CN218747748U - 一种适用于人工智能教学的机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于人工智能教学的机器人，包括机身、第一控制板、第二控制板、驱动模块、摄像模块和光传感模块。本实用新型的机器人适用于人工智能教学，结构合理、安装方便，功能性强，板状机身更方便电子器件散热，防止电子器件因过热老化迅速，且便于使用者观察机器人的总体结构，为教学过程带来了极大的便利；通过光传感模块可使机器人识别标识路径，再通过驱动机构来带动机器人移动，便于展开“循迹移动”教学；通过摄像模块可使机器人具有视觉功能，可观察移动路径上的障碍物，便于进行“视觉行驶”教学。

Description

一种适用于人工智能教学的机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，具体的讲是一种适用于人工智能教学的机器人。

背景技术

近几年“人工智能”技术已经广泛的应用在我们的生活中。无人停车场、人脸支付、语音输入等技术使人们的生活更加便捷。高校都开设了“人工智能”相关专业，很多中小学也开设了“人工智能”社团课程。2017年国务院印发《新一代人工智能发展规划》支持开展形式多样的人工智能科普活动，鼓励广大科技工作者投身人工智能的科普与推广，全面提高全社会对人工智能的整体认知和应用水平。实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育，鼓励社会力量参与寓教于乐的编程教学软件、游戏的开发和推广。

“人工智能”教育不同于传统的信息技术编程课程和机器人课程，“人工智能”技术主要包括了机器学习、机器人技术、自然语言处理、生物识别技术、计算机视觉五项技术。传统的机器人教学设备已经不能实现“人工智能”的基本技术。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种适用于人工智能教学的机器人。

为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种适用于人工智能教学的机器人，包括机身、第一控制板、第二控制板、驱动模块、摄像模块和光传感模块；

所述机身包括第一安装板、第二安装板和两块竖直设置的侧板，所述第一安装板和第二安装板由上至下水平设置于两个侧板之间，所述第一安装板的两侧边设置于两个侧板的中部，所述第二安装板的两侧边设置于两个侧板的底部；

所述机身的左右两侧设置有轮子，所述第二安装板的下表面后端设置有万向轮，所述驱动模块有两套，两套驱动模块对称设置于第二安装板的左右两侧，所述驱动模块分别与对应一侧的轮子连接，所述驱动模块用于驱动轮子旋转；

所述光传感模块设置于第二安装板的下表面前端，所述摄像模块设置于第一安装板的上表面前端，所述第一控制板和第二控制板均设置于第一安装板的上表面，所述第二控制板、驱动模块、摄像模块和光传感模块均与第一控制板电连接。

本实用新型的有益效果：本实用新型的机器人适用于人工智能教学，结构合理、安装方便，功能性强，板状机身更方便电子器件散热，防止电子器件因过热老化迅速，且便于使用者观察机器人的总体结构，为教学过程带来了极大的便利；通过光传感模块可使机器人识别标识路径，再通过驱动机构来带动机器人移动，便于展开“循迹移动”教学；通过摄像模块可使机器人具有视觉功能，可观察移动路径上的障碍物，别于进行“视觉行驶”教学。

进一步的，所述侧板的中部和底部开设有若干通孔，所述第一安装板和第二安装板的左右两侧开设有若干与通孔配合的凸起，所述侧板通过通孔与凸起的配合安装第一安装板和第二安装板的左右两侧。

采取上述进一步的有益效果为：机身的板块通过凸起和通孔的配合连接，便于组装和拆卸。

进一步的，所述第一控制板上集成有ATmega2560-16AU芯片、CH340G芯片、三个TB6612电机驱动芯片、I/O接口、IIC通信端口、SPI接口、TTL通讯接口、USB接口、Type-C接口、电源接口、电源开关和重置开关，所述第二控制板上集成有天问ASR语音模块，所述第二控制板上的天问ASR语音模块通过导线与第一控制板上的ATmega2560-16AU芯片电连接，所述CH340G芯片、三个TB6612电机驱动芯片、I/O接口、IIC通信端口、SPI接口、TTL通讯接口、USB接口、Type-C接口、电源接口、电源开关、重置开关和天问ASR语音模块均与ATmega2560-16AU芯片电连接。

采取上述进一步方案的有益效果为：控制板上端口和接口丰富，可以外接各种传感器及其他电子器件，支持多种编程平台，能够满足各种教学需要，方便教学工作的展开。

进一步的，所述第二安装板的上表面前端设置有两个触碰传感器，两个触碰传感器对称设置于第二安装板的左右两侧，两个触碰传感器均与第一控制板上的ATmega2560-16AU芯片电连接。

