CN105498228B - 一种智能机器人学习玩具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能机器人学***旋转和点头时颈部衔接问题，保护多自由度关节机构不外露，肢体模块化的结构，方便智能机器人学习玩具拓展不同的功能。多媒体配合动作表情，可形神兼备地表达表情，更好地与儿童良好互动、学习、游戏，帮助家长达到教育的目的，激发儿童的创造力。

Description

一种智能机器人学习玩具

技术领域

本发明涉及一种机器人玩具，特别涉及一种儿童早教玩伴的智能机器人学习玩具。

背景技术

目前的儿童早教产品，诸如学习机、早教机、点读机、故事机等等，在儿童眼中都是冰冷的设备，大部分都是通过简单的播放视频、故事、声音的方式，这样灌输式的学习方式互动方式单一，时间稍久，儿童容易产生烦恼，难以长久地调动儿童学习的积极性，使学习枯燥乏味，学习的效果并不理想。

而且，具有显示屏的机器人玩具，由于其颈部等部位关节运动的自由度不多，有的颈部关节直接就忽略了，头部直接安排在身体上，这样的方案虽然简单，但同时也影响机器人玩具的外观的美观度，使得机器人玩具不能更形象的模拟真人各种动作和表情。

发明内容

为解决现有机器人玩具表情显示时存在上述缺陷，本发明提供一种可逼真模仿表情的智能机器人学习玩具。

为实现上述目的，本发明采取的方案是：一种智能机器人学习玩具，包括肢体、颈部和头部，以及设于智能机器人学习玩具体内的电子中心控制装置；智能机器人学习玩具的脸部设有可显示各种拟人表情的显示屏；其特征在于：所述智能机器人学习玩具颈部设有多自由度的内藏式关节；内藏式关节主要由多自由度的碗形壳组件、可旋转的头部转动机构、以及可上下摆动的头部点头机构组成；其中，碗形壳组件套在头部转动机构外部，连接智能机器人学习玩具头部和身体与颈部的连接部位，智能机器人学习玩具头部和身体与颈部的连接部位分别设有将碗形壳组件上下两端容纳在其内的匹配孔；头部点头机构设于头部内部，并与头部转动机构上端部连接，受头部转动机构驱动。

作为上述方案的说明，智能机器人学***旋转和点头时颈部衔接问题，将多自由度关节机构不外露，得到碗形壳组件的保护，而且外观上也更美观。通过前述的方案，智能机器人学习玩具能更好地拓展其功能。

作为上述方案的优选方案，前述头部转动机构包括头部转动电机、电机转动轴、轴承和支架；其中，头部转动电机设于智能机器人学***转动的技术问题。电机转动采用轴承固定，保证了动作的流畅度的同时增加了关节的稳定性。

作为上述方案的优选方案，前述碗形壳组件主要由上下两个互相匹配套接的半球面结构的碗形壳体，以及环状结构的固定环组成，由下到上分别为内碗和外碗，外碗的上部碗口伸入头部并固定在头部下端与头部连成一体，外碗的碗体可在内碗内水平旋转或小角度摆动匹配；内碗通过固定环固定在智能机器人学习玩具身体内，外碗将头部转动机构的支架容纳在其内。内碗和外碗的匹配，解决了智能机器人学习玩具颈部的内藏式关节多自由度活动的技术问题，保护头部转动机构、头部点头机构的相关部件不外露。

作为上述方案的优选方案，前述头部点头机构包括头部点头电机、摆架和头壳固定板；所述支架为叉形结构并从内碗人向上伸出，外碗支架包藏在外碗内；头部点头电机设于叉形结构的内侧；摆架可摆动地设于叉形结构外侧，并将头部点头电机包围在其内；头部点头电机的转动轴与摆架连接驱动摆架摆动；头壳固定板与支架固定为一体，智能机器人学习玩具的整个头部固定在头壳固定板上。头部点头机构和碗形壳组件匹配，解决了智能机器人学习玩具头部在一定角度摆动的技术问题。头部转动机构、头部点头机构和碗形壳组件的内碗和外碗的配合，解决了智能机器人学习玩具颈部的内藏式关节前后左右多自由度活动的技术问题。

