一种智能教学机器人的制作方法

本发明涉及机器人领域，具体而言，涉及一种智能教学机器人。

背景技术：

目前人工智能技术得到空前的发展，各行各业都开始利用人工智能技术，使各行各业都带来了崭新的发展机遇。

在教学领域，也逐渐尝试引用人工智能设备进行现代化教学的改进，通过人工智能设备能够大幅度提升教学效率，减少备课时间，提升课程效果。人工智能设备同样也能应用于家庭教育，使学龄儿童在家庭就能够接收到良好的教育，也能够家长节省时间及精力。

但目前的人工智能教学设备发展存在的问题是发展时间较短，结构比较单一，不能多样化地进行教学。

技术实现要素：

本发明提供了一种智能教学机器人，旨在解决现有技术中的上述问题。

本发明是这样实现的：

一种智能教学机器人，包括机体，所述机体包括机身及头部，头部设置在机身的上部，且头部能够转动；机体包括控制系统、行走系统、展示系统、语音播放系统及输入系统，所述行走系统包括连接控制系统的滚轮，所述展示系统包括连接控制系统的触控显示屏，所述语音播放系统包括连接控制系统的播放器，所述输入系统包括连接控制系统的音频输入模块；所述滚轮设置在机身的底部，所述触控显示屏设置在头部，所述机身上还设置有展示板。

进一步地，所述滚轮有四个，所述机身的底面呈圆形，所述滚轮环形分布在机身的底部；机身的侧面为弧形结构，机身的上部较小、底部较大。

进一步地，所述机身上开设有矩形的安装孔，所述展示板为矩形，所述展示板安装在安装孔处，且展示板通过活动机构与机身相连，使得展示板能够从安装孔处移开；所述机身位于所述展示板的前侧且靠下的部位形成平台，在平台上设置有能够放笔的凹槽。

进一步地，所述活动机构包括依次相连的基座、第一连杆、连接头、第二连杆及连接座，所述基座设置在机身内部，所述第一连杆与基座球铰连接，所述第一连杆的端部与连接头相连，所述第二连杆的一端与连接头球铰连接，所述第二连杆的另一端与连接座球铰连接，所述连接座设置在所述展示板的背部。

进一步地，所述机身包括底板，所述机身内部设置有位于底板上的电机，机身外部设置有用于控制电机正向转动、反向转动及关闭的开关，电机的轴线方向为水平；电机的输出轴上连接有第一小齿轮及第二小齿轮；第一小齿轮的上方设置有与其啮合的第一大齿轮，第一大齿轮的上方设置有推板，所述推板与机身滑动连接，所述推板的底部设有垂直于展示板的齿条，第一大齿轮与齿条啮合连接；推板的端部与展示板的背部卡接；所述活动机构的延伸长度大于齿条的长度；

所述第二小齿轮的上方设置有转轴，转轴可转动地设置在机身上，转轴上设置有第二大齿轮及卷筒，第二大齿轮与转轴键连接，且第二大齿轮与第二小齿轮啮合；所述卷筒套在转轴外部且与转轴摩擦连接，在转轴上还套设有两个顶套，两个顶套通过顶丝连接在转轴上，卷筒的两端分别与一个顶套贴合；卷筒上缠绕有拉丝，拉丝的端部连接在展示板的背部，在机身内部设置有连接柱，在连接柱上开设有穿线孔，所述拉丝穿过所述穿线孔，使得展示板与卷筒之间的拉丝呈l形；所述安装孔处设置有用于防止展示板进入机身内部的挡台，所述挡台为环形，展示板的背部与挡台贴合，且展示板的侧部与安装孔的侧壁贴合。

进一步地，两个所述播放器对称设置于机身的侧上方，所述音频输入模块设于所述头部，且音频输入模块位于触控显示屏的下方；所述开关位于所述机身的底部。

进一步地，所述机体为1-1.5米高，机体的重量为20-40公斤，机身及头部用塑料制成，滚轮用橡胶制成，机身距离地面间隙为8厘米，头部能够转动180°。

本发明提供的智能教学机器人，能够智能化地进行教学工作，其行走系统能够行走，展示系统能够播放视频，语音播放系统能够播放语音，输入系统能够识别语音输入，使得机器人能够与人进行语音互动，具有较高的智能化水平，且展示板能够进行书写、演示，使教学工作更加方便。能够广泛应用于幼儿园、小学、中学、大学以及其他教育机构，也能作为家庭教师使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的智能教学机器人的主视示意图；

