CN209478181U - 一种儿童教育机器人的头型装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种儿童教育机器人的头型装置，包括头型外壳、头部眼型机构和用于供头型装置转动/摆动的头部摇摆机构，所述头部眼型机构和头部摇摆机构均装设于所述头型外壳内。本实用新型通过头部眼型机构来作为机器人表情，类似于动漫人物的形象更容易激发儿童的注意，有利于激发儿童的学习兴趣，而且本实用新型通过头部摇摆机构使本实用新型可以做出点头、仰头等拟人化的动作，增强了人机交互体验，有利于增加产品的市场竞争力。

Description

一种儿童教育机器人的头型装置

技术领域

本实用新型涉及儿童教育机器人领域，尤其是涉及一种儿童教育机器人的头型装置。

背景技术

儿童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。儿童教育机器人因为适应新课程，对学生科学素养的培养和提高起到了积极的作用，越来越受到人们的重视。机器人越是拟人化越是能够得到消费者的青睐，而在儿童教育机器人这种家庭型机器人在这方面尤为重要，而机器人的拟人化，从另一方面来说就是增强机器人与人之间的互动性，而对于儿童教育机器人，一方面要体现趣味性，另一方面，机器人“自我的表达”要拟人化，而通过机器人头部的设计，并使其可以做到臂如点头、摇头、眨眼之类的类人动作，是增强互动性的一个较优途径，因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种儿童教育机器人的头型装置，增强人机交互体验。

为解决以上技术问题，本实用新型采取了以下技术方案：

本实用新型提供的一种儿童教育机器人的头型装置，包括头型外壳、头部眼型机构和用于供头型装置转动/摆动的头部摇摆机构，所述头部眼型机构和头部摇摆机构均装设于所述头型外壳内。

在一较佳实施例中，所述的儿童教育机器人的头型装置，还包括两个对称设置于头型装置两侧的耳型部件，所述耳型部件内设有声音传感器。

在一较佳实施例中，所述的儿童教育机器人的头型装置，所述头型外壳的顶部设有控制按钮。

在一较佳实施例中，所述的儿童教育机器人的头型装置，所述头部眼型机构包括头部主板和眼型组件，所述头部主板的上设有若干LED灯，所述LED灯呈圆形环绕分布，所述LED灯相邻之间预设间隔距离，所述眼型组件包括用于透射LED灯灯光的透明眼瞳部件，所述透明眼瞳部件装设于所述头部主板上。

进一步的，所述的儿童教育机器人的头型装置，所述眼型组件还包括外部框架和聚光座，所述聚光座上设有若干光圈孔，所述光圈孔与所述LED 灯一一对应，所述外部框架与所述头部主板固定连接，所述聚光座装设于所述头部主板与透明眼瞳部件之间。

在一较佳实施例中，所述的儿童教育机器人的头型装置，所述头部摇摆机构包括用于作为动力来源的头部驱动装置和头部运动臂，所述头部驱动装置上设有头部传动轴，所述头部运动臂包括第一头部摆动臂，所述第一头部摆动臂的一端装设于头部传动轴上，所述头部运动臂上还设有用于供儿童教育机器人头部转动的头部连接轴。

进一步的，所述的儿童教育机器人的头型装置，所述头部驱动装置上还设有头部辅助轴，所述头部运动臂还包括第二头部摆动臂，所述第二头部摆动臂通过所述头部辅助轴铰接于所述头部驱动装置上。

在一较佳实施例中，所述的儿童教育机器人的头型装置，还包括头部摇摆角度控制机构，所述头部摇摆角度控制机构包括角度感应器，所述角度感应器固定于所述头部运动臂上、并与所述头部驱动装置联接、还与所述头部主板电连接。

进一步的，所述的儿童教育机器人的头型装置，所述头部驱动装置上设有用于限制所述头部运动臂转动角度范围的第一转动挡块和第二转动挡块，所述第一转动挡块和第二转动挡块设于所述头部驱动装置上头部传动轴所在的一侧。

在一较佳实施例中，所述的儿童教育机器人的头型装置，所述头部驱动装置包括头部驱动机构，所述头部驱动机构包括电机和与所述电机相联接的减速传动组件，所述减速传动组件包括第一直齿轮、第二直齿轮、第三直齿轮、第四直齿轮、第五直齿轮、第六直齿轮和第七直齿轮，所述第一直齿轮与第二直齿轮同轴共转，所述第三直齿轮与第四直齿轮同轴共转，所述第五直齿轮与第六直齿轮同轴共转，所述第一直齿轮与所述电机联接，所述第二直齿轮与第三直齿轮啮合，所述第四直齿轮与第五直齿轮啮合，所述第六直齿轮与第七直齿轮啮合，所述头部传动轴设于第七直齿轮上。

