CN110405782A - 一种智能儿童教育机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能儿童教育机器人，其结构包括：轴架、电源开关、主体、呼吸灯、处理器、摄像头、传感器、识别器、续航机构，本发明的有益效果：通过在结构上设有续航机构并利用机构上的储电盘和磁感滑套对机器人在待机状态时实现电力补充续航，储电盘在旋转时会切割磁感滑套的磁场并产生电力并将电力输送到储电盘的电源板内，以电源板作为电池座的电能补充载体并可充当储备电源避免机器人电池因长期突然断电造成使用寿命降低，将机器人在待机时消耗的电能进行补充以此延长电池的续航性能。

Description

一种智能儿童教育机器人

技术领域

本发明涉及陪伴学习类型机器人领域，尤其是涉及到一种智能儿童教育机器人。

背景技术

教育机器人是一类应用于教育领域的机器人，具有教学适应性，符合教学使用的相关需求，并且具有开放性和可拓展性，可以根据需要方便的增减功能模块，儿童教育机器人一般都是定位于机器人启蒙教育，对于现代的父母群体而言，更为关注的是陪伴型机器人，这是由于当下的快节奏工作环境所造成的，由于没有多余的时间陪伴教育孩子，父母往往会更侧重选择陪伴与教育兼具的机器人，由于儿童正处于好奇心较重且精力旺盛的时期，对于教育机器人的使用都属于被动式的关闭能源，也就是成年人不在场的情况下儿童使用者不会自行关闭机器人的电源并且会使其长时间处于待机工作状态，而目前这种机器人普遍有一个弊端，就是在电池续航方面性能较差，待机耗电过多，在长期待机不关闭电源的使用环境加上电池续航能力差的双重作用下，儿童教育机器人的应用效果并不好，基于以上前提，本案研发了一种智能儿童教育机器人以解决这个问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种智能儿童教育机器人，其结构包括：轴架、电源开关、主体、呼吸灯、处理器、摄像头、传感器、识别器、续航机构，所述轴架顶部连接主体且底部与续航机构相连，主体设有电源开关与呼吸灯，处理器设于主体底部并与其相连，摄像头装设于主体上并连接处理器，处理器同时连接传感器与识别器，识别器设于续航机构顶部并与其相连，轴架位于主体与续航机构之间的位置，主要呈三角支架结构，顶端突起的位置连接主体并依靠底部均匀向三个方向分叉的支架结构连接续航机构，与之相对应的续航机构也设有三个，电源开关装设于主体顶部的位置主要是便于对其进行按压操作，也是用于控制机器人开启与关闭的构件，主体用作处理器与摄像头的壳体使用，避免核心构件受到外部冲击和腐蚀，特别是由于机器人的年龄定位使用需求是针对儿童，所以主体采用高强度的柔性绝缘材质制成，一方面能够减少儿童对其施加摔砸动作带来的损伤，另一方面具备绝缘性能也能对儿童起到安全防护性能，避免设备内部的电荷对儿童造成伤害，呼吸灯也具备指示灯的功能，在机器人处于运行状态时会通过常亮的方式提示设备的运行模式，在待机状态时则通过三秒亮灭交替的方式提示机器人未关闭只是处于待机等待唤醒，机器人关闭则呼吸灯随之熄灭，处理器是机器人的核心组件之一，用于机器人的视觉捕捉、信息传输、动作控制、语音识别、声光娱乐、移动旋转等功能的处理输出，具备高性能的计算能力，能够保证机器人具备儿童教育所需的使用功能运转正常稳定，摄像头用于捕捉图形、人物，并具备拍照、视频功能，能够便于家长监控儿童位于家中时的安全情况，传感器用于机器人的位置传感检测使用，能够感应机器人的移动路径以便于处理器作出更正，识别器用于语音模块的识别以及机器人移动位置的识别，避免机器人偏离预定轨迹。

