CN111292567A - 一种基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及教育器材技术领域，具体涉及一种基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置及其使用方法，包括包括训练台、智控机构、混合机构、照明机构以及训练组件和三个使用步骤。本发明，其可充当一名教师对学龄前儿童进行数学思维创新训练，可有效降低家长的辛劳程度，尤其对于学龄前儿童来说，通过该装置对儿童数学思维进行训练不仅可以提升儿童对数学的认知能力和兴趣，还能激发儿童数学思维潜能，进而提升儿童数学思维创新能力，为学龄前儿童的入学奠定坚实的基础，提出的使用方法，使用步骤简单合理，便于帮助儿童寻找出薄弱项，以便于有针对性地对儿童的薄弱项进行加强训练，为儿童数学思维的创新提供良好的驱动力。

Description

一种基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置及其使用 方法

技术领域

本发明涉及教育器材技术领域，更具体地说，它涉及一种基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置及其使用方法。

背景技术

数学思维也就是人们通常所指的数学思维能力，即能够用数学的观点去思考问题和解决问题的能力。比如转化与划归，从一般到特殊、特殊到一般，函数/映射的思想，等等。一般来说数学能力强的人，基本体现在两种能力上，一是联想力，二是数字敏感度。前者能够把两个看似不相关的问题联系在一起，这其中又以构造能力最让人折服；后者便是大多数曝光的所谓geek，比如什么Nash之类的。当然也有两种能力的结合体。

现有的数学思维创新训练装置，一般都是针对入学以后的学生进行设计的，其不适用于家庭学前辅导教育使用，尤其对于学龄前儿童来说，如果不对儿童数学思维进行训练不仅会阻碍儿童对数学的认知能力和兴趣，还会导致儿童的数学思维潜能难以被激发出来，进而导致儿童数学思维创新能力较差，难以为学龄前儿童的入学奠定坚实的基础；其次，现有的数学思维创新训练装置，智能化程度较低，导致数学思维创新训练的过程中基本要靠家长全程操作，从而增加家长的辛劳程度，同时难以帮助被训练者寻找出薄弱项，不便于有针对性地对被训练者的薄弱项进行加强训练，难以为被训练者数学思维的创新提供良好的驱动力。

为此，提出一种基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置及其使用方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置，其可充当一名教师对学龄前儿童进行数学思维创新训练，可有效降低家长的辛劳程度，可以辅助家长对儿童进行数学思维创新训练，尤其适用于家庭学前辅导教育使用，尤其对于学龄前儿童来说，通过该装置对儿童数学思维进行训练不仅可以提升儿童对数学的认知能力和兴趣，还能激发儿童数学思维潜能，进而提升儿童数学思维创新能力，为学龄前儿童的入学奠定坚实的基础，提出的基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置的使用方法，使用步骤简单合理，能够在后期回放儿童训练的历史内容，便于帮助儿童寻找出薄弱项，以便于有针对性地对儿童的薄弱项进行加强训练，为儿童数学思维的创新提供良好的驱动力，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置，包括训练台、智控机构、混合机构、照明机构以及训练组件，所述训练台水平设置，所述智控机构和所述混合机构以及所述照明机构均安装在所述训练台上，所述混合机构和所述照明机构均与所述智控机构电性连接，所述训练组件与所述智控机构和所述混合机构相配合设置。

进一步的，所述训练台包括底座、支撑台、立板以及横板，所述底座水平设置，且所述底座的底部固定安装有支脚，所述支撑台固定安装在所述底座的上部，所述立板竖直且固定地安装在所述支撑台的上部，所述横板水平且固定地安装在所述立板的顶部。

进一步的，所述支撑台的内部还预留有第一安装槽和第二安装槽，所述第一安装槽的槽口处通过弹簧铰链铰接有门板，且所述第一安装槽的内部还固定且水平地安装有隔板，所述门板的外侧面上还固定安装有拉手，所述第二安装槽的内部还滑移安装有抽屉，且所述第二安装槽的内壁上还开设有滑槽，所述抽屉的侧面上还固定安装有滑块，所述滑块滑动安装在所述滑槽的内部，所述抽屉背向所述第二安装槽的一端面上还固定安装有扣手。

进一步的，所述智控机构包括固定板、盒体、主控板、触控屏、显示屏、摄像头以及喇叭，所述固定板通过调节杆固定安装在所述立板的前侧面上，所述盒体固定安装在所述固定板的前侧面上，所述主控板固定安装在所述盒体的内部，所述触控屏固定安装在所述盒体的前部，且所述触控屏与所述主控板电性连接，所述显示屏固定安装在所述立板的前侧面上，且所述显示屏与所述主控板电性连接，所述摄像头固定安装在所述横板的底部，且所述摄像头与所述主控板电性连接，所述喇叭固定安装在所述立板的前侧面上，且所述喇叭与所述主控板电性连接，所述盒体的一外侧面上还设有音量键和电源键，且所述盒体的另一侧壁上还设有若干散热孔，所述音量键和所述电源键均与所述主控板电性连接。