图2是本发明实施例提供的智能教学机器人中控制系统连接的示意图；

图3是本发明实施例提供的智能教学机器人中机身的剖视示意图，此时展示板位于机身内部；

图4是本发明实施例提供的智能教学机器人中机身的剖视示意图，此时展示板位于机身外部，且推板及齿条移动至极限位置；

图5是本发明实施例提供的智能教学机器人中机身的剖视示意图，此时展示板位于机身外部，展示板与推板分离；

图6是本发明实施例提供的智能教学机器人中电机的连接结构示意图；

图7是本发明实施例提供的智能教学机器人中转轴与卷筒的连接结构示意图；

图8是本发明实施例提供的智能教学机器人中连接柱的剖视示意图。

附图标记汇总：机体11、机身12、头部13、控制系统14、行走系统15、展示系统16、语音播放系统17、输入系统18、滚轮19、触控显示屏20、播放器21、音频输入模块22、展示板23、安装孔24、平台25、凹槽26、基座27、第一连杆28、连接头29、第二连杆30、连接座31、底板32、电机33、开关34、第一小齿轮35、第二小齿轮36、第一大齿轮37、推板38、齿条39、转轴40、第二大齿轮41、卷筒42、顶套43、顶丝44、拉丝45、连接柱46、穿线孔47、挡台48。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例，请参阅图1-图8。

本实施例提供了一种智能教学机器人，能够智能化地进行教学工作，其行走系统15能够行走，展示系统16能够播放视频，语音播放系统17能够播放语音，输入系统18能够识别语音输入，使得机器人能够与人进行语音互动，具有较高的智能化水平，且展示板23能够进行书写、演示，使教学工作更加方便。能够广泛应用于幼儿园、小学、中学、大学以及其他教育机构，也能作为家庭教师使用。

如图1及图2所示，智能教学机器人，包括机体11，机体11包括机身12及头部13，头部13设置在机身12的上部，且头部13能够转动；机体11包括控制系统14、行走系统15、展示系统16、语音播放系统17及输入系统18，行走系统15包括连接控制系统14的滚轮19，展示系统16包括连接控制系统14的触控显示屏20，语音播放系统17包括连接控制系统14的播放器21，输入系统18包括连接控制系统14的音频输入模块22；滚轮19设置在机身12的底部，触控显示屏20设置在头部13，机身12上还设置有展示板23。

机身12及头部13组成机器人的机体11，使其看起来十分美观、和谐，容易被广大消费者接受，且方便多种教学设施的设置。控制系统14能够控制其他部件工作，控制系统14控制行走系统15的滚轮19工作，使机器人能够移动。触控显示屏20能够播放视频，也能够使人们通过触控的方式对机器人进行控制，播放器21能够播放声音，可以单独使用，也能够配合触控显示屏20同时使用，音频输入模块22可以接受语音指示，并对语音进行识别分析，传递给控制系统14生成控制指令，使机器人十分智能。输入系统18还可以包括键盘或者类似的输入设备，也可以包括usb接口等，使电脑能够与机器人连接，通过电脑对机器人进行控制。也可以包括蓝牙模块或wi-fi模块，使得机器人可以通过手机等终端进行操控。

机器人在进行教学时，通过视频展示、语音播放等形式实现，学员也可以与机器人进行互动回答，取得更好的教学效果，教师也可以在机身12上设置的展示板23上进行书写展示，辅助教学，使教学效果更好。

滚轮19有四个，机身12的底面呈圆形，滚轮19环形分布在机身12的底部；机身12的侧面为弧形结构，机身12的上部较小、底部较大。这种结构的机身12十分稳定，在行走过程中遇到障碍物也不容易侧翻，在家庭使用时，调皮的小孩子也不容易将机器人推翻，给使用带来了便利。

如图3所示，机身12上开设有矩形的安装孔24，展示板23为矩形，展示板23安装在安装孔24处，且展示板23通过活动机构与机身12相连，使得展示板23能够从安装孔24处移开；机身12位于展示板23的前侧且靠下的部位形成平台25，在平台25上设置有能够放笔的凹槽26。

矩形结构的安装板及安装孔24方便设计，结构稳固。通过活动机构与机身12相连的方式，使展示板23能够脱离安装孔24，并且能够大角度大幅度地进行转动，使展示效果更好，各方位的学员均能够较清楚地看到展示板23上展示的内容。由于机身12类似椭球形，展示板23为矩形，因此在机身12上形成了平台25结构，平台25方便放置物品，凹槽26内能够放置笔及其他教学工具。且凹槽26的设置使得展示板23在移出及安放时不会受到笔的影响。

如图3所示，活动机构包括依次相连的基座27、第一连杆28、连接头29、第二连杆30及连接座31，基座27设置在机身12内部，第一连杆28与基座27球铰连接，第一连杆28的端部与连接头29相连，第二连杆30的一端与连接头29球铰连接，第二连杆30的另一端与连接座31球铰连接，连接座31设置在展示板23的背部。

通过上述结构使得展示板23能够360°旋转，大范围内可拉伸、缩回，十分方便调节。

如图3及图6所示，机身12包括底板32，机身12内部设置有位于底板32上的电机33，机身12外部设置有用于控制电机33正向转动、反向转动及关闭的开关34，电机33的轴线方向为水平；电机33的输出轴上连接有第一小齿轮35及第二小齿轮36；第一小齿轮35的上方设置有与其啮合的第一大齿轮37，第一大齿轮37的上方设置有推板38，推板38与机身12滑动连接，推板38的底部设有垂直于展示板23的齿条39，第一大齿轮37与齿条39啮合连接；推板38的端部与展示板23的背部卡接；活动机构的延伸长度大于齿条39的长度；