作为本发明进一步技术补充，所述续航机构由安置仓、螺纹环、电路控制模块、电池座、稳压器、转换端子、储电盘、磁感滑套、摇柄组成，所述安置仓设有螺纹环，摇柄设于安置仓内并连接电池座，电池座左侧设有电路控制模块，稳压器设于电池座右侧并与其相连，电池座设有转换端子并通过转换端子连接储电盘，储电盘底部嵌合磁感滑套，安置仓整体为圆环形的腔体结构，上半部分用于承载机器人的其他构件，比如装载传感器和识别器，下半部分用于装载续航机构的核心构件，上下两部分的连接部分则通过螺纹环将两者进行螺纹旋转方式嵌合，电路控制模块主要用于控制电池座的电路平衡，防止电路线路错乱造成短路，电池座作为机器人的主要电力来源，主要为机器人提供运转所需的电能，稳压器用于稳定电池座的电压恒定，防止电池座的电压突然升高或降低造成电池座使用寿命缩短并造成机器人故障，转换端子能够将储电盘输送至电池座的电力电压转换成电池座的标准电压，摇柄一端固定连接安置仓内腔顶部另一端则连接电池座，其杆体分为两段可以独立转动，当安置仓的上部分静止不动时，下部分可依靠摇柄进行转动并带动电池座随之转动，不会对续航机构造成影响。

作为本发明进一步技术补充，所述储电盘由盘体、环轨、滚轮、一号线圈、滑座、弹簧板、定位器、二号线圈、电源板组成，所述盘体设有环轨，环轨表面呈环形均匀设有滚轮，一号线圈设于盘体左侧位置，盘体右侧设有二号线圈，滑座设于盘体表面，盘体中心位置设有电源板，电源板设有弹簧板与定位器并与之相连，盘体整体为圆柱体构造，其表面开设有等比例的环轨，环轨共设有两圈，最外侧的一圈为内侧的一圈嵌合滚轮的轨道，滚轮可循环轨进行环形旋转移动，一号线圈与二号线圈相互对应并相互连接，两者绞合连接后的引线分别装设于电源板的正负极端子上，滑座表面为光滑摩擦力较小的材质，主要用于储电盘与磁感滑套在相互接触时的载体，光滑且摩擦力较小的表面有助于两者顺利实现对接，弹簧板在机器人移动时为闭合状态，闭合时表面与电源板的表面相互齐平，在打开时可弹出形成卡块结构，定位器用于机器人移动时以及停止移动的位置定位，能够通过定位校正机器人的移动轨迹和停止位置精确度，电源板设有正负两极并用于发电为电池座提供电力续航，同时兼具储电功能，可作为机器人的储备电源使用。

作为本发明进一步技术补充，所述盘体两侧设有垫板，垫板上下两端面设有压槽，垫板与盘体之间为通过嵌合方式连接，垫板为绝缘防水材质制成，能够隔绝盘体上的电源板的电粒子传导至外界，并且垫板厚度小于盘体的厚度，顶部高度低于盘体顶部端面，底部位置高于盘体的底部端面，垫板的内端侧面在与盘体连接时属于轻微接触活动连接，两者之间会产生较小的摩擦力便于盘体旋转，垫板外端面则是与磁感滑套相互嵌合，两者之间适中的摩擦力能够便于垫板顺利推入磁感滑套两端并暂时静止停留以便于两者进行相互作用，压槽为垫板上下两端面开设的凹陷形矩形沟槽，压槽主要是用于将磁感滑套两端卡住避免由于贴地角度倾斜滑落。

作为本发明进一步技术补充，所述磁感滑套由环槽、输出板、一号磁铁块、二号磁铁块、转盘、定线滑块、限位销组成，所述输出板表面设有环槽，环槽设于转盘外环，转盘一端设有定线滑块，定线滑块连接限位销，输出板左右两侧分别设有一号磁铁块与二号磁铁块，环槽为略微凸起的环形块，整体尺寸大于盘体的外径并与其相互嵌合，当盘体进入环槽内会由于其高度低于环槽卡停于环槽内，输出板的两端略低于中部位置，整体构成一个倾斜面度数较小的等腰梯形，一号磁铁块对转盘的方位属于南极，二号磁铁块对转盘的方位属于北极，一号磁铁块与二号磁铁块两者相互吸引并形成一个完成的磁场作用力，转盘处于环槽内且尺寸与盘体相等，转盘可带动盘体进行旋转，定线滑块能够辅助机器人精确推入磁感滑套内，限位销可将盘体卡住避免盘体向输出板的后端滑落。