采取上述进一步方案的有益效果为：触碰传感器用于检测机器人的前方是否有障碍物。

进一步的，所述第二安装板的上表面后端设置有喇叭，所述喇叭与第一控制板上的ATmega2560-16AU芯片电连接。

采取上述进一步方案的有益效果为：天问ASR语音模块可用于接收语音，并通过天问ASR语音模块来处理音频信息，再通过喇叭可实现声音反馈的功能。

进一步的，所述摄像模块包括舵机、固定架和摄像头，所述舵机设置于第一安装板的上表面前端，所述固定架设置于舵机的顶部输出端上，所述摄像头设置于固定架上，所述舵机用于带动摄像头在水平面内旋转，所述舵机和摄像头均与第一控制板上的ATmega2560-16AU芯片电连接。

进一步的，驱动模块包括电机和换向器，所述第二安装板的上表面设置有支架，所述电机和换向器固定于支架上，所述电机的输出端与换向器的输入端连接，所述轮子设置于换向器的输出端，所述电机用于通过驱动换向器驱动轮子旋转，所述电机与第一控制板上的ATmega2560-16AU芯片。

进一步的，所述光传感模块的数量为三个，三个光传感模块均匀分布设置于第二安装板的下表面前端；

所述光传感模块包括PCB板、感光二极管和两个LED灯，所述PCB板设置于第二安装板的下表面前端，所述感光二极管设置于PCB板的下表面前端，两个LED灯分别设置于PCB板的下表面前端且位于感光二极管的前后两侧，所述PCB板均通过导线与第一控制板上的ATmega2560-16AU芯片电连接。

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1为本实用新型的主视图；

图2为本实用新型的左视图；

图3为本实用新型的仰视图；

图4为本实用新型的俯视图；

图5为本实用新型第一控制板的俯视图；

图6为本实用新型的分解示意图；

图7为本实用新型的局部电路连接示意图；

图8为本实用新型的局部电路连接示意图；

图9为本实用新型的局部电路连接示意图；

图10为本实用新型的局部电路连接示意图；

图11为本实用新型的局部电路连接示意图；

图12本实用新型的局部电路连接示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

11、第一安装板；111、凸起；12、第二安装板；13、侧板；131、通孔；2、第一控制板；201、ATmega2560-16AU芯片；202、CH304G芯片；203、TB6612电机驱动芯片；204、I/O接口；205、IIC通信端口；206、SPI接口；207、TTL通讯接口；208、USB接口；209、Type-C接口；210、电源接口；211、电源开关；212、重置开关；3、第二控制板；31、天问ASR语音模块；41、电机；42、换向器；43、支架；51、舵机；52、固定架；53、摄像头；61、PCB板；62、感光二极管；63、LED灯；7、轮子；8、万向轮；9、喇叭；10、触碰传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“顺时针”“逆时针”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。

如图1、图2、图3和图4所示，一种适用于人工智能教学的机器人，包括机身、第一控制板2、第二控制板3、驱动模块、摄像模块和光传感模块；

所述机身包括第一安装板11、第二安装板12和两块竖直设置的侧板13，所述第一安装板11和第二安装板12由上至下水平设置于两个侧板13之间，所述第一安装板11的两侧边设置于两个侧板13的中部，所述第二安装板12的两侧边设置于两个侧板13的底部；

所述机身的左右两侧设置有轮子7，所述第二安装板12的下表面后端设置有万向轮8，所述驱动模块有两套，两套驱动模块对称设置于第二安装板12的左右两侧，所述驱动模块分别与对应一侧的轮子7连接，所述驱动模块用于驱动轮子7旋转；

所述光传感模块设置于第二安装板12的下表面前端，所述摄像模块设置于第一安装板11的上表面前端，所述第一控制板2和第二控制板3均设置于第一安装板11的上表面，所述第二控制板3、驱动模块、摄像模块和光传感模块均与第一控制板2电连接。

如图6所示，作为一种实施方式，所述侧板13的中部和底部开设有若干通孔131，所述第一安装板11和第二安装板12的左右两侧开设有若干与通孔131配合的凸起111，所述侧板13通过通孔131与凸起111的配合安装第一安装板11和第二安装板12的左右两侧。

