一种扩张收缩间歇转换型儿童认知训练玩具机器人

1.本发明属于儿童教育技术领域，具体是指一种扩张收缩间歇转换型儿童认知训练玩具机器人。


背景技术：

2.儿童认知训练玩具可以帮助儿童认识、理解各种事物，有利于儿童的智力发育、培养儿童的好奇心，但是目前的认知训练玩具大多为简单的图片类和操作类玩具，整体呈零散状态，儿童在玩耍后家长不易对玩具进行清洁消毒，而且不利于对玩具进行收纳放置，并且零散的玩具在长时间玩耍后容易丢失；儿童一般没有足够的耐心，容易对单一的认知训练玩具失去兴趣，导致认知训练玩具失去应有的效果；儿童的自理能力较差，在家长不在的情况下会随意跑动，而现有的认知训练玩具玩耍期间常常散落在地面上，儿童在玩耍时摔倒，碰撞到地面上玩具零件的概率会大大增加，所以急需要一种儿童认知训练玩具来解决上述问题。


技术实现要素：

3.针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种扩张收缩间歇转换型儿童认知训练玩具机器人，解决了儿童认知训练过程中的各种问题。
4.本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种扩张收缩间歇转换型儿童认知训练玩具机器人，包括仿蜘蛛型行走支撑组件，仿蜘蛛型行走支撑组件包括仿蜘蛛型行走装置和调向支撑装置，调向支撑装置设于仿蜘蛛型行走装置上；扩张收缩型数字认知训练组件，扩张收缩型数字认知训练组件设于调向支撑装置上，扩张收缩型数字认知训练组件包括数字认知训练容纳装置和数字认知训练装置，数字认知训练装置设于数字认知训练容纳装置内；以及，间歇转换型图形认知训练组件，间歇转换型图形认知训练组件设于数字认知训练容纳装置上，间歇转换型图形认知训练组件包括图形认知训练容纳装置和图形认知训练装置，图形认知训练装置设于图形认知训练容纳装置内。
5.作为本发明的一种优选方案，其中：仿蜘蛛型行走装置包括动力箱、马达固定架、行走驱动马达、行走驱动齿轮、行走从动齿轮、行走传动转轴、行走传动轮盘、驱动臂、行走支撑腿、防滑弹性球、顶部限位臂和底部限位臂，马达固定架设于动力箱的一侧内壁上，行走驱动马达设于马达固定架上，行走驱动齿轮与行走驱动马达保持转动连接，行走驱动齿轮的轴部与动力箱的内壁保持转动连接，行走从动齿轮设于行走驱动齿轮的两侧，行走从动齿轮与行走驱动齿轮之间保持啮合连接，行走传动转轴穿过行走从动齿轮和动力箱的侧壁，行走传动转轴与行走从动齿轮之间保持固定连接，行走传动转轴与动力箱的侧壁之间保持转动连接，行走传动轮盘固定连接设于行走传动转轴的两端，驱动臂的一端转动连接设于行走传动轮盘上，驱动臂的另一端与行走支撑腿的中间靠上部位保持转动连接，防滑弹性球设于行走支撑腿的底端，顶部限位臂的一端转动连接设于动力箱的顶部侧壁上，顶部限位臂的另一端与行走支撑腿的顶部保持转动连接，底部限位臂的一端转动连接设于动
力箱的底部侧壁上，底部限位臂的另一端与驱动臂的中间部位保持转动连接。
6.作为本发明的一种优选方案，其中：调向支撑装置包括防护壳体、支撑调向转轴、外圈齿轮、调向驱动齿轮、调向驱动马达和支撑底盘，防护壳体设于动力箱上，支撑调向转轴设于防护壳体内，支撑调向转轴的底端与动力箱保持转动连接，支撑底盘固定连接设于支撑调向转轴上，防护壳体的顶端与支撑底盘的底壁保持转动连接，外圈齿轮环绕布置设于支撑调向转轴上，调向驱动齿轮与外圈齿轮之间保持啮合连接，调向驱动马达设于调向驱动齿轮的下方，调向驱动齿轮与调向驱动马达之间保持转动连接。
7.作为本发明的一种优选方案，其中：数字认知训练容纳装置包括支撑圆环、透明圆环、圆形顶盖和第一扬声器，支撑圆环设于支撑底盘上，透明圆环设于支撑圆环上，圆形顶盖设于透明圆环上，第一扬声器设于圆形顶盖上。