有益效果

本发明应用于智能儿童教育机器人技术方面，主要是为了解决机器人电池续航方面性能较差，待机耗电过多，在长期待机不关闭电源的使用环境加上电池续航能力差的双重作用下耗电过快的问题；

本发明通过在结构上设有续航机构来解决这个问题，续航机构主要利用机构上的储电盘和磁感滑套对机器人在待机状态时实现电力补充续航，磁感滑套作为机器人的构件之一，平时与储电盘相互嵌合并位于机器人的底部，在使用机器人的时候磁感滑套可与储电盘实现分离，储电盘左右两侧的线圈能够通过磁感滑套上的转盘进行旋转并与磁感滑套两侧的磁铁块反应，一号磁铁块与二号磁铁块磁极不同可相互吸引并在转盘的范围内形成一个磁场，储电盘在旋转时会切割磁感滑套的磁场并产生电力并将电力输送到储电盘的电源板内，以电源板作为电池座的电能补充载体并可充当储备电源避免机器人电池因长期突然断电造成使用寿命降低，将机器人在待机时消耗的电能进行补充以此延长电池的续航性能。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一种智能儿童教育机器人的外部结构示意图。

图2为本发明一种智能儿童教育机器人的续航机构结构剖面图。

图3为本发明一种智能儿童教育机器人的续航机构的储电盘剖面结构仰视图。

图4为本发明一种智能儿童教育机器人的续航机构的储电盘的盘体结构正剖图。

图5为本发明一种智能儿童教育机器人的续航机构的磁感滑套结构俯视图。

图中：轴架-1、电源开关-2、主体-3、呼吸灯-4、处理器-5、摄像头-6、传感器-7、识别器-8、续航机构-9、安置仓-10、螺纹环-11、电路控制模块-12、电池座-13、稳压器-14、转换端子-15、储电盘-16、磁感滑套-17、摇柄-18、盘体-20、环轨-21、滚轮-22、一号线圈-23、滑座-24、弹簧板-25、定位器-26、二号线圈-27、电源板-28、垫板-a、压槽-b、环槽-30、输出板-31、一号磁铁块-32、二号磁铁块-33、转盘-34、定线滑块-35、限位销-36。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式以及附图说明，进一步阐述本发明的优选实施方案。

实施例

请参阅图1，本发明提供一种智能儿童教育机器人，其结构包括：轴架1、电源开关2、主体3、呼吸灯4、处理器5、摄像头6、传感器7、识别器8、续航机构9，所述轴架1顶部连接主体3且底部与续航机构9相连，主体3设有电源开关2与呼吸灯4，处理器5设于主体3底部并与其相连，摄像头6装设于主体3上并连接处理器5，处理器5同时连接传感器7与识别器8，识别器8设于续航机构9顶部并与其相连，轴架1位于主体3与续航机构9之间的位置，主要呈三角支架结构，顶端突起的位置连接主体3并依靠底部均匀向三个方向分叉的支架结构连接续航机构9，与之相对应的续航机构9也设有三个，电源开关2装设于主体3顶部的位置主要是便于对其进行按压操作，也是用于控制机器人开启与关闭的构件，主体3用作处理器5与摄像头6的壳体使用，避免核心构件受到外部冲击和腐蚀，特别是由于机器人的年龄定位使用需求是针对儿童，所以主体3采用高强度的柔性绝缘材质制成，一方面能够减少儿童对其施加摔砸动作带来的损伤，另一方面具备绝缘性能也能对儿童起到安全防护性能，避免设备内部的电荷对儿童造成伤害，呼吸灯4也具备指示灯的功能，在机器人处于运行状态时会通过常亮的方式提示设备的运行模式，在待机状态时则通过三秒亮灭交替的方式提示机器人未关闭只是处于待机等待唤醒，机器人关闭则呼吸灯4随之熄灭，处理器5是机器人的核心组件之一，用于机器人的视觉捕捉、信息传输、动作控制、语音识别、声光娱乐、移动旋转等功能的处理输出，具备高性能的计算能力，能够保证机器人具备儿童教育所需的使用功能运转正常稳定，摄像头6用于捕捉图形、人物，并具备拍照、视频功能，能够便于家长监控儿童位于家中时的安全情况，传感器7用于机器人的位置传感检测使用，能够感应机器人的移动路径以便于处理器5作出更正，识别器8用于语音模块的识别以及机器人移动位置的识别，避免机器人偏离预定轨迹。