如图4和图5所示，作为一种实施方式，所述第一控制板2上集成有ATmega2560-16AU芯片201、CH340G芯片202、三个TB6612电机驱动芯片203、I/O接口204、IIC通信端口205、SPI接口206、TTL通讯接口207、USB接口208、Type-C接口209、电源接口210、电源开关211和重置开关212，所述第二控制板3上集成有天问ASR语音模块31，所述第二控制板3上的天问ASR语音模块31通过导线与第一控制板2上的ATmega2560-16AU芯片201电连接，所述CH340G芯片202、三个TB6612电机驱动芯片203、I/O接口204、IIC通信端口205、SPI接口206、TTL通讯接口207、USB接口208、Type-C接口209、电源接口210、电源开关211、重置开关212和天问ASR语音模块31均与ATmega2560-16AU芯片201电连接。

作为一种实施方式，所述第二安装板12的上表面前端设置有两个触碰传感器10，两个触碰传感器10对称设置于第二安装板12的左右两侧，两个触碰传感器10均与第一控制板2上的ATmega2560-16AU芯片201电连接。

作为一种实施方式，所述第二安装板12的上表面后端设置有喇叭9，所述喇叭9与第一控制板2上的ATmega2560-16AU芯片201电连接。

如图1、图2和图6所示，作为一种实施方式，所述摄像模块包括舵机51、固定架52和摄像头53，所述舵机51设置于第一安装板11的上表面前端，所述固定架52设置于舵机51的顶部输出端上，所述摄像头53设置于固定架52上，所述舵机51用于带动摄像头53在水平面内旋转，所述舵机51和摄像头53均与第一控制板2上的ATmega2560-16AU芯片201电连接。

如图6所示，作为一种实施方式，驱动模块包括电机41和换向器42，所述第二安装板12的上表面设置有支架43，所述电机41和换向器42固定于支架43上，所述电机41的输出端与换向器42的输入端连接，所述轮子7设置于换向器42的输出端，所述电机41用于通过驱动换向器42驱动轮子7旋转，所述电机41与第一控制板2上的ATmega2560-16AU芯片201电连接。

如图2和图3所示，作为一种实施方式，所述光传感模块的数量为三个，三个光传感模块均匀分布设置于第二安装板12的下表面前端；

所述光传感模块包括PCB板61、感光二极管62和两个LED灯63，所述PCB板61设置于第二安装板12的下表面前端，所述感光二极管62设置于PCB板61的下表面前端，两个LED灯分别设置于PCB板61的下表面前端且位于感光二极管62的前后两侧，所述PCB板61均通过导线与第一控制板2上的ATmega2560-16AU芯片201连接。

本实用新型的工作原理：

如图7、图8、图9、图10、图11和图12所示，为本实用新型的电路连接示意图，第二控制板、驱动模块、摄像模块、光传感器模块、喇叭和触碰传感器均通过导线与第一控制板电连接，第一控制板外接供电设备来对第二控制板、驱动模块、摄像模块、光传感器模块、喇叭和触碰传感器提供电能。

本实用新型结构实际教学需要，设有“语音对话模块”、“视觉处理模块”、“路径识别模块”和驱动模块；

语音对话模块：通过天问ASR语音模块31(天问ASR语音模块31内设有用于接收声音的麦克风)来接收音频并处理音频信息，通过可通过喇叭9来输出音频，完成语音的输入和输出。

视觉处理模块：通过摄像头53来拍摄画面并传输给第一控制板2，在本实施例中，摄像头53的具体型号为Sentry2视觉传感器，舵机51可带动摄像头53在竖直平面内转动，以提高摄像头53的视野范围。

路径识别模块：LED灯63可照亮路径标识，通过感光二极管62接收反射光，并将光信号传输给第一控制板2，以识别路径标识。

驱动模块：电机41通过换向器42驱动轮子7旋转，以带动机身移动。

且机身在移动过程中，可通过触碰传感器10来检测机身前方的障碍。

本实用新型的适用于人工智能教学的机器人结构合理、安装方便，功能性强，为教学过程带来了极大的便利，支持多种现有的编程平台，如Arduino、Scratch、Mixly等，能够满足中小学传课教育的需要及高中通用技术课程的需要；可展开：传感器模拟信号、数字信号的采集、直流电机的控制、舵机的控制、视觉行驶的应用、语音对话和语音驾驶、巡线机器人、避障机器人、PID巡线控制算法等教学活动，并可通过外接其他传感器以展开更大编程机器人教学。

以上所述为本实用新型最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本实用新型的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本实用新型的技术启示而进行的等效变换，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于人工智能教学的机器人，其特征在于，包括机身、第一控制板(2)、第二控制板(3)、驱动模块、摄像模块和光传感模块；

所述机身包括第一安装板(11)、第二安装板(12)和两块竖直设置的侧板(13)，所述第一安装板(11)和第二安装板(12)由上至下水平设置于两个侧板(13)之间，所述第一安装板(11)的两侧边设置于两个侧板(13)的中部，所述第二安装板(12)的两侧边设置于两个侧板(13)的底部；

