[发明专利]一种新型助教机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型助教机器人，尤其是涉及一种机构巧妙、肢体动作丰富、控制简单、实用性强的助教机器人。 

背景技术

我国的机器人研究在上世纪七八十年代就已开展起来，在我国的“七五”计划，“863”计划中均有相关内容，但是针对机器人教学的领域起步较晚，到九十年代后期才得到初步的发展，目前仍不完善。2000年，北京景山学校以科研课题的形式在信息技术课程中纳入机器人的相关教育知识。2001年，上海市西南位育中学、卢湾高级中学等学校开展了“校本课程”，并且探索和尝试地将机器人知识纳入课堂。2004年，中国教育协会中小学信息技术教育专业委员会召开第一届全国中小学程序设计与机器人教学研讨会。2005年，哈尔滨正式将机器人定位为必修课，在哈尔滨师范大学附属小学、省实验中学等41所中小学学校开设人工智能与机器人课程教学试点。2013年由法国专门为自闭症儿童设计的机器人老师，进入山西自闭症康复研究院，该机器人具有跳舞、对话、行走、做游戏等功能。2013年7月北京市第十二中学首次将机器人融入日常教学中，改变当前教学模式，目前还在测试阶段。 

机器人辅助教学是以机器人作为教学的载体，辅助教师和学生从事教学的活动。通过对国内外机器人老师的调查，现有的助学机器人一味追求多媒体、高智能发展、而忽视课堂角色定位，互动效果、情感表达、，导致造价较高、实用性差，因此机器人辅助教学市场上迫切需要控制简单、情感丰富、互动性强的助教机器人。 

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的课堂角色定位不佳，互动效果差、实用性差等问题、提供一种师生使用方便、互动效果好、功能完善的新型助教机器人。 

本发明的上述技术问题主要是通过下述的技术方案得以解决的：一种能够实现合理定位师生角色、情感表达丰富、互动效果好、实用性强的新型助教机器人：其特征在于该机器人包含有复合铰链机构、手臂联动机构、演示台升降机构、桌面伸缩机构、履带行走机构和多媒体设备，可实现多功能、效果佳的辅助教学。演示台升降机构通过剪式升降机构与滑槽相连接，滑槽固接在履带行走机构上的底板上，支撑杆下端同时铰接在底板上，支撑杆上端与连接显示屏杆、连接头部杆、连接桌面杆通过复合铰链连接，手臂与位于连接头部杆上的手臂铰链相连，同时手臂铰链左右两端分别通过杆件1、2与限位杆1、2相接触，限位杆1、2与杆件3、4分别铰接在杆件3、4上，杆件3、4末端分别与杆件5、6铰接，杆件5与换向盘上底盘铰接、杆件6与换向盘下底盘铰接，换向盘通过控制换向盘上底盘与杆件5的铰链和换向盘下底盘与杆件6的铰链所夹的圆心角来实现手臂的左右摆动，手臂铰链通过杆件7、8分别与限位杆3的左右两端相接触，通过控制限位杆3的转动来实现手臂的上下摆动。连接显示屏杆末端与显示屏铰接，连接头部杆末端与头部相连，连接桌面杆与可伸缩桌面背面的圆盘铰接，通过摇杆的转动来实现桌面的伸缩。 

上述方案中，复合铰链机构主要由复合铰链包含转轴、内齿轮、外齿轮、弹簧以及轴套，内齿轮安装于铰链内，外齿轮与内齿轮啮合，通过弹簧丝杆机构有效的将动力输出到铰链上，从而保证机器人能够实现连接桌面杆、连接显示屏杆，连接头部杆不同姿态的变换。动力齿轮8通过齿轮5带动转轴转动；齿轮6一侧开有键槽，可以与转轴上的键啮合；弹簧与轴套相连，当转轴转动一定的角度，与之相连的弹簧则发生扭转，侧向伸长一定的距离，使轴上的键通过旋转移入键槽中，实现转轴带动齿轮6转动，从而带动与之啮合的内齿轮2转动，使连接头部杆能够旋转到各个方位；连接桌面杆、连接显示屏杆的转动原理与连接头部杆相同，只需通过计算，使各个弹簧伸缩量不同即可。 

上述方案中，手臂联动机构主要由换向盘、杆件、限位杆、手臂铰链等组成。换向盘转动，带动杆件5、6，从而引起杆件3、4摆动，带动限位杆1,2运动，从而使得杆件1、2运动，带动手臂铰链转动，引起手臂的左右摆动，通过控制换向盘上底盘与杆件5的铰链和换向盘下底盘与杆件6的铰链所夹的圆心角来实现手臂的左右同步或异步摆动;所成的圆心角为180°时，手臂实现异步摆动，所成的圆心角为0°时，手臂实现同步摆动。 

上述方案中，演示台升降机构主要由演示台、并联升降机构、限位杆、演示台转盘、剪式升降机构组成，上转盘转动推动并联升降机构实现演示台升降，两侧的限位拉杆可以限制演示台转动，使其只做上升下降的运动，演示台下转盘的转动可使支撑整个演示台上部的剪式升降机构运动，使演示空间更大化。