相较于现有技术，本实用新型提供的一种儿童教育机器人的头型装置，包括头型外壳、头部眼型机构和用于供头型装置转动/摆动的头部摇摆机构，所述头部眼型机构和头部摇摆机构均装设于所述头型外壳内。本实用新型通过头部眼型机构来作为机器人表情，类似于动漫人物的形象更容易激发儿童的注意，有利于激发儿童的学习兴趣，而且本实用新型通过头部摇摆机构使本实用新型可以做出点头、仰头等拟人化的动作，增强了人机交互体验，有利于增加产品的市场竞争力。

附图说明

图1为本实用新型提供的儿童教育机器人的头型装置的结构示意图。

图2为本实用新型提供的儿童教育机器人的头部眼型机构的分解结构示意图。

图3为本实用新型提供的儿童教育机器人的透明眼瞳部件的后视图。

图4为本实用新型提供的儿童教育机器人的头部驱动装置和头部运动臂的一角度结构示意图。

图5为本实用新型提供的儿童教育机器人的头部驱动装置和头部运动臂的另一角度结构示意图。

图6为本实用新型提供的儿童教育机器人的头部驱动机构的减速传动组件的分解结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当部件被称为“装设于”、“固定于”或“设置于”另一个部件上，它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。

还需要说明的是，本实用新型实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

如图1所示，本实用新型提供的一种儿童教育机器人的头型装置，包括头型外壳101、头部眼型机构110和用于供头型装置转动/摆动的头部摇摆机构104，所述头部眼型机构110和头部摇摆机构104均装设于所述头型外壳内。本实用新型通过头部眼型机构来作为机器人表情，类似于动漫人物的形象更容易激发儿童的注意，有利于激发儿童的学习兴趣，而且本实用新型通过头部摇摆机构使本实用新型可以做出点头、仰头等拟人化的动作，增强了人机交互体验，有利于增加产品的市场竞争力。

较佳的，本实用新型提供的儿童教育机器人的头型装置还包括两个对称设置于头型装置两侧的耳型部件102，所述耳型部件102内设有声音传感器(图中未示出)，通过耳型部件可以通过声音感应主动寻找人群，在用户说话时可以主动面向用户，可以提升用户体验。

较佳的，本实用新型提供的儿童教育机器人的头型装置，所述头型外壳的顶部设有控制按钮103，以便于用户可以直接在机器人上进行相关控制。

如图1、图2、图3所示，较佳的，所述头部眼型机构包括头部主板114 和眼型组件，所述头部主板114的上设有若干LED灯115，所述LED灯115 呈圆形环绕分布，所述LED灯115相邻之间预设间隔距离，所述眼型组件 (图中未标号)包括用于透射LED灯115灯光的透明眼瞳部件111，所述透明眼瞳部件111装设于所述头部主板114上。本实用新型将LED灯115与眼型组件相结合，使产品不仅具有照明、指示等效果，而且配合仿大眼型构造，使产品极具观赏性，容易吸引儿童的注意力，在学习使用过程中，配合灯效，使本产品更具灵动性，有利于提升良好的人机交互体验，从而不断激发儿童的学习兴趣。

较佳的，所述眼型组件还包括外部框架112和聚光座116，所述聚光座 116上设有若干光圈孔117，所述光圈孔117与所述LED灯115一一对应，所述外部框架112与所述头部主板114固定连接，所述聚光座116装设于所述头部主板114与透明眼瞳部件111之间。所述光圈孔117可以提升聚光效果，有利于保障头部眼型机构的展示效果。

进一步的，所述透明眼瞳部件111上设有若干棱台状透光体118，所述棱台状透光体118与所述LED灯115一一对应、且其锥端指向LED灯115 所在的一侧。所述棱台状透光体118的设置进一步提高聚光效果，并将光效进行一定程度上的放大，有利于提升照明效果。

