CN211427531U - 一种智能互动学习机器人装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能互动学习机器人装置，其中，包括机器人本体，所述机器人本体包括壳体以及设置在所述壳体内的主控板，所述主控板上设置有微处理器、用于采集用户指令的交互信息采集模块、用于响应用户指令的交互反馈模块以及电源管理模块，所述交互信息采集模块、交互反馈模块以及电源管理模块分别与所述微处理器电性连接；本申请通过机器人本体将交互方式融入学习方式中，使学生能够通过人机互动形式进行智能教学。

Description

一种智能互动学习机器人装置

技术领域

本实用新型涉及教学电子产品领域，更具体地说，它涉及一种智能互动学习机器人装置。

背景技术

随着科技的不断发展，电子产品也逐渐融入人们的学习生活中，针对教育方面也出现了多种学习机产品，学习机是学生群体中比较普及的一种便携式学习设备，较其他移动终端更注重学习资源和教育策略的应用。早期的便捷式学习机产品主要是电子辞典，电子辞典能够提供个人信息管理、中英互译、课程同步辅导等多种功能。由于电子辞典的尺寸小，带有独立的显示屏和播放器，并且功能丰富，因此迅速普及。

随着学习机产品进一步发展，用于学生群体学习或娱乐的电子产品朝向多元化发展，除了传统的电子辞典外，还出现了点读笔、故事机，使得学习机的功能进一步丰富。例如，通过语音识别实现点播学习内容，通过插拓展卡方式实现相应内容播报和问答，通过无线标签实现故事点播等。

但是，随着大数据、人工智能和通信技术的逐渐成熟，单一化的学习机产品已经不能满足信息化、智能化的需求。需要一种将交互方式融入学习方式中的新产品。

因此，现有技术还有待改进与发展。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中的不足，提供一种智能互动学习机器人装置，通过人机互动方式实现云端在线教育的目的。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种智能互动学习机器人装置，包括机器人本体，其中，所述机器人本体包括壳体以及设置在所述壳体内的主控板，所述主控板上设置有微处理器、用于采集用户指令的交互信息采集模块、用于响应用户指令的交互反馈模块以及电源管理模块，所述交互信息采集模块、交互反馈模块以及电源管理模块分别与所述微处理器电性连接。

所述的智能互动学习机器人装置，其中，所述交互信息采集模块包括用于获取用户触摸信息的触摸传感器、用于获取用户语音信息的语音采集器以及用于获取用户按键信息的按键响应采集器；

所述触摸传感器包括设置在所述壳体上的触摸片，所述语音采集器包括设置在所述壳体上的声音采集元件，所述按键响应采集器包括设置在所述壳体上的按钮。

所述的智能互动学习机器人装置，其中，所述语音采集器还包括电性连接于所述声音采集元件且用于处理音频信号的语音信号采集电路；

所述主控板上还设置有分别电性连接于所述触摸传感器、语音采集器以及按键响应采集器的接口电路，所述接口电路用于将所述交互信息采集模块获取到的所述用户触摸信息、用户语音信息以及用户按键信息传送给所述微处理器。

所述的智能互动学习机器人装置，其中，所述交互反馈模块包括用于对语音内容进行播报的语音内容播报组件以及用于动态显示预设灯光的灯效反馈组件；

所述语音内容播报组件包括设置在所述壳体上的喇叭，所述灯效反馈组件包括设置在所述壳体上的LED灯组。

所述的智能互动学习机器人装置，其中，所述语音内容播报组件还包括电性连接于所述喇叭且用于语音播报的语音播报电路，所述灯效反馈组件还包括电性连接于所述LED灯组且用于控制所述LED灯组进行组合显示的灯光显示电路。

所述的智能互动学习机器人装置，其中，所述壳体内设置有电池，所述壳体上设置有USB充电接口，所述电池以及所述USB充电接口均电性连接于所述电源管理模块。

所述的智能互动学习机器人装置，其中，所述电源管理模块包括用于对所述电池进行充电的充电管理电路、用于将所述电池提供的电压转换为所述机器人本体内各器件所需要电压的电压转换电路以及用于切换电池供电模式或USB供电模式的电源切换电路。

所述的智能互动学习机器人装置，其中，所述主控板上设置有用于所述机器人本体进行无线通讯的WiFi模组以及蓝牙模组，所述机器人本体内设置有与所述微处理器电性连接存储器。

所述的智能互动学习机器人装置，其中，所述壳体包括底壳以及可拆卸连接于所述底壳的上壳，所述微处理单元设置在所述底壳内，所述底壳的下端设置有用于控制所述机器人本体移动的运动组件；所述运动组件包括设置在所述底壳下端的万向轮、驱动轮以及用于驱动所述驱动轮转动的电机。