第二小齿轮36的上方设置有转轴40，转轴40可转动地设置在机身12上，转轴40上设置有第二大齿轮41及卷筒42，第二大齿轮41与转轴40键连接，且第二大齿轮41与第二小齿轮36啮合；卷筒42套在转轴40外部且与转轴40摩擦连接，在转轴40上还套设有两个顶套43，两个顶套43通过顶丝44连接在转轴40上，卷筒42的两端分别与一个顶套43贴合；卷筒42上缠绕有拉丝45，拉丝45的端部连接在展示板23的背部，在机身12内部设置有连接柱46，在连接柱46上开设有穿线孔47，拉丝45穿过穿线孔47，使得展示板23与卷筒42之间的拉丝45呈l形；安装孔24处设置有用于防止展示板23进入机身12内部的挡台48，挡台48为环形，展示板23的背部与挡台48贴合，且展示板23的侧部与安装孔24的侧壁贴合。

底板32是机身12底部的板件，滚轮19安装在底板32的底部，将电机33设置在机身12的底板32上，由于电机33具有较大的重量，使得机器人的重心更低，更加稳定。大齿轮与小齿轮配合关系使得最终的输出转速得以降低。电机33共连接了两组推动机构，用来带动展示板23工作。第一小齿轮35、第一大齿轮37、齿条39、推板38组成第一组机构，第二小齿轮36、转轴40、第二大齿轮41、卷筒42、拉丝45组成了第二组机构。

电机33能够电动齿条39及推板38朝向展示板23或者远离展示板23运动，且推板38的端部与展示板23为卡接的关系，使推板38能够与展示板23连接或分离，较为自由。且齿条39具有一定的长度，当齿条39运行至端部后就与第一大齿轮37脱离啮合，脱离后第一大齿轮37的转动将不能带动推板38移动。

如图7所示，在第二组机构中，第二大齿轮41与第二小齿轮36啮合，卷筒42与第二大齿轮41均设置在转轴40上，使第二小齿轮36转动能够带动卷筒42转动。当第二小齿轮36沿一个方向转动时，带动拉丝45向卷筒42上收回，使拉丝45带动展示板23向机身12移动。如图8所示，连接柱46的设置，使拉丝45在机身12内部的走线更加合理。卷筒42与转轴40是摩擦力连接的，在卷筒42的两端设置了顶套43，顶套43通过顶丝44与转轴40连接，通过顶丝44的作用使顶套43能够紧密且稳定地连接在该位置，使得卷筒42不能够在轴向移动。在平常状态下转轴40通过摩擦力带动卷筒42转动，当展示板23回位后，展示板23不能再继续向机身12内部移动，此时如果转轴40继续转动将不能够带动卷筒42转动，此时转轴40转动而卷筒42不转，以此保证展示板23及机身12不会被拉坏。

平常状态下，展示板23位于安装孔24处，并与安装孔24的侧壁以及挡台48贴合，当需要将展示板23取出时，启动电机33，使推板38向外推动展示板23，同时卷筒42转动拉丝45被释放。展示板23被推出后展示板23的侧部具有手持的部位，此时手持展示板23可以使展示板23与推板38分离，或者等到推板38移动至极限位置后，再手动使展示板23与推板38分离，此时电机33继续转动而推板38不动，且拉丝45继续被释放。之后在合适的时候关闭电机33。此时展示板23的背部连接有拉丝45及活动机构，使用者可手持展示板23并任意角度地转动。在需要收回展示板23时反向启动电机33，使拉丝45回收，同时手动将展示板23调整至合适位置使展示板23在回收过程中能够与推板38连接。随着电机33转动展示板23与推板38卡接，此时手可以离开展示板23，使拉丝45及推板38将展示板23拉回，如果展示板23与挡台48贴合后电机33仍继续转动，此时推板38与展示板23分离，且转轴40的转动不再带动卷筒42转动，使展示板23不再向内移动，展示板23及机身12能够被保护。

如图1所示，两个播放器21对称设置于机身12的侧上方，音频输入模块22设于头部13，且音频输入模块22位于触控显示屏20的下方；开关34位于机身12的底部。各部件设置的位置方便机器人的使用，开关34位于底板32下方，使其靠近电机33，方便布线，且平常状态下不容易触碰到开关34，使电机33的运行能够较好地控制。机体11为1-1.5米高，机体11的重量为20-40公斤，机身12及头部13用塑料制成，滚轮19用橡胶制成，机身12距离地面间隙为8厘米，头部13能够转动180°。这种设计使得机器人更加实用，更容易被市场接受。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。