CN111844133B - 一种人工智能教育机器人的平衡组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种人工智能教育机器人的平衡组件，包括机器人本体和与所述机器人本体活动连接的两仿生足，两所述仿生足内分别设置有可转向的主动行走轮，所述主动行走轮上连接有转向控制机构，所述转向控制机构在所述机器人本体感应到障碍物后进行主动转向；本发明的人工智能教育机器人的平衡组件，增大其平衡能力和遇到障碍物转向的能力，避免其出现倾倒等问题。

Description

一种人工智能教育机器人的平衡组件
技术领域
本发明属于智能教育机器人领域，更具体的说涉及一种人工智能教育机器人的平衡组件。
背景技术
教育机器人是由生产厂商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。它除了机器人机体本身之外，还有相应的控制软件和教学课本等。近年来，我国的机器人教育在全国中小学计算机教育研究中心及众多知名专家以及一些发达省市的大力推动下，有了很大的发展。教育机器人逐步成为中小学技术课程和综合实践课程的良好载体。新的高中课程标准在“信息技术”科目中也设立了“人工智能初步”选修模块，迈出了我国高中阶段开展人工智能教育的第一步，这也意味着我国的人工智能教育在大众化、普及化层面上跃上了一个新的台阶。教育机器人分为面向大学的学习型机器人，和面向中小学的比赛型机器人。学习型机器人提供多种编程平台，并能够允许用户自由拆卸和组合，允许用户自行设计某些部件；比赛型机器人一般提供一些标准的器件和程序，只能够进行少量的改动。适用于水平不高的爱好者来使用，参加各种竞赛使用。教育机器人也用于教学。教育机器人在使用过程中需要用到平衡组件进行调节平衡，防止教育机器人倾倒。
发明内容
本发明的目的在于提供一种人工智能教育机器人的平衡组件，增大其平衡能力和遇到障碍物转向的能力，避免其出现倾倒等问题。
本发明技术方案一种人工智能教育机器人的平衡组件，包括机器人本体和与所述机器人本体活动连接的两仿生足，两所述仿生足内分别设置有可转向的主动行走轮，所述主动行走轮上连接有转向控制机构，所述转向控制机构在所述机器人本体感应到障碍物后进行主动转向。
优选地，两所述仿生足上分别设置有一用于放置和支撑机器人本体的第一安装面，所述机器人本体上设置有两分别与两第一安装面相适配的第二安装面，两所述第二安装面分别置于两所述第一安装面上；
两所述第一安装面和两第二安装面上分别设置有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔与第二通孔相对且穿过有连接绳，所述连接绳两端分别固定有一重力球，连接绳两端的重力球分别置于仿生足和机器人本体内；遇到障碍物时，机器人本体被推动倾斜，且机器人本体在连接绳和重力球的作用下保持倾斜状态并触发转向控制机构。
优选地，所述第一安装面和第二安装面上的第一通孔和第二通孔均设置有两个，两所述第一通孔和第二通孔均分别置于第一安装面和第二安装面外边沿位置。
优选地，转向控制机构包括控制器和分别设置在机器人本体与仿生足上的感应接收器与感应发射器；机器人本体未被障碍物推至倾斜状态时，感应接收器和感应发射器处于正对状态，感应接收器能够接收到感应发射器上发射出来的信号并与控制器信号连通。
优选地，主动行走轮包括与仿生足内部固定的固定座，所述固定座底部连接有转向轴，转向轴底部连接有安装座，所述安装座上安装有行走轮、驱动行走轮行走的行走电机和驱动行走轮转向的转向机构；所述转向机构由转向控制机构信号控制。
优选地，所述转向机构包括与安装座固定的从动齿轮，所述从动齿轮上啮合有主动齿轮，所述主动齿轮上连接转向伺服电机。
优选地，所述从动齿轮与安装座同轴设置，安装座上均布固定有四档杆，固定座上设置有与控制器信号连接的限位开关，安装座每转过90度一档杆即会触碰到限位开关。
