幼教机器人的制作方法

本发明涉及机器人领域，特别涉及一种幼教机器人。

背景技术：

随着社会的发展，幼教电子设备越来越智能化，机器人成为生活中必不可少的电子设备，机器人包括教育机器人、陪伴机器人和玩具机器人等。教育机器人是一种能够帮助儿童进行情感教育、启迪心智和训练语言的数码产品，通过让儿童赏音乐、听故事和学英语等，提高儿童发展语言能力、想象能力及音乐感受能力，从而促进儿童的全面成长。机器人通过播放儿歌、诗词、知识性故事等让儿童学习、跟读和赏析，为了避免儿童在学习的过程分心，机器人一般通过独特的造型、声音和灯光来吸引儿童的注意力。然而，传统幼教机器人的开关电源模块部分使用的元器件较多，电路结构复杂，硬件成本较高，不方便维护。另外，由于传统幼教机器人的开关电源模块部分缺少相应的电路保护功能，例如：限流保护功能，造成电路的安全性和可靠性较差。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高的幼教机器人。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种幼教机器人，包括外壳、电机、拨轮、运动模块、照明模块、导光光纤、反光罩、单片机、开关电源模块、存储器、信号处理模块和扬声器，所述运动模块与所述电机连接，所述运动模块包括拨叉、连接件、转轴和运动部件，所述外壳为设有通孔的空腔体，所述转轴固设于所述外壳的内部，所述连接件与所述转轴铰接，所述运动部件与所述连接件固接，所述运动部件通过所述通孔伸出所述外壳，且所述通孔设有让位空间，所述拨叉与所述连接件固接；

所述电机固设于所述外壳的内部，所述电机包括输出轴，所述拨轮与所述输出轴固接，所述拨轮设有偏心轴，所述偏心轴与所述输出轴分别固设于所述拨轮的两侧壁上；所述拨叉呈u型，所述偏心轴设于所述拨叉的u型开口内，所述照明模块固设于所述连接件上，且朝向所述运动部件；

所述电机、照明模块、开关电源模块、存储器、信号处理模块和扬声器均与所述单片机连接，所述运动部件为开口中空外壳，所述照明模块朝向所述运动部件的开口处，所述照明模块包括灯珠和灯板，所述灯珠固设于所述灯板的侧壁，所述灯板与所述连接件固接，所述导光光纤设于所述运动部件的内部，所述反光罩的底部套设于所述连接件上，顶部与所述运动部件的开口处固接，所述灯板和灯珠均设于所述反光罩的内部；

所述开关电源模块包括第一光敏电阻、第二电位器、开关、第一三极管、第三电阻、第四电阻、第一二极管、继电器、第二三极管和和直流电源，所述第一三极管分别与所述第一光敏电阻的一端和第二电位器的一个固定端连接，所述第一光敏电阻的另一端通过所述开关分别与所述第一三极管的集电极、第二三极管的基极和第四电阻的一端连接，所述第二电位器的另一个固定端和滑动端均接地，所述第一三极管的发射极与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端接地，所述第四电阻的另一端分别与所述第一二极管的阴极、继电器的线圈的一端和直流电源连接，所述第二三极管的集电极分别与所述第一二极管的阳极和继电器的线圈的另一端连接，所述第二三极管的发射极接地，所述第四电阻的阻值为42kω。

在本发明所述的幼教机器人中，所述开关电源模块还包括第一电容，所述第一电容的一端与所述第二三极管的发射极连接，所述第一电容的另一端接地，所述第一电容的电容值为430pf。

在本发明所述的幼教机器人中，所述开关电源模块还包括第二电容，所述第二电容的一端与所述第一三极管的集电极连接，所述第二电容的另一端与所述第二三极管的基极连接，所述第二电容的电容值为390pf。

在本发明所述的幼教机器人中，所述开关电源模块还包括第二二极管，所述第二二极管的阳极分别与所述第一光敏电阻的一端和第二电位器的一个固定端连接，所述第二二极管的型号为s-183t。

在本发明所述的幼教机器人中，所述第一三极管和第二三极管均为npn型三极管。

在本发明所述的幼教机器人中，所述连接件设有球壳，所述球壳固接于所述运动部件的开口处并相通，所述球壳的外壁与所述外壳的通孔贴合，所述反光罩固设于所述球壳的内部。

实施本发明的幼教机器人，具有以下有益效果：由于设有外壳、电机、拨轮、运动模块、照明模块、导光光纤、反光罩、单片机、开关电源模块、存储器、信号处理模块和扬声器，开关电源模块包括第一光敏电阻、第二电位器、开关、第一三极管、第三电阻、第四电阻、第一二极管、继电器、第二三极管和和直流电源，该开关电源模块相对于传统幼教机器人的开关电源模块部分，其使用的元器件较少，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本，另外，第四电阻用于进行限流保护，因此电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

