一种智能儿童陪伴教育机器人的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，尤其公开了一种智能儿童陪伴教育机器人。

背景技术：

随着我国经济和社会的迅速发展，人们的生活压力在逐渐上升，生活重压下的年轻父母在抚养子女方面所需要的成本也越来越大，越来越多的年轻父母选择有双方父母来帮忙照看孩子，因此“隔代教育”已经成了如今社会的一股“潮流”。然后，老年人和年轻人在教育子女的方式和观点上会存在着一些的差异，由此带来了一些弊端。尤其在疫情期间，实行网络授课方式，孩子们通过电子产品进行线上学习，缺少老师和父母的现场监督，收效少；甚至许多孩子沉迷于游戏和上网，染上了“电子病毒”。

因此，现如今生活环境中，父母忙于工作，对于儿童的陪伴与教育的时间相对较少所带来的弊端，是一件亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种智能儿童陪伴教育机器人，旨在解决现有生活中，父母对于儿童的陪伴与教育的时间相对较少所产生的一系列的技术问题。

本发明提供一种智能儿童陪伴教育机器人，包括智能核心板、控制板、舵机板和连接板，其中，

智能核心板包括声控模块、定位模块和监测模块，声控模块用于识别声音；定位模块用于定位机器人和儿童的位置信息；监测模块用于监测儿童的学习和生活状况；

控制板包括角度检测模块和控制器，角度检测模块用于检测机器人的位姿信息；

舵机板包括方向电机和驱动电机，方向电机与机器人前轮相连接，驱动电机与机器人后轮相连接；

连接板包括无线通信模块，无线通信模块与移动终端通讯连接用于无线接收移动终端发送过来的语音控制信息；

控制器分别与声控模块、定位模块、角度检测模块、方向电机、驱动电机和无线通信模块电连接，用于根据无线通信模块接收到的远程语音控制信息、定位模块定位的机器人和儿童的位置信息、以及角度检测模块检测到的机器人的位姿信息，控制声控模块发出控制指令、驱使方向电机和驱动电机动作，调节机器人的行驶方向和行驶速度，以驱动机器人行驶至儿童所在位置，并控制监测模块实时监测儿童的学习和生活状况。

进一步地，监测模块包括识别模块和定时器，识别模块与控制器电连接，用于根据控制器发出的控制指令，识别儿童的学习和生活内容；定时器与控制器电连接，用于在控制器的控制指令下，对识别模块识别的学习和生活内容进行定时监测。

进一步地，控制板上设有声光报警模块，

控制器与声光报警模块电连接，用于将定时器监测到的学习和生活内容的时间与预设在数据库中的时间阈值进行比较，若监测到的学习和生活内容的时间超出预设的时间阈值，则启动声光报警模块进行声光报警。

进一步地，舵机板上设有电机驱动模块和避障模块，电机驱动模块分别与方向电机和驱动电机电连接；

控制器分别与电机驱动模块和避障模块电连接，用于控制避障模块识别障碍，并控制电机驱动模块动作，促使方向电机调节行驶方向和驱动电机调节行驶速度，以规避避障模块识别的障碍。

进一步地，避障模块包括红外障碍检测发射电路和红外障碍检测接收电路，红外障碍检测发射电路包括时基集成电路、发光管、第一开关管、第一电阻和第二电阻，第一开关管的基极通过第一电阻与时基集成电路的输出引脚相连接，第一开关管的集电极通过发光管和第二电阻后与工作电源相连接，第一开关管的发射极接地；红外障碍检测接收电路包括红外接收头、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第二开关管，红外接收头的电源端通过第三电阻与工作电源相连接，红外接收头的接地端接地，红外接收头的输出端通过第四电阻与第二开关管的基极相连，第二开关管的集电极通过第五电阻与工作电源相连接，第二开关管的发射极接地。

