CN117656102A - 一种孤独症儿童康复用辅助机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种孤独症儿童康复用辅助机器人，具体涉及辅助机器人技术领域，主要包括语音交互主机，语音交互主机的一侧固定连接有支撑架，且支撑架的一侧从左到右依次设有减速电机和锻炼臂，其中锻炼臂的一侧安装有锻炼互动奖励机构；锻炼互动奖励机构包括固定安装在锻炼臂一侧的连接绳，且连接绳的底端同圆心粘接固定有击打框。本发明采用锻炼互动奖励机构和联动组件使减速电机带动锻炼臂向上旋转，孤独症儿童康复击打着击打框外部的多个拍击板时，套接滑环挤压在第一压力传感器上时，传感拍打次数，当达到指定次数后提供礼品奖励，机器人能够与孤独症儿童实现互动，大幅度提高机器人对孤独症儿童康复辅助治疗效果。

Description

一种孤独症儿童康复用辅助机器人

技术领域

本发明涉及辅助机器人技术领域，更具体地说，本发明涉及一种孤独症儿童康复用辅助机器人。

背景技术

对于孤独症儿童来说，康复辅助机器人有多种用途。首先，这些机器人可以帮助孤独症谱系障碍儿童开发社交技能，同时培养适当的行为和沟通，其次，机器人使用人工智能来解读孩子的言语和手势，并从反馈中学习，发现技能不足的地方。

经检索在现有已经公开的技术文献中，专利公开号CN108919950A的专利公开了一种基于Kinect的孤独症儿童互动影像装置及方法，则通过骨骼坐标数据形成的动作转换为游戏引擎定义的事件，便可将辅助游戏软件纳入儿童的交互训练中；计算机与显示器相连接，将训练系统与辅助游戏软件显示在显示器上，使患儿站在显示器前，通过手势与肢体动作可独立完成整个交互训练；计算机与两个左右放置的音箱相连接，显示器前面放置有适合儿童活动的地毯，地毯周围放置有隔离柱；但是该孤独症儿童康复用辅助系统存在如下缺陷；

上述辅助机器人在对孤独症儿童康复过程中，由于通过语音以及其他方式提供交流，但是交流过程中难以利用运动锻炼以及礼仪手势提供奖励辅助康复，这就导致机器单方面互动，孤独症儿童康复辅助治疗效果较差，为此则需要一种孤独症儿童康复用辅助机器人。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种孤独症儿童康复用辅助机器人。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种孤独症儿童康复用辅助机器人，包括语音交互主机，所述语音交互主机的一侧固定连接有支撑架，所述支撑架的一侧从左到右依次设有减速电机和锻炼臂，所述锻炼臂的一侧安装有锻炼互动奖励机构；所述锻炼互动奖励机构包括固定安装在锻炼臂一侧的连接绳，且所述连接绳的底端同圆心粘接固定有击打框，在所述击打框的内壁通过注塑一体化成型有导向框柱，所述导向框柱的内部安装有由外到内依次设置的套接滑环和导向滑杆，所述导向滑杆顶端贯穿套接滑环并竖向滑动连接，所述导向框柱的内壁顶端连接有用于传感套接滑环上移挤压力的第一压力传感器；所述套接滑环的外部设有联动组件；所述语音交互主机的另一侧安装有握手奖励组件；所述语音交互主机的前方安装有礼品奖励组件，所述减速电机分别与支撑架和锻炼臂之间固定连接，所述减速电机用于驱动锻炼臂旋转，所述导向滑杆和第一压力传感器均与导向框柱之间固定连接，且所述套接滑环沿着导向框柱竖向滑动连接。