进一步的，所述调节杆包括支撑杆、球形块、套壳以及连接杆，所述支撑杆水平且固定安装在所述立板的前侧面上，且所述支撑杆垂直于所述立板设置，所述球形块固定安装在所述支撑杆远离所述立板的一端端部，所述套壳活动套装在所述球形块的外部，所述连接杆固定安装在所述套壳的外部，且所述连接杆远离所述套壳的一端与所述固定板的后侧面固定连接。

进一步的，所述混合机构包括圆筒形外壳、电机、环形配装座以及圆形支撑板，所述圆筒形外壳竖直且固定地安装在配装槽的内部，所述圆筒形外壳的底端为封闭机构，所述圆筒形外壳的上端为开口结构，所述配装槽开设在所述支撑台的上部一侧，所述电机固定安装在所述圆筒形外壳的内部底部，且所述电机与所述主控板电性连接，所述环形配装座水平且固定地安装在所述圆筒形外壳的内部，所述圆形支撑板水平且滑移安装在所述环形配装座的上部，所述圆形支撑板的底部通过连接座与所述电机的转动轴固定连接。

进一步的，所述环形配装座的上部还开设有第一环形凹槽，所述圆形支撑板的底部还开设有第二环形凹槽，所述第二环形凹槽与所述第一环形凹槽之间还活动安装有若干滚珠，所述圆形支撑板的上部还固定安装有十字形防滑条，所述支撑台的上部还嵌入式安装有若干传感器，若干所述传感器分布在所述配装槽的外周，且若干所述传感器均与所述主控板电性连接。

进一步的，所述照明机构包括安装板、灯座、LED灯珠以及灯罩壳，所述安装板固定安装在所述横板的底部，所述灯座固定安装在所述安装板的底部，所述LED灯珠固定安装在所述灯座的底部，且所述LED灯珠与所述主控板电性连接，所述灯罩壳固定安装在所述安装板上，且所述灯罩壳罩设在所述灯座和所述LED灯珠的外周。

进一步的，所述训练组件包括若干圆柱形块、若干方块以及若干三角形块。

本发明还提出一种基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤一、构建基于人工智能的儿童数学思维创新训练系统，所述基于人工智能的儿童数学思维创新训练系统包括家长中心模块、图像识别模块、自动录像模块、照明控制模块、混合控制模块、视频图像回放模块、数学思维创新训练模块以及数学思维创新训练数据库：

步骤二、将步骤一构建好的基于人工智能的儿童数学思维创新训练系统安装在所述主控板的内部，然后通过触控屏打开基于人工智能的儿童数学思维创新训练系统，到家长中心登录家长名，然后将所有的圆柱形块、方块以及三角形块全部放在圆形支撑板的上部，再到混合控制界面控制混合机构工作将圆柱形块、方块以及三角形块混合处理，在光线较暗的情况下，可到照明控制界面将照明机构打开，随后到数学思维创新训练界面，家长根据儿童的薄弱项选择训练项目，然后主控板控制喇叭将选择的训练项目语音播报出来用于儿童根据播报的内容从圆形支撑板上部挑选出对应的圆柱形块、方块以及三角形块以锻炼儿童数学思维，进一步激发儿童数学思维的创新，主控板控制摄像头配合图像识别模块对儿童挑选的圆柱形块、方块以及三角形块是否正确进行判断，并通过喇叭播报判断结果，进一步对儿童的数学思维进行训练，同时主控板控制摄像头将儿童训练的内容进行录像记录，用于后期家长通过视频图像回放界面回放儿童训练的历史内容；

步骤三、训练完毕后，将使用后的圆柱形块、方块以及三角形块再放入到圆形支撑板的上部，到混合控制界面控制混合机构工作将圆柱形块、方块以及三角形块混合处理备作下次训练使用，然后通过电源键将该装置关闭即可。

综上所述，本发明主要具有以下有益效果：

1、本发明，提出的基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置由训练台、智控机构、混合机构、照明机构以及训练组件构成，其可以辅助家长对儿童进行数学思维创新训练，尤其适用于家庭学前辅导教育使用，尤其对于学龄前儿童来说，通过该装置对儿童数学思维进行训练不仅可以提升儿童对数学的认知能力，还能激发儿童数学思维潜能，进而提升儿童数学思维创新能力，为学龄前儿童的入学奠定坚实的基础；

