CN111390890A - 一种教育机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种教育机器人，其包括机器人本体；机器人本体包括壳体和底盘；壳体盖合于底盘上且形成有空腔；空腔内设有处理器模块、驱动模块、图像采集模块和定位模块；图像采集模块包括摄像头和用于安装摄像头的支撑架；底盘上设有与空腔连通的避空孔；摄像头朝向避空孔；壳体远离底盘的一端面设置有下料装置；下料装置包括机架、储料仓、导料槽和进料组件；储料仓、导料槽和进料组件均安设于机架上；储料仓内设有储料空间；储料仓的顶部设有与储料空间连通的进料口，储料仓的底部设有与储料空间连通的出料口；储料空间的内径沿进料口朝出料口呈放样设置。本发明具有结构简单、造价成本低和能为学生提供足够的开发学习空间的优点。

Description

一种教育机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种教育机器人。

背景技术

随着社会和科技的进步与发展，教育也逐渐趋于科技化，教育机器人就是一个典型的代表。教育机器人是专门开发的以激发学生学习兴趣、培养学生综合能力为目标的机器人成品、套装或散件。教育机器人对学生科学素养的培养和提高起到了积极的作用，并以其“玩中学”的特点深受青少年的喜爱，机器人走入学校和电脑普及校园一样，已经成为必定的趋势，机器人教育已经成为中小学教育领域的新课程。

随着计算机技术与控制技术的不断发展，机器人的应用领域也不断扩大，小型机器人在日常办公室移送物品、医院搬送药品、超市货物运送等地方得到应用。近年电子商务行业和大型工厂对智能化仓储的需求也越来越多，这两类的仓库物品数量多、品种掺杂，商品大小参差不齐、件数少，故使用人工来进行工作会增加人力工作量、效率低、成本高，故采用机器人代替人工进行工作，传统的仓储搬运机器人多用而牵引式、叉车式、背负式之类，体积较大，不能很好地适应现在的仓库物流，所以搬运机器人在电商物流配送中心的应用将越来越广泛。因此，将搬运机器人引入校园教育中，对学生的启发将是非常大的。但现有的机器人结构复杂、造价昂贵，而且提供给学生的动手空间小，无法适应教学需要，所以，需要开发或者改进一种教育机器人。

发明内容

本发明的目的在于提供一种教育机器人以解决所述问题。

为实现上述目的，本发明所提供的一种教育机器人，其包括包括可移动式的机器人本体；所述机器人本体包括壳体和底盘；所述壳体朝向所述底盘的一端面设有开口；所述壳体盖合于所述底盘上且形成有空腔；所述空腔内设有处理器模块、用于为所述机器人本体提供动力的驱动模块、用于采集地面引导标识的图像采集模块和用于采集位置信息的定位模块；所述图像采集模块包括摄像头和用于安装所述摄像头的支撑架；所述所述底盘上设有与所述空腔连通的避空孔；所述摄像头朝向所述避空孔；所述壳体远离所述底盘的一端面设置有下料装置；所述下料装置包括机架、储料仓、导料槽和进料组件；所述储料仓、导料槽和进料组件均安设于所述机架上；所述储料仓内设有储料空间；所述储料仓的顶部设有与所述储料空间连通的进料口，所述储料仓的底部设有与所述储料空间连通的出料口；所述进料口的口径大于所述出料口的口径，且所述储料空间的内径沿所述进料口朝所述出料口呈放样设置。

优选的是，所述导料槽的一端与所述出料口衔接；所述进料组件包括引向槽、导向管、承托槽、用于将位于所述引向槽内的物料推送至所述导向管内的第一推料装置、以及用于将位于承托槽内的物料送出的第二推料装置；所述引向槽的中部与所述导料槽靠近所述引向槽的一端衔接；所述第一推料装置和所述导向管分别位于所述引向槽的两端；所述导向管呈立式设置；所述承托槽位于所述导向管的下方且与所述导向管衔接；所述承托槽内设置有待料位和出料位；所述第二推料装置位于所述承托槽的一侧，且所述第二推料装置的推料部可往复运动于所述待料位和出料位。