8.作为本发明的一种优选方案，其中：数字认知训练装置包括支撑块、固定外环、外环轮齿、随动叶板、滑槽、滑块、滑板、随动内环、内环轮齿、第一驱动盘、固定杆、固定块、异形三角齿轮、l型安装臂、数字显示屏和第一驱动马达，支撑块固定连接设于支撑底盘上，支撑块位于支撑圆环内，固定外环固定连接设于支撑块上，外环轮齿阵列布置设于固定外环的内圈，随动叶板转动连接设于支撑底盘上，滑槽阵列布置设于随动叶板上，滑块滑动连接设于滑槽内，滑板设于滑块上，随动内环设于随动叶板上，随动内环的轴部与随动叶板保持转动连接，内环轮齿阵列布置设于随动内环的外圈，异形三角齿轮转动连接设于滑板上，异形三角齿轮分别与内环轮齿和外环轮齿保持啮合连接，固定块转动连接设于异形三角齿轮上，l型安装臂设于固定块上，数字显示屏设于l型安装臂上，数字显示屏的高度与透明圆环的高度保持一致，第一驱动盘转动连接设于随动内环上，第一驱动马达设于圆形顶盖的顶部内壁上，第一驱动盘与第一驱动马达之间保持转动连接，固定杆阵列布置设于第一驱动盘的侧壁上，固定杆的一端穿过固定块，固定杆与固定块之间保持滑动连接。
9.作为本发明的一种优选方案，其中：图形认知训练容纳装置包括顶部容纳箱、透明板、防护顶盖和第二扬声器，顶部容纳箱设于圆形顶盖上，防护顶盖设于顶部容纳箱上，透明板贯穿防护顶盖的圆柱段的侧壁，第二扬声器设于防护顶盖的圆柱段的侧壁上。
10.作为本发明的一种优选方案，其中：图形认知训练装置包括第二驱动马达、第二驱动盘、旋转臂、驱动销、随动底盘、驱动槽、支撑立柱和图形块，第二驱动马达设于顶部容纳箱的顶部内壁上，第二驱动盘转动连接设于圆形顶盖的顶壁上，第二驱动盘与第二驱动马达之间保持转动连接，旋转臂与第二驱动盘的轴部保持固定连接，驱动销转动连接设于旋转臂上，随动底盘转动连接设于圆形顶盖的顶壁上，随动底盘的轴部与顶部容纳箱的中心点位于同一条竖直轴线上，支撑立柱阵列布置设于随动底盘的顶壁上，驱动槽阵列布置设于随动底盘上，驱动槽贯穿随动底盘，驱动槽设于支撑立柱的两侧，图形块设于支撑立柱上，图形块的高度与透明板的高度保持一致。
11.作为本发明的一种优选方案，其中：行走传动轮盘设有四组。
12.作为本发明的一种优选方案，其中：数字显示屏设有十组。
13.作为本发明的一种优选方案，其中：图形块设有六组，图形块之间的形状不一致。
14.优选地，动力箱内设有中央控制器，辅助实现支撑行走和认知训练等功能，中央控制器型号为stc12c6082。
15.本发明提出的一种扩张收缩间歇转换型儿童认知训练玩具机器人的有益效果如
下：（1）为了避免零散的玩具零件难以清洁消毒和收纳整理的问题，将数字显示屏和图形块放置在支撑圆环和防护顶盖内，避免接触到外部的细菌和灰尘，同时利用仿蜘蛛型行走装置使认知训练玩具可以自己行走移动，增强儿童的好奇心，提高玩具的对儿童的吸引力，而且玩具在移动过程中可以带动儿童跑动，避免儿童一直保持静坐状态。
16.（2）第一驱动盘转动时，周围的固定杆会跟随第一驱动盘一同转动，固定杆会带动异形三角齿轮整体绕着第一驱动盘的圆心转动，在此期间，异形三角齿轮还沿着固定外环和随动内环发生自转，异形三角齿轮自身转动时，异形三角齿轮的中心点距离第一驱动盘的中心点之间的距离会呈周期性变化，因此数字显示屏在跟随第一驱动盘转动的同时，数字显示屏与透明圆环之间的距离也在发生周期性变化，最终达到使数字显示屏一边转动一边伸缩的效果，可以大大提高儿童的好奇心，吸引儿童的注意力，提高认知训练效果。
17.（3）旋转臂带动驱动销转动时，驱动销转动期间与驱动槽发生接触时，可以带动随动底盘发生转动，当驱动销脱离驱动槽后，随动底盘保持静止，旋转臂在一直保持转动和无任何传感器的情况下，可以间歇性地调整各个图形块的位置，使儿童看到的图案形状可以自动转换，极大提高了儿童的好奇心。
18.（4）图形块转动时，可以通过正转和反转来切换不同的形状，家长可以根据前后不同的图案形状来训练儿童的记忆力。
19.（5）调向驱动齿轮带动外圈齿轮转动时，外圈齿轮可以带动支撑调向转轴转动，支撑底盘会跟随支撑调向转轴一同转动，此时透明板的方位会发生改变，透明板在左右转动时，可以自动适应儿童的观看视角，而且还可以起到吸引儿童的效果。
20.（6）第一扬声器和第二扬声器可以对数字显示屏上显示的数字和透明板正对的图形块进行语音提醒，加深儿童的记忆力。
21.（7）防滑弹性球不仅可以有效增强行走支撑腿的抓地力，而且还能避免行走支撑腿的底端长时间与地面接触后发生磨损。
附图说明