2、本发明,提出的训练台由底座、支撑台、立板以及横板构成，并在支撑台的内部预留有第一安装槽和第二安装槽，在第一安装槽的槽口处通过弹簧铰链铰接有门板，且在第一安装槽的内部固定且水平地安装有隔板，同时在第二安装槽的内部滑移安装有抽屉，从而使得支撑台具备存储的功能，便于分类存储数学思维创新训练的相关资料、用具以及该装置的使用说明书，便于家长使用；

3、本发明,提出的智控机构由固定板、盒体、主控板、触控屏、显示屏、摄像头以及喇叭构成，且固定板通过调节杆固定安装在立板的前侧面上，盒体固定安装在固定板的前侧面上，主控板固定安装在盒体的内部，触控屏固定安装在盒体的前部，从而使得触控屏的角度可以进行调节，便于操作，同时在主控板、触控屏、显示屏、摄像头以及喇叭相互配合下，使得该装置智能化程度较高，可充当一名教师对学龄前儿童进行数学思维创新训练，可有效降低家长的辛劳程度；

4、本发明,提出的混合机构由圆筒形外壳、电机、环形配装座以及圆形支撑板构成，可利用电机驱动圆形支撑板旋转将放置在圆形支撑板上部的圆柱形块、方块以及三角形块完全混合在一起，在利用该装置对儿童进行训练时，需要儿童自己主动动手挑选出对应的圆柱形块、方块以及三角形块，有效增加训练的趣味性，从而有效激发儿童的学习兴趣，对于儿童数学思维的创新起到积极作用；

5、本发明,提出的照明机构由安装板、灯座、LED灯珠以及灯罩壳构成，使得该照明机构不但省电，而且亮度比较高，尤为重要的是在光线较暗时可为训练中的儿童提供照明，以便于儿童能够准确挑选出对应的圆柱形块、方块以及三角形块；

6、本发明,提出的训练组件由若干圆柱形块、若干方块以及若干三角形块构成，这样可以通过若干圆柱形块、若干方块以及若干三角形块相配合可以拼摆出不同形状的堆砌物，不仅能够满足训练的使用要求，还能增加训练的趣味性；

7、本发明，提出的基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置的使用方法，使用步骤简单合理，能够在后期回放儿童训练的历史内容，便于帮助儿童寻找出薄弱项，以便于有针对性地对儿童的薄弱项进行加强训练，为儿童数学思维的创新提供良好的驱动力。

附图说明

图1为一种实施方式的基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置的结构示意图；

图2为一种实施方式的基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置的另一视角的结构示意图之一；

图3为一种实施方式的基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置的另一视角的结构示意图之二；

图4为一种实施方式的基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置的另一视角的结构示意图之三；

图5为一种实施方式的基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置的智控机构的局部结构示意图；

图6为图5的爆炸结构示意图；

图7为图6中局部视图A的放大结构示意图；

图8为一种实施方式的基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置的局部爆炸结构示意图；

图9为一种实施方式的基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置的支撑台的俯视结构示意图；

图10为沿图9中剖面A-A剖开的剖视结构示意图；

图11为一种实施方式的基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置的支撑台的剖视爆炸结构示意图；

图12为一种实施方式的基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置的混合机构的结构示意图；

图13为一种实施方式的基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置的混合机构的局部爆炸结构示意图；

图14为一种实施方式的基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置的照明机构的结构示意图。

图中：1、训练台；101、底座；102、支撑台；103、立板；104、横板；105、支脚；106、配装槽；107、第一安装槽；108、第二安装槽；109、门板；110、拉手；111、滑槽；112、抽屉；113、滑块；114、扣手；115、弹簧铰链；116、隔板；2、智控机构；201、盒体；202、显示屏；203、摄像头；204、喇叭；205、触控屏；206、调节杆；2061、支撑杆；2062、球形块；2063、套壳；2064、连接杆；207、传感器；208、固定板；209、主控板；210、电源键；211、音量键；212、散热孔；3、混合机构；301、圆筒形外壳；302、电机；303、环形配装座；304、圆形支撑板；305、连接座；306、十字形防滑条；307、第一环形凹槽；308、滚珠；309、第二环形凹槽；4、照明机构；401、安装板；402、灯座；403、LED灯珠；404、灯罩壳；5、训练组件；501、圆柱形块；502、方块；503、三角形块。

具体实施方式

为利贵审查委员了解本发明的技术特征、内容与优点及其所能达到的功效,兹将本发明配合附图,并以实施例的表达形式详细说明如下,而其中所使用的图式,其主旨仅为示意及辅助说明书之用,未必为本发明实施后的真实比例与精准配置,故不应就所附的图式的比例与配置关系解读、局限本发明于实际实施上的权利范围,合先叙明。