优选的是，所述进料口设置有用于隔绝外部空气与所述储料仓连通的启闭组件；所述启闭组件包括架设于所述出料口处的连接架和与所述连接架滑动连接的隔板。

优选的是，所述机架上还设有用于控制物料落料状态的启闭装置；所述启闭装置包括阻挡块和用于驱动所述阻挡块启闭所述出料口的驱动气缸。

优选的是，出料口与所述壳体的顶部的垂直距离高于所述引向槽与所述壳体的顶部的垂直距离。

优选的是，所述空腔内还设有导航模块；所述导航模块分别与所述定位模块和驱动模块连接；所述导航模块包括位置信息分析模块、二维激光条码扫描器和灰度传感器。

优选的是，所述空腔内还设置有无线通讯模块；还包括若干个无线控制终端；每个所述无线控制终端上均设有身份识别码；所述二维激光条码扫描器通过扫描身份识别码，并通过灰度传感器对所述身份识别码进行深度识别，并读取所述身份识别码的信息，并将信息发送至处理器控制模块建立通讯连接；所述无线控制终端包括操控面板、显示模块和位置信息键入模块；所述位置信息键入模块通过无线通讯模块与所述位置信息分析模块连接，所述位置信息分析模块根据所述位置信息键入模块输入的位置代码，将位置代码发送至所述处理器模块；所述处理器模块接收来自所述位置信息分析模块的数据并将位置信息发送至驱动模块。

上述技术方案所提供的一种教育机器人，与现有技术相比，其有益效果包括：

1.本发明解决了现有的机器人结构复杂、造价昂贵，而且提供给学生的动手空间小，无法适应教学需要的问题。

2.本发明通过设计有智能控制模块和下料装置，可以最大程度的展现电商物流中心的搬运过程。而且设置有无线控制终端，可以让每个学生自己操作机器人的运动，让学生在实操中学习机器人的原理，领略机器人带来的便捷。

3、本发明具有结构简单、造价成本低和能为学生提供足够的开发学习空间的优点。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1是本发明实施例1～3中一种教育机器人的结构示意图之一；

图2是本发明实施例1～3中一种教育机器人的结构示意图之二；

图3是本发明实施例1～3中一种教育机器人的爆炸结构示意图；

图4是本发明实施例1～3中一种教育机器人的结构俯视示意图；

图5是本发明实施例1～3中一种教育机器人的下料装置的结构示意图。

附图标记说明：1-机器人本体；11-壳体；12-底盘；2-支撑架；3-避空孔；4-下料装置；41-机架；42-储料仓；43-导料槽；44-进料组件；5-进料口；6-出料口；7-引向槽；8-导向管；9-承托槽；10-第一推料装置；13-第二推料装置；14-启闭组件；15-连接架；16-隔板；17-启闭装置；171-阻挡块；172-驱动气缸；18-导向轮；19-轮胎；20-驱动装置；21-保护壳。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例一：

如图1～5所示，一种教育机器人，其包括包括可移动式的机器人本体1；所述机器人本体1包括壳体11和底盘12；所述壳体11朝向所述底盘12的一端面设有开口；所述壳体11盖合于所述底盘12上且形成有空腔；所述空腔内设有处理器模块、用于为所述机器人本体1提供动力的驱动模块、用于采集地面引导标识的图像采集模块和用于采集位置信息的定位模块；所述图像采集模块包括摄像头和用于安装所述摄像头的支撑架2；所述所述底盘12上设有与所述空腔连通的避空孔3；所述摄像头朝向所述避空孔3；所述壳体11远离所述底盘12的一端面设置有下料装置4；所述下料装置4包括机架41、储料仓42、导料槽43和进料组件44；所述储料仓42、导料槽43和进料组件44均安设于所述机架41上；所述储料仓42内设有储料空间；所述储料仓42的顶部设有与所述储料空间连通的进料口5，所述储料仓42的底部设有与所述储料空间连通的出料口6；所述进料口5的口径大于所述出料口6的口径，且所述储料空间的内径沿所述进料口5朝所述出料口6呈放样设置。

其中，所述导料槽43的一端与所述出料口6衔接；所述进料组件44包括引向槽7、导向管8、承托槽9、用于将位于所述引向槽7内的物料推送至所述导向管8内的第一推料装置10、以及用于将位于承托槽9内的物料送出的第二推料装置13；所述引向槽7的中部与所述导料槽43靠近所述引向槽7的一端衔接；所述第一推料装置10和所述导向管8分别位于所述引向槽7的两端；所述导向管8呈立式设置；所述承托槽9位于所述导向管8的下方且与所述导向管8衔接；所述承托槽9内设置有待料位和出料位；所述第二推料装置13位于所述承托槽9的一侧，且所述第二推料装置13的推料部可往复运动于所述待料位和出料位。