优选地，所述联动组件包括固定设置在套接滑环外部的多个凹形铰接块，所述凹形铰接块的内部转动连接有铰接套杆，在所述铰接套杆的底端外部转动连接有联动转块，且所述联动转块的一侧设有滑动贯穿击打框的联动滑杆，在所述联动滑杆的一端部安装有拍击板；所述联动滑杆两端分别与联动转块和拍击板之间固定连接，所述语音交互主机的顶端嵌入安装有旋转电机，在所述旋转电机的上方由外到内依次设有摄像头外壳和采集摄像头，所述摄像头外壳分别与采集摄像头和旋转电机输出端固定连接，所述采集摄像头用于采集孤独症儿童康复视频；所述语音交互主机的底端安装有机身电机，在所述机身电机的两侧均设有嵌入转动连接的辊轮，在所述机身电机的后方安装有支撑凹形架，所述支撑凹形架的内部转动连接有辅助辊轮。

根据上述技术方案在使用时，减速电机带动锻炼臂向上旋转，锻炼臂携带连接绳使击打框上移到指定高度位置，拍击板能够带动联动滑杆沿着击打框内部滑动，联动滑杆携带联动转块使铰接套杆顶部上移，套接滑环能够沿着导向滑杆的外壁以及导向框柱上实现滑动上移，当套接滑环挤压在第一压力传感器上时，第一压力传感器感应一次压力后，直到拍打10次后由语音交互主机上的喇叭鼓励孤独症儿童，并提供奖励。

优选地，所述握手奖励组件包括安装在语音交互主机另一侧的连接架；所述连接架的一侧固定安装有联动电机，所述联动电机的输出端固定连接有握臂，且所述联动电机用于提供握臂旋转动力，所述握臂的底端固定连接有两个对称设置的支撑板，两个所述支撑板的相反一侧均固定连接有第二压力传感器，在所述第二压力传感器的传感端固定连接有挤压板，所述第二压力传感器的上方设有用于提供挤压板回弹力的弹力片，所述挤压板和支撑板均与弹力片之间固定连接，所述弹力片的竖截面形状为圆弧形。

根据上述技术方案在使用时。

优选地，所述礼品奖励组件包括固定安装在语音交互主机前方的凹形支架；

所述凹形支架的内部贯穿有转动连接的旋转轴，在所述旋转轴的一端部同圆心固定连接有奖励辊轮，所述奖励辊轮的一侧呈圆环等距分布开设有多个竖截面为圆形的通槽，每个所述通槽内部均固定连接有闪光灯，在所述闪光灯的一侧安装有礼品承装筒，所述礼品承装筒用于承装奖励物品；所述凹形支架的顶端固定连接有用于遮挡奖励辊轮通槽的挡板，在所述旋转轴的另一端延伸至凹形支架外部并同轴传动连接有切换电机，且所述切换电机与凹形支架之间固定连接，所述礼品承装筒与奖励辊轮之间固定连接，所述挡板一侧与奖励辊轮一侧转动连接，所述奖励辊轮外部与凹形支架内壁一侧之间开设有间距。

根据上述技术方案在使用时，联动电机带动握臂旋转，握臂能够使两个支撑板向上旋转到孤独症儿童握手区域，同时语音交互主机上的喇叭能够对孤独症儿童提供语音提示，提示孤独症儿童与挤压板实现握手，当孤独症儿童手部握持在挤压板与支撑板之间时，通过挤压板挤压弹力片，弹力片产生挤压弹力后，通过第二压力传感器传感握手次数，当握手次数达到次后，通过语音交互主机上的喇叭语音提示孤独症儿童获取奖励。

本发明的技术效果和优点：

本发明采用锻炼互动奖励机构和联动组件使减速电机带动锻炼臂向上旋转，锻炼臂携带连接绳使击打框上移到指定高度位置，当孤独症儿童康复击打着击打框外部的多个拍击板时，铰接套杆在上移过程中携带凹形铰接块使套接滑环上移，而套接滑环能够沿着导向滑杆的外壁以及导向框柱上实现滑动上移，套接滑环挤压在第一压力传感器上时，传感拍打次数，当达到指定次数后提供礼品奖励，利用运动锻炼提供奖励实现辅助康复，机器人能够与孤独症儿童实现互动，大幅度提高机器人对孤独症儿童康复辅助治疗效果；