请参阅图2，本发明提供一种智能儿童教育机器人，其结构包括：所述续航机构9由安置仓10、螺纹环11、电路控制模块12、电池座13、稳压器14、转换端子15、储电盘16、磁感滑套17、摇柄18组成，所述安置仓10设有螺纹环11，摇柄18设于安置仓10内并连接电池座13，电池座13左侧设有电路控制模块12，稳压器14设于电池座13右侧并与其相连，电池座13设有转换端子15并通过转换端子15连接储电盘16，储电盘16底部嵌合磁感滑套17，安置仓10整体为圆环形的腔体结构，上半部分用于承载机器人的其他构件，比如装载传感器7和识别器8，下半部分用于装载续航机构9的核心构件，上下两部分的连接部分则通过螺纹环11将两者进行螺纹旋转方式嵌合，电路控制模块12主要用于控制电池座13的电路平衡，防止电路线路错乱造成短路，电池座13作为机器人的主要电力来源，主要为机器人提供运转所需的电能，稳压器14用于稳定电池座13的电压恒定，防止电池座13的电压突然升高或降低造成电池座13使用寿命缩短并造成机器人故障，转换端子15能够将储电盘16输送至电池座13的电力电压转换成电池座13的标准电压，摇柄18一端固定连接安置仓10内腔顶部另一端则连接电池座13，其杆体分为两段可以独立转动，当安置仓10的上部分静止不动时，下部分可依靠摇柄18进行转动并带动电池座13随之转动，不会对续航机构9造成影响。

请参阅图3，本发明提供一种智能儿童教育机器人，其结构包括：所述储电盘16由盘体20、环轨21、滚轮22、一号线圈23、滑座24、弹簧板25、定位器26、二号线圈27、电源板28组成，所述盘体20设有环轨21，环轨21表面呈环形均匀设有滚轮22，一号线圈23设于盘体20左侧位置，盘体20右侧设有二号线圈27，滑座24设于盘体20表面，盘体20中心位置设有电源板28，电源板28设有弹簧板25与定位器26并与之相连，盘体20整体为圆柱体构造，其表面开设有等比例的环轨21，环轨21共设有两圈，最外侧的一圈为内侧的一圈嵌合滚轮22的轨道，滚轮22可循环轨21进行环形旋转移动，一号线圈23与二号线圈27相互对应并相互连接，两者绞合连接后的引线分别装设于电源板28的正负极端子上，滑座24表面为光滑摩擦力较小的材质，主要用于储电盘16与磁感滑套17在相互接触时的载体，光滑且摩擦力较小的表面有助于两者顺利实现对接，弹簧板25在机器人移动时为闭合状态，闭合时表面与电源板28的表面相互齐平，在打开时可弹出形成卡块结构，定位器26用于机器人移动时以及停止移动的位置定位，能够通过定位校正机器人的移动轨迹和停止位置精确度，电源板28设有正负两极并用于发电为电池座13提供电力续航，同时兼具储电功能，可作为机器人的储备电源使用。

请参阅图4，本发明提供一种智能儿童教育机器人，其结构包括：所述盘体20两侧设有垫板a，垫板a上下两端面设有压槽b，垫板a与盘体20之间为通过嵌合方式连接，垫板a为绝缘防水材质制成，能够隔绝盘体20上的电源板28的电粒子传导至外界，并且垫板a厚度小于盘体20的厚度，顶部高度低于盘体20顶部端面，底部位置高于盘体20的底部端面，垫板a的内端侧面在与盘体20连接时属于轻微接触活动连接，两者之间会产生较小的摩擦力便于盘体20旋转，垫板a外端面则是与磁感滑套17相互嵌合，两者之间适中的摩擦力能够便于垫板a顺利推入磁感滑套17两端并暂时静止停留以便于两者进行相互作用，压槽b为垫板a上下两端面开设的凹陷形矩形沟槽，压槽b主要是用于将磁感滑套17两端卡住避免由于贴地角度倾斜滑落。