本实施例1中的所述进料口5设置有用于隔绝外部空气与所述储料仓42连通的启闭组件14；所述启闭组件14包括架设于所述出料口6处的连接架15和与所述连接架15滑动连接的隔板16；所述机架41上还设有用于控制物料落料状态的启闭装置17；所述启闭装置17包括阻挡块171和用于驱动所述阻挡块171启闭所述出料口6的驱动气缸172；出料口6与所述壳体11的顶部的垂直距离高于所述引向槽7与所述壳体11的顶部的垂直距离。

本实施例1中的所述空腔内还设有导航模块；所述导航模块分别与所述定位模块和驱动模块连接；所述导航模块包括位置信息分析模块、二维激光条码扫描器和灰度传感器。

此外，所述空腔内还设置有无线通讯模块；还包括若干个无线控制终端；每个所述无线控制终端上均设有身份识别码；所述二维激光条码扫描器通过扫描身份识别码，并通过灰度传感器对所述身份识别码进行深度识别，并读取所述身份识别码的信息，并将信息发送至处理器控制模块建立通讯连接；所述无线控制终端包括操控面板、显示模块和位置信息键入模块；所述位置信息键入模块通过无线通讯模块与所述位置信息分析模块连接，所述位置信息分析模块根据所述位置信息键入模块输入的位置代码，将位置代码发送至所述处理器模块；所述处理器模块接收来自所述位置信息分析模块的数据并将位置信息发送至驱动模块。

实施例二：

如图1～5所示，一种教育机器人，其包括包括可移动式的机器人本体1；所述机器人本体1包括壳体11和底盘12；所述壳体11朝向所述底盘12的一端面设有开口；所述壳体11盖合于所述底盘12上且形成有空腔；所述空腔内设有处理器模块、用于为所述机器人本体1提供动力的驱动模块、用于采集地面引导标识的图像采集模块和用于采集位置信息的定位模块；所述图像采集模块包括摄像头和用于安装所述摄像头的支撑架2；所述所述底盘12上设有与所述空腔连通的避空孔3；所述摄像头朝向所述避空孔3；所述壳体11远离所述底盘12的一端面设置有下料装置4；所述下料装置4包括机架41、储料仓42、导料槽43和进料组件44；所述储料仓42、导料槽43和进料组件44均安设于所述机架41上；所述储料仓42内设有储料空间；所述储料仓42的顶部设有与所述储料空间连通的进料口5，所述储料仓42的底部设有与所述储料空间连通的出料口6；所述进料口5的口径大于所述出料口6的口径，且所述储料空间的内径沿所述进料口5朝所述出料口6呈放样设置。

其中，为了及时有序的进行物料投放作业，本实施例2中的所述导料槽43的一端与所述出料口6衔接；所述进料组件44包括引向槽7、导向管8、承托槽9、用于将位于所述引向槽7内的物料推送至所述导向管8内的第一推料装置10、以及用于将位于承托槽9内的物料送出的第二推料装置13；所述引向槽7的中部与所述导料槽43靠近所述引向槽7的一端衔接；所述第一推料装置10和所述导向管8分别位于所述引向槽7的两端；所述导向管8呈立式设置；所述承托槽9位于所述导向管8的下方且与所述导向管8衔接；所述承托槽9内设置有待料位和出料位；所述第二推料装置13位于所述承托槽9的一侧，且所述第二推料装置13的推料部可往复运动于所述待料位和出料位。

为了保证物料被及时供给至所述导料槽43，本实施例2中的所述进料口5设置有用于隔绝外部空气与所述储料仓42连通的启闭组件14；所述启闭组件14包括架设于所述出料口6处的连接架15和与所述连接架15滑动连接的隔板16；所述机架41上还设有用于控制物料落料状态的启闭装置17；所述启闭装置17包括阻挡块171和用于驱动所述阻挡块171启闭所述出料口6的驱动气缸172；出料口6与所述壳体11的顶部的垂直距离高于所述引向槽7与所述壳体11的顶部的垂直距离。

为了保证机器人本体1运动到指定位置并完成投料，本实施例2中的所述空腔内还设有导航模块；所述导航模块分别与所述定位模块和驱动模块连接；所述导航模块包括位置信息分析模块、二维激光条码扫描器和灰度传感器。

此外，为了保证每个学生都能实质操控，所述空腔内还设置有无线通讯模块；还包括若干个无线控制终端；每个所述无线控制终端上均设有身份识别码；所述二维激光条码扫描器通过扫描身份识别码，并通过灰度传感器对所述身份识别码进行深度识别，并读取所述身份识别码的信息，并将信息发送至处理器控制模块建立通讯连接；所述无线控制终端包括操控面板、显示模块和位置信息键入模块；所述位置信息键入模块通过无线通讯模块与所述位置信息分析模块连接，所述位置信息分析模块根据所述位置信息键入模块输入的位置代码，将位置代码发送至所述处理器模块；所述处理器模块接收来自所述位置信息分析模块的数据并将位置信息发送至驱动模块。

