人机共教模式的机器人系统的制作方法

本实用新型涉及智能教育技术领域，具体是人机共教模式的机器人系统。

背景技术：

机器人教学在近年来逐渐的成为了科技技术的热潮，教育的方式方法也在日益更新，智能化教育往往可以代替人类教学并达到更好的教学效果。

机器人教学也在各方面变现了其特有的优点，例如：机器人标准化的英语和中文发音，多样化的教学方式，让小朋友的语言学习趣味性十足；唐诗故事、儿歌、十万个为什么、学生识字、学生识拼音、趣味奥数、成语故事，弟子规等优质内容，在教授知识的同时也可以对孩子的价值观进行正确的引导；机器人与生俱来的科技感对小朋友吸引力很大，机器人带领孩子跳舞、做游戏等趣味十足。

但是现有的一些机器人教学基本建立于模块化教学，其教学内容固定且欠缺引导方式，在教育方面会带来不可言说的影响。设计研发新型人机共教的机器人教学系统并加以利用，将成为未来教育技术的一大利器。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种人机共教模式的机器人系统，以解决上述背景技术中提出的现有的教育机器人教学死板、教学内容固定，模块化教学对教材内容的引导欠缺的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种人机共教模式的机器人系统，包括机器人本体、教师终端、移动设备和后台服务器，机器人本体、教师终端和移动设备分别与后台服务器通讯连接；

所述机器人本体包括传感器模块、移动模块、显示模块、交互中心、通讯模块、摄像头、接口模块和中央处理器，其中，传感器模块、移动模块、显示模块、交互中心、通讯模块、摄像头和接口模块分别与中央处理器电性连接，中央处理器通讯连接后台服务器；

所述教师终端用于教师编写教材并上传审核，其通过互联网通讯连接后台服务器；

所述移动设备安装有用于机器人的控制和远程人机交互的机器人APP，所述移动设备包括用于家长观看学生上课情况、远程开家长会以及家长与老师、家长与家长间进行互动交流的家长模块和用于教师控制机器人移动及教学的教师模块，家长模块和教师模块分别与中央处理器通讯连接；

所述后台服务器用于管理员后台审核教案和管理机器人资源，其通过互联网通讯连接教师终端和移动设备。

优选的，所述传感器模块包括感知周围环境的红外传感器、超声波传感器和激光传感器，红外传感器、超声波传感器和激光传感器分别与中央处理器电性连接，所述摄像头为集成有图像识别模块以识别周围环境物体的高清摄像头。

优选的，所述移动模块包括驱动机器人移动的移动单元和存储机器人移动程序的存储单元，存储单元分别与移动单元和中央处理器电性连接用于根据中央处理器的移动指令调取响应的移动程序并驱动机器人执行该移动程序。

优选的，所述交互中心包括语音播放模块和语音识别采集处理模块，语音播放模块电性连接中央处理器用于播放教材语音，语音识别采集处理模块用于对语音进行采集、判断和识别，其电性连接中央处理器以对采集到的语音信息进行综合分析，生成控制指令发送到移动模块进行机器人动作展示或发送至移动设备进行学生状态反馈。

优选的，所述接口模块包括协议存储单元和若干接口，其中，接口电性连接中央处理器用于分析接口连接的拓展设备类型及驱动拓展设备，协议存储单元电性连接中央处理器用于中央处理器根据设备类型调取兼容协议以兼容拓展设备。

优选的，所述家长模块包括用户登录单元、显示单元和视频会议单元，用户登录单元通过互联网通讯连接后台服务器用于家长登录身份信息验证，显示单元通讯通过互联网通讯连接后台服务器用于观看机器人摄像头采集的环境图像，视频会议单元通过互联网通讯连接后台服务器用于家长与家长及教师的交流。

优选的，所述教师模块包括用户登录单元、显示单元、蓝牙单元、视频会议单元、机器人控制单元和播放控制单元，用户登录单元通过互联网通讯连接后台服务器用于教师登录身份信息验证，显示单元通讯通过互联网通讯连接后台服务器用于观看机器人摄像头采集的环境图像，视频会议单元通过互联网通讯连接后台服务器用于教师与家长的交流，机器人控制单元电性连接蓝牙单元和通讯连接中央处理器用于教师通过蓝牙连接机器人并通过操作机器人控制单元控制机器人移动，播放控制单元电性连接蓝牙单元和通讯连接中央处理器用于教师通过蓝牙连接机器人并通过操作播放控制单元控制机器人教学内容的播放。

优选的，所述教师终端为个人计算机或平板电脑或智能手机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型的机器人本体的设计，通过集成高清摄像头实时反馈学生上课情况至移动设备进行反馈，通过集成传感器组对周围环境进行感知和识别，通过交互中心的语言识别解析完成与学生的交互和反馈学生语言交流信息，实现了机器人作为基础教育工具的前提下的关注式教育功能，提高家长和老师对学生上课情况的观察及关心，具有极大的人性化

2)本实用新型通过教师上传教案后服务器审核后成为教学内容，通过机器人对重复的教学内容进行教学时，教师可以在需要补充的地方通过教师模块的播放控制单元对机器人教学进行控制完成内容补充，实现了人机共教的机器人教学模式；

3)本实用新型通过移动设备和后台服务器的数据交互，实现家长实时连接学生上课情况，做到关心和关注，且教师通过对机器人的移动控制和通过接口模块与外接设备的拓展，提高学生对机器人的科技兴趣感，提高教学质量。