请参阅图5，本发明提供一种智能儿童教育机器人，其结构包括：所述磁感滑套17由环槽30、输出板31、一号磁铁块32、二号磁铁块33、转盘34、定线滑块35、限位销36组成，所述输出板31表面设有环槽30，环槽30设于转盘34外环，转盘34一端设有定线滑块35，定线滑块35连接限位销36，输出板31左右两侧分别设有一号磁铁块32与二号磁铁块33，环槽30为略微凸起的环形块，整体尺寸大于盘体20的外径并与其相互嵌合，当盘体20进入环槽30内会由于其高度低于环槽30卡停于环槽30内，输出板31的两端略低于中部位置，整体构成一个倾斜面度数较小的等腰梯形，一号磁铁块32对转盘34的方位属于南极，二号磁铁块33对转盘34的方位属于北极，一号磁铁块32与二号磁铁块33两者相互吸引并形成一个完成的磁场作用力，转盘34处于环槽30内且尺寸与盘体20相等，转盘34可带动盘体20进行旋转，定线滑块35能够辅助机器人精确推入磁感滑套17内，限位销36可将盘体20卡住避免盘体20向输出板31的后端滑落。

在使用机器人的时候，先将机器人的续航机构9上的磁感滑套17与储电盘16上分离，磁感滑套17可放置于室内角落位置防止占据室内空间，机器人则利用储电盘16上的滚轮22循环轨21进行环形旋转在室内移动，在设定时间内一旦传感器7未感应到使用者并会将电子信号输送至处理器5内让其判断是否进入待机状态，经处理器5确认后机器人进入待机状态并同步寻找磁感滑套17，储电盘16上的滑座24借助滚轮22推入磁感滑套17的输出板31上使盘体20与转盘34相互贴合，转盘34旋转带动与盘体20相连的一号线圈23、二号线圈27在一号磁铁块32、二号磁铁块33内侧环绕切割，电源板28由此产生磁场切割电力并将电力进行储存，在电池座13电力不足的情况下可对其进行电力续航以此延长机器人的待机时间。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神或基本特征的前提下，不仅能够以其他的具体形式实现本发明，还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围，因此本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定，而不是上述说明限定。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种智能儿童教育机器人，其结构包括：轴架(1)、电源开关(2)、主体(3)、呼吸灯(4)、处理器(5)、摄像头(6)、传感器(7)、识别器(8)、续航机构(9)，其特征在于：

所述轴架(1)顶部连接主体(3)且底部与续航机构(9)相连，主体(3)设有电源开关(2)与呼吸灯(4)，处理器(5)设于主体(3)底部并与其相连，摄像头(6)装设于主体(3)上并连接处理器(5)，处理器(5)同时连接传感器(7)与识别器(8)，识别器(8)设于续航机构(9)顶部并与其相连。

2.根据权利要求1所述一种智能儿童教育机器人，其特征在于：所述续航机构(9)由安置仓(10)、螺纹环(11)、电路控制模块(12)、电池座(13)、稳压器(14)、转换端子(15)、储电盘(16)、磁感滑套(17)、摇柄(18)组成，所述安置仓(10)设有螺纹环(11)，摇柄(18)设于安置仓(10)内并连接电池座(13)，电池座(13)左侧设有电路控制模块(12)，稳压器(14)设于电池座(13)右侧并与其相连，电池座(13)设有转换端子(15)并通过转换端子(15)连接储电盘(16)，储电盘(16)底部嵌合磁感滑套(17)，所述储电盘(16)由盘体(20)、环轨(21)、滚轮(22)、一号线圈(23)、滑座(24)、弹簧板(25)、定位器(26)、二号线圈(27)、电源板(28)组成，所述盘体(20)设有环轨(21)，环轨(21)表面呈环形均匀设有滚轮(22)，一号线圈(23)设于盘体(20)左侧位置，盘体(20)右侧设有二号线圈(27)，滑座(24)设于盘体(20)表面，盘体(20)中心位置设有电源板(28)，电源板(28)设有弹簧板(25)与定位器(26)并与之相连。