CN206833737U - 语音写字多功能教育机器人 - Google Patents
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Abstract
实用新型涉及一种语音写字多功能教育机器人，包括书写主体部分、蓝牙无线遥控部分和书写卡片部分，书写主体部分的双层结构的壳体下层腔体内设有语音播放模块、舵机驱动、蓝牙模块Ⅰ、控制器Ⅰ、液晶显示屏和电源模块Ⅰ，控制器Ⅰ输出端分别与语音播放模块、舵机驱动和液晶显示屏连接，输入端与蓝牙模块Ⅰ连接，舵机上连接有机械臂，机械臂操作端连接有磁力笔，磁力笔书写端与壳体上端面之间设有磁力板，壳体外侧设有总开关Ⅰ。该机器人可通过语音或者按键输入书写内容，利用蓝牙通讯控制主体部分书写。书写卡片用于按键输入，利用光电开关阵列可识别不同内容的卡片。本实用新型结构精巧，控制灵活方便，可实现不同内容的书写及数学计算功能，较好的用于辅助低幼及学前教育，达到让孩子高效的自主学习的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及机电一体化技术领域，具体涉及一种语音写字多功能教育机器人。
背景技术
机器人一直是国内外研究的热点，其中教育机器人已成为机器人家族中一个重要分支，以激发儿童学习兴趣、提高儿童综合能力为目标，有利于开拓儿童对科学技术的好奇心和求知欲。
实用新型内容
本实用新型要解决的问题是提供一种集书写过程展示、语音控制及语音播放、液晶显示、无线遥控于一体的语音写字多功能教育机器人。
为解决以上问题，本实用新型的具体技术方案如下：一种语音写字多功能教育机器人，包括书写主体部分、蓝牙无线遥控部分和书写卡片部分，书写主体部分结构为：双层结构的壳体下层腔体内设有语音播放模块、舵机驱动、蓝牙模块Ⅰ、控制器Ⅰ、液晶显示屏和电源模块Ⅰ，控制器Ⅰ输出端分别与语音播放模块、舵机驱动和液晶显示屏连接，输入端与蓝牙模块Ⅰ连接，上层腔体内设有舵机四个，舵机上连接有机械臂，机械臂操作端连接有磁力笔，磁力笔书写端与壳体上端面之间设有磁力板，壳体外侧设有总开关Ⅰ。
所述的蓝牙无线遥控部分结构为：外壳为C字型结构，外壳内部设有电源模块Ⅱ、控制器和蓝牙模块Ⅱ，电源模块Ⅱ上端面设有语音识别模块，语音识别模块上端是外壳支撑平板，其上铺设有薄膜键盘，并且其前端固定有光电开关阵列，外壳外圆周面设有总开关Ⅱ。
所述的书写卡片部分有按键和通光孔，且所述书写卡片可以做成数字卡、图形卡、字母卡、汉子卡等，不同的卡对应不同的通光孔组合，根据实际需要可对通光孔的数量及组合方式进行设计，以实现对不同卡片内容的识别。
所述书写主体部分采用磁力板、磁力笔进行书写演示，使用及更换灵活方便，可重复擦写。
所述的机械臂为连杆机构，由连杆Ⅰ、连杆Ⅱ、连杆Ⅲ和连杆Ⅳ组成，所述的舵机由舵机Ⅰ、舵机Ⅱ、舵机Ⅲ和舵机Ⅳ组成，连杆Ⅰ与舵机Ⅰ连接，连杆Ⅲ与舵机Ⅱ连接，连杆Ⅰ与连杆Ⅱ活性连接，连杆Ⅱ与连杆Ⅳ活性连接，连杆Ⅳ与连杆Ⅲ活性连接。
所述的舵机Ⅲ的转轴上连接有条形磁铁，轴转动带动条形磁铁转动，实现对磁力板上内容的擦除，擦写干净彻底。
本实用新型带来的有益效果为：可以实现对文字书写过程的展示，通过控制器控制舵机，进而驱动机械臂运动，带动磁力笔在磁力板上按正确笔画顺序书写，由于使用的是磁力板，并且单独设计了舵机带动条形磁铁进行圆周运动，可以很好的完成对书写内容进行擦除，因此可实现多次重复擦写。其中磁力板、磁力笔、条形磁铁均可以随时进行更换，使用及维护方便。控制器还可以同时控制语音播放模块对书写内容进行语音提示，控制液晶显示屏对书写模式和书写内容进行显示。此语音写字多功能教育机器人可实现数字、英文字母、简单图形、汉子的书写 ，并且可以实现简单的数学计算功能。
蓝牙无线遥控器设有光电开关阵列，可以识别开有不同组合透光孔的内容卡片，进而判断输入模式(计算模式、数字模式、字母模式、按键模式和图形模式等)，无论手机还是无线遥控器都可以实现按键输入和语音识别输入控制，控制方式灵活方便。
结构精巧，控制灵活方便，可以实现不同内容（数字、字母、汉子、图形等）的书写，并可以实现简单的数学计算功能，是集声光机电一体化的教育机器人，可较好的用于辅助低幼及学前教育，能够极大地激发儿童的求知欲及学习兴趣，达到让孩子高效的自主学习的效果。
附图说明
图1为整体系统总体结构框图。
图2为书写主体部分的结构示意图。
图3为蓝牙遥控部分的结构示意图。
图4为图2的左下方结构示意图。
图5为图2的右下方结构示意图。
图6为书写卡片部分的结构示意图。