较佳的，所述透明眼瞳部件111的中部还设有圆形瞳体盖113，所述棱台状透光体118主要是为了模拟眼睛的晶状体，而所述圆形瞳体盖113则是为了模拟眼睛瞳孔。

较佳的，所述圆形瞳体盖113为黑色塑料材质，以充当眼睛的黑瞳孔。

较佳的，所述LED灯115等距分布，规则分布比较美观。

较佳的，所述头部主板114上设有麦克风部件119，所述麦克风部件119 主要用于拾取外部声音，进行在线语音录制或识别，有利于进一步提高人机交互效果。

具体的，所述麦克风部件119设于圆形环绕分布的LED灯115的圆心处，刚好可以设置在所述圆形瞳体盖113后。

进一步的，所述麦克风部件119为两个，有利于增加拾音效果，提高语言分辨率。

较佳的，所述透明眼瞳部件111为塑料材质，成本较低，而且有利于降低产品重量。

如图4、图5所示，所述头部摇摆机构包括用于作为动力来源的头部驱动装置121和头部运动臂122，所述头部驱动装置121上设有头部传动轴 126，所述头部运动臂122包括第一头部摆动臂123，所述第一头部摆动臂 123的一端装设于头部传动轴126上，所述头部运动臂122上还设有用于供儿童教育机器人头部转动的头部连接轴。本实用新型通过在儿童教育机器人的头部内部直接设置头部驱动装置121，并通过头部运动臂122来实现头部摇摆和连接转动，能使儿童教育机器人具有点头示意等拟人化动作，有利于提升人机交互效果，从而激发学生的学习兴趣，有利于提升产品的市场竞争力。

进一步的，所述头部驱动装置121上还设有头部辅助轴131，所述头部运动臂122还包括第二头部摆动臂124，所述第二头部摆动臂124通过所述头部辅助轴131铰接于所述头部驱动装置121上，所述头部运动臂122采用双臂连接设置，有利于分散受力，保障结构的稳定性，提高产品寿命。

具体的，所述第一头部摆动臂123与第二头部摆动臂124呈U形设置，这样一体化地U形设置，使结构更加稳定。

较佳的，所述第一头部摆动臂123和第二头部摆动臂124的端部各设有一个便于将第一头部摆动臂123装配于头部传动轴126上及将第二头部摆动臂124装配于头部辅助轴131上的摆动端盖125，摆动端盖125的设置主要是为了便于装配，减少生产成本。

较佳的，所述摆动端盖125呈半圆体形，半圆体形更有利于头部运动臂122在头部狭小空间内的转动。

具体的，所述摆动端盖125与所述第一头部摆动臂123和第二头部摆动臂124之间采用螺纹连接，螺纹连接，紧固效果好，拆装也方便。

较佳的，所述头部连接轴的中部设有用于供电连接线通过的头部导线通孔132，充分利用了有限的空间，而且还有利于梳理导线，不会发生缠线现象。

具体的，所述头部连接轴上设有用于支持的挡圈构件129。

较佳的，所述头部连接轴的末端设有头部旋转轴130，所述头部旋转轴 130呈棱柱形。本实用新型的头部驱动装置121只提供儿童教育机器人的头部进行摇摆的驱动，而对头部的旋转驱动，本实用新型是放在儿童教育机器人的其它部位进行驱动棱柱形的头部旋转轴130，从而带动头部的旋转。

较佳的，所述头部旋转轴130为六棱柱状，规格比较通用，使用范围广。

请一并参阅图4、图5及图2，还包括头部摇摆角度控制机构，所述头部摇摆角度控制机构包括角度感应器133，所述角度感应器133固定于所述头部运动臂122上、并与所述头部驱动装置121联接、还与所述头部主板 114电连接。本实用新型通过角度感应器133与所述头部运动臂122及头部驱动装置121之间的配合，不仅能随时监查儿童教育机器人的头部的点头/ 仰头动作，并予以实时控制，在预先设置好程序和数据的情况下，可以保障儿童教育机器人的头部的点头/仰头动作更加地拟人化，有利于进一步提升人机交互体验，从而提升产品的市场竞争力。而且，在用户或其它意外直接触碰儿童教育机器人的头部的情况下，本实用新型也能及时作出相应的反馈，比如被用户拿着头抓离地面的时候，可以感应到头部角度的变化，立即进行反馈，如停止移动，或者播放歌曲，或者播放相应的语音，以对外界的动作作出更加有趣的反应，进一步提高用户的人机交互体验，提升用户对产品的兴趣。

较佳的，本实用新型提供的儿童教育机器人的头部摇摆角度控制机构，所述头部驱动装置121上设有用于限制所述头部运动臂122转动角度范围的第一转动挡块127和第二转动挡块128。