优选地，仿生足底部还设置有两支撑万向轮，两支撑万向轮与主动行走轮呈正三角形排列，仿生足内还设置有配重块。
本发明技术方案的一种人工智能教育机器人的平衡组件的有益效果是：
1、利用可转向的主动行走轮和转向控制机构实现在机器人遇到障碍物后自动转向，避免其碰撞上障碍物后继续前进造成的倾倒问题。
2、机器人本体和两仿生足活动连接，在机器人本体遇到障碍物时，机器人本体能够做一定角度的倾斜，而仿生足不会倾斜，增加了其稳定性。
附图说明
图1为本发明技术方案的一种人工智能教育机器人结构示意图，
图2为本发明技术方案的一种人工智能教育机器人的平衡组件结构示意图，
图3为仿生足底部示意图，
图4为主动行走轮结构示意图，
图5为图4仰视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
如图1和图2所示，本发明技术方案一种人工智能教育机器人的平衡组件，包括机器人本体1和与所述机器人本体1活动连接的两仿生足2。机器人本体外周尺寸大于两仿生足占据的外周范围尺寸，在机器人行走和移动中，若遇到障碍物，一般地，机器人本体1首先与障碍物接触，然后在障碍物的阻碍下，机器人本体1被阻挡而仿生足2会继续向前运动，这样就会出现机器人本体被障碍物阻挡倾斜的问题，在机器人小幅度的倾斜范围内，仿生足2不会发生倾斜，提高了机器人人整体的防倾斜倾倒能力。
如图1和图2所示，本发明技术方案的两所述仿生足2内分别设置有可转向的主动行走轮22，所述主动行走轮22上连接有转向控制机构，所述转向控制机构在所述机器人本体1感应到障碍物后进行主动转向。在机器人遇到障碍物时，转向控制机构就会控制主动行走轮22进行转向，向偏离障碍物的方向行走，避免继续向前运动导致机器人出现倾斜倾倒的问题。
如图2，两所述仿生足2上分别设置有一用于放置和支撑机器人本体1的第一安装面21，所述机器人本体1上设置有两分别与两第一安装面21相适配的第二安装面11，两所述第二安装面11分别置于两所述第一安装面21上。两第一安装面11实现对机器人本体1的支撑和托起。两所述第一安装面11和两第二安装面21上分别设置有第一通孔12和第二通孔，所述第一通孔12与第二通孔相对且穿过有连接绳41，所述连接绳41两端分别固定有一重力球43、42，连接绳41两端的重力球43、42分别置于仿生足2和机器人本体1内。遇到障碍物时，机器人本体1被推动倾斜，且机器人本体1在连接绳41和重力球43、42的作用下保持倾斜状态并触发转向控制机构。重量球和连接绳一方面实现对仿生足和机器人本体的活动连接，另一方面为机器人本体1出现倾斜时对机器人本体施加一个拉力，阻止机器人本体相较于仿生足出现进一步的倾斜。
如图3，所述第一安装面11和第二安装面21上的第一通孔12和第二通孔均设置有两个，两所述第一通孔12和第二通孔均分别置于第一安装面12和第二安装面外21边沿位置。同一安装面上两个通过的设置，增加了连接可靠性，且可以适应机器人本体1从各个方向上遇到障碍物的问题。
如图1，转向控制机构3包括控制器和分别设置在机器人本体1与仿生足2上的感应接收器32与感应发射器31。机器人本体1未被障碍物推至倾斜状态时，感应接收器32和感应发射器31处于正对状态，感应接收器32能够接收到感应发射器31上发射出来的信号并与控制器信号连通。感应接收器32接受到感应发射器31发送过来的信号，并将信号传递给控制器，控制器判断出机器人本体1未处于倾斜状态，即2未碰撞上障碍物，而控制器将控制机器人继续向前运动的信号传递给主动行走轮22上，使得主动行走轮22能够带动机器人继续向前行走。
