CN208342852U - 教育机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种教育机器人，包括躯干部；第一电机，第一连接臂，第二连接臂，第二电机，第三电机，第三连接臂，第四电机，第一夹爪，第二夹爪；在第一电机的驱动下，第一转动轴带动第一连接臂一起转动，即第一转动轴充当了肩关节；在第二电机的驱动下，第二转动轴带动第二连接臂进行转动，即第二转动轴充当了肘关节；在第三电机的驱动下，第三转动轴带动第三连接臂转动，即第三转动轴充当了腕关节；在第四电机的驱动下，第二夹爪与第一夹爪相向靠拢或者背向分离，模拟了人体的手掌握紧抓取和松开的动作过程；具有结构简单紧凑、动作过程直观可见的特点，方便了学习者将机器人手臂的基本动作与人体手臂的动作过程对照理解。

Description

教育机器人

技术领域

本实用新型涉及一种教育机器人。

背景技术

教育机器人是一种以激发学生学习兴趣、培养学生综合能力为目标的机器人，对学生科学素养的培养和提高起到了积极的作用，在众多中小学学校得到推广，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。

但是，现有的教育机器人的手臂结构复杂，而且动作过程不够直观，不便于学生理解机器人的手臂的结构和动作原理。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种教育机器人包括，以解决上述技术问题中的至少一个。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种教育机器人包括：躯干部；固定设置在躯干部上，且设有第一转动轴的第一电机，第一转动轴朝向躯干部的外侧伸出；与第一转动轴固定连接的第一连接臂，第一连接臂上垂直设置有两个相对立的第一支撑板；一端开设有第一凹槽部，另一端开设有第二凹槽部的第二连接臂，设有第二转动轴的第二电机固定容纳在第一凹槽部内，设有第三转动轴的第三电机固定容纳在第二凹槽部内，第二连接臂上位于第一凹槽部的背对侧上设有与第二转动轴同轴对齐的第一枢转轴，第二连接臂上位于第二凹槽部的背对侧上设有与第三转动轴同轴对齐的第二枢转轴，第二转动轴与一第一支撑板固定连接，第一枢转轴与另一第一支撑板转动地连接；一端上垂直设置有两个相对立的第二支撑板，另一端上开设有第三凹槽部的第三连接臂，设有第四转动轴的第四电机固定容纳在第三凹槽部内，第三转动轴与一第二支撑板固定连接，第二枢转轴与另一第二支撑板转动地连接，第三连接臂上位于第三凹槽部的背对侧上设有与第四转动轴同轴对齐的第三枢转轴；末端固定设有第一齿轮和与第一齿轮相对设置的第一凸缘的第一夹爪，第一齿轮的中心部位与第四转动轴固定连接，第三枢转轴与第一凸缘转动地连接；以及末端固定设有第二齿轮和与第二齿轮相对设置的第二凸缘的第二夹爪，第二齿轮转动地设置在第三连接臂上，第二齿轮与第一齿轮啮合设置，第二凸缘转动地设置在第三连接臂上。

这样，在第一电机的驱动下，第一转动轴带动第一连接臂一起转动，第一连接臂的动作过程模拟人体的后臂以肩关节为基点相对于人体转动，即第一转动轴充当了肩关节；在第二电机的驱动下，第二转动轴带动第一支撑板转动，从而实现第二转动轴带动第二连接臂以第二转动轴为基点进行转动，第二连接臂的动作过程模拟了人体的前臂以肘关节为基点相对于后臂进行转动，即第二转动轴充当了肘关节；在第三电机的驱动下，第三转动轴带动第二支撑板转动，从而实现第三转动轴带动第三连接臂以第三转动轴为基点进行转动，第三连接臂的动作过程模拟了人体的手掌以腕关节为基点相对于前臂进行转动，即第三转动轴充当了腕关节；在第四电机的驱动下，第四转动轴带动第一齿轮转动，第一齿轮带动第一夹爪以第四转动轴为基点进行转动，同时由于第二齿轮与第一齿轮啮合，第二齿轮与第一齿轮的转动方向相反，第一齿轮转动时，第二夹爪与第一夹爪相向靠拢或者背向分离，模拟了人体的手掌握紧抓取和松开的动作过程；具有结构简单、动作过程直观可见的特点，学习者可以通过将各个电机和连接臂与人体手臂上的关节和臂部一一对应起来，方便了学习者将机器人手臂的基本动作与人体手臂的动作过程对照理解，为青少年的机器人启蒙教育提供了积极作用。