附图说明

图1为本实用新型人机共教模式的机器人系统的流程框图；

图2为本实用新型人机共教模式的机器人系统的结构框图；

图3为本实用新型人机共教模式的机器人系统机器人本体的结构示意图；

图4为本实用新型人机共教模式的机器人系统传感器模块的结构示意图；

图5为本实用新型人机共教模式的机器人系统移动模块的结构示意图；

图6为本实用新型人机共教模式的机器人系统交互中心的结构示意图；

图7为本实用新型人机共教模式的机器人系统接口模块的结构示意图；

图8为本实用新型人机共教模式的机器人系统家长模块的结构示意图；

图9为本实用新型人机共教模式的机器人系统教师模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-9

如图1和图2所示，一种人机共教模式的机器人系统，包括机器人本体、教师终端、移动设备和后台服务器，机器人本体、教师终端和移动设备分别与后台服务器通讯连接。

如图3所示，机器人本体包括传感器模块、移动模块、显示模块、交互中心、通讯模块、摄像头、接口模块和中央处理器，其中，传感器模块、移动模块、显示模块、交互中心、通讯模块、摄像头和接口模块分别与中央处理器电性连接，中央处理器通讯连接后台服务器。

如图4所示，传感器模块包括感知周围环境的红外传感器、超声波传感器和激光传感器，红外传感器、超声波传感器和激光传感器分别与中央处理器电性连接，摄像头为集成有图像识别模块以识别周围环境物体的高清摄像头。

如图5所示，移动模块包括驱动机器人移动的移动单元和存储机器人移动程序的存储单元，存储单元分别与移动单元和中央处理器电性连接用于根据中央处理器的移动指令调取响应的移动程序并驱动机器人执行该移动程序。

如图6所示，交互中心包括语音播放模块和语音识别采集处理模块，语音播放模块电性连接中央处理器用于播放教材语音，语音识别采集处理模块用于对语音进行采集、判断和识别，其电性连接中央处理器以对采集到的语音信息进行综合分析，生成控制指令发送到移动模块进行机器人动作展示或发送至移动设备进行学生状态反馈。

如图7所示，接口模块包括协议存储单元和若干接口，其中，接口电性连接中央处理器用于分析接口连接的拓展设备类型及驱动拓展设备，协议存储单元电性连接中央处理器用于中央处理器根据设备类型调取兼容协议以兼容拓展设备。

教师终端用于教师编写教材并上传审核，其通过互联网通讯连接后台服务器。教师终端为个人计算机或平板电脑或智能手机。

移动设备安装有用于机器人的控制和远程人机交互的机器人APP，移动设备包括用于家长观看学生上课情况、远程开家长会以及家长与老师、家长与家长间进行互动交流的家长模块和用于教师控制机器人移动及教学的教师模块，家长模块和教师模块分别与中央处理器通讯连接。

如图8所示，家长模块包括用户登录单元、显示单元和视频会议单元，用户登录单元通过互联网通讯连接后台服务器用于家长登录身份信息验证，显示单元通讯通过互联网通讯连接后台服务器用于观看机器人摄像头采集的环境图像，视频会议单元通过互联网通讯连接后台服务器用于家长与家长及教师的交流。

如图9所示，教师模块包括用户登录单元、显示单元、蓝牙单元、视频会议单元、机器人控制单元和播放控制单元，用户登录单元通过互联网通讯连接后台服务器用于教师登录身份信息验证，显示单元通讯通过互联网通讯连接后台服务器用于观看机器人摄像头采集的环境图像，视频会议单元通过互联网通讯连接后台服务器用于教师与家长的交流，机器人控制单元电性连接蓝牙单元和通讯连接中央处理器用于教师通过蓝牙连接机器人并通过操作机器人控制单元控制机器人移动，播放控制单元电性连接蓝牙单元和通讯连接中央处理器用于教师通过蓝牙连接机器人并通过操作播放控制单元控制机器人教学内容的播放。

后台服务器用于管理员后台审核教案和管理机器人资源，其通过互联网通讯连接教师终端和移动设备。

老师通过教师终端编写自己的教案，管理员通过后台服务器审核教案，教案通过后即可云端传导到机器人系统中，机器人就可以向学生讲授相关课程。教师可以在教案编写中加入正确的引导方式，通过机器人完成引导，丰富机器人教学内容和教学方式。机器人在教学中，其教学内容基本是重复的教学内容，当教师对播放的内容需要进行补充时，通过教师模块操作播放控制单元控制机器人的内容展示，例如暂停播放教案，教师对当前教学内容进行补充以及达到下课或放学时间选择结束播放教案等。基本呈现70％的机器人教学内容和30％的教师补充内容相结合，完成人机共教模式。

使用机器人时，可以通过接口模块连接外接设备，中央处理器分析接口处的外接设备类型并检索兼容协议，当检索到兼容协议时，即可使用该外接设备。例如，通过接口模块连接投影仪将教学内容进行投屏、通过接口模块连接电脑向协议存储单元上传兼容协议并结合升级机器人硬件完成更多的外接设备的拓展等。

机器人可以前后左右移动行走。机器人本体的显示屏，可显示各种画面；前置摄像头，可识别人脸，在学生做危险动作时发出提示信号给老师或家长。同时也可以做学校上学考勤，机器人上课也可以实时直播学生上课情景；机器人的交互中心，可以实时与学生互动，讲授课程，也可以识别学生的哭闹声，发出信号给老师或家长提示。

家长的移动设备通过网络与机器人的网络通讯模块进行连接，可以通过移动设备观察学生上课情况及学生互动情况等，并可以通过网络和视频会议单元与其他家长进行交流和开启远程家长会等。

人机共教模式的机器人系统，可以在教师编辑教案的基础上丰富教材内容并在机器人教学过程中，教师对需要补充的部分进行补充完成人机共教，更具有人性化和具有更高的教学质量。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。