本发明通过握手奖励组件使联动电机带动握臂旋转，握臂能够使两个支撑板向上旋转到孤独症儿童握手区域，当孤独症儿童手部握持在挤压板与支撑板之间时，挤压板挤压在第二压力传感器上，弹力片产生挤压弹力后，通过第二压力传感器传感握手次数，能够对孤独症儿童提供握手康复锻炼，并且在按照指定握手次数后提供奖励，这样握手互动效果更好，提高机器人对孤独症儿童辅助治疗效果；

本发明利用礼品奖励组件使切换电机带动旋转轴在凹形支架内部旋转，旋转轴带动奖励辊轮在挡板后方旋转，奖励辊轮带动多个闪光灯移动，同时奖励辊轮带动多个礼品承装筒旋转，礼品承装筒和闪光灯旋转到最下方时，通过闪光灯闪烁产生吸引灯光，孤独症儿童能够拿取礼品承装筒查看礼品，能够按照指定康复锻炼要求进行锻炼奖励，提高孤独症儿童辅助治疗互动效果；

根据上述多个作用的相互影响，首先机器人传感拍打次数，当达到指定次数后提供礼品奖励，再按照指定握手次数后提供奖励，最后孤独症儿童能够拿取礼品承装筒查看礼品，综上机器人能够利用运动锻炼以及礼仪手势提供奖励辅助康复，机器人与孤独症儿童实现互动交流锻炼，提高机器人对孤独症儿童康复辅助治疗效果。

附图说明

图1为本发明的一种孤独症儿童康复用辅助机器人整体结构示意图。

图2为本发明的支撑架与减速电机连接处局部结构示意图。

图3为本发明的击打框与导向框柱连接处竖截面局部结构示意图。

图4为本发明的连接架与联动电机连接处局部结构示意图。

图5为本发明的礼品奖励组件局部结构示意图。

图6为本发明的奖励辊轮竖截面结构示意图。

附图标记为：1、语音交互主机；2、支撑架；3、减速电机；4、锻炼臂；5、连接绳；6、击打框；7、导向框柱；8、导向滑杆；9、套接滑环；10、第一压力传感器；11、凹形铰接块；12、铰接套杆；13、联动转块；14、联动滑杆；15、拍击板；16、旋转电机；17、摄像头外壳；18、采集摄像头；19、机身电机；20、辊轮；21、支撑凹形架；22、辅助辊轮；23、连接架；24、联动电机；25、握臂；26、支撑板；27、第二压力传感器；28、挤压板；29、弹力片；30、凹形支架；31、旋转轴；32、奖励辊轮；33、闪光灯；34、礼品承装筒；35、挡板；36、切换电机。

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。

如附图1-6所示的一种孤独症儿童康复用辅助机器人，该孤独症儿童康复用辅助机器人上设置有锻炼互动奖励机构、联动组件、握手奖励组件、礼品奖励组件，各个机构和组件的设置使机器人能够利用运动锻炼以及礼仪手势提供奖励辅助康复，机器人与孤独症儿童实现互动交流锻炼，提高机器人对孤独症儿童康复辅助治疗效果，各机构和组件的具体结构设置如下：

在本实施例中，如附图1-3所示，锻炼互动奖励机构包括固定安装在锻炼臂4一侧的连接绳5，且连接绳5的底端同圆心粘接固定有击打框6，在击打框6的内壁通过注塑一体化成型有导向框柱7，导向框柱7的内部安装有由外到内依次设置的套接滑环9和导向滑杆8，导向滑杆8顶端贯穿套接滑环9并竖向滑动连接，导向框柱7的内壁顶端连接有用于传感套接滑环9上移挤压力的第一压力传感器10；套接滑环9的外部设有联动组件；语音交互主机1的另一侧安装有握手奖励组件；语音交互主机1的前方安装有礼品奖励组件。

