儿童趣味地球仪的制作方法

本发明涉及智能交互式益智玩具技术领域。

背景技术：

地球仪在儿童教育中是非常必要的教具，它对于儿童理解昼夜交替现象和四季变化现象的成因，认识主要地形区和主要大洲地形特点具有重要的意义。然而传统的地球仪，儿童只能通过书本平面图和普通地球仪来认识地球，当儿童需要查找或了解一个自己知道名字却不知道具体坐标的地方时，非常困难，可能对儿童的学习兴趣造成影响。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供一种儿童趣味地球仪。使用时，使用者只需说出想要查找的地理位置关键词，系统就会在地球仪上搜索出想要的地理位置，并通过一系列的机械运动使地球仪上的方位呈现在使用者的面前，使用过程简单易懂，极大地激发了儿童的学习兴趣，方便了家长的教学。

本发明采用的技术方案是：提供一种儿童趣味地球仪，包括立方体形的箱体，箱体的前面为透明玻璃材质；箱体内腔内接有磁导球，磁导球的表面设置有世界地图；箱体的顶面和左侧面均设置有传动机构；所述传动机构包括铁芯，缠绕在铁芯表面的线圈，铁芯的上面设置有步进电机，且铁芯轴向的中间部分与步进电机的输出端螺纹连接，铁芯与步进电机均安装在封装机壳内，封装机壳与箱体采用插接固定；箱体的前侧面中心位置插接有凸透镜；箱体的右侧面安装有拾音器，箱体的右侧面中心位置安装有主板；主板上安装有处理器、储存器和D/A转换器，步进电机、线圈、扬声器、拾音器均通过主板与D/A转换器相连，储存器内存储有离线地图数据，D/A转换器和储存器均与处理器连接。

进一步优化本技术方案，儿童趣味地球仪的磁导球内部在赤道位置和0°经线位置均嵌套有回正线圈，回正线圈的输入端与D/A转换器的输出端相连。

进一步优化本技术方案，儿童趣味地球仪的主板上设有USB扩展槽。

进一步优化本技术方案，儿童趣味地球仪的箱体前面的顶部设置有扬声器，扬声器与主板上的D/A转换器相连。

本发明与传统地球仪相比，其有益效果在于：1、设置有世界地图的磁导球内接在立方体形的箱体内，保证磁导球可以自由转动且中心固定；传动机构中铁芯与线圈组合组成电磁铁，线圈通电后，电磁铁将磁导球磁化，当电磁铁旋转的时候，磁导球即随着电磁铁旋转，在箱体的顶面和左侧面均设置传动机构，使磁导球获得水平和竖直两个方向的旋转自由度；箱体的前面为透明玻璃材质，增加箱体内的采光，箱体前面中心位置插接安装有凸透镜，通过传动机构将想要的地理位置旋转到凸透镜的中心，让使用者观察到想要的地图区域放大后的效果；铁芯轴向的中间部分与步进电机的输出端螺纹连接，步进电机转动，铁芯随着步进电机转动；传动机构中的铁芯与步进电机均安装在封装机壳内，可以有效的起到防尘和提高安全系数的作用，提高了装置的稳定性；箱体的右侧面安装有拾音器，箱体的右侧面中心位置安装有主板；主板上安装有处理器、储存器和D/A转换器，步进电机、线圈、扬声器、拾音器均通过主板与D/A转换器相连，D/A转换器和储存器均与处理器连接，使用者说出想要查找的地理关键字，通过拾音器传到处理器进行识别，处理器识别完后将所要搜索项与储存器内的离线地图数据进行比对选择，并计算出一个以赤道与0°经线交点为坐标原点的坐标，处理器将坐标信息传给D/A转换器，D/A转换器控制线圈和步进电机的通电与断电；箱体顶面的传动机构先动，顶部线圈与步进电机通电，磁导球被磁化为水平方向的磁体并随着步进电机水平转动，D/A转换器将已转动距离与收到的横坐标信息对比，当两者相等时，步进电机停转，然后线圈断电，横向转动完成，竖直方向的转动原理相同；箱体底面设置有支座，可以防止箱体底面由于长时间接地受潮而被腐蚀，延长装置的使用寿命；使用者可以通过这样的一种智能交互的方式学到地理信息，相对于平面世界地图更加直观地认识地球的的地理格局，这样的教学方式亦可以大大得提高儿童的学习兴趣；2、磁导球内部在赤道位置和0°经线位置均嵌套有回正线圈，回正线圈的输入端D/A转换器的输出端相连，当完成一个坐标位置的寻找时，磁导球并不在初始坐标的位置，影响下一次的转动，增设回正线圈后，D/A转换器将顶部铁芯转动到初始的位置，然后将竖直方向的回正线圈通电，由于磁场作用，磁导球自动与铁芯对齐回正，另一个方向的回正原理相同；3、主板上设有USB扩展槽，通过USB扩展槽可以直接访问储存器，对内部离线地图数据和其他数据更新，以保证搜索效果的准确性；4、箱体前面的顶部设置有扬声器，扬声器与主板上的D/A转换器相连，使用者说出想要查找的地理位置关键词后，经处理器识别后提供出多个备选项，通过扬声器语音播报给使用者供使用者二次选择，使搜索结果更加精确，同时储存器内存放有关键地理位置的简介信息，搜索结束后，扬声器可以播放储存在储存器里的该地点的介绍，让使用者了解到更多的该地点的信息，提高了儿童的学习效率，激发了儿童的学习兴趣。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的回正功能结构示意图；