本实施例三：

如图1～5所示，一种教育机器人，其包括包括可移动式的机器人本体1；所述机器人本体1包括壳体11和底盘12；所述壳体11朝向所述底盘12的一端面设有开口；所述壳体11盖合于所述底盘12上且形成有空腔；所述空腔内设有处理器模块、用于为所述机器人本体1提供动力的驱动模块、用于采集地面引导标识的图像采集模块和用于采集位置信息的定位模块；所述图像采集模块包括摄像头和用于安装所述摄像头的支撑架2；所述所述底盘12上设有与所述空腔连通的避空孔3；所述摄像头朝向所述避空孔3；所述壳体11远离所述底盘12的一端面设置有下料装置4；所述下料装置4包括机架41、储料仓42、导料槽43和进料组件44；所述储料仓42、导料槽43和进料组件44均安设于所述机架41上；所述储料仓42内设有储料空间；所述储料仓42的顶部设有与所述储料空间连通的进料口5，所述储料仓42的底部设有与所述储料空间连通的出料口6；所述进料口5的口径大于所述出料口6的口径，且所述储料空间的内径沿所述进料口5朝所述出料口6呈放样设置；所述机架41安设于所述壳体11的顶部上。

其中，为了及时有序的进行物料投放作业，本实施例3中的所述导料槽43的一端与所述出料口6衔接；所述进料组件44包括引向槽7、导向管8、承托槽9、用于将位于所述引向槽7内的物料推送至所述导向管8内的第一推料装置10、以及用于将位于承托槽9内的物料送出的第二推料装置13；所述引向槽7的中部与所述导料槽43靠近所述引向槽7的一端衔接；所述第一推料装置10和所述导向管8分别位于所述引向槽7的两端；所述导向管8呈立式设置；所述承托槽9位于所述导向管8的下方且与所述导向管8衔接；所述承托槽9内设置有待料位和出料位；所述第二推料装置13位于所述承托槽9的一侧，且所述第二推料装置13的推料部可往复运动于所述待料位和出料位。

为了保证物料被及时供给至所述导料槽43，本实施例2中的所述进料口5设置有用于隔绝外部空气与所述储料仓42连通的启闭组件14；所述启闭组件14包括架设于所述出料口6处的连接架15和与所述连接架15滑动连接的隔板16；所述机架41上还设有用于控制物料落料状态的启闭装置17；所述启闭装置17包括阻挡块171和用于驱动所述阻挡块171启闭所述出料口6的驱动气缸172；出料口6与所述壳体11的顶部的垂直距离高于所述引向槽7与所述壳体11的顶部的垂直距离。

为了保证机器人本体1运动到指定位置并完成投料，本实施例2中的所述空腔内还设有导航模块；所述导航模块分别与所述定位模块和驱动模块连接；所述导航模块包括位置信息分析模块、二维激光条码扫描器和灰度传感器。

此外，为了保证每个学生都能实质操控，所述空腔内还设置有无线通讯模块；还包括若干个无线控制终端；每个所述无线控制终端上均设有身份识别码；所述二维激光条码扫描器通过扫描身份识别码，并通过灰度传感器对所述身份识别码进行深度识别，并读取所述身份识别码的信息，并将信息发送至处理器控制模块建立通讯连接；所述无线控制终端包括操控面板、显示模块和位置信息键入模块；所述位置信息键入模块通过无线通讯模块与所述位置信息分析模块连接，所述位置信息分析模块根据所述位置信息键入模块输入的位置代码，将位置代码发送至所述处理器模块；所述处理器模块接收来自所述位置信息分析模块的数据并将位置信息发送至驱动模块。

本实施例3中，所述驱动模块包括导向轮18、一对轮胎19和用于驱动所述轮胎19转动驱动装置20；该机器人为了便于适用起伏不定的路面，控制轮胎气压，使机器人的高度产生变化，从而使机器人顺利通过不同的路面。