所述的智能互动学习机器人装置，其中，还包括与所述机器人本体通讯互联的云端服务器；

所述云端服务器包括通讯管理模块、信息管理模块以及交互管理模块，所述通讯管理模块用于与所述机器人本体进行即时通讯，所述信息管理模块用于存储和管理所述机器人本体的信息，所述交互管理模块用于建立所述机器人本体与后台公众号的连接。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型通过机器人本体与云端服务器互联的形式，使得家长可以利用云端服务器选择同步教育内容，并通过人机互动形式进行智能教学。

附图说明

图1是本实施例中机器人本体的正面结构示意图。

图2是本实施例中机器人本体的背面结构示意图。

图3是本实施例中机器人装置的系统结构框图。

图中：100、机器人本体；110、壳体；111、底壳；112、上壳；120、运动组件；121、万向轮；122、驱动轮；200、微处理器；210、存储器；220、WiFi模组；230、蓝牙模组；300、交互信息采集模块；310、触摸传感器；311、触摸片；320、语音采集器；321、声音采集元件；330、按键响应采集器；331、按钮；400、交互反馈模块；410、语音内容播报组件；411、喇叭；420、灯效反馈组件；421、LED灯组；500、电源管理模块；510、电池；520、充电管理电路；530、电压转换电路；540、电源切换电路；550、USB充电接口；600、云端服务器；610、通讯管理模块；620、信息管理模块；630、交互管理模块。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例：一种智能互动学习机器人装置，如图1至图3所示，包括机器人本体100以及与所述机器人本体100通讯互联的云端服务器600；所述机器人本体100包括壳体110以及设置在所述壳体110内的主控板，所述主控板上设置有微处理器200、用于采集用户指令的交互信息采集模块300、用于响应用户指令的交互反馈模块400以及电源管理模块500，所述交互信息采集模块300、交互反馈模块400以及电源管理模块500分别与所述微处理器200电性连接。

所述云端服务器600包括通讯管理模块610、信息管理模块620以及交互管理模块630，所述通讯管理模块610用于与所述机器人本体100进行即时通讯，所述信息管理模块620用于存储和管理所述机器人本体100的信息，所述交互管理模块630用于建立所述机器人本体100与后台公众号的连接。

其中，后台公众号推送教育内容，例如微信公众号。本申请通过引导学生听故事、和父母互动，父母通过微信公众号为孩子挑选合适的教材导入，让父母有意识的参与和选择孩子的教育。

本申请的云端服务器600作为系统后台，对所有机器进行信息管理，对交互规则内容进行管理，机器人本体100对接微信公众号，微信公众号提供基于云端服务器600的教材及其他内容。后台公众号通过交互管理模块630与机器人本体100互联，采用结合多年制义务教育阶段全国各地教材内容，进行内容归类，并将云端存储目录同步至机器人本体100，用户在机器人本体100与无后台公众号互联的情况下，依然可以选择已归类编辑内容进行收听。

机器人本体通过与云端服务器互联，同步结合课堂教育教材，在学生娱乐的同时将课堂知识进行贯通，诱导学生在娱乐中拓宽知识从而成长。微信公众号推送的教材内容可以进行编辑分类，由父母根据孩子的需求进行不断调整，从而本质上改变了形式化教育，当父母陪同孩子成长，也免去了父母搜集教育资料的烦恼，让学校教育和家庭教育完美衔接。

本申请通过多种传感器实现交互信息采集，针对人体触摸感应识别，并通过微处理器统一管理，实现一系列的交互响应。通过实现人与机器的交流互动，体现了机器的智慧，为学生营造愉快的学习氛围。

进一步地，所述交互信息采集模块300包括用于获取用户触摸信息的触摸传感器310、用于获取用户语音信息的语音采集器320以及用于获取用户按键信息的按键响应采集器330。

所述触摸传感器310包括设置在所述壳体110上的触摸片311，通过触摸片311获取触摸电容的变化数据，得到用户触摸信息，然后通过微处理器200进行处理。

所述语音采集器320包括设置在所述壳体110上的声音采集元件321，以及，电性连接于所述声音采集元件321且用于处理音频信号的语音信号采集电路，语音信号采集电路将处理后的音频信号经过接口电路传送至微处理器200。在本实施例中，所述声音采集元件321选用咪头或拾音器。

例如，语音指令控制内容点播，用户通过语音指令搜索想听的故事、儿歌或歌曲进行播放，同时，利用语音指令实现音乐的停止、播放、快进、播放下一首等控制应用；特定环境下的智能对话；利用语音指令发出教材点播、算术计算的请求。