在一些实施方式中，还可以包括固定设置在躯干部上，且设有第五转动轴的第五电机，第五转动轴与第一转动轴垂直，第五转动轴上固定设置有头部。

这样，在第五电机的驱动下，第五转动轴带动头部转动，从而实现第五转动轴带动头部以第五转动轴为基点进行转动，头部的动作过程模拟了人体的头部以颈关节为基点相对于人体躯干进行转动，即第五转动轴充当了颈关节；学习者通过将第五转动轴和人体的颈关节对应起来，方便了学习者将机器人的头部动作过程与人体头部的转动对照理解，为青少年的机器人启蒙教育提供了积极作用。

在一些实施方式中，还可以包括车轮架，车轮架包括支撑座和两个分别设置在支撑座两端的支撑架，支撑架上均设置有电动轮，设有第六转动轴的第六电机固定设置在支撑座上，且与支撑座同侧设置，第六转动轴穿透支撑座，并与躯干部上与头部相对的一侧固定连接。

这样，在第六电机的驱动下，第六转动轴带动躯干部在车轮架上转动，躯干部的转动过程模拟了人体的腰部的转动过程，即第六转动轴充当了腰部；学习者通过将第六转动轴和人体的腰部对应起来，方便了学习者将机器人的躯干部在车轮架上转动过程与人体腰部的转动对照理解，为青少年的机器人启蒙教育提供了积极作用。

在一些实施方式中，支撑架上还可以均设置有沿着电动轮前进或者后退方向延伸的支撑杆。

这样，当电动轮停止转动后，车轮架会沿着电动轮的前进或者后退方向倾倒，通过在电动轮前进或者后退方向设置有支撑杆，支撑杆的自由端撑住地面，从而支撑车轮架，避免车轮架倾倒。

在一些实施方式中，还可以包括两端分别开设有定位孔的固定盖板；开设在第三凹槽部的侧壁上，且与固定盖板契合的缺口，缺口的两侧均设置有与定位孔对齐的螺纹孔；以及与螺纹孔适配的固定螺栓。

这样，在第四电机放入到第三凹槽部内后，然后通过固定螺栓将固定盖板锁紧在第三凹槽部，固定盖板将第四电机压紧在第三凹槽部的侧壁上，使得第四电机更加稳定地容置在第三凹槽部内，不易松动。

附图说明

图1为本实用新型一种实施方式的教育机器人的结构示意图；

图2为图1中第一夹爪和第二夹爪处于打开状态的结构示意图；

图3为图1中教育机器人处于分解状态的结构示意图；

图4为图3的另一视角的结构示意图；

图5为图1中车轮架的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

图1示意性地显示了本实用新型一种实施方式的教育机器人的结构。

如图1、图2、图3和图4所示，教育机器人，包括：躯干部1；固定设置在躯干部1上，且设有第一转动轴21的第一电机2，第一转动轴21朝向躯干部1的外侧伸出；与第一转动轴21固定连接的第一连接臂3，在本实施例中，第一转动轴21上套设有外齿轮，第一连接臂3上设有内齿轮，通过外齿轮与内齿轮的啮合配对实现了第一转动轴21与第一连接臂3固定连接，从而使得第一连接臂3跟随第一转动轴21转动，第一连接臂3上垂直设置有两个相对立的第一支撑板31；一端开设有第一凹槽部41，另一端开设有第二凹槽部42的第二连接臂4，设有第二转动轴51的第二电机5固定容纳在第一凹槽部41内，设有第三转动轴61的第三电机6固定容纳在第二凹槽部42内，第二连接臂4上位于第一凹槽部41的背对侧上设有与第二转动轴51同轴对齐的第一枢转轴43，第二连接臂4上位于第二凹槽部42的背对侧上设有与第三转动轴61同轴对齐的第二枢转轴44，第二转动轴51与一第一支撑板31固定连接，在本实施例中，第二转动轴51上套设有外齿轮，第一支撑板31上设有内齿轮，通过外齿轮与内齿轮的啮合配对实现了第二转动轴51与第一支撑板31的固定连接，从而使得第一支撑板31跟随第二转动轴51转动，第一枢转轴43与另一第一支撑板31转动地连接，在本实施例中，另一第一支撑板31上开设有与第一枢转轴43间隙配合的轴孔，第一枢转轴43插入在该轴孔内，从而实现第一枢转轴43与另一第一支撑板31转动地连接；一端上垂直设置有两个相对立的第二支撑板71，另一端上开设有第三凹槽部72的第三连接臂7，设有第四转动轴81的第四电机8固定容纳在第三凹槽部72内，第三转动轴61与一第二支撑板71固定连接，在本实施例中，第三转动轴61上套设有外齿轮，第二支撑板71上设有内齿轮，通过外齿轮与内齿轮的啮合配对实现了第三转动轴61与第二支撑板71的固定连接，从而使得第二支撑板71跟随第三转动轴61转动，第二枢转轴44与另一第二支撑板71转动地连接，在本实施例中，另一第二支撑板71上开设有与第二枢转轴44间隙配合的轴孔，第二枢转轴44插入在该轴孔内，从而实现第二枢转轴44与另一第二支撑板71转动地连接，第三连接臂7上位于第三凹槽部72的背对侧上设有与第四转动轴81同轴对齐的第三枢转轴73；末端固定设有第一齿轮91和与第一齿轮91相对设置的第一凸缘92的第一夹爪9，第一齿轮91的中心部位与第四转动轴81固定连接，第三枢转轴73与第一凸缘92转动地连接，在本实施例中，第一凸缘92上开设有与第三枢转轴73间隙配合的轴孔，第三枢转轴73插入在该轴孔内，从而实现第三枢转轴73与第一凸缘92转动地连接；以及末端固定设有第二齿轮101和与第二齿轮101相对设置的第二凸缘102的第二夹爪10，第二齿轮101转动地设置在第三连接臂7上，在本实施例中，第二齿轮101的中心部位开设有轴孔，第三连接臂7上垂直设有与轴孔间隙配合的第一凸柱，第二齿轮101与第一齿轮91啮合设置，第二凸缘102转动地设置在第三连接臂7上，在本实施例中，第三连接臂7上垂直设有与第一凸柱相对，且同轴设置的第二凸柱，第二凸缘102上开设有与第二凸柱间隙配合的轴孔，从而实现了第二凸缘102转动地设置在第三连接臂7上。在本实施例中，第一电机2、第二电机5、第三电机6和第四电机8均为舵机。