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为本发明幼教机器人一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中幼教机器人的局部剖视结构示意图；

图3为所述实施例中幼教机器人的整体结构示意图；

图4为所述实施例中幼教机器人的结构框图；

图5为所述实施例中开关电源模块的电路原理图。

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。

在本发明幼教机器人实施例中，该幼教机器人的结构示意图如图1所示，图2为本实施例中幼教机器人的局部剖视结构示意图；图3为本实施例中幼教机器人的整体结构示意图；图4为本实施例中幼教机器人的结构框图。本实施例中，该幼教机器人包括外壳1、电机2、拨轮3、运动模块4、照明模块5、导光光纤6、反光罩7、单片机8、开关电源模块9、存储器10、信号处理模块11和扬声器12，运动模块4与电机2连接，运动模块4包括拨叉41、连接件42、转轴43和运动部件44，外壳1为设有通孔的空腔体，转轴43固设于外壳1的内部，连接件42与转轴43铰接，运动部件44与连接件42固接，运动部件44通过通孔伸出外壳1，且通孔设有让位空间，拨叉41与连接件42固接，拨叉41由弹性材料弯制而成。

电机2固设于外壳1的内部，电机2包括输出轴21，拨轮3与输出轴21固接，拨轮3设有偏心轴31，偏心轴31与输出轴21分别固设于拨轮3的两侧壁上；拨叉41呈u型，偏心轴31设于拨叉41的u型开口内，电机2带动拨轮3和偏心轴31转动，进而使上述偏心轴31带动上述拨叉41转动，从而使上述连接件42带动上述运动部件44运动。

上述照明模块5固设于连接件42上，且朝向运动部件44，运动部件44为导光材料制成。

本实施例中，电机2、照明模块5、开关电源模块9、存储器10、信号处理模块11和扬声器12均与单片机8连接，电机2和照明模块5根据上述单片机8的信号进行启动或关闭，使用时，用户可通过控制上述单片机8，进而控制上述电机2和照明模块5的启动或关闭，使运动部件44达到既运动又发光、只运动不发光、不运动只发光和既不运动也不发光的多种使用状态。上述存储器10中的数字信号经信号处理模块11处理后转换成音频信号，最后通过扬声器12播放出音频。

本实施例中，运动部件44为开口中空外壳，运动部件44的材料为硅胶，照明模块5朝向运动部件44的开口处，照明模块5包括灯珠51和灯板52，灯珠51固设于灯板52的侧壁，灯板52与连接件42固接，导光光纤6设于运动部件44的内部，反光罩7的底部套设于连接件42上，顶部与运动部件44的开口处固接，灯板52和灯珠51均设于反光罩7的内部，上述灯珠51发出的光通过上述反光罩7反射后射向运动部件44中，从而降低光损，节省能源。

上述连接件42设有球壳421，上述球壳421固接于上述运动部件44的开口处并相通，球壳14的外壁与通孔贴合，反光罩7固设于裘克421的内部。照明模块5固设于球壳421内，其中，球壳421与通孔的贴合处的弧面构成运动部件44的让位空间，使用户无法通过让位空间接触到外壳1内部的结构。本实施例中，外壳1为动物形状，运运动部件44构成动物的两个耳朵，当然，在实际应用中，外壳1也可以为其他形状。

使用该幼教机器人时，用户可通过单片机8启动电机2使输出轴21转动，从而带动偏心轴31转动，偏心轴31带动拨叉41转动，从而带动固接在连接件42上的球壳421转动，使固接在球壳321上的运动部件44运动，同时，用户可通过单片机8开启照明模块5，使灯珠51发出的光在反光罩7上反射后集中射向运动部件44，并通过运动部件44内的上述导光光纤6使光线均匀的发散，从而吸引儿童的注意力。

该幼教机器人通过增加电机2、拨轮3和运动模块4，使该幼教机器人的局部部件能够运动，在吸引儿童注意力的同时，又降低该幼教机器人在运动时对音频播放效果的负面影响，提高用户体验；通过增加照明模块5，使运动部件44在运动的同时能够发光，更加具有趣味性。通过将电机2和照明模块5与单片机8连接，使用户能够控制电机2和照明模块5的启动或关闭；上述运动部件44采用健康环保的硅胶材料制成，对儿童的身体无害，便于设计多种造型，并且使用寿命长；通过增加导光光纤6，使上述运动部件44的发光均匀、不刺眼，使儿童的体验感好；通过增加反光罩7，使灯珠51发出的光集中，降低光损，节约能源；通过增加球壳421，使通孔既具有运动部件44的让位空间又能保护好外壳1内部的结构，并且便于照明模块5的安装；拨叉41采用弹性材料制成，使拨叉41不易被损坏，延长使用寿命。