在本实施例中，如附图1-3所示，联动组件包括固定设置在套接滑环9外部的多个凹形铰接块11，凹形铰接块11的内部转动连接有铰接套杆12，在铰接套杆12的底端外部转动连接有联动转块13，且联动转块13的一侧设有滑动贯穿击打框6的联动滑杆14，在联动滑杆14的一端部安装有拍击板15；联动滑杆14两端分别与联动转块13和拍击板15之间固定连接，以便于孤独症儿童康复击打着击打框6外部的多个拍击板15时，拍击板15能够带动联动滑杆14沿着击打框6内部滑动，同时联动滑杆14携带联动转块13使铰接套杆12顶部上移，能够形成联动拍打锻炼，实现孤独症儿童运动康复辅助治疗，语音交互主机1的顶端嵌入安装有旋转电机16，在旋转电机16的上方由外到内依次设有摄像头外壳17和采集摄像头18，摄像头外壳17分别与采集摄像头18和旋转电机16输出端固定连接，采集摄像头18用于采集孤独症儿童康复视频；语音交互主机1的底端安装有机身电机19，在机身电机19的两侧均设有嵌入转动连接的辊轮20，在机身电机19的后方安装有支撑凹形架21，支撑凹形架21的内部转动连接有辅助辊轮22，以便于机身电机19携带两个辊轮20滚动到孤独症儿童康复区域，同时机身电机19携带支撑凹形架21使辅助辊轮22滚动，辅助辊轮22能够在滚动的同时对机身电机19后方位置提供辅助支撑，通过旋转电机16驱动摄像头外壳17旋转对着孤独症儿童面部通过采集摄像头18采集后查看表情，能够根据孤独症儿童面部表情查看是否需要继续康复辅助治疗。

在本实施例中，如附图4所示，握手奖励组件包括安装在语音交互主机1另一侧的连接架23；连接架23的一侧固定安装有联动电机24，联动电机24的输出端固定连接有握臂25，且联动电机24用于提供握臂25旋转动力，握臂25的底端固定连接有两个对称设置的支撑板26，两个支撑板26的相反一侧均固定连接有第二压力传感器27，在第二压力传感器27的传感端固定连接有挤压板28，第二压力传感器27的上方设有用于提供挤压板28回弹力的弹力片29，挤压板28和支撑板26均与弹力片29之间固定连接，弹力片29的竖截面形状为圆弧形。

在本实施例中，如附图1-6所示，礼品奖励组件包括固定安装在语音交互主机1前方的凹形支架30；凹形支架30的内部贯穿有转动连接的旋转轴31，在旋转轴31的一端部同圆心固定连接有奖励辊轮32，奖励辊轮32的一侧呈圆环等距分布开设有多个竖截面为圆形的通槽，每个通槽内部均固定连接有闪光灯33，在闪光灯33的一侧安装有礼品承装筒34，礼品承装筒34用于承装奖励物品；凹形支架30的顶端固定连接有用于遮挡奖励辊轮32通槽的挡板35，在旋转轴31的另一端延伸至凹形支架30外部并同轴传动连接有切换电机36，且切换电机36与凹形支架30之间固定连接，礼品承装筒34与奖励辊轮32之间固定连接，挡板35一侧与奖励辊轮32一侧转动连接，奖励辊轮32外部与凹形支架30内壁一侧之间开设有间距。

本发明孤独症儿童康复用辅助机器人的工作原理如下：

首先本发明康复辅助治疗准备时，通过机身电机19携带两个辊轮20滚动到孤独症儿童康复区域，同时机身电机19携带支撑凹形架21使辅助辊轮22滚动，辅助辊轮22能够在滚动的同时对机身电机19后方位置提供辅助支撑，当移动到孤独症儿童康复区域后停止语音交互主机1的移动；

