有连接杆，所述连接杆穿设于柔性吸盘内部、且与柔性吸盘密封连接，所述连接杆底端于柔性吸盘内部安装有万向滚珠，所述传动连杆顶端固定安装有传动板，所述传动板活动套设在小腿关节上，所述小腿关节上安装有调节基座，所述调节基座上安装有调节螺钉，所述传动板顶端设有连接底座，所述连接底座与调节螺钉活动卡接。

3.根据权利要求2所述的一种数字媒体辅助教学机器人，其特征在于：所述胸体与头部之间设有颈连接件，所述颈连接件包括固定颈座和活动颈座，所述固定颈座固定安装在胸体上，所述固定颈座上安装有轴承，所述活动颈座底端设有颈件连接柱，所述颈件连接柱穿设于轴承内，所述活动颈座于颈件连接柱外套设有第一扭簧，所述第一扭簧两端分别与固定颈座和活动颈座固定连接，所述活动颈座上开设有第一安装孔，所述头部通过第一安装孔铰接在活动基座上、且铰接柱于第一安装孔两侧均套设有第二扭簧，所述第二扭簧两端分别与头部和活动颈座固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种数字媒体辅助教学机器人，其特征在于：所述大腿关节包括关节基座，所述关节基座上设有铰接球，所述腹体包括腹体基座和胸体安装座，所述胸体固定安装在胸体安装座上，所述腹体基座开设有内腔和球铰槽，所述铰接球铰接安装于球铰槽内，所述内腔内设有滑块，所述滑块两端均安装有第一限位弹簧，所述第一限位弹簧的两端分别与滑块和腹体固定连接，所述内腔与球铰槽之间开设有第一线孔，所述滑块两端均安装有第一牵引绳，所述第一牵引绳自由端穿过第一线孔固定在铰接球上，所述球铰槽内开设有预留槽。

5.根据权利要求4所述的一种数字媒体辅助教学机器人，其特征在于：所述小腿关节包括固定连接的小腿底座、小腿上座和小腿骨架，所述基盘固定安装于小腿底座上、传动板套设在小腿底座上，所述小腿上座上开设有连接槽，所述连接槽内安装有铰接件，所述铰接件包括连接块和铰接块，所述铰接块上开设有第二安装孔，所述关节基座上安装有骨架杆，所述骨架杆上安装有限位环和小腿连接座，所述骨架杆上滑动套设有活动环，所述活动环与限位环之间连接有第二限位弹簧，所述小腿连接座上开设有铰接槽、且于铰接槽内穿设有铰接轴，所述铰接块通过第二安装孔铰接在铰接轴上，所述小腿连接座上开设有与铰接槽连通的第二线孔，所述活动环上安装有第二牵引绳，所述第二牵引绳自由端穿过第二线孔与铰接块固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种数字媒体辅助教学机器人，其特征在于：所述骨架杆为空心结构，所述骨架杆上开设有滑槽，所述活动块上设有与滑槽相匹配的滑条，所述滑条于骨架杆内设有牵引绳固定块，所述第二牵引绳安装在牵引固定块上。

7.根据权利要求6所述的一种数字媒体辅助教学机器人，其特征在于：所述大腿关节上安装有第一防护板，所述小腿关节上安装有第二防护板。