在第一电机2的驱动下，第一转动轴21带动第一连接臂3一起转动，第一连接臂3的动作过程模拟人体的后臂以肩关节为基点相对于人体转动，即第一转动轴21充当了肩关节；在第二电机5的驱动下，第二转动轴51带动第一支撑板31转动，从而实现第二转动轴51带动第二连接臂4以第二转动轴51为基点进行转动，第二连接臂4的动作过程模拟了人体的前臂以肘关节为基点相对于后臂进行转动，即第二转动轴51充当了肘关节；在第三电机6的驱动下，第三转动轴61带动第二支撑板71转动，从而实现第三转动轴61带动第三连接臂7以第三转动轴61为基点进行转动，第三连接臂7的动作过程模拟了人体的手掌以腕关节为基点相对于前臂进行转动，即第三转动轴61充当了腕关节；在第四电机8的驱动下，第四转动轴81带动第一齿轮91转动，第一齿轮91带动第一夹爪9以第四转动轴81为基点进行转动，同时由于第二齿轮101与第一齿轮91啮合，第二齿轮101与第一齿轮91的转动方向相反，第一齿轮91转动时，第二夹爪10与第一夹爪9相向靠拢或者背向分离，模拟了人体的手掌握紧抓取和松开的动作过程；具有结构简单、动作过程直观可见的特点，学习者可以通过将各个电机和连接臂与人体手臂上的关节和臂部一一对应起来，方便了学习者将机器人手臂的基本动作与人体手臂的动作过程对照理解，为青少年的机器人启蒙教育提供了积极作用。

如图1和图3所示，在本实施例中，还包括固定设置在躯干部1上，且设有第五转动轴111的第五电机11，第五转动轴111与第一转动轴21垂直，第五转动轴111上固定连接有头部12，在本实施例中，第五转动轴111上套设有外齿轮，头部12镶嵌有内齿轮，通过外齿轮与内齿轮的啮合配对实现了第五转动轴111与头部12的固定连接，从而使得头部12跟随第五转动轴111转动。这样，在第五电机11的驱动下，第五转动轴111带动头部12转动，从而实现第五转动轴111带动头部12以第五转动轴111为基点进行转动，头部12的动作过程模拟了人体的头部12以颈关节为基点相对于人体躯干进行转动，即第五转动轴111充当了颈关节；学习者通过将第五转动轴111和人体的颈关节对应起来，方便了学习者将机器人的头部12动作过程与人体头部12的转动对照理解，为青少年的机器人启蒙教育提供了积极作用。

如图1和图5所示，在本实施例中，还包括车轮架13，车轮架13包括支撑座131和两个分别设置在支撑座131两端的支撑架132，支撑架132上均设置有电动轮133，设有第六转动轴141的第六电机14固定设置在支撑座131上，且与支撑座131同侧设置，第六转动轴141穿透支撑座131，并与躯干部1上与头部12相对的一侧固定连接。这样，在第六电机14的驱动下，第六转动轴141带动躯干部1在车轮架13上转动，躯干部1的转动过程模拟了人体的腰部的转动过程，即第六转动轴141充当了腰部；学习者通过将第六转动轴141和人体的腰部对应起来，方便了学习者将机器人的躯干部1在车轮架13上转动过程与人体腰部的转动对照理解，为青少年的机器人启蒙教育提供了积极作用。

