CN115083248A

CN115083248A - 一种智能教育机器人

Info

Publication number: CN115083248A
Application number: CN202211016357.XA
Authority: CN
Inventors: 孙雯; 田才林
Original assignee: Hangzhou Xiashu Technology Co ltd
Current assignee: Hangzhou Xiashu Technology Co ltd
Priority date: 2022-08-24
Filing date: 2022-08-24
Publication date: 2022-09-20
Anticipated expiration: 2042-08-24
Also published as: CN115083248B

Abstract

本发明公开了一种智能教育机器人，包括，第一基体，第一基体下方设有第二基体，第二基体具有中空箱体结构，第二基体的一侧壁上滑动连接有滑动式控制台，滑动式控制台上设有主控制器；化学演示设备，化学演示设备设于第一基体内部；气体处理装置，气体处理装置设于第一基体的外侧壁上；该一种智能教育机器人通过在其内部进行化学反应实验，供学生或其它人员在外部观看这个反应过程，整个过程能够通过控制器进行控制，例如控制化学药液的进给量等，同时通过教学机器人能够位移到合适位置，教学机器人还能够起到防护作用，避免危险的化学实验出现爆炸伤害周围人员。

Description

一种智能教育机器人

技术领域

本发明涉及教育机器人技术领域，具体为一种智能教育机器人。

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，它除了机器人基体本身之外，还有相应的控制软件和教学课本等，由于知识层面的不同，大学、中小学教育型机器人有很大的差别，大学生可以根据大学所学的编程知识去编译自己想要实现的任何代码或指令；而中小学生由于受到编译能力的限制，只能使用已编译好的命令来进行指令模拟，因此，加强中小学生的编译知识的学习也将对智能教育机器人的发展起到至关重要的作用。

现有技术中公开的一种化学固液反应实验演示装置（CN106228882B），该发明提供了一种自动化程度高、安全性好、实验过程简洁的化学固液反应实验演示装置，包括有底板、第一支撑杆、轴承座、螺母、丝杆、第二支撑杆、第一电机、滑轨、导向块、第三支撑杆、酒精灯、加热网、烧杯、箱体、顶板、电动推杆、旋转电机、搅拌杆、搅拌叶片、漏斗、电控阀、第二电机、拇指气缸、量筒和行程开关，底板顶部中间对称设有轴承座，两轴承座上设有丝杆，丝杆上设有螺母；该发明达到了自动化程度高、安全性好、实验过程简洁的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能教育机器人，以解决化学反应实验过程中产生的有害气体污染教学环境、反应过程不清晰可见、对实验安全的预防措施不佳的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智能教育机器人，包括，第一基体，第一基体下方设有第二基体，第二基体具有中空箱体结构，第二基体的一侧壁上滑动连接有滑动式控制台，滑动式控制台上设有主控制器；化学演示设备，化学演示设备设于第一基体内部；气体处理装置，气体处理装置设于第一基体的外侧壁上；

该一种智能教育机器人主要是通过在其内部进行化学反应实验，供学生或其它人员在外部观看这个反应过程，整个过程能够通过控制器进行控制，例如控制化学药液的进给量等，同时通过教学机器人能够位移到合适位置，教学机器人还能够起到防护作用，避免危险的化学实验出现爆炸伤害周围人员。

气体处理装置具有主壳体，主壳体的一侧壁上连通有进气管，进气管的另一端部与第一基体内部连通，主壳体的顶面上连通有出气管，主壳体的底面内部设有驱动电机，驱动电机的输出端连接有涡轮旋叶，涡轮旋叶上方设有辅助导流件，辅助导流件上方设有过滤层，过滤层具有波纹板状结构，过滤层上方设有导流板，导流板通过固接板与主壳体的内侧壁固定连接，导流板上开设有若干个通气槽；辅助导流件具有滚筒，滚筒的轴线平行于主壳体的底面，滚筒具有中空圆柱状结构，滚筒内部同轴设有固定柱，滚筒侧壁周向设有导流叶片，导流叶片通过导流连接杆与滚筒的侧壁铰接，导流连接杆上铰接有导流基板，导流基板上固定连接有第一过滤片，第一过滤片上固定连接有第二过滤片；