以下结合附图1-14对本发明作进一步详细说明。

一种基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置，如图1-4、8、12和14所示，包括训练台1、智控机构2、混合机构3、照明机构4以及训练组件5，所述训练台1水平设置，所述智控机构2和所述混合机构3以及所述照明机构4均安装在所述训练台1上，所述混合机构3和所述照明机构4均与所述智控机构2电性连接，所述训练组件5与所述智控机构2和所述混合机构3相配合设置。

通过采用上述技术方案，使得本发明提出的基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置由训练台1、智控机构2、混合机构3、照明机构4以及训练组件5构成，其可以辅助家长对儿童进行数学思维创新训练，尤其适用于家庭学前辅导教育使用，尤其对于学龄前儿童来说，通过该装置对儿童数学思维进行训练不仅可以提升儿童对数学的认知能力，还能激发儿童数学思维潜能，进而提升儿童数学思维创新能力，为学龄前儿童的入学奠定坚实的基础。

较佳地，如图1和3所示，所述训练台1包括底座101、支撑台102、立板103以及横板104，所述底座101水平设置，且所述底座101的底部固定安装有支脚105，所述支撑台102固定安装在所述底座101的上部，所述立板103竖直且固定地安装在所述支撑台102的上部，所述横板104水平且固定地安装在所述立板103的顶部。

通过采用上述技术方案，使得提出的训练台1由底座101、支撑台102、立板103以及横板104构成，底座101用于支撑整个装置，支撑台102用于形成训练台1的主体结构，立板103用于安装智控机构2，横板104用于安装照明机构4。

较佳地，如图9、10和11所示，所述支撑台102的内部还预留有第一安装槽107和第二安装槽108，所述第一安装槽107的槽口处通过弹簧铰链115铰接有门板109，且所述第一安装槽107的内部还固定且水平地安装有隔板116，所述门板109的外侧面上还固定安装有拉手110，所述第二安装槽108的内部还滑移安装有抽屉112，且所述第二安装槽108的内壁上还开设有滑槽111，所述抽屉112的侧面上还固定安装有滑块113，所述滑块113滑动安装在所述滑槽111的内部，所述抽屉112背向所述第二安装槽108的一端面上还固定安装有扣手114。

通过采用上述技术方案，在支撑台102的内部预留有第一安装槽107和第二安装槽108，在第一安装槽107的槽口处通过弹簧铰链115铰接有门板109，且在第一安装槽107的内部固定且水平地安装有隔板116，同时在第二安装槽108的内部滑移安装有抽屉112，从而使得支撑台102具备存储的功能，便于分类存储数学思维创新训练的相关资料、用具以及该装置的使用说明书，便于家长使用。

较佳地，如图2、3、5和6所示，所述智控机构2包括固定板208、盒体201、主控板209、触控屏205、显示屏202、摄像头203以及喇叭204，所述固定板208通过调节杆206固定安装在所述立板103的前侧面上，所述盒体201固定安装在所述固定板208的前侧面上，所述主控板209固定安装在所述盒体201的内部，所述触控屏205固定安装在所述盒体201的前部，且所述触控屏205与所述主控板209电性连接，所述显示屏202固定安装在所述立板103的前侧面上，且所述显示屏202与所述主控板209电性连接，所述摄像头203固定安装在所述横板104的底部，且所述摄像头203与所述主控板209电性连接，所述喇叭204固定安装在所述立板103的前侧面上，且所述喇叭204与所述主控板209电性连接，所述盒体201的一外侧面上还设有音量键211和电源键210，且所述盒体201的另一侧壁上还设有若干散热孔212，所述音量键211和所述电源键210均与所述主控板209电性连接。

通过采用上述技术方案，提出的智控机构2由固定板208、盒体201、主控板209、触控屏205、显示屏202、摄像头203以及喇叭204构成，且固定板208通过调节杆206固定安装在立板103的前侧面上，盒体201固定安装在固定板208的前侧面上，主控板209固定安装在盒体201的内部，触控屏205固定安装在盒体201的前部，从而使得触控屏205的角度可以进行调节，便于操作，同时在主控板209、触控屏205、显示屏202、摄像头203以及喇叭204相互配合下，使得该装置智能化程度较高，可充当一名教师对学龄前儿童进行数学思维创新训练，可有效降低家长的辛劳程度，音量键211用于调节喇叭204的音量大小，电源键210用于该装置开关机，若干散热孔212用于为在主控板209散热，触控屏205用于提供人机交互的界面；显示屏202用于回放儿童训练的历史视频图像画面。