22.图1为本发明提出的一种扩张收缩间歇转换型儿童认知训练玩具机器人的整体结构示意图；图2为本发明提出的仿蜘蛛型行走支撑组件的整体结构示意图；图3为本发明提出的动力箱的内部结构示意图；图4为本发明提出的防护壳体的内部结构示意图；图5为本发明提出的扩张收缩型数字认知训练组件的整体结构示意图；图6为本发明提出的数字认知训练装置的整体结构示意图；图7为图6的a部分的局部放大图；图8为本发明提出的随动叶板的整体结构示意图；图9为本发明提出的顶部容纳箱的内部结构示意图；图10为本发明提出的旋转臂的整体结构示意图；图11为本发明提出的一种扩张收缩间歇转换型儿童认知训练玩具机器人的原理框图；
图12为本发明提出的一种扩张收缩间歇转换型儿童认知训练玩具机器人的模块电路图；图13为本发明提出的第一扬声器和第二扬声器的电路图。
23.其中，1、仿蜘蛛型行走支撑组件，11、仿蜘蛛型行走装置，110、动力箱，111、马达固定架，112、行走驱动马达，113、行走驱动齿轮，114、行走从动齿轮，115、行走传动转轴，116、行走传动轮盘，117、驱动臂，118、行走支撑腿，119、防滑弹性球，1110、顶部限位臂，1111、底部限位臂，12、调向支撑装置，120、防护壳体，121、支撑调向转轴，122、外圈齿轮，123、调向驱动齿轮，124、调向驱动马达，125、支撑底盘，2、扩张收缩型数字认知训练组件，21、数字认知训练容纳装置，210、支撑圆环，211、透明圆环，212、圆形顶盖，213、第一扬声器，22、数字认知训练装置，220、支撑块，221、固定外环，222、外环轮齿，223、随动叶板，224、滑槽，225、滑块，226、滑板，227、随动内环，228、内环轮齿，229、第一驱动盘，2210、固定杆，2211、固定块，2212、异形三角齿轮，2213、l型安装臂，2214、数字显示屏，2215、第一驱动马达，3、间歇转换型图形认知训练组件，31、图形认知训练容纳装置，310、顶部容纳箱，311、透明板，312、防护顶盖，313、第二扬声器，32、图形认知训练装置，320、第二驱动马达，321、第二驱动盘，322、旋转臂，323、驱动销，324、随动底盘，325、驱动槽，326、支撑立柱，327、图形块。
24.在图12的中央控制器的电路图中，+5v为电路的供电电源，gnd为接地端，xtal1为晶振，c1和c2为晶振的起振电容；在图13的电路图中，p为电位器，c3-c5为电容，r1为电阻器，rl为扬声器。
25.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
具体实施方式
26.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。
27.作为本发明的一个新的实施例，如图1所示，本发明提出了一种扩张收缩间歇转换型儿童认知训练玩具机器人，包括仿蜘蛛型行走支撑组件1，仿蜘蛛型行走支撑组件1包括仿蜘蛛型行走装置11和调向支撑装置12，调向支撑装置12设于仿蜘蛛型行走装置11上；扩张收缩型数字认知训练组件2，扩张收缩型数字认知训练组件2设于调向支撑装置12上，扩张收缩型数字认知训练组件2包括数字认知训练容纳装置21和数字认知训练装置22，数字认知训练装置22设于数字认知训练容纳装置21内；以及，间歇转换型图形认知训练组件3，间歇转换型图形认知训练组件3设于数字认知训练容纳装置21上，间歇转换型图形认知训练组件3包括图形认知训练容纳装置31和图形认知训练装置32，图形认知训练装置32设于图形认知训练容纳装置31内。
28.如图2和图3所示，仿蜘蛛型行走装置11包括动力箱110、马达固定架111、行走驱动马达112、行走驱动齿轮113、行走从动齿轮114、行走传动转轴115、行走传动轮盘116、驱动臂117、行走支撑腿118、防滑弹性球119、顶部限位臂1110和底部限位臂1111，马达固定架111设于动力箱110的一侧内壁上，行走驱动马达112设于马达固定架111上，行走驱动齿轮