本申请的微处理器200在获取用户语音信息后，对用户语音信息进行分析，提取用户语义表达，针对不同判断结果做出不同的响应。当微处理器200无法提取用户语义表达的内容时，将用户语音信息上传到云端服务器600，云端服务器600对接收到的用户语音信息进行语音分析，并将结果反馈到微处理器200。

所述按键响应采集器330包括设置在所述壳体110上的按钮331，通过按钮331对按键信号进行采集，获取用户按键信息，然后通过接口电路传送给微处理器200，方便用户对机器进行设置和操作。本实施例中，通过按钮331以目录方式循环切换云端服务器600编辑归类的教材内容。

所述主控板上还设置有分别电性连接于所述触摸传感器310、语音采集器320以及按键响应采集器330的接口电路，所述接口电路用于将所述交互信息采集模块300获取到的所述用户触摸信息、用户语音信息以及用户按键信息传送给所述微处理器200。

所述微处理器200通过交互信息采集模块300获得交互信号输入来源，输入的信号通过微处理器200识别并处理后，输出信息至交互反馈模块400，交互反馈模块400接收到信号后，进行相应的声音、灯光等方面的响应。

所述主控板上设置有用于所述机器人本体100进行无线通讯的WiFi模组220以及蓝牙模组230，所述机器人本体100内设置有与所述微处理器200电性连接存储器210。

具体的，所述微处理器200包括单片机芯片或ARM芯片，支持I2C、UART、USB等接口通讯，与所述存储器210搭配形成主系统，在本实施例中，所述微处理器200采用ACTIONSATS3605 IC型号，所述存储器210包括DDR、FLASH、TF卡以及SD卡。

交互信息采集方式主要通过触摸传感器310以及语音采集器320完成，通过射频检测技术方式实现对触摸感应，对语音信息采集后，发送到云端服务器600进行语音识别、分析语义，从而实现对采集语音的分析。

进一步地，所述交互反馈模块400包括用于对语音内容进行播报的语音内容播报组件410以及用于动态显示预设灯光的灯效反馈组件420；所述语音内容播报组件410包括设置在所述壳体110上的喇叭411，所述灯效反馈组件420包括设置在所述壳体110上的LED灯组421。

所述语音内容播报组件410还包括电性连接于所述喇叭411且用于语音播报的语音播报电路。

具体的，所述语音内容播报组件410包括分别与所述喇叭411电性连接的音频响应电路以及语音播报电路，所述音频响应电路用于对声音信号进行音效处理并通过所述喇叭411进行声音播放，所述语音播报电路用于对语音信号进行选择和点播并通过所述喇叭411进行语音播报。

其中，音频响应电路在收到微处理器200的指令后，通过音频处理电路进行音效处理，然后经过音频功率放大电路，最后送往喇叭411，实现声音播放。

语音播报电路在收到微处理器200的指令后，进行语音的选择以及点播，通过音频处理电路进行音效处理，然后通过音频功率放大电路，最后送往喇叭411，实现声音播放。语音播报电路在微处理器200收到交互信息采集模块300的信号时，进行指定的语音播放，从而实现语音播报功能。

所述灯效反馈组件420还包括电性连接于所述LED灯组421且用于控制所述LED灯组421进行组合显示的灯光显示电路。

具体的，灯光显示电路在收到微处理器200的指令后，通过LED驱动电路驱动LED灯组421显示多路多颜色的灯光指示。LED灯组421显示包括单组显示灯效、多组显示灯效、多颜色动态显示灯效及组合灯显示灯效。当微处理器200在收到交互信息采集模块300的信号时，控制灯光显示电路进行指定的灯光显示。

交互反馈模块400作为机器人本体100的响应机构，主要实现语音内容播报和灯效响应，具体通过微处理器200通过对云端服务器600对应规则进行响应。

所述壳体110内设置有电池510，所述壳体110上设置有USB充电接口550，优选的，所述壳体110上还可以设置充电开关，所述电池510、USB充电接口550以及充电开关均电性连接于所述电源管理模块500。

所述电源管理模块500包括用于对所述电池510进行充电的充电管理电路520、用于将所述电池510提供的电压转换为所述机器人本体100内各器件所需要电压的电压转换电路530以及用于切换电池供电模式或USB供电模式的电源切换电路540。