较佳地，如图2、6和7所示，所述调节杆206包括支撑杆2061、球形块2062、套壳2063以及连接杆2064，所述支撑杆2061水平且固定安装在所述立板103的前侧面上，且所述支撑杆2061垂直于所述立板103设置，所述球形块2062固定安装在所述支撑杆2061远离所述立板103的一端端部，所述套壳2063活动套装在所述球形块2062的外部，所述连接杆2064固定安装在所述套壳2063的外部，且所述连接杆2064远离所述套壳2063的一端与所述固定板208的后侧面固定连接。

通过采用上述技术方案，调节杆206由支撑杆2061、球形块2062、套壳2063以及连接杆2064构成，这样套壳2063可以在球形块2062外部转动，从而可以调节触控屏205的所处角度，便于家长根据个人身高调节触控屏205的所处角度，使得触控屏205的视角处在最佳位置。

较佳地，如图8和12所示，所述混合机构3包括圆筒形外壳301、电机302、环形配装座303以及圆形支撑板304，所述圆筒形外壳301竖直且固定地安装在配装槽106的内部，所述圆筒形外壳301的底端为封闭机构，所述圆筒形外壳301的上端为开口结构，所述配装槽106开设在所述支撑台102的上部一侧，所述电机302固定安装在所述圆筒形外壳301的内部底部，且所述电机302与所述主控板209电性连接，所述环形配装座303水平且固定地安装在所述圆筒形外壳301的内部，所述圆形支撑板304水平且滑移安装在所述环形配装座303的上部，所述圆形支撑板304的底部通过连接座305与所述电机302的转动轴固定连接。

通过采用上述技术方案，使得本发明提出的混合机构3由圆筒形外壳301、电机302、环形配装座303以及圆形支撑板304构成，可利用电机302驱动圆形支撑板304旋转将放置在圆形支撑板304上部的圆柱形块501、方块502以及三角形块503完全混合在一起，在利用该装置对儿童进行训练时，需要儿童自己主动动手挑选出对应的圆柱形块501、方块502以及三角形块503，有效增加训练的趣味性，从而有效激发儿童的学习兴趣，对于儿童数学思维的创新起到积极作用。

较佳地，如图6、8和13所示，所述环形配装座303的上部还开设有第一环形凹槽307，所述圆形支撑板304的底部还开设有第二环形凹槽309，所述第二环形凹槽309与所述第一环形凹槽307之间还活动安装有若干滚珠308，所述圆形支撑板304的上部还固定安装有十字形防滑条306，所述支撑台102的上部还嵌入式安装有若干传感器207，若干所述传感器207分布在所述配装槽106的外周，且若干所述传感器207均与所述主控板209电性连接。

通过采用上述技术方案，在第二环形凹槽309与第一环形凹槽307以及若干滚珠308的相互配合下使得环形配装座303与圆形支撑板304之间的摩擦力较小，可有效降低圆形支撑板304的磨损，同时能够降低电机302的工作负荷，延长电机302的使用寿命，十字形防滑条306可避免圆柱形块501、方块502以及三角形块503在圆形支撑板304的上部打滑而导致无法混合在一起，若干传感器207用于实时检测混合机构3上部边上有没有家长或者儿童，在检测到有家长或者儿童时，主控板209控制电机302立即停止运转，可有效防止家长或者儿童被混合机构3伤害，从而使得该装置安全性能较好。

较佳地，如图3和14所示，所述照明机构4包括安装板401、灯座402、LED灯珠403以及灯罩壳404，所述安装板401固定安装在所述横板104的底部，所述灯座402固定安装在所述安装板401的底部，所述LED灯珠403固定安装在所述灯座402的底部，且所述LED灯珠403与所述主控板209电性连接，所述灯罩壳404固定安装在所述安装板401上，且所述灯罩壳404罩设在所述灯座402和所述LED灯珠403的外周。

通过采用上述技术方案，使得本发明提出的照明机构4由安装板401、灯座402、LED灯珠403以及灯罩壳404构成，使得该照明机构4不但省电，而且亮度比较高，尤为重要的是在光线较暗时可为训练中的儿童提供照明，以便于儿童能够准确挑选出对应的圆柱形块501、方块502以及三角形块503。

较佳地，如图12所示，所述训练组件5包括若干圆柱形块501、若干方块502以及若干三角形块503。

通过采用上述技术方案，使得本发明提出的训练组件5由若干圆柱形块501、若干方块502以及若干三角形块503构成，这样可以通过若干圆柱形块501、若干方块502以及若干三角形块503相配合可以拼摆出不同形状的堆砌物，不仅能够满足训练的使用要求，还能增加训练的趣味性。

本发明还提出一种基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤一、构建基于人工智能的儿童数学思维创新训练系统，所述基于人工智能的儿童数学思维创新训练系统包括家长中心模块、图像识别模块、自动录像模块、照明控制模块、混合控制模块、视频图像回放模块、数学思维创新训练模块以及数学思维创新训练数据库：

