兒童成長智能機(jī)器人及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)器人及其控制方法，特別是一種兒童成長智能機(jī)器人及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代社會由于人們的生活節(jié)奏逐漸加快，因此家長必須要忙碌在工作中，很難抽出時間來陪護(hù)兒童，兒童獨(dú)自在家會感到孤獨(dú)，這對小孩的成長和發(fā)育都是不利的。因此部分家長會重金聘請一些家庭護(hù)理或者將孩子放到幼兒園等陪護(hù)機(jī)構(gòu)，家庭護(hù)理耗費(fèi)大量的金錢并且服務(wù)不規(guī)范，很難保證家庭陪護(hù)的質(zhì)量和素質(zhì)，而幼兒園有著年齡限制以及時間限制，難以保證時刻對兒童進(jìn)行看護(hù)陪伴。目前市面上出現(xiàn)一些兒童陪護(hù)產(chǎn)品，但其功能大多只限于簡單的娛樂玩具或者一些簡單的通訊功能，形式單一，很難起到真正的兒童陪護(hù)的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種功能全面并且能夠全面陪伴兒童成長的兒童成長智能機(jī)器人及其控制方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種兒童成長智能機(jī)器人，其特征在于:包含機(jī)器人主體、可轉(zhuǎn)動頭部、可轉(zhuǎn)動手臂、底座和內(nèi)部電路模塊，機(jī)器人主體固定在底座上側(cè)，可轉(zhuǎn)動頭部設(shè)置在機(jī)器人主體上端并且能夠在機(jī)器人主體上端左右上下轉(zhuǎn)動，可轉(zhuǎn)動手臂設(shè)置在機(jī)器人主體兩側(cè)并且能夠轉(zhuǎn)動，內(nèi)部電路模塊包含MCU控制器，用于控制計(jì)算各模塊單元數(shù)據(jù)和動作；運(yùn)動控制模塊，用于控制可轉(zhuǎn)動頭部和底座行走動作；硬件交互模塊，用于與外界進(jìn)行交互；電源模塊，給各模塊供電；數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于和外接設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸交換；傳感器模塊，用于接收外界的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)；和SD卡模塊，用于進(jìn)行容量擴(kuò)容和數(shù)據(jù)輸入；運(yùn)動控制模塊、硬件交互模塊、電源模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、傳感器模塊和SD卡模塊分別與MCU控制器連接。
[0005]進(jìn)一步地，所述底座包含底盤、四個滾輪和四個直流電機(jī)，底盤上設(shè)置有與四個滾輪匹配的通孔，四個滾輪設(shè)置在底盤的四個通孔內(nèi)并且每個滾輪與一個直流電機(jī)連接由直流電機(jī)驅(qū)動，四個直流電機(jī)固定在底盤上側(cè)。
[0006]進(jìn)一步地，所述可轉(zhuǎn)動頭部包含頭部外殼、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第一電機(jī)、第一齒輪、第一齒輪搖桿、第二齒輪搖桿、水平支撐架、第二齒輪和第二電機(jī)，第一連桿兩端固定在頭部外殼內(nèi)，第二連桿和第三連桿均豎直設(shè)置并且上端鉸接在第一連桿上，第二連桿下端固定在第一齒輪搖桿并且下端穿過第一齒輪搖桿轉(zhuǎn)動設(shè)置在水平支撐架一端，第二齒輪與第二齒輪搖桿嚙合并且由第二電機(jī)驅(qū)動，第二電機(jī)固定在水平支撐架另一端下偵h第一齒輪搖桿豎直設(shè)置并且一端鉸接在第二齒輪搖桿上，第三連桿下端鉸接在第一齒輪搖桿上，第一齒輪與第一齒輪搖桿嗤合并且由第一電機(jī)驅(qū)動，第一電機(jī)固定在第二齒輪搖桿上側(cè)。