113与行走驱动马达112保持转动连接，行走驱动齿轮113的轴部与动力箱110的内壁保持转动连接，行走从动齿轮114设于行走驱动齿轮113的两侧，行走从动齿轮114与行走驱动齿轮113之间保持啮合连接，行走传动转轴115穿过行走从动齿轮114和动力箱110的侧壁，行走传动转轴115与行走从动齿轮114之间保持固定连接，行走传动转轴115与动力箱110的侧壁之间保持转动连接，行走传动轮盘116固定连接设于行走传动转轴115的两端，驱动臂117的一端转动连接设于行走传动轮盘116上，驱动臂117的另一端与行走支撑腿118的中间靠上部位保持转动连接，防滑弹性球119设于行走支撑腿118的底端，顶部限位臂1110的一端转动连接设于动力箱110的顶部侧壁上，顶部限位臂1110的另一端与行走支撑腿118的顶部保持转动连接，底部限位臂1111的一端转动连接设于动力箱110的底部侧壁上，底部限位臂1111的另一端与驱动臂117的中间部位保持转动连接。
29.如图2和图4所示，调向支撑装置12包括防护壳体120、支撑调向转轴121、外圈齿轮122、调向驱动齿轮123、调向驱动马达124和支撑底盘125，防护壳体120设于动力箱110上，支撑调向转轴121设于防护壳体120内，支撑调向转轴121的底端与动力箱110保持转动连接，支撑底盘125固定连接设于支撑调向转轴121上，防护壳体120的顶端与支撑底盘125的底壁保持转动连接，外圈齿轮122环绕布置设于支撑调向转轴121上，调向驱动齿轮123与外圈齿轮122之间保持啮合连接，调向驱动马达124设于调向驱动齿轮123的下方，调向驱动齿轮123与调向驱动马达124之间保持转动连接。
30.如图5所示，数字认知训练容纳装置21包括支撑圆环210、透明圆环211、圆形顶盖212和第一扬声器213，支撑圆环210设于支撑底盘125上，透明圆环211设于支撑圆环210上，圆形顶盖212设于透明圆环211上，第一扬声器213设于圆形顶盖212上。
31.如图5-图8所示，数字认知训练装置22包括支撑块220、固定外环221、外环轮齿222、随动叶板223、滑槽224、滑块225、滑板226、随动内环227、内环轮齿228、第一驱动盘229、固定杆2210、固定块2211、异形三角齿轮2212、l型安装臂2213、数字显示屏2214和第一驱动马达2215，支撑块220固定连接设于支撑底盘125上，支撑块220位于支撑圆环210内，固定外环221固定连接设于支撑块220上，外环轮齿222阵列布置设于固定外环221的内圈，随动叶板223转动连接设于支撑底盘125上，滑槽224阵列布置设于随动叶板223上，滑块225滑动连接设于滑槽224内，滑板226设于滑块225上，随动内环227设于随动叶板223上，随动内环227的轴部与随动叶板223保持转动连接，内环轮齿228阵列布置设于随动内环227的外圈，异形三角齿轮2212转动连接设于滑板226上，异形三角齿轮2212分别与内环轮齿228和外环轮齿222保持啮合连接，固定块2211转动连接设于异形三角齿轮2212上，l型安装臂2213设于固定块2211上，数字显示屏2214设于l型安装臂2213上，数字显示屏2214的高度与透明圆环211的高度保持一致，第一驱动盘229转动连接设于随动内环227上，第一驱动马达2215设于圆形顶盖212的顶部内壁上，第一驱动盘229与第一驱动马达2215之间保持转动连接，固定杆2210阵列布置设于第一驱动盘229的侧壁上，固定杆2210的一端穿过固定块2211，固定杆2210与固定块2211之间保持滑动连接。
32.如图1和图9所示，图形认知训练容纳装置31包括顶部容纳箱310、透明板311、防护顶盖312和第二扬声器313，顶部容纳箱310设于圆形顶盖212上，防护顶盖312设于顶部容纳箱310上，透明板311贯穿防护顶盖312的圆柱段的侧壁，第二扬声器313设于防护顶盖312的圆柱段的侧壁上。