步骤二、将步骤一构建好的基于人工智能的儿童数学思维创新训练系统安装在所述主控板209的内部，然后通过触控屏205打开基于人工智能的儿童数学思维创新训练系统，到家长中心登录家长名，然后将所有的圆柱形块501、方块502以及三角形块503全部放在圆形支撑板304的上部，再到混合控制界面控制混合机构3工作将圆柱形块501、方块502以及三角形块503混合处理，在光线较暗的情况下，可到照明控制界面将照明机构4打开，随后到数学思维创新训练界面，家长根据儿童的薄弱项选择训练项目，然后主控板209控制喇叭204将选择的训练项目语音播报出来用于儿童根据播报的内容从圆形支撑板304上部挑选出对应的圆柱形块501、方块502以及三角形块503以锻炼儿童数学思维，进一步激发儿童数学思维的创新，主控板209控制摄像头203配合图像识别模块对儿童挑选的圆柱形块501、方块502以及三角形块503是否正确进行判断，并通过喇叭204播报判断结果，进一步对儿童的数学思维进行训练，同时主控板209控制摄像头203将儿童训练的内容进行录像记录，用于后期家长通过视频图像回放界面回放儿童训练的历史内容；

步骤三、训练完毕后，将使用后的圆柱形块501、方块502以及三角形块503再放入到圆形支撑板304的上部，到混合控制界面控制混合机构3工作将圆柱形块501、方块502以及三角形块503混合处理备作下次训练使用，然后通过电源键210将该装置关闭即可。

值得说明的是，本具体实施方式中所述主控板209可选用华为荣耀20使用的手机主板，所述主控板209也可采用型号为STC89C51的单片机代替，所述电机302可选用步进电机，若干所述传感器207均可选用红外传感器。

工作原理：该基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置及其使用方法，提出的基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置由训练台1、智控机构2、混合机构3、照明机构4以及训练组件5构成，其可以辅助家长对儿童进行数学思维创新训练，尤其适用于家庭学前辅导教育使用，尤其对于学龄前儿童来说，通过该装置对儿童数学思维进行训练不仅可以提升儿童对数学的认知能力，还能激发儿童数学思维潜能，进而提升儿童数学思维创新能力，为学龄前儿童的入学奠定坚实的基础；

提出的训练台1由底座101、支撑台102、立板103以及横板104构成，并在支撑台102的内部预留有第一安装槽107和第二安装槽108，在第一安装槽107的槽口处通过弹簧铰链115铰接有门板109，且在第一安装槽107的内部固定且水平地安装有隔板116，同时在第二安装槽108的内部滑移安装有抽屉112，从而使得支撑台102具备存储的功能，便于分类存储数学思维创新训练的相关资料、用具以及该装置的使用说明书，便于家长使用；

提出的智控机构2由固定板208、盒体201、主控板209、触控屏205、显示屏202、摄像头203以及喇叭204构成，且固定板208通过调节杆206固定安装在立板103的前侧面上，盒体201固定安装在固定板208的前侧面上，主控板209固定安装在盒体201的内部，触控屏205固定安装在盒体201的前部，从而使得触控屏205的角度可以进行调节，便于操作，同时在主控板209、触控屏205、显示屏202、摄像头203以及喇叭204相互配合下，使得该装置智能化程度较高，可充当一名教师对学龄前儿童进行数学思维创新训练，可有效降低家长的辛劳程度；

提出的混合机构3由圆筒形外壳301、电机302、环形配装座303以及圆形支撑板304构成，可利用电机302驱动圆形支撑板304旋转将放置在圆形支撑板304上部的圆柱形块501、方块502以及三角形块503完全混合在一起，在利用该装置对儿童进行训练时，需要儿童自己主动动手挑选出对应的圆柱形块501、方块502以及三角形块503，有效增加训练的趣味性，从而有效激发儿童的学习兴趣，对于儿童数学思维的创新起到积极作用；

提出的照明机构4由安装板401、灯座402、LED灯珠403以及灯罩壳404构成，使得该照明机构4不但省电，而且亮度比较高，尤为重要的是在光线较暗时可为训练中的儿童提供照明，以便于儿童能够准确挑选出对应的圆柱形块501、方块502以及三角形块503；

提出的训练组件5由若干圆柱形块501、若干方块502以及若干三角形块503构成，这样可以通过若干圆柱形块501、若干方块502以及若干三角形块503相配合可以拼摆出不同形状的堆砌物，不仅能够满足训练的使用要求，还能增加训练的趣味性；