进一步地，电机驱动模块包括方向控制桥电路和驱动控制桥电路，方向控制桥电路分别与方向电机和控制器电连接；驱动控制桥电路分别与驱动电机和控制器电连接。

进一步地，方向控制桥电路包括第一电机驱动模块，第一电机驱动模块的a路输入管脚与控制器的第一iob管脚电连接，第一电机驱动模块的b路输入管脚与控制器的第二iob管脚电连接；第一电机驱动模块的a路输出管脚与方向电机的正极电连接；第一电机驱动模块的b路输出管脚与方向电机的负极电连接。

进一步地，驱动控制桥电路包括第二电机驱动模块，第二电机驱动模块的a路输入管脚与控制器的第三iob管脚相连，第二电机驱动模块的b路输入管脚与控制器的第四iob管脚相连；第二电机驱动模块的a路输出管脚与驱动电机的正极电连接；第二电机驱动模块的b路输出管脚与驱动电机的负极电连接。

进一步地，角度检测模块包括角度传感器和转换器，

角度传感器，用于测量机器人与水平面之间的角度；

转换器分别与角度传感器和控制器电连接，用于将角度传感器测量的机器人与水平面之间的的角度转换为标准电平，并将转换后的标准电平传递给控制器，以让控制器控制机器人动作。

进一步地，角度传感器的发射端管脚与转换器的反向接收器输入管脚电连接，角度传感器的接收端管脚与转换器的同向接收器输出管脚电连接；转换器的接收器输出端与控制器的接收端管脚电连接，转换器的驱动器输入端与控制器的发射端管脚电连接，转换器的接收器输出使能端和驱动器输出使能端相连后与控制器的第五iob管脚电连接。

本发明所取得的有益效果为：

本发明提供的智能儿童陪伴教育机器人，采用智能核心板、控制板、舵机板和连接板，智能核心板包括声控模块、定位模块和监测模块；控制板包括角度检测模块和控制器；舵机板包括方向电机和驱动电机，方向电机与机器人前轮相连接，驱动电机与机器人后轮相连接；连接板包括无线通信模块；控制器控制声控模块发出控制指令、驱使方向电机和驱动电机动作，调节机器人的行驶方向和行驶速度，以驱动机器人行驶至儿童所在位置，并控制监测模块实时监测儿童的学习和生活状况，从而让父母远程时时了解到孩子的学习和生活状况，并远程控制机器人随时提醒孩子、观察孩子。本发明提供的智能儿童陪伴教育机器人，自动化程度高、监测效果好；人机交互体验强、教育收效好。

附图说明

图1为本发明提供的智能儿童陪伴教育机器人第一实施例的功能框图；

图2为图1中所示的监测模块一实施例的功能模块示意图；

图3为图1中所示的监测模块与控制板一实施例的连接示意图；

图4为图1中所示的控制板与舵机板一实施例的连接示意图；

图5图4中所示的避障模块中红外障碍检测发射电路一实施例的控制电路图；

图6图4中所示的避障模块中红外障碍检测接收电路一实施例的控制电路图；

图7为图4中所示的电机驱动模块一实施例的连接示意图；

图8为图7中提供的电机驱动模块一实施例的控制电路图；

图9为图1中所示的角度检测模块一实施例的功能模块示意图；

图10为图9中所示的角度检测模块一实施例的控制电路图。

附图标号说明：

10、智能核心板；20、控制板；30、舵机板；40、连接板；11、声控模块；12、定位模块；13、监测模块；21、角度检测模块；22、控制器；31、方向电机；32、驱动电机；41、无线通信模块；131、识别模块；132、定时器；23、声光报警模块；33、电机驱动模块；34、避障模块；341、红外障碍检测发射电路；342、红外障碍检测接收电路；331、方向控制桥电路；332、驱动控制桥电路；211、角度传感器；212、转换器。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。