作为上述方案的优选方案，前述智能机器人学习玩具的脚部设有行走机构，行走机构包括行走电机、行走主动轮、行走从动轮、光栅轮、光栅编码器和行走传感器；行走主动轮和行走从动轮部分从智能机器人学习玩具的脚底露出；行走主动轮由行走电机驱动，光栅轮和行走主动轮同轴连接，光栅编码器靠近光栅轮的里侧或外侧设置；行走传感器为两个，分别设置于智能机器人学习玩具的脚底的前后两个位置。腿部采用电机驱动轮式行走，附带光栅编码器和行走传感器，大大提高了行走精度，既可以检测固定的行走路径，也可以通过计算进行行走轨迹，可应用于下棋与走迷宫，大大地增加了其玩伴性能。配合后面提到的摄像头，还可以对视觉范围内的物件进行识别，甚至可以玩大富翁这类游戏，可培养孩子的财商管理能力。

作为上述方案的改进方案，前述行走机构还包括轮盖组件，行走从动轮设置在轮盖组件上，轮盖组件通过弹簧机构可避震地设置在智能机器人学***稳行走。

作为上述方案的优选方案，前述智能机器人学习玩具的体内设有驱动手部摆动的手部驱动电机。使得手部可以动作，不但可以配合显示的表情来作手部动作表情，还方便拓展其它如打鼓、弹琴等功能。

作为上述方案的优选方案，前述智能机器人学***视的角度设置，另一个摄像头为倾斜的视角角度设置；所述显示屏为触摸屏。虚拟与现实交互的游戏，通过摄像头进行图像识别，通过卡片与智能机器人学习玩具进行互动，提高了交互的便捷性。图像识别可以识别图形、文字、字母、数字等，可以通过屏幕显示一个拼图形状，用户用真实的七巧板在智能机器人学习玩具面前拼出形状，智能机器人学习玩具通过摄像头识别后，作出不同的反应，比如称赞，加分等，类似的游戏还有拼单词、拼拼图、拼积木、算算术等。不同角度设置的双摄像头模式，增加了视角范围。触摸屏的使用，增加了互动的便利性，操作更直观方便。

作为上述方案的优选方案，前述智能机器人学习玩具的肢体为可拆装的模块化结构；或者智能机器人学习玩具的肢体设有扩展肢体动作配件用的扩展接口。通过安装配件或者更换手部扩充功能，如打鼓、弹琴等；腿部可通过扩建清洁配件进行扫地，也可通过扩建充电基站进行无线充电。

作为上述方案的优选方案，前述智能机器人学***衡。重力感应还能是智能机器人学***躺、趴下等，通过其电机控制，能使智能机器人学习玩具进行从趴下到站立等动作。

作为改进，前述智能机器人学习玩具脸部还设有可拆卸的装饰触发配件，装饰触发配件和智能机器人学习玩具之间设有互相匹配的信号触发开关装置，该信号触发开关装置将触发智能机器人学习玩具在显示屏上显示相关联的表情，和/或发出相关的声音。通过设置一个或多个可拆卸部件装饰触发配件可构成不同的表情表现形式，再通过不同的信号触发开关装置的触发方式，使智能机器人学习玩具能够根据所获得的信号在显示屏的显示与装饰触发配件匹配动态表情，可以形象逼真的显示近乎于立体效果的表情。前述信号触发开关装置为磁吸开关、触摸开关、距离开关、重力感应开关、摩尔开关、红外感应开关和行程开关之中的任一种或多种并存。信号触发开关装置为可以向智能机器人学习玩具提供相关信号，向智能机器人学习玩具发出相关信息。另外，通过一个或多个可拆卸装饰触发配件，通过不同的触发方式，使智能机器人学习玩具的显示屏能够在显示表情和显示内容之间切换，通过装饰触发配件，智能机器人学习玩具显示表情的时候，可淡化显示屏的功能特征，更为自然地和智能机器人学习玩具更好地融为一体，克服显示屏生硬的感觉；拆下装饰触发配件后，又可作以为一个正常屏幕显示UI界面或者进行触摸等人机交互。

由上可知，本发明主要有以下优点：结构科学紧凑，智能机器人学***旋转和点头时颈部衔接问题，将多自由度关节机构不外露，得到碗形壳组件的保护，而且外观上也更美观。肢体模块化的结构，更方便智能机器人学习玩具拓展不同的功能。通过显示屏可显示表情动画，配合喇叭发出的声音，可表现喜怒哀乐等不同情感；也可以表现饥饿、口渴等状态；配合电子中心控制装置控制的肢体动作可形神兼备地丰富表情的表达，更好地与儿童良好互动，智能机器人学习玩具就像孩子的小伙伴，充分调动儿童与之互动的乐趣和积极性。然后可以通过显示屏的触摸功能可以使枯燥的学习视频变成带有更多交互内容的学习游戏，使孩子在玩耍中学习，帮助家长达到教育的目的，还能更好地激发儿童的创造力。这个智能机器人学习玩具“伙伴”，也是国际认可的“伙伴教育”理念相通。