气体处理装置的设计，能够对第一基体内部化学反应产生的有毒气体或具有刺激性气味气体进行过滤、净化处理，如SO₂、CO等，同时能够实时消除第一基体内因化学反应产生的白烟、白雾等，提高可视滑移窗方向的可见度，避免影响实验进行时人们的观察效果和教学质量；一方面，辅助导流件能够对进气管进入的白烟或其它气体中夹杂的颗粒物等进行吸附或过滤，引导气体流动的同时也起到初步过滤的效果，具体地，气体处理装置底部高速旋转的涡轮旋叶可以将气流向上引导，气流的冲击可以促使辅助导流件自身旋转，随即使滚筒上设有的导流叶片受离心力的作用展开，即通过展开以后的第一过滤片和第二过滤片增大导流叶片受力面的同时，也加大了辅助导流件的导流和过滤范围，且通过导流叶片的展开以及收起过程中向下带动的气流，来对上行的气流起到减缓流速的作用，有助于气流中的颗粒物被第一过滤片和第二过滤片吸附，提高第一过滤片和第二过滤片的吸附效果；

另一方面，过滤层对于通过辅助导流件的气流而言，其能够对气流中的有害气体进一步过滤净化，随后继续向上流动由出气管排出，且位于过滤层底部的辅助导流件在旋转过程中，其上具有的导流叶片在完全展开和未完全展开时带动的大小不同的风力会冲击过滤层的底部，进而促使波纹板状的过滤层张紧和松弛，改变过滤层的有效作用面积，从而有利于提高气流在过滤层内的均匀分布效果，避免过多的颗粒物集中堵塞过滤层内部结构上，降低气体的流通效率；另一方面，导流板能够引导气流快速进入到出气管，避免气流聚集在主壳体的内部上方；另一方面，主壳体的内部设计还能够减缓气流的流动速率，增加高温气流的冷却时间，并且通过辅助导流件、过滤层等吸收掉气流一部分的热量，进而使通过出气管的气流热量降低，从而避免烫伤操作人员。

第一基体具有中空箱体结构，第一基体的顶面外部设有显示屏，第一基体的一侧面设有可视滑移窗，第一基体的下底面边缘处设有滑轨，可视滑移窗滑动连接于滑轨上，第一基体的其它侧面设有内壳板和外壳板，第二基体的底面下方设有滚轮；

可视滑移窗便于操作人员观察第一基体内部的反应情况，以及方便拿取或更换化学演示设备中的一些器皿，也利于设备的维修操作，更加方便于学习人员观看其内部的化学反应过程，提高教学质量。

化学演示设备具有主演示台，主演示台固设于第一基体的底面内部，主演示台的一侧设有调节支架一，主演示台的另一侧设有调节支架二，主演示台上设有器皿放置台，器皿放置台上方设有搅拌器，调节支架一的端部设有入料漏斗，调节支架二的端部设有量筒；

通过在化学演示设备上进行化学反应实验，供学习人员在外部观看并记录整个化学反应过程，整个过程由主控制器自动控制，教学过程高效且安全，具体地，通过主控制器控制调节支架一或调节支架二，通过量筒和入料漏斗以及器皿放置台上的器皿完成化学药液的配比，并且通过搅拌器进行搅拌，加快药液的反应速率和反应过程中热量的释放速率，整个反应过程清晰可见，能方便学习人员的观察学习和记录。

显示屏后方设有调节组件，调节组件具有调节顶板和调节底板，调节顶板与显示器抵接，调节底板固设于第一基体的顶部，调节顶板和调节底板之间设有若干个液压杆；

调节组件的设计，一方面可以保证显示屏与第一基体的顶部之间具有一定的间隙和夹角，便于提高显示屏背面的散热效果，也可以调整显示屏的展示角度，并且当无法在现场进行实验时，可以通过显示屏直接播放相关化学反应视频；另一方面，调节组件也能够对显示屏背面受到的力进行缓冲，在显示屏下放至与第一基体顶部贴合的过程中，避免操作失误产生的剧烈撞击使显示屏损坏。

内壳板和外壳板之间设有连接组件，连接组件具有连接柱，连接柱具有正多边形板状结构，连接柱中部同轴设有弹性杆，连接柱上方同轴设有缓冲垫，弹性杆的侧壁上设有金属支架，金属支架由多根金属杆组成，每个金属支架下方均设有气囊，气囊具有环状结构且与弹性杆同轴设置；