33.如图9和图10所示，图形认知训练装置32包括第二驱动马达320、第二驱动盘321、旋转臂322、驱动销323、随动底盘324、驱动槽325、支撑立柱326和图形块327，第二驱动马达320设于顶部容纳箱310的顶部内壁上，第二驱动盘321转动连接设于圆形顶盖212的顶壁上，第二驱动盘321与第二驱动马达320之间保持转动连接，旋转臂322与第二驱动盘321的轴部保持固定连接，驱动销323转动连接设于旋转臂322上，随动底盘324转动连接设于圆形顶盖212的顶壁上，随动底盘324的轴部与顶部容纳箱310的中心点位于同一条竖直轴线上，支撑立柱326阵列布置设于随动底盘324的顶壁上，驱动槽325阵列布置设于随动底盘324上，驱动槽325贯穿随动底盘324，驱动槽325设于支撑立柱326的两侧，图形块327设于支撑立柱326上，图形块327的高度与透明板311的高度保持一致。
34.优选地，行走传动轮盘116设有四组。
35.优选地，数字显示屏2214设有十组。
36.优选地，图形块327设有六组，图形块327之间的形状不一致。
37.优选地，动力箱110内设有中央控制器，辅助实现支撑行走和认知训练等功能，中央控制器型号为stc12c6082。
38.具体使用时，用户将本发明放在地面上或桌子上，中央控制器辅助控制启动第一驱动马达2215，第一驱动马达2215带动第一驱动盘229转动，第一驱动盘229转动时，周围的固定杆2210会跟随第一驱动盘229一同转动，固定杆2210会带动异形三角齿轮2212整体绕着第一驱动盘229的圆心转动，在此期间，异形三角齿轮2212还沿着固定外环221和随动内环227发生自转，异形三角齿轮2212自身转动时，异形三角齿轮2212的中心点距离第一驱动盘229的中心点之间的距离会呈周期性变化，因此数字显示屏2214在跟随第一驱动盘229转动的同时，数字显示屏2214与透明圆环211之间的距离也在发生周期性变化，最终达到使数字显示屏2214一边转动一边伸缩的效果，可以大大提高儿童的好奇心，提高认知训练效果，在数字显示屏2214周期性收缩时，滑板226和滑块225会沿着滑槽224往复滑动，固定块2211沿着固定杆2210反复滑动，以此来配合异形三角齿轮2212沿着内环轮齿228和固定外环221转动，而且在数字显示屏2214转动伸缩的过程中，可以通过第一扬声器213播放相应的数字，来训练儿童对数字的认知能力；当需要训练儿童的图形认知能力时，启动第二驱动马达320，第二驱动马达320带动第二驱动盘321和旋转臂322一同转动，旋转臂322带动驱动销323转动，驱动销323转动期间与驱动槽325发生接触时，可以带动随动底盘324发生转动，当驱动销323脱离驱动槽325后，随动底盘324保持静止，最终可以间歇性地调整各个图形块327的位置，使儿童看到的图案形状可以自动转换，极大提高了儿童的好奇心，图形块327转动期间，可以通过第二扬声器313播放相对应的图形名称，训练儿童对图形的认知力和记忆力；调向驱动马达124带动调向驱动齿轮123转动时，调向驱动齿轮123会带动外圈齿轮122一同转动，外圈齿轮122可以带动支撑调向转轴121转动，支撑底盘125会跟随支撑调向转轴121一同转动，此时透明板311的方位会发生改变，透明板311在左右转动时，可以自动适应儿童的观看视角，而且还可以起到吸引儿童的效果；当儿童逐渐对玩具失去兴趣时，可以启动行走驱动马达112，行走驱动马达112带动行走驱动齿轮113转动，行走驱动齿轮113带动两侧的行走从动齿轮114转动，行走从动齿轮114带动行走传动转轴115和行走传动轮盘116一同转动，行走传动轮盘116转动的过程中，会不断地带动驱动臂117向前伸出和向后回拉，驱动臂117向前伸出时，行走支撑腿118向上抬起拖离地面，当驱动臂117向后回拉时，行走
支撑腿118向下移动，从而不断改变行走支撑腿118的位置，使得动力箱110跟随行走支撑腿118一同移动，以此来提高玩具对儿童的吸引力，以上便是本发明整体的工作流程，下次使用时重复此步骤即可。
39.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
40.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
41.以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。