具体的，通过充电管理电路520对电池510进行充电，并提供充电电流限制、充电电压管控以及充电指示等相关的控制与指示。

通过电源切换电路540，实现对双电源电路，即电池供电模式以及USB供电模式的智能切换，实现双电源电路的无缝切换，并对双电源之间进行隔离。

通过电压转换电路530，如LDO转换电路，DC-DC转换电路及PMU电源管理电路等，将输入的电压转换成内部器件所需要的电压。

进一步地，所述壳体110包括底壳111以及可拆卸连接于所述底壳111的上壳112，所述微处理单元设置在所述底壳111内，所述底壳111的下端设置有用于控制所述机器人本体100移动的运动组件120。所述运动组件120包括设置在所述底壳111下端的万向轮121、驱动轮122以及用于驱动所述驱动轮122转动的电机。

本申请集成了语音语义、触摸感应、云端数据库等技术，采用更适合孩子使用的触感唤醒方式，利于孩子接受新技术，避免长时间监听录音带来的隐私泄密风险。同时，通过定制教材，父母可以参与孩子的课外教育，提高了孩子的学习效率，提升了现有亲子教育方式的体验。并采用按键获取云教材的方式，无需接触手机即可使用，避免孩子由于接触手机而对视力造成损伤，还能够避免因孩子使用手机上的其他非教育软件产生沉迷的问题。

综上所述，本申请通过机器人本体与云端服务器互联的形式，使得家长可以利用云端服务器选择同步教育内容，并通过人机互动形式进行智能教学。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能互动学习机器人装置，包括机器人本体，其特征是：所述机器人本体包括壳体以及设置在所述壳体内的主控板，所述主控板上设置有微处理器、用于采集用户指令的交互信息采集模块、用于响应用户指令的交互反馈模块以及电源管理模块，所述交互信息采集模块、交互反馈模块以及电源管理模块分别与所述微处理器电性连接。

2.根据权利要求1所述的智能互动学习机器人装置，其特征是：所述交互信息采集模块包括用于获取用户触摸信息的触摸传感器、用于获取用户语音信息的语音采集器以及用于获取用户按键信息的按键响应采集器；

所述触摸传感器包括设置在所述壳体上的触摸片，所述语音采集器包括设置在所述壳体上的声音采集元件，所述按键响应采集器包括设置在所述壳体上的按钮。

3.根据权利要求2所述的智能互动学习机器人装置，其特征是：所述语音采集器还包括电性连接于所述声音采集元件且用于处理音频信号的语音信号采集电路；

所述主控板上还设置有分别电性连接于所述触摸传感器、语音采集器以及按键响应采集器的接口电路，所述接口电路用于将所述交互信息采集模块获取到的所述用户触摸信息、用户语音信息以及用户按键信息传送给所述微处理器。

4.根据权利要求1所述的智能互动学习机器人装置，其特征是：所述交互反馈模块包括用于对语音内容进行播报的语音内容播报组件以及用于动态显示预设灯光的灯效反馈组件；

所述语音内容播报组件包括设置在所述壳体上的喇叭，所述灯效反馈组件包括设置在所述壳体上的LED灯组。

5.根据权利要求4所述的智能互动学习机器人装置，其特征是：所述语音内容播报组件还包括电性连接于所述喇叭且用于语音播报的语音播报电路，所述灯效反馈组件还包括电性连接于所述LED灯组且用于控制所述LED灯组进行组合显示的灯光显示电路。

6.根据权利要求1所述的智能互动学习机器人装置，其特征是：所述壳体内设置有电池，所述壳体上设置有USB充电接口，所述电池以及所述USB充电接口均电性连接于所述电源管理模块。

7.根据权利要求6所述的智能互动学习机器人装置，其特征是：所述电源管理模块包括用于对所述电池进行充电的充电管理电路、用于将所述电池提供的电压转换为所述机器人本体内各器件所需要电压的电压转换电路以及用于切换电池供电模式或USB供电模式的电源切换电路。

8.根据权利要求1所述的智能互动学习机器人装置，其特征是：所述主控板上设置有用于所述机器人本体进行无线通讯的WiFi模组以及蓝牙模组，所述机器人本体内设置有与所述微处理器电性连接的存储器。

9.根据权利要求1所述的智能互动学习机器人装置，其特征是：所述壳体包括底壳以及可拆卸连接于所述底壳的上壳，所述微处理单元设置在所述底壳内，所述底壳的下端设置有用于控制所述机器人本体移动的运动组件；所述运动组件包括设置在所述底壳下端的万向轮、驱动轮以及用于驱动所述驱动轮转动的电机。

10.根据权利要求1所述的智能互动学习机器人装置，其特征是：还包括与所述机器人本体通讯互联的云端服务器；

所述云端服务器包括通讯管理模块、信息管理模块以及交互管理模块，所述通讯管理模块用于与所述机器人本体进行即时通讯，所述信息管理模块用于存储和管理所述机器人本体的信息，所述交互管理模块用于建立所述机器人本体与后台公众号的连接。

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