内壳板和外壳板的设计，一方面能够对周围人员起到防护作用，避免剧烈的化学反应或操作失误引起爆炸伤害到周围人员，具体地，爆炸时产生的冲击力传递到内壳板后，通过内壳板传递至连接组件中的连接柱上，首先会使各个连接柱之间的间距缩小，随即使弹性杆产生弹性形变，随后通过缓冲垫和气囊对剩余的冲击能量进行减弱和吸收，最后只有很少一部分冲击能量传递到外壳板上；另一方面，连接组件也有利于降低内壳板和外壳板在长期使用过程中产生的形变量，同时也具有隔音和减缓热量向外传递速率的效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1. 该一种智能教育机器人，通过气体处理装置的设计，能够对第一基体内部化学反应产生的有毒气体或具有刺激性气味气体进行过滤、净化处理，如SO₂、CO等，同时能够实时消除第一基体内因化学反应产生的白烟、白雾等，提高可视滑移窗方向的可见度，避免影响实验进行时人们的观察效果和教学质量；

2. 该一种智能教育机器人，通过在化学演示设备上进行化学反应实验，供学习人员在外部观看并记录整个化学反应过程，整个过程由主控制器自动控制，教学过程高效且安全；

3. 该一种智能教育机器人，通过内壳板和外壳板的设计，能够对周围人员起到防护作用，避免剧烈的化学反应或操作失误引起爆炸伤害到周围人员，也有利于降低内壳板和外壳板在长期使用过程中产生的形变量，同时也具有隔音和减缓热量向外传递速率的效果。

附图说明

图1为本发明提供的一种智能教育机器人的一种较佳实施例的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为图1的局部剖视图；

图4为图1所示气体处理装置的局部剖视图；

图5为图4所示导流板的结构示意图；

图6为图4所示辅助导流件的结构示意图；

图7为图6所示导流叶片的结构示意图；

图8为内壳板和外壳板的结构示意图；

图9为图8所示连接组件的结构示意图；

图10为图2所示调节组件的结构示意图。

图中：1、第一基体；11、显示屏；12、可视滑移窗；13、滑轨；14、第二基体；15、滑动式控制台；16、主控制器；17、滚轮；18、内壳板；19、外壳板；2、化学演示设备；21、主演示台；22、调节支架一；23、调节支架二；24、器皿放置台；25、搅拌器；26、入料漏斗；27、量筒；3、气体处理装置；31、主壳体；32、进气管；33、出气管；34、涡轮旋叶；35、驱动电机；36、辅助导流件；361、滚筒；362、固定柱；363、导流叶片；364、导流连接杆；365、导流基板；366、第一过滤片；367、第二过滤片；37、过滤层；38、导流板；4、调节组件；41、调节顶板；42、调节底板；43、液压杆；5、连接组件；51、连接柱；52、弹性杆；53、缓冲垫；54、金属支架；55、气囊。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供的一种实施例：一种智能教育机器人，包括，第一基体1，第一基体1下方设有第二基体14，第二基体14具有中空箱体结构，第二基体14的一侧壁上滑动连接有滑动式控制台15，滑动式控制台15上设有主控制器16；化学演示设备2，化学演示设备2设于第一基体1内部；气体处理装置3，气体处理装置3设于第一基体1的外侧壁上；

请参阅图1、图4-7，气体处理装置3具有主壳体31，主壳体31的一侧壁上连通有进气管32，进气管32的另一端部与第一基体1内部连通，主壳体31的顶面上连通有出气管33，主壳体31的底面内部设有驱动电机35，驱动电机35的输出端连接有涡轮旋叶34，涡轮旋叶34上方设有辅助导流件36，辅助导流件36上方设有过滤层37，过滤层37具有波纹板状结构，过滤层37上方设有导流板38，导流板38通过固接板381与主壳体31的内侧壁固定连接，导流板38上开设有若干个通气槽382；辅助导流件36具有滚筒361，滚筒361的轴线平行于主壳体31的底面，滚筒361具有中空圆柱状结构，滚筒361内部同轴设有固定柱362，滚筒361侧壁周向设有导流叶片363，导流叶片363通过导流连接杆364与滚筒361的侧壁铰接，导流连接杆364上铰接有导流基板365，导流基板365上固定连接有第一过滤片366，第一过滤片366上固定连接有第二过滤片367；