附图说明

图1为本发明的智能机器人学习玩具的立体图。

图2为图1中的内藏式关节的结构示意图（图中箭头为运动方向指示）。

图3为图2中的内藏式关节装配在智能机器人学习玩具身体上的示意图（图中箭头为运动方向指示）。

图4为图2中的内藏式关节与智能机器人学习玩具头部连接的示意图。

图5为图1中的脚部的行走机构的结构示意图。

图6为图5中的行走机构的轮盖组件和弹簧机构结构示意图。

图7为图1中的手部结构图。

附图标号说明：

0-智能机器人学习玩具，1-肢体，2-头部，3-颈部，4-身体，5-显示屏，6-内藏式关节，7-碗形壳组件，71-内碗，72-外碗，73-固定环，8-头部转动机构，81-头部转动电机，82-电机转动轴，83-轴承，84-支架，9-头部点头机构，91-头部点头电机，92-摆架，93-头壳固定板，94-转动轴，11-行走机构，111-行走电机，112-行走主动轮，113-行走从动轮，114-光栅轮，115-光栅编码器，116-行走传感器，117-轮盖组件，118-弹簧机构，12-手部驱动电机，13-摄像头，14-触摸开关、按钮或触摸传感器，15-LED指示灯。

具体实施方式

下面结合附图和优选的实施方式，对本发明及其有益技术效果进行进一步详细说明。

参见图1 ~图6，智能机器人学习玩具包括肢体1、颈部3和头部2，以及设于智能机器人学习玩具0体内的电子中心控制装置；智能机器人学习玩具0的脸部设有可显示各种拟人表情的显示屏5；智能机器人学习玩具0颈部3设有多自由度的内藏式关节6；内藏式关节6主要由多自由度的碗形壳组件7、可旋转的头部转动机构8、以及可上下摆动的头部点头机构9组成；其中，碗形壳组件7套在头部转动机构8外部，连接智能机器人学习玩具0头部2和身体4与颈部3的连接部位，智能机器人学习玩具0头部2和身体4与颈部3的连接部位分别设有将碗形壳组件7上下两端容纳在其内的匹配孔；头部点头机构9设于头部2内部，并与头部转动机构8上端部连接，受头部转动机构8驱动。

如图2~图4所示，头部转动机构8包括头部转动电机81、电机转动轴82、轴承83和支架84；其中，头部转动电机81设于智能机器人学习玩具0身体4内部，轴承83固定在智能机器人学习玩具0身体4内部并设于头部转动电机81上方，电机转动轴82通过设轴承83伸进智能机器人学习玩具0头部2内部，碗形壳组件7套在轴承83上方部分的电机转动轴82外，支架84设于进智能机器人学习玩具0头部2内部并与电机转动轴82连接，头部点头机构9可摆动地设于支架84上。

如图2所示，碗形壳组件7主要由上下两个互相匹配套接的半球面结构的碗形壳体，以及环状结构的固定环73组成，由下到上分别为内碗71和外碗72，外碗72的上部碗口伸入头部2并固定在头部2下端与头部2连成一体，外碗72的碗体可在内碗71内水平旋转或小角度摆动匹配；内碗71通过固定环73固定在智能机器人学习玩具0身体4内，外碗72将头部转动机构8的支架84容纳在其内。

如图2~图4所示，头部点头机构9包括头部点头电机91、摆架92和头壳固定板93；所述支架84为叉形结构并从内碗71人向上伸出，外碗72支架84包藏在外碗72内；头部点头电机91设于叉形结构的内侧；摆架92可摆动地设于叉形结构外侧，并将头部点头电机91包围在其内；头部点头电机91的转动轴94与摆架92连接驱动摆架92摆动；头壳固定板93与支架84固定为一体，智能机器人学习玩具0的整个头部2固定在头壳固定板93上。

如图5~图6所示，智能机器人学习玩具0的脚部设有行走机构11，行走机构11包括行走电机111、行走主动轮112、行走从动轮113、光栅轮114、光栅编码器115和行走传感器116；行走主动轮112和行走从动轮113部分从智能机器人学习玩具0的脚底露出；行走主动轮112由行走电机111驱动，光栅轮114和行走主动轮112同轴连接，光栅编码器115靠近光栅轮114的里侧或外侧设置；行走传感器116为两个，分别设置于智能机器人学习玩具0的脚底的前后两个位置。