具体的，本实用新型提供的儿童教育机器人的头部摇摆角度控制机构，所述第一转动挡块127和第二转动挡块128设于所述头部驱动装置121上头部传动轴126所在的一侧，所述第一转动挡块127和第二转动挡块128 主要用于防止头部运动臂122的不当转动而造成内部零件的损坏。

进一步的，本实用新型提供的儿童教育机器人的头部摇摆角度控制机构，所述头部辅助轴131的外端设有转动条块134，所述角度感应器133插接于所述转动条块134上。

具体的，本实用新型提供的儿童教育机器人的头部摇摆角度控制机构，所述角度感应器133采用螺纹紧固于所述第二头部摆动臂124上。

较佳的，本实用新型提供的儿童教育机器人的头部摇摆角度控制机构，所述角度感应器133为电阻式角度传感器。优选的，本实用新型提供的儿童教育机器人的头部摇摆角度控制机构，所述角度感应器133采用型号为 SV01A103AEA01R00的角度感应器133，成本低廉，感应灵敏。应当说明的是，所述角度传感器为现有技术，其选型的范围也广泛的，本领域技术人员做出的任何同等替换或改变，都落在本实用新型权利要求的保护范围内。

如图6所示，所述头部驱动装置包括头部驱动机构，本实施例的头部驱动机构装设于所述头部驱动装置内，所述头部驱动机构包括电机(图中未示出)和与所述电机相联接的减速传动组件，所述减速传动组件包括第一直齿轮141、第二直齿轮142、第三直齿轮143、第四直齿轮144、第五直齿轮145、第六直齿轮146和第七直齿轮147，所述第一直齿轮141与第二直齿轮142同轴共转，所述第三直齿轮143与第四直齿轮144同轴共转，所述第五直齿轮145与第六直齿轮146同轴共转，所述第一直齿轮141与所述电机联接，所述第二直齿轮142与第三直齿轮143啮合，所述第四直齿轮144与第五直齿轮145啮合，所述第六直齿轮146与第七直齿轮147 啮合，所述第七直齿轮147上设有头部传动轴126。本实用新型通过多级齿轮系统进行驱动，减速效果好，运行噪音低，机械响应速度快，有效地保障了产品的使用质量。

进一步的，本实用新型提供的儿童教育机器人的头部驱动机构，所述第七直齿轮147包括直齿轮部件153和齿轮轴部件148，所述头部传动轴 126设于所述齿轮轴部件148上，所述齿轮轴部件148装设于所述直齿轮部件153上，这样分离设置可以便于生产装配。

较佳的，本实用新型提供的儿童教育机器人的头部驱动机构，所述直齿轮部件153上设有用于装设齿轮轴部件148的齿轮轴凹槽150。

进一步的，本实用新型提供的儿童教育机器人的头部驱动机构，所述齿轮轴部件148呈圆形。

进一步的，本实用新型提供的儿童教育机器人的头部驱动机构，所述齿轮轴部件148的外缘设有至少两个对称设置的凸起149，所述直齿轮部件 153上相应设有用于卡设凸起149的缺口槽151，这样的对位固定设置有利于进一步增加产品的市场装配的便利性。

较佳的，本实用新型提供的儿童教育机器人的头部驱动机构，所述齿轮轴部件148上还设有用于减轻零件重量的减重通孔152。

进一步的，本实用新型提供的儿童教育机器人的头部驱动机构，所述减重通孔152呈扇形。

较佳的，本实用新型提供的儿童教育机器人的头部驱动机构，所述减重通孔152为两个、且对称设置。这样的设置既不会影响材料的力学性能，又能减轻零件的重量，有利于实现产品的轻量化，有利于进一步促进提升产品的市场竞争力。

具体的，本实用新型提供的儿童教育机器人的头部驱动机构，所述第二直齿轮142的分度圆直径小于第一直齿轮141的分度圆直径，所述第二直齿轮142的分度圆直径小于第一直齿轮141的分度圆直径，所述第四直齿轮144的分度圆直径小于第三直齿轮143的分度圆直径，所述第六直齿轮146的分度圆直径小于第五直齿轮145的分度圆直径。

较佳的，本实用新型提供的儿童教育机器人的头部驱动机构，所述第一直齿轮141与第二直齿轮142、所述第三直齿轮143与第四直齿轮144、所述第五直齿轮145与第六直齿轮146、所述头部传动轴126与齿轮轴部件 148均采用一体成型设置，这样不仅生产效率高，而且各个零件的机械性能也较优。