其次本发明运动锻炼奖励时，通过支撑架2对减速电机3提供支撑力，减速电机3带动锻炼臂4向上旋转，锻炼臂4携带连接绳5使击打框6上移到指定高度位置，当孤独症儿童康复击打着击打框6外部的多个拍击板15时，拍击板15能够带动联动滑杆14沿着击打框6内部滑动，同时联动滑杆14携带联动转块13使铰接套杆12顶部上移，铰接套杆12在上移过程中携带凹形铰接块11使套接滑环9上移，而套接滑环9能够沿着导向滑杆8的外壁以及导向框柱7上实现滑动上移，当套接滑环9挤压在第一压力传感器10上时，第一压力传感器10感应一次压力后，通过语音交互主机1上的喇叭发出语音提示继续拍打锻炼，直到拍打10次后由语音交互主机1上的喇叭鼓励孤独症儿童，并且提供奖励；

然后提供奖励时，由语音交互主机1驱动固定在凹形支架30上的切换电机36驱动，切换电机36带动旋转轴31在凹形支架30内部旋转，同时旋转轴31带动奖励辊轮32在挡板35后方旋转，而挡板35能够对其他存有礼物的通槽实现格挡，奖励辊轮32带动多个闪光灯33移动，同时奖励辊轮32带动多个礼品承装筒34旋转，当礼品承装筒34和闪光灯33旋转到最下方时，通过闪光灯33闪烁产生吸引灯光，孤独症儿童能够拿取礼品承装筒34查看礼品，拿取完毕后通过旋转电机16驱动摄像头外壳17旋转对着孤独症儿童面部通过采集摄像头18采集后查看表情，如高兴则继续该运动奖励，锻炼孤独症儿童运动交流能力，实现孤独症儿童运动康复锻炼；

最后本发明握手锻炼奖励时，通过连接架23对联动电机24提供支撑力，联动电机24带动握臂25旋转，握臂25能够使两个支撑板26向上旋转到孤独症儿童握手区域，同时语音交互主机1上的喇叭能够对孤独症儿童提供语音提示，提示孤独症儿童与挤压板28实现握手，当孤独症儿童手部握持在挤压板28与支撑板26之间时，挤压板28挤压在第二压力传感器27上，通过挤压板28挤压弹力片29，弹力片29产生挤压弹力后，通过第二压力传感器27传感握手次数，当握手次数达到5次后，通过语音交互主机1上的喇叭语音提示孤独症儿童获取奖励，这样切换电机36带动旋转轴31在凹形支架30内部旋转，同时旋转轴31带动奖励辊轮32在挡板35后方旋转，奖励辊轮32带动多个闪光灯33移动，同时奖励辊轮32带动多个礼品承装筒34旋转，孤独症儿童能够拿取礼品承装筒34查看礼品，并且通过采集摄像头18观察孤独症儿童面部表情，如面部表现高兴则继续锻炼握手交际能力，如面部出现异常表情则启动运动锻炼，这样能够在孤独症儿童康复治疗过程中提高积极互动性，大幅度提高机器人对孤独症儿童康复治疗效果。

说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术，且各电器的型号参数不作具体限定，使用常规设备即可，本技术方案中，未提及到的电器控制元件由于属于现有技术，因而图中未进行示出，在此也不再进行叙述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种孤独症儿童康复用辅助机器人，包括语音交互主机（1），所述语音交互主机（1）的一侧固定连接有支撑架（2），所述支撑架（2）的一侧从左到右依次设有减速电机（3）和锻炼臂（4），其特征在于：所述锻炼臂（4）的一侧安装有锻炼互动奖励机构；

所述锻炼互动奖励机构包括固定安装在锻炼臂（4）一侧的连接绳（5），且所述连接绳（5）的底端同圆心粘接固定有击打框（6），在所述击打框（6）的内壁通过注塑一体化成型有导向框柱（7），所述导向框柱（7）的内部安装有由外到内依次设置的套接滑环（9）和导向滑杆（8），所述导向滑杆（8）顶端贯穿套接滑环（9）并竖向滑动连接，所述导向框柱（7）的内壁顶端连接有用于传感套接滑环（9）上移挤压力的第一压力传感器（10）；