如图1所示，本发明第一实施例提出一种智能儿童陪伴教育机器人，包括智能核心板10、控制板20、舵机板30和连接板40，其中，智能核心板10包括声控模块11、定位模块12和监测模块13，声控模块11用于识别声音；定位模块12用于定位机器人和儿童的位置信息；监测模块13用于监测儿童的学习和生活状况；控制板20包括角度检测模块21和控制器22，角度检测模块21用于检测机器人的位姿信息；舵机板30包括方向电机31和驱动电机32，方向电机31与机器人前轮相连接，驱动电机32与机器人后轮相连接；连接板40包括无线通信模块41，无线通信模块41与移动终端通讯连接用于无线接收移动终端发送过来的语音控制信息；控制器22分别与声控模块11、定位模块12、角度检测模块21、方向电机31、驱动电机32和无线通信模块41电连接，用于根据无线通信模块41接收到的远程语音控制信息、定位模块12定位的机器人和儿童的位置信息、以及角度检测模块21检测到的机器人的位姿信息，控制声控模块11发出控制指令、驱使方向电机31和驱动电机32动作，调节机器人的行驶方向和行驶速度，以驱动机器人行驶至儿童所在位置，并控制监测模块13实时监测儿童的学习和生活状况。在本实施例中，监测模块13可采用摄像头，该摄像头可以为360度无死角全景摄像头。

在上述结构中，请见图2，图2为图1中所示的监测模块一实施例的功能模块示意图，在本实施例中，监测模块13包括识别模块131和定时器132，识别模块131与控制器22电连接，用于根据控制器22发出的控制指令，识别儿童的学习和生活内容；定时器132与控制器22电连接，用于在控制器22的控制指令下，对识别模块131识别的学习和生活内容进行定时监测。例如，若识别模块131识别到儿童在进行试卷测试时，则控制器22控制定时器132设定相应时间，则在测试时间快结束时进行提醒，并在设定时间到时，告知测试时间结束。

进一步地，参见图3，图3为图1中所示的监测模块与控制板一实施例的连接示意图，在本实施例中，控制板20上设有声光报警模块23，控制器22与声光报警模块23电连接，用于将定时器132监测到的学习和生活内容的时间与预设在数据库中的时间阈值进行比较，若监测到的学习和生活内容的时间超出预设的时间阈值，则启动声光报警模块23进行声光报警。例如，若识别模块131一旦识别到儿童看电视的时间超过预设的时间阈值(例如一个小时)时，则启动声光报警模块23进行声光报警，提醒儿童和出门在外的儿童父母知晓。

优选地，如图4所示，图4为图1中所示的控制板与舵机板一实施例的连接示意图，在本实施例中，舵机板30上设有电机驱动模块33和避障模块34，电机驱动模块33分别与方向电机31和驱动电机32电连接；控制器22分别与电机驱动模块33和避障模块34电连接，用于控制避障模块34识别障碍，并控制电机驱动模块33动作，促使方向电机31调节行驶方向和驱动电机32调节行驶速度，以规避避障模块34识别的障碍。具体地，请见图5和图6，避障模块34包括红外障碍检测发射电路341和红外障碍检测接收电路342，红外障碍检测发射电路341包括时基集成电路u1、发光管d1、第一开关管q1、第一电阻r1和第二电阻r2，第一开关管q1的基极通过第一电阻r1与时基集成电路u1的输出引脚out相连接，第一开关管q1的集电极通过发光管d1和第二电阻r2后与工作电源相连接，第一开关管的发射极接地；红外障碍检测接收电路342包括红外接收头d2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5和第二开关管q2，红外接收头d2的电源端vcc通过第三电阻r3与工作电源vcc相连接，红外接收头d2的接地端gnd接地，红外接收头的输出端out通过第四电阻r4与第二开关管q2的基极相连，第二开关管q2的集电极通过第五电阻r5与工作电源vcc相连接，第二开关管q2的发射极接地。本实施例提供的智能儿童陪伴教育机器人，通过避障模块34规避障碍，提高机器人的避障效果、降低操作难度、提高机器人的控制精度。