如图5所示，在本实施例中，支撑架132上还均设置有沿着电动轮133前进或者后退方向延伸的支撑杆134。这样，当电动轮133停止转动后，车轮架13会沿着电动轮133的前进或者后退方向倾倒，通过在电动轮133前进或者后退方向设置有支撑杆134，支撑杆134的自由端撑住地面，从而支撑车轮架13，避免车轮架13倾倒。

如图3和图4所示，在本实施例中，还包括两端分别开设有定位孔的固定盖板721；开设在第三凹槽部72的侧壁上，且与固定盖板721契合的缺口722，缺口722的两侧均设置有与定位孔对齐的螺纹孔；以及与螺纹孔适配的固定螺栓。这样，在第四电机8放入到第三凹槽部72内后，然后通过固定螺栓将固定盖板721锁紧在第三凹槽部72，固定盖板721将第四电机8压紧在第三凹槽部72的侧壁上，使得第四电机8更加稳定地容置在第三凹槽部72内，不易松动。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.教育机器人，其特征在于，包括躯干部(1)；

固定设置在所述躯干部(1)上，且设有第一转动轴(21)的第一电机(2)，所述第一转动轴(21)朝向躯干部(1)的外侧伸出；

与所述第一转动轴(21)固定连接的第一连接臂(3)，所述第一连接臂(3)上垂直设置有两个相对立的第一支撑板(31)；

一端开设有第一凹槽部(41)，另一端开设有第二凹槽部(42)的第二连接臂(4)，设有第二转动轴(51)的第二电机(5)固定容纳在所述第一凹槽部(41)内，设有第三转动轴(61)的第三电机(6)固定容纳在所述第二凹槽部(42)内，所述第二连接臂(4)上位于第一凹槽部(41)的背对侧上设有与所述第二转动轴(51)同轴对齐的第一枢转轴(43)，第二连接臂(4)上位于第二凹槽部(42)的背对侧上设有与所述第三转动轴(61)同轴对齐的第二枢转轴(44)，第二转动轴(51)与一所述第一支撑板(31)固定连接，第一枢转轴(43)与另一第一支撑板(31)转动地连接；

一端上垂直设置有两个相对立的第二支撑板(71)，另一端上开设有第三凹槽部(72)的第三连接臂(7)，设有第四转动轴(81)的第四电机(8)固定容纳在所述第三凹槽部(72)内，所述第三转动轴(61)与一所述第二支撑板(71)固定连接，第二枢转轴(44)与另一第二支撑板(71)转动地连接，第三连接臂(7)上位于第三凹槽部(72)的背对侧上设有与所述第四转动轴(81)同轴对齐的第三枢转轴(73)；

末端固定设有第一齿轮(91)和与所述第一齿轮(91)相对设置的第一凸缘(92)的第一夹爪(9)，所述第一齿轮(91)的中心部位与所述第四转动轴(81)固定连接，所述第三枢转轴(73)与所述第一凸缘(92)转动地连接；以及

末端固定设有第二齿轮(101)和与所述第二齿轮(101)相对设置的第二凸缘(102)的第二夹爪(10)，所述第二齿轮(101)转动地设置在所述第三连接臂(7)上，第二齿轮(101)与所述第一齿轮(91)啮合设置，所述第二凸缘(102)转动地设置在所述第三连接臂(7)上。

2.根据权利要求1所述的教育机器人，其特征在于，还包括固定设置在所述躯干部(1)上，且设有第五转动轴(111)的第五电机(11)，所述第五转动轴(111)与所述第一转动轴(21)垂直，第五转动轴(111)上固定连接有头部(12)。

3.根据权利要求2所述的教育机器人，其特征在于，还包括车轮架(13)，所述车轮架(13)包括支撑座(131)和两个分别设置在所述支撑座(131)两端的支撑架(132)，所述支撑架(132)上均设置有电动轮(133)，设有第六转动轴(141)的第六电机(14)固定设置在支撑座(131)上，且与支撑座(131)同侧设置，所述第六转动轴(141)穿透支撑座(131)，并与所述躯干部(1)上与所述头部(12)相对的一侧固定连接。

4.根据权利要求3所述的教育机器人，其特征在于，所述支撑架(132)上均设置有沿着所述电动轮(133)前进或者后退方向延伸的支撑杆(134)。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的教育机器人，其特征在于，还包括两端分别开设有定位孔的固定盖板(721)；

开设在所述第三凹槽部(72)的侧壁上，且与所述固定盖板(721)契合的缺口(722)，所述缺口(722)的两侧均设置有与所述定位孔对齐的螺纹孔；以及

与所述螺纹孔适配的固定螺栓。