[0007]進(jìn)一步地，所述可轉(zhuǎn)動手臂包含手臂、大齒輪、小齒輪和手臂驅(qū)動電機(jī)，手臂一端固定在大齒輪上，大齒輪與小齒輪相互嚙合，小齒輪與手臂驅(qū)動電機(jī)連接由手臂驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動，手臂驅(qū)動電機(jī)固定在機(jī)器人主體上。
[0008]進(jìn)一步地，所述硬件急交互模塊包含0LED顯示屏、語音模塊、電容觸摸屏和按鍵。
[0009]進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊包含WIF1、藍(lán)牙和USB傳輸，智能機(jī)器人通過WIF1、藍(lán)牙或USB傳輸與電腦或手機(jī)的應(yīng)用進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0010]進(jìn)一步地，所述傳感器模塊包含用于信息交互的攝像頭和咪頭，用于機(jī)器人體表感應(yīng)的人體紅外傳感和薄膜型觸點(diǎn)傳感器，用于位置檢測的超聲波傳感器、反射式紅外傳感器、電子羅盤和陀螺儀，以及用于環(huán)境檢測的光線傳感器、溫度傳感器、溫度傳感器和氣體傳感器。
[0011]—種權(quán)利要求1所述的兒童成長智能機(jī)器人的控制方法，其特征在于:包含機(jī)器人控制模塊和手機(jī)終端APP模塊，機(jī)器人控制模塊與手機(jī)終端APP模塊通過互聯(lián)網(wǎng)同步；機(jī)器人通過傳感器獲得數(shù)據(jù)實(shí)時與系統(tǒng)交互并通過手機(jī)終端APP模塊查看，機(jī)器人包含學(xué)習(xí)功能模塊、語音視頻功能模塊和身體動作功能模塊；學(xué)習(xí)功能模塊通過傳感器掃描或者網(wǎng)絡(luò)獲取題目并通過內(nèi)部或者網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫對比進(jìn)行學(xué)習(xí)輔導(dǎo)；語音視頻功能模塊與手機(jī)終端APP模塊通過互聯(lián)網(wǎng)同步進(jìn)行語音交互功能；身體動作功能模塊通過傳感器獲取信息并進(jìn)行機(jī)器人身體動作控制。
[0012]進(jìn)一步地，所述機(jī)器人控制模塊播啊汗待機(jī)和關(guān)機(jī)兩種模式，待機(jī)模式下，通過手機(jī)遠(yuǎn)程喚醒進(jìn)行操作或者由機(jī)器人主體上的傳感器模塊或按鈕喚醒；當(dāng)長時間無操作，自動進(jìn)入待機(jī)模式或者由用戶直接操作進(jìn)入待機(jī)。
[0013]進(jìn)一步地，所述機(jī)器人身體動作控制包含頭部轉(zhuǎn)動控制、手臂轉(zhuǎn)動控制和行走控制，頭部轉(zhuǎn)動控制通過攝像頭和咪頭接收交互信息然后控制頭部上下左右轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)與人交互；手臂轉(zhuǎn)動控制通過人體紅外傳感器檢測是否有人并通過薄膜型觸點(diǎn)傳感器檢測是否有人體接觸并控制手臂擺動；行走控制通過超聲波傳感器、反射式紅外傳感器、電子羅盤和陀螺儀檢測是否有障礙物和桌面邊界，當(dāng)有障礙物或桌面邊界時控制一側(cè)滾輪停止轉(zhuǎn)動進(jìn)行轉(zhuǎn)彎。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:兒童成長智能機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單，功能全面，能夠控制機(jī)器人行走轉(zhuǎn)彎，并通過傳感器檢測位置信息，能夠避免機(jī)器人掉落及撞到障礙物，機(jī)器人能夠控制頭部轉(zhuǎn)動和上下俯仰以及控制手臂轉(zhuǎn)動，從而與兒童形成良好的互動，通過各傳感器配合，與兒童形成有效的互動。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的兒童成長智能機(jī)器人的示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的兒童成長智能機(jī)器人的模塊連接圖。
[0017]圖3是本發(fā)明的兒童成長智能機(jī)器人的可轉(zhuǎn)動頭部的示意圖。
[0018]圖4是本發(fā)明的兒童成長智能機(jī)器人的底座的示意圖。