所述套接滑环（9）的外部设有联动组件；

所述语音交互主机（1）的另一侧安装有握手奖励组件；

所述语音交互主机（1）的前方安装有礼品奖励组件；

所述联动组件包括固定设置在套接滑环（9）外部的多个凹形铰接块（11），所述凹形铰接块（11）的内部转动连接有铰接套杆（12），在所述铰接套杆（12）的底端外部转动连接有联动转块（13），且所述联动转块（13）的一侧设有滑动贯穿击打框（6）的联动滑杆（14），在所述联动滑杆（14）的一端部安装有拍击板（15）；

所述联动滑杆（14）两端分别与联动转块（13）和拍击板（15）之间固定连接；

所述礼品奖励组件包括固定安装在语音交互主机（1）前方的凹形支架（30）；

所述凹形支架（30）的内部贯穿有转动连接的旋转轴（31），在所述旋转轴（31）的一端部同圆心固定连接有奖励辊轮（32），所述奖励辊轮（32）的一侧呈圆环等距分布开设有多个竖截面为圆形的通槽，每个所述通槽内部均固定连接有闪光灯（33），在所述闪光灯（33）的一侧安装有礼品承装筒（34），所述礼品承装筒（34）用于承装奖励物品；

所述凹形支架（30）的顶端固定连接有用于遮挡奖励辊轮（32）通槽的挡板（35），在所述旋转轴（31）的另一端延伸至凹形支架（30）外部并同轴传动连接有切换电机（36），且所述切换电机（36）与凹形支架（30）之间固定连接；

所述礼品承装筒（34）与奖励辊轮（32）之间固定连接，所述挡板（35）一侧与奖励辊轮（32）一侧转动连接，所述奖励辊轮（32）外部与凹形支架（30）内壁一侧之间开设有间距。

2.根据权利要求1所述的孤独症儿童康复用辅助机器人，其特征在于：所述减速电机（3）分别与支撑架（2）和锻炼臂（4）之间固定连接，所述减速电机（3）用于驱动锻炼臂（4）旋转。

3.根据权利要求1所述的孤独症儿童康复用辅助机器人，其特征在于：所述导向滑杆（8）和第一压力传感器（10）均与导向框柱（7）之间固定连接，且所述套接滑环（9）沿着导向框柱（7）竖向滑动连接。

4.根据权利要求1所述的孤独症儿童康复用辅助机器人，其特征在于：所述语音交互主机（1）的顶端嵌入安装有旋转电机（16），在所述旋转电机（16）的上方由外到内依次设有摄像头外壳（17）和采集摄像头（18），所述摄像头外壳（17）分别与采集摄像头（18）和旋转电机（16）输出端固定连接，所述采集摄像头（18）用于采集孤独症儿童康复视频；

所述语音交互主机（1）的底端安装有机身电机（19），在所述机身电机（19）的两侧均设有嵌入转动连接的辊轮（20），在所述机身电机（19）的后方安装有支撑凹形架（21），所述支撑凹形架（21）的内部转动连接有辅助辊轮（22）。

5.根据权利要求1所述的孤独症儿童康复用辅助机器人，其特征在于：所述握手奖励组件包括安装在语音交互主机（1）另一侧的连接架（23）；

所述连接架（23）的一侧固定安装有联动电机（24），所述联动电机（24）的输出端固定连接有握臂（25），且所述联动电机（24）用于提供握臂（25）旋转动力，所述握臂（25）的底端固定连接有两个对称设置的支撑板（26），两个所述支撑板（26）的相反一侧均固定连接有第二压力传感器（27），在所述第二压力传感器（27）的传感端固定连接有挤压板（28），所述第二压力传感器（27）的上方设有用于提供挤压板（28）回弹力的弹力片（29）。

6.根据权利要求5所述的孤独症儿童康复用辅助机器人，其特征在于：所述挤压板（28）和支撑板（26）均与弹力片（29）之间固定连接，所述弹力片（29）的竖截面形状为圆弧形。