图3为本发明的系统图；

图中，1、步进电机；2、封装机壳；3、铁芯；4、箱体；5、拾音器；6、USB扩展槽；7、主板；8、线圈；9、磁导球；10、凸透镜；11、扬声器；12、回正线圈；13、支座。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-3图所示，儿童趣味地球仪，包括立方体形的箱体4，箱体4的前面为透明玻璃材质；箱体4内腔内接有磁导球9，磁导球9的表面设置有世界地图；箱体4的顶面和左侧面均设置有传动机构；所述传动机构包括铁芯3，缠绕在铁芯3表面的线圈8，铁芯3的上面设置有步进电机1，且铁芯3轴向的中间部分与步进电机1的输出端螺纹连接，铁芯3与步进电机1均安装在封装机壳2内，封装机壳2与箱体4采用插接固定；箱体4的前侧面中心位置插接有凸透镜10；箱体4的右侧面安装有拾音器5，箱体4的右侧面中心位置安装有主板7；主板7上安装有处理器、储存器和D/A转换器，步进电机1、线圈8、扬声器11、拾音器5均通过主板7与D/A转换器相连，储存器内存储有离线地图数据，D/A转换器和储存器均与处理器连接；磁导球9内部在赤道位置和0°经线位置均嵌套有回正线圈12，回正线圈12的输入端与D/A转换器的输出端相连；主板7上设有USB扩展槽6；箱体4前面的顶部设置有扬声器11，扬声器11与主板7上的D/A转换器相连。

使用时，接通装置的电源，装置内的语音识别系统初始化完毕，使用者说出想要查看的地理位置关键词，声音通过拾音器5拾取转化为电信号传入处理器，处理器将电信号与离线地图数据中的数据进行对比，挑选出关键信息语音播报出来供使用者选择，使用者通过语音选择自己想要的选项，处理器提取最终的地理坐标，将坐标信息传给D/A转换器，D/A转换器将控制信号传给顶面和左侧面的传动机构；单个传动机构动作，首先线圈8通电使磁导球9磁化，使磁导球9可以跟随缠绕线圈8的铁芯3一起旋转，步进电机1根据所得到的控制信号带着铁芯3旋转指定的角度；当单个方向旋转到位时，该传动机构中的线圈8随即停止通电，另一动机构中的线圈8通电，随即开始动作，动作结束后凸透镜10中间位置所呈现的坐标即为所搜寻的坐标，同时扬声器11播放储存在储存器内的该地点的简介；使用完毕后，系统开始进行自动回正，首先将顶面和左侧面的两个传动机构中的铁芯3都旋转到初始位置并保持不动，赤道位置回正线圈12与左侧面传动机构铁芯3上的线圈8通电，受磁力作用磁导球9的赤道线回正完成，0°经线的回正道理相同。

本发明在使用过程中应注意：装置利用电磁场原理较多，使用时应尽量减少周围磁场对装置的影响，应避免与通电线圈8永磁体等易产生电场磁场的物品同时使用；主板7上设置有USB扩展槽6，为了保证所获取地理位置的准确性和及时性，应定期通过USB扩展槽6来更新存储器内的离线地图数据和地理位置简介的数据；本发明中的处理器可以采用单片机，也可以根据实际使用中需求的价格和性能选取更合适的处理器；为了达到更好的使用效果，本发明中的步进电机1应尽量选用高频率小步距的步进电机1；如果有足够的资金投入，磁导球9表面的世界地图也可以采用荧光材料进行涂敷，使装置在夜晚使用的时候更加直观和美观；本发明如果长期不使用，应对关键活动部分如步进电机1等进行防锈处理，以免因长时间放置导致活动部件氧化腐蚀，影响装置的使用。