[0019]圖5是本發(fā)明的兒童成長智能機(jī)器人的可轉(zhuǎn)動手臂的示意圖。
[0020]圖6是本發(fā)明的兒童成長智能機(jī)器人的控制方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖并通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以下實(shí)施例是對本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。
[0022]如圖所示，本發(fā)明的一種兒童成長智能機(jī)器人，包含機(jī)器人主體1、可轉(zhuǎn)動頭部2、可轉(zhuǎn)動手臂3、底座4和內(nèi)部電路模塊，機(jī)器人主體1固定在底座4上側(cè)，可轉(zhuǎn)動頭部2設(shè)置在機(jī)器人主體1上端并且能夠在機(jī)器人主體1上端左右上下轉(zhuǎn)動，可轉(zhuǎn)動手臂3設(shè)置在機(jī)器人主體1兩側(cè)并且能夠轉(zhuǎn)動，內(nèi)部電路模塊包含MCU控制器，用于控制計(jì)算各模塊單元數(shù)據(jù)和動作；運(yùn)動控制模塊，用于控制可轉(zhuǎn)動頭部和底座行走動作；硬件交互模塊，用于與外界進(jìn)行交互；電源模塊，給各模塊供電；數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于和外接設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸交換；傳感器模塊，用于接收外界的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)；和SD卡模塊，用于進(jìn)行容量擴(kuò)容和數(shù)據(jù)輸入；運(yùn)動控制模塊、硬件交互模塊、電源模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、傳感器模塊和SD卡模塊分別與MCU控制器連接。其中，硬件急交互模塊包含0LED顯示屏、語音模塊、電容觸摸屏和按鍵。數(shù)據(jù)傳輸模塊包含WIF1、藍(lán)牙和USB傳輸，智能機(jī)器人通過WIF1、藍(lán)牙或USB傳輸與電腦或手機(jī)的應(yīng)用進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。傳感器模塊包含用于信息交互的攝像頭和咪頭，用于機(jī)器人體表感應(yīng)的人體紅外傳感和薄膜型觸點(diǎn)傳感器，用于位置檢測的超聲波傳感器、反射式紅外傳感器、電子羅盤和陀螺儀，以及用于環(huán)境檢測的光線傳感器、溫度傳感器、溫度傳感器和氣體傳感器。運(yùn)動控制模塊通過L298N電機(jī)驅(qū)動裝置驅(qū)動直流電機(jī)和不步進(jìn)電機(jī)。電源模塊包含9V、5V和3.5V直流電源輸入。
[0023]底座包含底盤5、四個滾輪6和四個直流電機(jī)7，底盤5上設(shè)置有與四個滾輪6匹配的通孔，四個滾輪6設(shè)置在底盤5的四個通孔內(nèi)并且每個滾輪6與一個直流電機(jī)7連接由直流電機(jī)7驅(qū)動，四個直流電機(jī)7固定在底盤5上側(cè)。這樣控制機(jī)器人行走，當(dāng)需要轉(zhuǎn)彎的時候，控制一側(cè)直流電機(jī)7不工作，則另一側(cè)直流電機(jī)7繼續(xù)轉(zhuǎn)動從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。
[0024]可轉(zhuǎn)動頭部2包含頭部外殼8、第一連桿9、第二連桿10、第三連桿11、第一電機(jī)12、第一齒輪13、第一齒輪搖桿14、第二齒輪搖桿15、水平支撐架16、第二齒輪17和第二電機(jī)18，第一連桿9兩端固定在頭部外殼8內(nèi)，第二連桿10和第三連桿11均豎直設(shè)置并且上端鉸接在第一連桿9上，第二連桿10下端固定在第一齒輪搖桿14并且下端穿過第一齒輪搖桿14轉(zhuǎn)動設(shè)置在水平支撐架16 —端，第二齒輪17與第二齒輪搖桿15嚙合并且由第二電機(jī)18驅(qū)動，第二電機(jī)18固定在水平支