如图4和图5所示，主动行走轮22包括与仿生足2内部固定的固定座221，所述固定座221底部连接有转向轴220，转向轴200底部连接有安装座222。所述安装座22上安装有行走轮223、驱动行走轮223行走的行走电机229和驱动行走轮223转向的转向机构。所述转向机构由转向控制机构3信号控制。所述转向机构包括与安装座222固定的从动齿轮224，所述从动齿轮224上啮合有主动齿轮225，所述主动齿轮225上连接转向伺服电机226。转向伺服电机226有控制器进行控制，在机器人本体1碰撞上障碍物后，转向伺服电机226开始工作，通过从动齿轮224、主动齿轮225带动安装座222及其上的行走轮223进行旋转一定角度，使得机器人能够偏离障碍物，继续向前运动。
如图4和图5所示，所述从动齿轮224与安装座222同轴设置，安装座22上均布固定有四档杆228，固定座221上设置有与控制器信号连接的限位开关227，安装座222每转过90度一档杆228即会触碰到限位开关227。限位开关227触发控制控制器向转向伺服电机226发送信号，控制转向伺服电机226停止工作，安装座222不再旋转，使得行走轮223即按照本方向继续向前行走，使得机器人偏离障碍物。若转向后，行走轮223工作后还不能使得机器人本体1恢复至正常状态，者控制器继续控制安装座222旋转，直至机器人恢复正常状态即可。
如图3，仿生足2底部还设置有两支撑万向轮23，两支撑万向轮23与主动行走轮22呈正三角形排列，仿生足2内还设置有配重块23。支撑万向轮23的设置，增加机器人的稳定性。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (5)

1.一种人工智能教育机器人的平衡组件，其特征在于，包括机器人本体和与所述机器人本体活动连接的两仿生足，机器人本体外周尺寸大于两仿生足占据的外周范围尺寸，两所述仿生足内分别设置有可转向的主动行走轮，所述主动行走轮上连接有转向控制机构，所述转向控制机构在所述机器人本体感应到障碍物后进行主动转向；两所述仿生足上分别设置有一用于放置和支撑机器人本体的第一安装面，所述机器人本体上设置有两分别与两第一安装面相适配的第二安装面，两所述第二安装面分别置于两所述第一安装面上；
两所述第一安装面和两第二安装面上分别设置有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔与第二通孔相对且穿过有连接绳，所述连接绳两端分别固定有一重力球，连接绳两端的重力球分别置于仿生足和机器人本体内；遇到障碍物时，机器人本体被推动倾斜，且机器人本体在连接绳和重力球的作用下保持倾斜状态并触发转向控制机构；
所述第一安装面和第二安装面上的第一通孔和第二通孔均设置有两个，两所述第一通孔和第二通孔均分别置于第一安装面和第二安装面外边沿位置；
转向控制机构包括控制器和分别设置在机器人本体与仿生足上的感应接收器与感应发射器；机器人本体未被障碍物推至倾斜状态时，感应接收器和感应发射器处于正对状态，感应接收器能够接收到感应发射器上发射出来的信号并与控制器信号连通。
2.根据权利要求1所述的人工智能教育机器人的平衡组件，其特征在于，主动行走轮包括与仿生足内部固定的固定座，所述固定座底部连接有转向轴，转向轴底部连接有安装座，所述安装座上安装有行走轮、驱动行走轮行走的行走电机和驱动行走轮转向的转向机构；所述转向机构由转向控制机构信号控制。
3.根据权利要求2所述的人工智能教育机器人的平衡组件，其特征在于，所述转向机构包括与安装座固定的从动齿轮，所述从动齿轮上啮合有主动齿轮，所述主动齿轮上连接转向伺服电机。
4.根据权利要求3所述的人工智能教育机器人的平衡组件，其特征在于，所述从动齿轮与安装座同轴设置，安装座上均布固定有四档杆，固定座上设置有与控制器信号连接的限位开关，安装座每转过90度一档杆即会触碰到限位开关。
5.根据权利要求1所述的人工智能教育机器人的平衡组件，其特征在于，仿生足底部还设置有两支撑万向轮，两支撑万向轮与主动行走轮呈正三角形排列，仿生足内还设置有配重块。
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