其中，1-壳体，2-语音播放模块，3-舵机驱动，4-蓝牙模块Ⅰ，5-控制器Ⅰ，6-液晶显示屏，7-舵机Ⅰ，8-机械臂，9-磁力笔，10-磁力板，11-电源模块Ⅰ，12-总开关Ⅰ，13-连杆Ⅰ，14-连杆Ⅱ，15-连杆Ⅲ，16-连杆Ⅳ，17-舵机Ⅱ，18-舵机Ⅲ，19-舵机Ⅳ，20-条形磁铁，21-外壳，211-电源模块Ⅱ，212-控制器，213-蓝牙模块Ⅱ，214-语音识别模块，215-薄膜键盘，216-光电开关阵列，217-总开关Ⅱ，22-通光孔。
具体实施方式
如图1-图6所示，一种语音写字多功能教育机器人，包括书写主体部分、蓝牙无线遥控部分和书写卡片部分，书写主体部分结构为：双层结构的壳体1下层结构腔体内设有语音播放模块2、舵机驱动3、蓝牙模块Ⅰ4、控制器Ⅰ5、液晶显示屏6和电源模块Ⅰ11，控制器Ⅰ5输出端分别与语音播放模块2、舵机驱动3和液晶显示屏6连接，输入端与蓝牙模块Ⅰ4连接，上层腔体内设有舵机四个，舵机上连接有机械臂8，机械臂8操作端连接有磁力笔9，磁力笔9书写端与壳体1上端面之间设有磁力板10，壳体1外侧设有总开关Ⅰ12。采用D-H法建立书写机械机构的运动学方程，通过计算运动学逆解求取各舵机转角，实现走笔轨迹规划。
所述的蓝牙无线遥控部分结构为：外壳21为C字型结构，外壳21内部设有电源模块Ⅱ211、控制器212和蓝牙模块Ⅱ213，电源模块Ⅱ211上端面设有语音识别模块214，语音识别模块（214）上端是外壳支撑平板，其上铺设有薄膜键盘（215），并且其前端固定有光电开关阵列（216），外壳21外圆周面设有总开关Ⅱ217。
所述的书写卡片部分有按键和通光孔22，且所述书写卡片可以做成数字卡、图形卡、字母卡、汉子卡等，不同的卡对应不同的通光孔组合，根据实际需要可对通光孔的数量及组合方式进行设计，以实现对不同卡片内容的识别。
所述书写主体部分采用磁力板10、磁力笔9进行书写演示，使用及更换灵活方便，可重复擦写。
所述的机械臂8为连杆机构，由连杆Ⅰ13、连杆Ⅱ14、连杆Ⅲ15和连杆Ⅳ16组成，所述的舵机由舵机Ⅰ7、舵机Ⅱ17、舵机Ⅲ18和舵机Ⅳ19组成，连杆Ⅰ13与舵机Ⅰ7连接，连杆Ⅲ15与舵机Ⅱ17连接，连杆Ⅰ13与连杆Ⅱ14活性连接，连杆Ⅱ14与连杆Ⅳ16活性连接，连杆Ⅳ16与连杆Ⅲ15活性连接。
所述的舵机Ⅲ18的转轴上连接有条形磁铁20，轴转动带动条形磁铁20转动，实现对磁力板上内容的擦除。
工作时，可通过遥控器或手机APP两种方式进行遥控。若采用遥控器控制，遥控端控制器通过光电开关阵列输出信号判断卡片内容模式，进而可通过卡片下薄膜矩阵键盘输入或语音指令输入识别待书写内容，并通过蓝牙模块将书写指令传输至书写主体部分的控制器，控制器解析后会运行走笔轨迹规划算法，进而控制舵机带动书写机械臂运动，进而使磁力笔在磁力板上按正确笔画顺序完成走笔，实现书写演示。同时可控制相应舵机转动带动条形磁铁摆动，实现对磁力板上书写内容的擦除。同时，控制器控制语音播放模块针对书写内容进行语音提示，液晶显示屏会显示书写模式和书写内容。若通过手机APP遥控，则可直接通过输入界面切换选择输入内容模式，通过手机APP的键盘输入或语音输入选择书写内容，并通过蓝牙发送书写指令至主控制器实现相关功能。
采用光电开关阵列识别输入内容模式，书写内容卡片顶部开有不同组合的透光孔，当不同卡片插入光电开关阵列时，控制器通过读取光电开关的输出信号识别出不同的内容模式，有效解决了按键有限及多模式输入的矛盾。遥控端识别输入内容后，进而向书写主体部分发送指令。当书写主体部分接收到遥控端发送的指令后，运行走笔轨迹规划算法，进而驱动舵机带动书写机械臂使磁力笔按正确笔画在磁力板上进行走笔，完成书写演示。书写中的抬笔和落笔是利用推动舵机和机械臂的仰卧实现，可通过舵机转动带动条形磁铁，以实现对磁力板上书写内容的擦写。同时结合语音模块及液晶显示模块可对当前书写内容进行语音播放及显示。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，也应视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种语音写字多功能教育机器人，其特征在于：包括书写主体部分、蓝牙无线遥控部分和书写卡片部分，书写主体部分结构为：双层结构的壳体（1）下层腔体内设有语音播放模块（2）、舵机驱动（3）、蓝牙模块Ⅰ（4）、控制器Ⅰ（5）、液晶显示屏（6）和电源模块Ⅰ（11），控制器Ⅰ（5）输出端分别与语音播放模块（2）、舵机驱动（3）和液晶显示屏（6）连接，输入端与蓝牙模块Ⅰ（4）连接，上层腔体内设有舵机四个，舵机上连接有机械臂（8），机械臂（8）操作端连接有磁力笔（9），磁力笔（9）书写端与壳体（1）上端面之间设有磁力板（10），壳体（1）外侧设有总开关Ⅰ（12）。