进一步地，请见图7，图7为图4中所示的电机驱动模块一实施例的连接示意图，在本实施例中，电机驱动模块33包括方向控制桥电路331和驱动控制桥电路332，方向控制桥电路331分别与方向电机31和控制器22电连接；驱动控制桥电路332分别与驱动电机32和控制器22电连接。优选地，请见图8，方向控制桥电路331包括第一电机驱动模块u3，第一电机驱动模块u3的a路输入管脚1a与控制器22的第一iob管脚iob9电连接，第一电机驱动模块u3的b路输入管脚ib与控制器22的第二iob管脚iob10电连接；第一电机驱动模块u3的a路输出管脚oa与方向电机31(motor1)的正极电连接；第一电机驱动模块u3的b路输出管脚ob与方向电机31(motor1)的负极电连接。驱动控制桥电路332包括第二电机驱动模块u4，第二电机驱动模块u4的a路输入管脚与控制器22的第三iob管脚iob12相连，第二电机驱动模块u4的b路输入管脚与控制器22的第四iob管脚iob11相连；第二电机驱动模块u4的a路输出管脚oa与驱动电机32(motor2)的正极电连接；第二电机驱动模块u4的b路输出管脚ob与驱动电机32(motor2)的负极电连接。第一电机驱动模块u3和第二电机驱动模块u4均采用型号为l9110的电机驱动模块。本实施例提供的智能儿童陪伴教育机器人，通过电机驱动模块33来分别控制方向电机31和驱动电机32，从而快速调节机器人行驶方向和行驶速度，控制精度高。

优选地，参见图9，图9为图1中所示的角度检测模块一实施例的功能模块示意图，在本实施例中，角度检测模块21包括角度传感器211和转换器212，其中，角度传感器211，用于测量机器人与水平面之间的角度；转换器212分别与角度传感器211和控制器22电连接，用于将角度传感器211测量的机器人与水平面之间的的角度转换为标准电平，并将转换后的标准电平传递给控制器22，以让控制器22控制机器人动作。进一步地，请见图10，角度传感器211(u6)的发射端管脚与转换器212(u5)的反向接收器输入管脚a电连接，角度传感器211(u6)的接收端管脚与转换器212的同向接收器输出管脚b电连接；转换器212(u5)的接收器输出端ro与控制器22的接收端管脚rxd电连接，转换器212(u5)的驱动器输入端di与控制器22的发射端管脚txd电连接，转换器212的接收器输出使能端re和驱动器输出使能端de相连后与控制器22的第五iob管脚iob6电连接。控制器22采用凌阳单片机spce061a，角度传感器211采用型号为zct245al-485的双轴倾角传感器，转换器212采用的型号为max485。本实施例提供的智能儿童陪伴教育机器人，通过角度检测模块21测量出机器人与水平面之间的角度；控制器22实时读出机器人的倾角状态，控制机器人动作，自动化程度高、控制精度高。

本实施例提供的智能儿童陪伴教育机器人，采用智能核心板、控制板、舵机板和连接板，智能核心板包括声控模块、定位模块和监测模块；控制板包括角度检测模块和控制器；舵机板包括方向电机和驱动电机，方向电机与机器人前轮相连接，驱动电机与机器人后轮相连接；连接板包括无线通信模块；控制器控制声控模块发出控制指令、驱使方向电机和驱动电机动作，调节机器人的行驶方向和行驶速度，以驱动机器人行驶至儿童所在位置，并控制监测模块实时监测儿童的学习和生活状况，从而让父母远程时时了解到孩子的学习和生活状况，并远程控制机器人随时提醒孩子、观察孩子。本实施例提供的智能儿童陪伴教育机器人，自动化程度高、监测效果好；人机交互体验强、教育收效好。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。