所述轮胎19连通有气控装置；所述气孔装置包括气阀，所述气阀内至少设有一个气腔，所述气腔内设有可在气腔内往复移动的动力块；所述气腔包括依次连通的第一气室、第二气室和第三气室，所述第二气室与所述第三气室之间连通有密封通道；所述动力块穿过密封通道并与所述密封通道形成气密性配合；所述动力块的一端伸入所述第一气室内并隔离第一气室与第二气室，所述动力块的另一端伸入所述第三气室内并隔离第三气室与密封通道；所述气阀内设有可相对气阀转动的旋转块；所述旋转块的旋转轴线与所述动力块的移动方向平行；所述旋转块内设有走气空间；所述走气空间与所述第二气室之间连通有第一通道；所述第三气室与所述走气空间之间连通有第二通道；所述第三气室与外界空气连通有第三通道；所述气阀内还设有连通至外界的排气口，所述排气口与所述第一气室之间连通有第四通道；所述气阀的外部还设有用于感应所述轮胎19胎气的感应器；所述空腔内还设有用于储气的气仓，所述气仓通过管道与所述走气空间连通，并通过控制开关控制输气状态；所述感应器与所述控制开关通讯连接。

本实施例3，如图3所示，为了保护空腔内的各种零部件；所述空腔内还设有保护壳21。

虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。

在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路，过程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (7)

1.一种教育机器人，其特征在于，其包括可移动式的机器人本体；所述机器人本体包括壳体和底盘；所述壳体朝向所述底盘的一端面设有开口；所述壳体盖合于所述底盘上且形成有空腔；所述空腔内设有处理器模块、用于为所述机器人本体提供动力的驱动模块、用于采集地面引导标识的图像采集模块和用于采集位置信息的定位模块；所述图像采集模块包括摄像头和用于安装所述摄像头的支撑架；所述所述底盘上设有与所述空腔连通的避空孔；所述摄像头朝向所述避空孔；所述壳体远离所述底盘的一端面设置有下料装置；所述下料装置包括机架、储料仓、导料槽和进料组件；所述储料仓、导料槽和进料组件均安设于所述机架上；所述储料仓内设有储料空间；所述储料仓的顶部设有与所述储料空间连通的进料口，所述储料仓的底部设有与所述储料空间连通的出料口；所述进料口的口径大于所述出料口的口径，且所述储料空间的内径沿所述进料口朝所述出料口呈放样设置。

2.根据权利要求1所述的教育机器人，其特征在于，所述导料槽的一端与所述出料口衔接；所述进料组件包括引向槽、导向管、承托槽、用于将位于所述引向槽内的物料推送至所述导向管内的第一推料装置、以及用于将位于承托槽内的物料送出的第二推料装置；所述引向槽的中部与所述导料槽靠近所述引向槽的一端衔接；所述第一推料装置和所述导向管分别位于所述引向槽的两端；所述导向管呈立式设置；所述承托槽位于所述导向管的下方且与所述导向管衔接；所述承托槽内设置有待料位和出料位；所述第二推料装置位于所述承托槽的一侧，且所述第二推料装置的推料部可往复运动于所述待料位和出料位。

3.根据权利要求2所述的教育机器人，其特征在于，所述进料口设置有用于隔绝外部空气与所述储料仓连通的启闭组件；所述启闭组件包括架设于所述出料口处的连接架和与所述连接架滑动连接的隔板。

4.根据权利要求3所述的教育机器人，其特征在于，所述机架上还设有用于控制物料落料状态的启闭装置；所述启闭装置包括阻挡块和用于驱动所述阻挡块启闭所述出料口的驱动气缸。

5.根据权利要求4所述的教育机器人，其特征在于，出料口与所述壳体的顶部的垂直距离高于所述引向槽与所述壳体的顶部的垂直距离。

6.根据权利要求1所述的教育机器人，其特征在于，所述空腔内还设有导航模块；所述导航模块分别与所述定位模块和驱动模块连接；所述导航模块包括位置信息分析模块、二维激光条码扫描器和灰度传感器。

7.根据权利要求6所述的教育机器人，其特征在于，所述空腔内还设置有无线通讯模块；还包括若干个无线控制终端；每个所述无线控制终端上均设有身份识别码；所述二维激光条码扫描器通过扫描身份识别码，并通过灰度传感器对所述身份识别码进行深度识别，并读取所述身份识别码的信息，并将信息发送至处理器控制模块建立通讯连接；所述无线控制终端包括操控面板、显示模块和位置信息键入模块；所述位置信息键入模块通过无线通讯模块与所述位置信息分析模块连接，所述位置信息分析模块根据所述位置信息键入模块输入的位置代码，将位置代码发送至所述处理器模块；所述处理器模块接收来自所述位置信息分析模块的数据并将位置信息发送至驱动模块。

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