2.如权利要求1所述的语音写字多功能教育机器人，其特征在于：所述的蓝牙无线遥控部分结构为：外壳（21）为C字型结构，外壳（21）内部设有电源模块Ⅱ（211）、控制器II（212）和蓝牙模块Ⅱ（213），电源模块Ⅱ（211）上端面设有语音识别模块（214），语音识别模块（214）上端是外壳支撑平板，其上铺设有薄膜键盘（215），并且其前端安装有光电开关阵列（216），外壳（21）外圆周面设有总开关Ⅱ（217）。
3.如权利要求1所述的语音写字多功能教育机器人，其特征在于：所述的书写卡片部分有按键和通光孔（22）。
4.如权利要求1所述的语音写字多功能教育机器人，其特征在于：所述书写主体部分采用磁力板（10）、磁力笔（9）进行书写演示，使用及更换灵活方便，可重复擦写。
5.如权利要求1所述的语音写字多功能教育机器人，其特征在于：所述的机械臂（8）为四连杆机构，由连杆Ⅰ（13）、连杆Ⅱ（14）、连杆Ⅲ（15）和连杆Ⅳ（16）组成，所述的舵机由舵机Ⅰ（7）、舵机Ⅱ（17）、舵机Ⅲ（18）和舵机Ⅳ（19）组成，连杆Ⅰ（13）与舵机Ⅰ（7）连接，连杆Ⅲ（15）与舵机Ⅱ（17）连接，连杆Ⅰ（13）与连杆Ⅱ（14）活性连接，连杆Ⅱ（14）与连杆Ⅳ（16）活性连接，连杆Ⅳ（16）与连杆Ⅲ（15）活性连接。
6.如权利要求5所述的语音写字多功能教育机器人，其特征在于：所述的舵机Ⅲ（18）的转轴上连接有条形磁铁（20），轴转动带动条形磁铁（20）转动，实现对磁力板上内容的擦除。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201720259079.9U CN206833737U (zh) | 2017-03-17 | 2017-03-17 | 语音写字多功能教育机器人 |
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Publications (1)
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|---|---|
| CN206833737U true CN206833737U (zh) | 2018-01-02 |
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ID=60779357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201720259079.9U Active CN206833737U (zh) | 2017-03-17 | 2017-03-17 | 语音写字多功能教育机器人 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN206833737U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108363975A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-08-03 | 黑龙江大学 | 一种基于摄像头视觉检测的字迹清除系统及方法 |
| CN109671318A (zh) * | 2019-02-02 | 2019-04-23 | 姜召英 | 在线教学设备、方法及系统 |
| CN110782710A (zh) * | 2019-09-20 | 2020-02-11 | 厦门快商通科技股份有限公司 | 一种基于机器人实现的书写教学方法及装置 |
| CN111178019A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-19 | 深圳市越疆科技有限公司 | 基于语音控制的机器人文字书写方法、装置和系统 |
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2017
- 2017-03-17 CN CN201720259079.9U patent/CN206833737U/zh active Active
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