提出的基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置的使用方法，使用步骤简单合理，能够在后期回放儿童训练的历史内容，便于帮助儿童寻找出薄弱项，以便于有针对性地对儿童的薄弱项进行加强训练，为儿童数学思维的创新提供良好的驱动力。

还需要说明的是本发明提出的基于人工智能的儿童数学思维创新训练系统由家长中心模块、图像识别模块、自动录像模块、照明控制模块、混合控制模块、视频图像回放模块、数学思维创新训练模块以及数学思维创新训练数据库构建组成；

所述家长中心模块用于使用该系统时登录家长的姓名，使得该系统可以记忆训练的进度，以便于截止进度继续训练，可以有效提高训练效率；

所述图像识别模块用于识别儿童挑选出的对应的圆柱形块501、方块502以及三角形块503是否与语音播报出来的训练项目相符合，并对是否正确进行判断，以主动代替家长对是否正确进行判断，可有效降低家长的辛劳程度；

所述自动录像模块用于将儿童训练的内容进行录像记录；

所述照明控制模块用于通该系统控制照明机构4的工作状态；

所述混合控制模块用于通该系统控制混合机构3的工作状态；

所述视频图像回放模块用于后期家长通过视频图像回放界面回放儿童训练的历史内容，以便于找出儿童的薄弱项，对后期有针对性地对儿童的薄弱项进行加强训练，为儿童数学思维的创新提供良好的驱动力；

所述数学思维创新训练模块用于家长使用该装置对儿童进行训练时，选择相应的训练项目；

所述数学思维创新训练数据库包括数学思维创新训练的数据，该数据可包含一些利用数学思维解决实际性的问题的题目数据，比如用四个圆柱形块501、六个方块502以及两个三角形块503拼摆出一个轴对称的堆砌物，可以锻炼儿童的几何思维等等。

本发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置，其特征在于：包括训练台(1)、智控机构(2)、混合机构(3)、照明机构(4)以及训练组件(5)，所述训练台(1)水平设置，所述智控机构(2)和所述混合机构(3)以及所述照明机构(4)均安装在所述训练台(1)上，所述混合机构(3)和所述照明机构(4)均与所述智控机构(2)电性连接，所述训练组件(5)与所述智控机构(2)和所述混合机构(3)相配合设置。

2.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置，其特征在于：所述训练台(1)包括底座(101)、支撑台(102)、立板(103)以及横板(104)，所述底座(101)水平设置，且所述底座(101)的底部固定安装有支脚(105)，所述支撑台(102)固定安装在所述底座(101)的上部，所述立板(103)竖直且固定地安装在所述支撑台(102)的上部，所述横板(104)水平且固定地安装在所述立板(103)的顶部。

3.根据权利要求2所述的一种基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置，其特征在于：所述支撑台(102)的内部还预留有第一安装槽(107)和第二安装槽(108)，所述第一安装槽(107)的槽口处通过弹簧铰链(115)铰接有门板(109)，且所述第一安装槽(107)的内部还固定且水平地安装有隔板(116)，所述门板(109)的外侧面上还固定安装有拉手(110)，所述第二安装槽(108)的内部还滑移安装有抽屉(112)，且所述第二安装槽(108)的内壁上还开设有滑槽(111)，所述抽屉(112)的侧面上还固定安装有滑块(113)，所述滑块(113)滑动安装在所述滑槽(111)的内部，所述抽屉(112)背向所述第二安装槽(108)的一端面上还固定安装有扣手(114)。

4.根据权利要求2所述的一种基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置，其特征在于：所述智控机构(2)包括固定板(208)、盒体(201)、主控板(209)、触控屏(205)、显示屏(202)、摄像头(203)以及喇叭(204)，所述固定板(208)通过调节杆(206)固定安装在所述立板(103)的前侧面上，所述盒体(201)固定安装在所述固定板(208)的前侧面上，所述主控板(209)固定安装在所述盒体(201)的内部，所述触控屏(205)固定安装在所述盒体(201)的前部，且所述触控屏(205)与所述主控板(209)电性连接，所述显示屏(202)固定安装在所述立板(103)的前侧面上，且所述显示屏(202)与所述主控板(209)电性连接，所述摄像头(203)固定安装在所述横板(104)的底部，且所述摄像头(203)与所述主控板(209)电性连接，所述喇叭(204)固定安装在所述立板(103)的前侧面上，且所述喇叭(204)与所述主控板(209)电性连接，所述盒体(201)的一外侧面上还设有音量键(211)和电源键(210)，且所述盒体(201)的另一侧壁上还设有若干散热孔(212)，所述音量键(211)和所述电源键(210)均与所述主控板(209)电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置，其特征在于：所述调节杆(206)包括支撑杆(2061)、球形块(2062)、套壳(2063)以及连接杆(2064)，所述支撑杆(2061)水平且固定安装在所述立板(103)的前侧面上，且所述支撑杆(2061)垂直于所述立板(103)设置，所述球形块(2062)固定安装在所述支撑杆(2061)远离所述立板(103)的一端端部，所述套壳(2063)活动套装在所述球形块(2062)的外部，所述连接杆(2064)固定安装在所述套壳(2063)的外部，且所述连接杆(2064)远离所述套壳(2063)的一端与所述固定板(208)的后侧面固定连接。