气体处理装置3的设计，能够对第一基体1内部化学反应产生的有毒气体或具有刺激性气味气体进行过滤、净化处理，如SO₂、CO等，同时能够实时消除第一基体1内因化学反应产生的白烟、白雾等，提高可视滑移窗12方向的可见度，避免影响实验进行时人们的观察效果和教学质量；一方面，辅助导流件36能够对进气管32进入的白烟或其它气体中夹杂的颗粒物等进行吸附或过滤，引导气体流动的同时也起到初步过滤的效果，具体地，气体处理装置3底部高速旋转的涡轮旋叶34可以将气流向上引导，气流的冲击可以促使辅助导流件36自身旋转，随即使滚筒361上设有的导流叶片363受离心力的作用展开，即通过展开以后的第一过滤片366和第二过滤片367增大导流叶片363受力面的同时，也加大了辅助导流件36的导流和过滤范围，且通过导流叶片363的展开以及收起过程中向下带动的气流，来对上行的气流起到减缓流速的作用，有助于气流中的颗粒物被第一过滤片366和第二过滤片367吸附，提高第一过滤片366和第二过滤片367的吸附效果；

另一方面，过滤层37对于通过辅助导流件36的气流而言，其能够对气流中的有害气体进一步过滤净化，随后继续向上流动由出气管33排出，且位于过滤层37底部的辅助导流件36在旋转过程中，其上具有的导流叶片363在完全展开和未完全展开时带动的大小不同的风力会冲击过滤层37的底部，进而促使波纹板状的过滤层37张紧和松弛，改变过滤层37的有效作用面积，从而有利于提高气流在过滤层37内的均匀分布效果，避免过多的颗粒物集中堵塞过滤层37内部结构上，降低气体的流通效率；另一方面，导流板38能够引导气流快速进入到出气管33，避免气流聚集在主壳体31的内部上方；另一方面，主壳体31的内部设计还能够减缓气流的流动速率，增加高温气流的冷却时间，并且通过辅助导流件36、过滤层37等吸收掉气流一部分的热量，进而使通过出气管33的气流热量降低，从而避免烫伤操作人员。

请参阅图1-2、图8，第一基体1具有中空箱体结构，第一基体1的顶面外部设有显示屏11，第一基体1的一侧面设有可视滑移窗12，第一基体1的下底面边缘处设有滑轨13，可视滑移窗12滑动连接于滑轨13上，第一基体1的其它侧面设有内壳板18和外壳板19，第二基体14的底面下方设有滚轮17；

可视滑移窗12便于操作人员观察第一基体1内部的反应情况，以及方便拿取或更换化学演示设备2中的一些器皿，也利于设备的维修操作，更加方便于学习人员观看其内部的化学反应过程，提高教学质量。

请参阅图3，化学演示设备2具有主演示台21，主演示台21固设于第一基体1的底面内部，主演示台21的一侧设有调节支架一22，主演示台21的另一侧设有调节支架二23，主演示台21上设有器皿放置台24，器皿放置台24上方设有搅拌器25，调节支架一22的端部设有入料漏斗26，调节支架二23的端部设有量筒27；

通过在化学演示设备2上进行化学反应实验，供学习人员在外部观看并记录整个化学反应过程，整个过程由主控制器16自动控制，教学过程高效且安全，具体地，通过主控制器16控制调节支架一22或调节支架二23，通过量筒27和入料漏斗26以及器皿放置台24上的器皿完成化学药液的配比，并且通过搅拌器25进行搅拌，加快药液的反应速率和反应过程中热量的释放速率，整个反应过程清晰可见，能方便学习人员的观察学习和记录。

请参阅图1-2、图10，显示屏11后方设有调节组件4，调节组件4具有调节顶板41和调节底板42，调节顶板41与显示器抵接，调节底板42固设于第一基体1的顶部，调节顶板41和调节底板42之间设有若干个液压杆43；

调节组件4的设计，一方面可以保证显示屏11与第一基体1的顶部之间具有一定的间隙和夹角，便于提高显示屏11背面的散热效果，也可以调整显示屏11的展示角度，并且当无法在现场进行实验时，可以通过显示屏11直接播放相关化学反应视频；另一方面，调节组件4也能够对显示屏11背面受到的力进行缓冲，在显示屏11下放至与第一基体1顶部贴合的过程中，避免操作失误产生的剧烈撞击使显示屏11损坏。

请参阅图8-9，内壳板18和外壳板19之间设有连接组件5，连接组件5具有连接柱51，连接柱51具有正多边形板状结构，连接柱51中部同轴设有弹性杆52，连接柱51上方同轴设有缓冲垫53，弹性杆52的侧壁上设有金属支架54，金属支架54由多根金属杆组成，每个金属支架54下方均设有气囊55，气囊55具有环状结构且与弹性杆同轴设置；