如图6所示，行走机构11还包括轮盖组件117，行走从动轮113设置在轮盖组件117上，轮盖组件117通过弹簧机构118可避震地设置在智能机器人学习玩具0脚部。 弹簧机构118能够使智能机器人学习玩具0适应不同的地形行走。

如图7所示，智能机器人学***视的角度设置，另一个摄像头13为倾斜的视角角度设置；显示屏5为触摸屏。智能机器人学习玩具0的肢体1为可拆装的模块化结构；或者智能机器人学习玩具0的肢体1设有扩展肢体1动作配件用的扩展接口。智能机器人学习玩具0的肢体1、头部2、腹部设有触摸开关、按钮或触摸传感器14，其中，头部2的触摸开关、按钮或触摸传感器14处设有LED指示灯15；智能机器人学习玩具0内部设有重力感应器、扬声器。

根据上述说明书及具体实施例并不对本发明构成任何限制，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变形，也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种智能机器人学习玩具，包括肢体、颈部和头部，以及设于智能机器人学习玩具体内的电子中心控制装置；智能机器人学习玩具的脸部设有可显示各种拟人表情的显示屏；智能机器人学习玩具颈部设有多自由度的内藏式关节；内藏式关节主要由多自由度的碗形壳组件、可旋转的头部转动机构、以及可上下摆动的头部点头机构组成；其中，碗形壳组件套在头部转动机构外部，连接智能机器人学习玩具头部和身体与颈部的连接部位，智能机器人学习玩具头部和身体与颈部的连接部位分别设有将碗形壳组件上下两端容纳在其内的匹配孔；头部点头机构设于头部内部，并与头部转动机构上端部连接，受头部转动机构驱动；其特征是：所述头部转动机构包括头部转动电机、电机转动轴、轴承和支架；其中，头部转动电机设于智能机器人学习玩具身体内部，轴承固定在智能机器人学习玩具身体内部并设于头部转动电机上方，电机转动轴通过设轴承伸进智能机器人学习玩具头部内部，碗形壳组件套在轴承上方部分的电机转动轴外，支架设于进智能机器人学习玩具头部内部并与电机转动轴连接，头部点头机构可摆动地设于支架上。

2.如权利要求1所述的智能机器人学***旋转或小角度摆动匹配；内碗通过固定环固定在智能机器人学习玩具身体内，外碗将头部转动机构的支架容纳在其内。

3.如权利要求2所述的智能机器人学习玩具，其特征是：所述头部点头机构包括头部点头电机、摆架和头壳固定板；所述支架为叉形结构并从内碗人向上伸出，外碗支架包藏在外碗内；头部点头电机设于叉形结构的内侧；摆架可摆动地设于叉形结构外侧，并将头部点头电机包围在其内；头部点头电机的转动轴与摆架连接驱动摆架摆动；头壳固定板与支架固定为一体，智能机器人学习玩具的整个头部固定在头壳固定板上。

4.如权利要求3所述的智能机器人学习玩具，其特征是：所述智能机器人学习玩具的脚部设有行走机构，行走机构包括行走电机、行走主动轮、行走从动轮、光栅轮、光栅编码器和行走传感器；行走主动轮和行走从动轮部分从智能机器人学习玩具的脚底露出；行走主动轮由行走电机驱动，光栅轮和行走主动轮同轴连接，光栅编码器靠近光栅轮的里侧或外侧设置；行走传感器为两个，分别设置于智能机器人学习玩具的脚底的前后两个位置。

5.如权利要求4所述的智能机器人学习玩具，其特征是：所述行走机构还包括轮盖组件，行走从动轮设置在轮盖组件上，轮盖组件通过弹簧机构可避震地设置在智能机器人学习玩具脚部。

6.如权利要求5所述的智能机器人学习玩具，其特征是：所述智能机器人学习玩具的体内设有驱动手部摆动的手部驱动电机。

7.如权利要求1～5任一项所述的智能机器人学***视的角度设置，另一个摄像头为倾斜的视角角度设置；所述显示屏为触摸屏。

8.如权利要求1～5任一项 所述的智能机器人学习玩具，其特征是：所述智能机器人学习玩具的肢体为可拆装的模块化结构；或者智能机器人学习玩具的肢体设有扩展肢体动作配件用的扩展接口。

9.如权利要求1～5任一项所述的智能机器人学习玩具，其特征是：所述智能机器人学习玩具的肢体、头部、腹部设有触摸开关、按钮或触摸传感器，其中，头部的触摸开关、按钮或触摸传感器处设有LED指示灯；智能机器人学习玩具内部设有重力感应器、扬声器。