6.根据权利要求4所述的一种基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置，其特征在于：所述混合机构(3)包括圆筒形外壳(301)、电机(302)、环形配装座(303)以及圆形支撑板(304)，所述圆筒形外壳(301)竖直且固定地安装在配装槽(106)的内部，所述圆筒形外壳(301)的底端为封闭机构，所述圆筒形外壳(301)的上端为开口结构，所述配装槽(106)开设在所述支撑台(102)的上部一侧，所述电机(302)固定安装在所述圆筒形外壳(301)的内部底部，且所述电机(302)与所述主控板(209)电性连接，所述环形配装座(303)水平且固定地安装在所述圆筒形外壳(301)的内部，所述圆形支撑板(304)水平且滑移安装在所述环形配装座(303)的上部，所述圆形支撑板(304)的底部通过连接座(305)与所述电机(302)的转动轴固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置，其特征在于：所述环形配装座(303)的上部还开设有第一环形凹槽(307)，所述圆形支撑板(304)的底部还开设有第二环形凹槽(309)，所述第二环形凹槽(309)与所述第一环形凹槽(307)之间还活动安装有若干滚珠(308)，所述圆形支撑板(304)的上部还固定安装有十字形防滑条(306)，所述支撑台(102)的上部还嵌入式安装有若干传感器(207)，若干所述传感器(207)分布在所述配装槽(106)的外周，且若干所述传感器(207)均与所述主控板(209)电性连接。

8.根据权利要求4所述的一种基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置，其特征在于：所述照明机构(4)包括安装板(401)、灯座(402)、LED灯珠(403)以及灯罩壳(404)，所述安装板(401)固定安装在所述横板(104)的底部，所述灯座(402)固定安装在所述安装板(401)的底部，所述LED灯珠(403)固定安装在所述灯座(402)的底部，且所述LED灯珠(403)与所述主控板(209)电性连接，所述灯罩壳(404)固定安装在所述安装板(401)上，且所述灯罩壳(404)罩设在所述灯座(402)和所述LED灯珠(403)的外周。

9.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置，其特征在于：所述训练组件(5)包括若干圆柱形块(501)、若干方块502)以及若干三角形块(503)。

10.一种权利要求1-9任一项所述的基于人工智能的儿童数学思维创新训练装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、构建基于人工智能的儿童数学思维创新训练系统，所述基于人工智能的儿童数学思维创新训练系统包括家长中心模块、图像识别模块、自动录像模块、照明控制模块、混合控制模块、视频图像回放模块、数学思维创新训练模块以及数学思维创新训练数据库：

步骤二、将步骤一构建好的基于人工智能的儿童数学思维创新训练系统安装在所述主控板(209)的内部，然后通过触控屏(205)打开基于人工智能的儿童数学思维创新训练系统，到家长中心登录家长名，然后将所有的圆柱形块(501)、方块502)以及三角形块(503)全部放在圆形支撑板(304)的上部，再到混合控制界面控制混合机构(3)工作将圆柱形块(501)、方块502)以及三角形块(503)混合处理，在光线较暗的情况下，可到照明控制界面将照明机构(4)打开，随后到数学思维创新训练界面，家长根据儿童的薄弱项选择训练项目，然后主控板(209)控制喇叭(204)将选择的训练项目语音播报出来用于儿童根据播报的内容从圆形支撑板(304)上部挑选出对应的圆柱形块(501)、方块502)以及三角形块(503)以锻炼儿童数学思维，进一步激发儿童数学思维的创新，主控板(209)控制摄像头(203)配合图像识别模块对儿童挑选的圆柱形块(501)、方块502)以及三角形块(503)是否正确进行判断，并通过喇叭(204)播报判断结果，进一步对儿童的数学思维进行训练，同时主控板(209)控制摄像头(203)将儿童训练的内容进行录像记录，用于后期家长通过视频图像回放界面回放儿童训练的历史内容；

步骤三、训练完毕后，将使用后的圆柱形块(501)、方块502)以及三角形块(503)再放入到圆形支撑板(304)的上部，到混合控制界面控制混合机构(3)工作将圆柱形块(501)、方块502)以及三角形块(503)混合处理备作下次训练使用，然后通过电源键(210)将该装置关闭即可。

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