内壳板18和外壳板19的设计，一方面能够对周围人员起到防护作用，避免剧烈的化学反应或操作失误引起爆炸伤害到周围人员，具体地，爆炸时产生的冲击力传递到内壳板18后，通过内壳板18传递至连接组件5中的连接柱51上，首先会使各个连接柱51之间的间距缩小，随即使弹性杆52产生弹性形变，随后通过缓冲垫53和气囊55对剩余的冲击能量进行减弱和吸收，最后只有很少一部分冲击能量传递到外壳板19上；另一方面，连接组件5也有利于降低内壳板18和外壳板19在长期使用过程中产生的形变量，同时也具有隔音和减缓热量向外传递速率的效果。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims

1.一种智能教育机器人，包括，

第一基体（1），所述第一基体（1）下方设有第二基体（14），所述第二基体（14）具有中空箱体结构，所述第二基体（14）的一侧壁上滑动连接有滑动式控制台（15），所述滑动式控制台（15）上设有主控制器（16）；

化学演示设备（2），所述化学演示设备（2）设于所述第一基体（1）内部；

气体处理装置（3），所述气体处理装置（3）设于所述第一基体（1）的外侧壁上；

其特征在于：所述气体处理装置（3）具有主壳体（31），所述主壳体（31）的一侧壁上连通有进气管（32），所述进气管（32）的另一端部与所述第一基体（1）内部连通，所述主壳体（31）的顶面上连通有出气管（33），所述主壳体（31）的底面内部设有驱动电机（35），所述驱动电机（35）的输出端连接有涡轮旋叶（34），所述涡轮旋叶（34）上方设有辅助导流件（36），所述辅助导流件（36）上方设有过滤层（37），所述过滤层（37）具有波纹板状结构，所述过滤层（37）上方设有导流板（38），所述导流板（38）通过固接板（381）与所述主壳体（31）的内侧壁固定连接，所述导流板（38）上开设有若干个通气槽（382）。

2.根据权利要求1所述的一种智能教育机器人，其特征在于：所述第一基体（1）具有中空箱体结构，所述第一基体（1）的顶面外部设有显示器（11），所述第一基体（1）的一侧面设有可视滑移窗（12），所述第一基体（1）的下底面边缘处设有滑轨（13），所述可视滑移窗（12）滑动连接于所述滑轨（13）上，所述第一基体（1）的其它侧面设有内壳板（18）和外壳板（19），所述第二基体（14）的底面下方设有滚轮（17）。

3.根据权利要求1所述的一种智能教育机器人，其特征在于：所述化学演示设备（2）具有主演示台（21），所述主演示台（21）固设于所述第一基体（1）的底面内部，所述主演示台（21）的一侧设有调节支架一（22），所述主演示台（21）的另一侧设有调节支架二（23），所述主演示台（21）上设有器皿放置台（24），所述器皿放置台（24）上方设有搅拌器（25），所述调节支架一（22）的端部设有入料漏斗（26），所述调节支架二（23）的端部设有量筒（27）。

4.根据权利要求1所述的一种智能教育机器人，其特征在于：所述辅助导流件（36）具有滚筒（361），所述滚筒（361）的轴线平行于所述主壳体（31）的底面，所述滚筒（361）具有中空圆柱状结构，所述滚筒（361）内部同轴设有固定柱（362），所述滚筒（361）侧壁周向设有导流叶片（363），所述导流叶片（363）通过导流连接杆（364）与所述滚筒（361）的侧壁铰接，所述导流连接杆（364）上铰接有导流基板（365），所述导流基板（365）上固定连接有第一过滤片（366），所述第一过滤片（366）上固定连接有第二过滤片（367）。

5.根据权利要求2所述的一种智能教育机器人，其特征在于：所述显示器（11）后方设有调节组件（4），所述调节组件（4）具有调节顶板（41）和调节底板（42），所述调节顶板（41）与所述显示器（11）抵接，所述调节底板（42）固设于所述第一基体（1）的顶部，所述调节顶板（41）和所述调节底板（42）之间设有若干个液压杆（43）。

6.根据权利要求2所述的一种智能教育机器人，其特征在于：所述内壳板（18）和所述外壳板（19）之间设有连接组件（5），所述连接组件（5）具有连接柱（51），所述连接柱（51）具有正多边形板状结构，所述连接柱（51）中部同轴设有弹性杆（52），所述连接柱（51）上方同轴设有缓冲垫（53），所述弹性杆（52）的侧壁上设有金属支架（54），所述金属支架（54）由多根金属杆组成，每个所述金属支架（54）下方均设有气囊（55），所述气囊（55）具有环状结构且与所述弹性杆（52）同轴设置。