图5为本实施例中开关电源模块的电路原理图，图5中，该开关电源模块9包括第一光敏电阻rg1、第二电位器rp2、开关k、第一三极管q1、第三电阻r3、第四电阻r4、第一二极管d1、继电器j、第二三极管q2和和直流电源vcc，其中，第一三极管q1分别与第一光敏电阻rg1的一端和第二电位器rp2的一个固定端连接，第一光敏电阻rg1的另一端通过开关k分别与第一三极管q1的集电极、第二三极管q2的基极和第四电阻r4的一端连接，第二电位器rp2的另一个固定端和滑动端均接地，第一三极管q1的发射极与第三电阻r3的一端连接，第三电阻r3的另一端接地，第四电阻r4的另一端分别与第一二极管d1的阴极、继电器j的线圈的一端和直流电源vcc连接，第二三极管q2的集电极分别与第一二极管d1的阳极和继电器j的线圈的另一端连接，第二三极管q2的发射极接地。

该开关电源模块9相对于传统幼教机器人的开关电源模块部分，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，第四电阻r4为限流电阻，用于进行限流保护，因此电路的安全性和可靠性较高。值得一提的是，本实施例中，第四电阻r4的阻值为42kω，当然，在实际应用中，第四电阻r4的阻值可以根据具体情况进行相应调整。

该开关电源模块9使用第一光敏电阻rg1采集光信号，光信号通过第一三极管q1和第二三极管q2进行两级放大，最后驱动继电器j的开关触点。

该开关电源模块9的工作原理如下：该开关电源模块9是在电路输入端用第一光敏电阻rg1和第二电位器rp2(微调电位器)组成一个分压电路，当光线照在第一光敏电阻rg1上导致其电阻值变小，从而使整个分压电路的电压分配发生变化，这些电压变化将控制着第一三极管q1的导通或截止；第二电位器rp2用于调整光敏电路的灵敏度，调整它以适应于不同光照条件下使用。第一二极管d1为开关二极管，是为了保护第二三极管q2截止的瞬间，旁路继电器j的线圈产生的反向电动势。

本实施例中，第一光敏电阻rg1和第二电位器rp2构成感光电路，第一三极管q1和第三电阻r3构成一级放大电路，第二三极管q2为二级功率放大电路，继电器j和第一二极管d1构成继电器控制保护电路，直流电源vcc提供的电压为9v。

因为第一光敏电阻rg1对高温非常敏感，所以在焊接第一光敏电阻rg1时要特别迅速小心，如果焊接时间过长很容易因过热而损坏第一光敏电阻rg1；整个电路中的元器件焊接完成后，要认真检查元器件的焊接质量，确保有极性晶体管、二极管等元件和直流电源vcc连接正确。

首先将第二电位器rp2调到中间阻值，用纸片遮盖住第一光敏电阻rg1，然后微调第二电位器rp2，直到听到继电器j的触点吸合；在纸片移开第一光敏电阻rg1受到光照时，继电器j的触点应释放。如果继电器j的触点的吸合或释放不合要求，应仔细微调第二电位器rp2的阻值，直到继电器j的工作状态符合要求为止。

本实施例中，第一三极管q1和第二三极管q2均为npn型三极管，当然，在实际应用中，第一三极管q1和第二三极管q2也可以均采用pnp型三极管，但这时电路的结构也要相应发生变化。

本实施例中，该开关电源模块9还包括第一电容c1，第一电容c1的一端与第二三极管q2的发射极连接，第一电容c1的另一端接地。第一电容c1为旁路电容，用于将高频部分旁路掉，以进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第一电容c1的电容值为430pf，当然，在实际应用中，第一电容c1的电容值可以根据具体情况进行相应调整。

本实施例中，该开关电源模块9还包括第二电容c2，第二电容c2的一端与第一三极管q1的集电极连接，第二电容c2的另一端与第二三极管q2的基极连接。第二电容c2为耦合电容，用于防止第一三极管q1与第二三极管q2之间的干扰，以更进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第二电容c2的电容值为390pf，当然，在实际应用中，第二电容c2的电容值可以根据具体情况进行相应调整。

本实施例中，该开关电源模块9还包括第二二极管d2，第二二极管d2的阳极分别与第一光敏电阻rg1的一端和第二电位器rp2的一个固定端连接。第二二极管d2为限流二极管，用于对第一三极管q1的基极电流进行限流保护，以进一步增强限流效果。值得一提的是，本实施例中，第二二极管d2的型号为s-183t，当然，在实际应用中，第二二极管d2也可以采用其他型号具有类似功能的二极管。

总之，本实施例中，该开关电源模块9相对于传统幼教机器人的开关电源模块部分，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，该开关电源模块9中设有限流电阻，因此电路的安全性和可靠性较高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。