所述机身的左右两侧设置有轮子(7)，所述第二安装板(12)的下表面后端设置有万向轮(8)，所述驱动模块有两套，两套驱动模块对称设置于第二安装板(12)的左右两侧，所述驱动模块分别与对应一侧的轮子(7)连接，所述驱动模块用于驱动轮子(7)旋转；

所述光传感模块设置于第二安装板(12)的下表面前端，所述摄像模块设置于第一安装板(11)的上表面前端，所述第一控制板(2)和第二控制板(3)均设置于第一安装板(11)的上表面，所述第二控制板(3)、驱动模块、摄像模块和光传感模块均与第一控制板(2)电连接。

2.根据权利要求1所述的适用于人工智能教学的机器人，其特征在于，所述侧板(13)的中部和底部开设有若干通孔(131)，所述第一安装板(11)和第二安装板(12)的左右两侧开设有若干与通孔(131)配合的凸起(111)，所述侧板(13)通过通孔(131)与凸起(111)的配合安装第一安装板(11)和第二安装板(12)的左右两侧。

3.根据权利要求1所述的适用于人工智能教学的机器人，其特征在于，所述第一控制板(2)上集成有ATmega2560-16AU芯片(201)、CH340G芯片(202)、三个TB6612电机驱动芯片(203)、I/O接口(204)、IIC通信端口(205)、SPI接口(206)、TTL通讯接口(207)、USB接口(208)、Type-C接口(209)、电源接口(210)、电源开关(211)和重置开关(212)，所述第二控制板(3)上集成有天问ASR语音模块(31)，所述第二控制板(3)上的天问ASR语音模块(31)通过导线与第一控制板(2)上的ATmega2560-16AU芯片(201)电连接，所述CH340G芯片(202)、三个TB6612电机驱动芯片(203)、I/O接口(204)、IIC通信端口(205)、SPI接口(206)、TTL通讯接口(207)、USB接口(208)、Type-C接口(209)、电源接口(210)、电源开关(211)、重置开关(212)和天问ASR语音模块(31)均与ATmega2560-16AU芯片(201)电连接。

4.根据权利要求1所述的适用于人工智能教学的机器人，其特征在于，所述第二安装板(12)的上表面前端设置有两个触碰传感器(10)，两个触碰传感器(10)对称设置于第二安装板(12)的左右两侧，两个触碰传感器(10)均与第一控制板(2)上的ATmega2560-16AU芯片(201)电连接。

5.根据权利要求1所述的适用于人工智能教学的机器人，其特征在于，所述第二安装板(12)的上表面后端设置有喇叭(9)，所述喇叭(9)与第一控制板(2)上的ATmega2560-16AU芯片(201)电连接。

6.根据权利要求1所述的适用于人工智能教学的机器人，其特征在于，所述摄像模块包括舵机(51)、固定架(52)和摄像头(53)，所述舵机(51)设置于第一安装板(11)的上表面前端，所述固定架(52)设置于舵机(51)的顶部输出端上，所述摄像头(53)设置于固定架(52)上，所述舵机(51)用于带动摄像头(53)在水平面内旋转，所述舵机(51)和摄像头(53)均与第一控制板(2)上的ATmega2560-16AU芯片(201)电连接。

7.根据权利要求1所述的适用于人工智能教学的机器人，其特征在于，驱动模块包括电机(41)和换向器(42)，所述第二安装板(12)的上表面设置有支架(43)，所述电机(41)和换向器(42)固定于支架(43)上，所述电机(41)的输出端与换向器(42)的输入端连接，所述轮子(7)设置于换向器(42)的输出端，所述电机(41)用于通过驱动换向器(42)驱动轮子(7)旋转，所述电机(41)与第一控制板(2)上的ATmega2560-16AU芯片(201)电连接。

8.根据权利要求1所述的适用于人工智能教学的机器人，其特征在于，所述光传感模块的数量为三个，三个光传感模块均匀分布设置于第二安装板(12)的下表面前端；

所述光传感模块包括PCB板(61)、感光二极管(62)和两个LED灯(63)，所述PCB板(61)设置于第二安装板(12)的下表面前端，所述感光二极管(62)设置于PCB板(61)的下表面前端，两个LED灯分别设置于PCB板(61)的下表面前端且位于感光二极管(62)的前后两侧，所述PCB板(61)均通过导线与第一控制板(2)上的ATmega2560-16AU芯片(201)连接。

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