综上所述，本实用新型提供的一种儿童教育机器人的头型装置的技术方案，一方面主要是通过将LED灯与眼型组件相结合，使产品不仅具有照明、指示等效果，而且配合仿大眼型构造，使产品极具观赏性，容易吸引儿童的注意力，在学习使用过程中，配合灯效，使本产品更具灵动性，有利于提升良好的人机交互体验，从而不断激发儿童的学习兴趣；另一方面主要是通过在儿童教育机器人的头部内部直接设置头部驱动装置121，并通过头部运动臂122来实现头部摇摆和连接转动，能使儿童教育机器人具有点头示意等拟人化动作，有利于提升人机交互效果，从而激发学生的学习兴趣，有利于提升产品的市场竞争力；另外本实用新型还通过耳型部件及麦克风部件及时对外界的声音作出反馈，能够及时感应到人的存在，拥有了以声音与人进行互动的基础，有利于提高产品的生产竞争力。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种儿童教育机器人的头型装置，其特征在于，包括头型外壳、头部眼型机构和用于供头型装置转动/摆动的头部摇摆机构，所述头部眼型机构和头部摇摆机构均装设于所述头型外壳内。

2.根据权利要求1所述的儿童教育机器人的头型装置，其特征在于，还包括两个对称设置于头型装置两侧的耳型部件，所述耳型部件内设有声音传感器。

3.根据权利要求2所述的儿童教育机器人的头型装置，其特征在于，所述头型外壳的顶部设有控制按钮。

4.根据权利要求1所述的儿童教育机器人的头型装置，其特征在于，所述头部眼型机构包括头部主板和眼型组件，所述头部主板的上设有若干LED灯，所述LED灯呈圆形环绕分布，所述LED灯相邻之间预设间隔距离，所述眼型组件包括用于透射LED灯灯光的透明眼瞳部件，所述透明眼瞳部件装设于所述头部主板上。

5.根据权利要求4所述的儿童教育机器人的头型装置，其特征在于，所述眼型组件还包括外部框架和聚光座，所述聚光座上设有若干光圈孔，所述光圈孔与所述LED灯一一对应，所述外部框架与所述头部主板固定连接，所述聚光座装设于所述头部主板与透明眼瞳部件之间。

6.根据权利要求4所述的儿童教育机器人的头型装置，其特征在于，所述头部摇摆机构包括用于作为动力来源的头部驱动装置和头部运动臂，所述头部驱动装置上设有头部传动轴，所述头部运动臂包括第一头部摆动臂，所述第一头部摆动臂的一端装设于头部传动轴上，所述头部运动臂上还设有用于供儿童教育机器人头部转动的头部连接轴。

7.根据权利要求6所述的儿童教育机器人的头型装置，其特征在于，所述头部驱动装置上还设有头部辅助轴，所述头部运动臂还包括第二头部摆动臂，所述第二头部摆动臂通过所述头部辅助轴铰接于所述头部驱动装置上。

8.根据权利要求7所述的儿童教育机器人的头型装置，其特征在于，还包括头部摇摆角度控制机构，所述头部摇摆角度控制机构包括角度感应器，所述角度感应器固定于所述头部运动臂上、并与所述头部驱动装置联接、还与所述头部主板电连接。

9.根据权利要求8所述的儿童教育机器人的头型装置，其特征在于，所述头部驱动装置上设有用于限制所述头部运动臂转动角度范围的第一转动挡块和第二转动挡块，所述第一转动挡块和第二转动挡块设于所述头部驱动装置上头部传动轴所在的一侧。

10.根据权利要求7所述的儿童教育机器人的头型装置，其特征在于，所述头部驱动装置包括头部驱动机构，所述头部驱动机构包括电机和与所述电机相联接的减速传动组件，所述减速传动组件包括第一直齿轮、第二直齿轮、第三直齿轮、第四直齿轮、第五直齿轮、第六直齿轮和第七直齿轮，所述第一直齿轮与第二直齿轮同轴共转，所述第三直齿轮与第四直齿轮同轴共转，所述第五直齿轮与第六直齿轮同轴共转，所述第一直齿轮与所述电机联接，所述第二直齿轮与第三直齿轮啮合，所述第四直齿轮与第五直齿轮啮合，所述第六直齿轮与第七直齿轮啮合，所述头部传动轴设于第七直齿轮上。