[发明专利]基于神经元网络的教育机器人控制设计

说明书

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及基于神经元网络的教育机器人控制设计。

背景技术

教育机器人是由生产厂商专门开发的以激发学生学习兴趣、培养学生综合能力为目标的机器人成品、套装或散件。它除了机器人机体本身之外，还有相应的控制软件和教学课本等。教育机器人因为适应新课程，对学生科学素养的培养和提高起到了积极的作用，在众多中小学学校得以推广，并以其“玩中学”的特点深受青少年的喜爱，机器人走入学校和电脑普及校园一样，已经成为必定的趋势，机器人教育已经成为中小学教育领域的新课程。教育机器人未来将成为趋势，当今社会需要具有创新意识、有创造性思维的人才，未来的社会更是如此。

随着教育机器人应用领域的不断拓展，教育机器人所面临的任务也越来越复杂，尽管很多情况下研究人员可以对教育机器人可能执行的重复行为进行预编程，但为实现整体的期望行为而进行行为设计变得越来越困难，设计人员往往不可能事先对机器人的所有行为做出合理的预测。因此，本发明提供一种能够感知环境的自治教育机器人控制设计，能够通过与环境的交互在线学习获得新的行为，使得教育机器人能够根据特定的任务选择能达到目标的最优动作。

发明内容

针对现有背景技术存在的不足，本发明提供基于神经元网络的教育机器人控制设计，能够使教育机器人通过与环境的交互在线学习获得新的行为，使得教育机器人能够根据特定的任务选择能达到目标的最优动作。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

基于神经元网络的教育机器人控制设计，包括教育机器人主体，所述教育机器人主体包括机器人头部、机器人身体、机器人左上肢、机器人右上肢、机器人左下肢和机器人右下肢，所述机器人身体内设有控制板，所述控制板内设有神经元芯片，所述控制板的输出端电连接有头部控制模块、表情控制模块、四周运动控制模块和语音控制模块，所述头部控制模块、表情控制模块、四周运动控制模块和语音控制模块安装在机器人头部，所述机器人头部设有视觉模块，所述视觉模块设有视觉传感器，所述视觉模块的输出端与控制板内的神经元芯片连接，所述控制板的输出端连接有身体控制模块、左关节控制模块、左上肢控制模块、左手控制模块、右关节控制模块、右上肢控制模块、右手控制模块、左下肢关节控制模块、左下肢控制模块、左J脚控制模块、右下肢关节控制模块、右下肢控制模块和右J脚控制模块，所述身体控制模块安装在机器人身体内，所述左关节控制模块、左上肢控制模块和左手控制模块安装在机器人左上肢内，所述左关右关节控制模块、右上肢控制模块和右手控制模块安装在机器人右上肢内，所述左下肢关节控制模块、左下肢控制模块和左J脚控制模块安装在机器人左下肢内，所述右下肢关节控制模块、右下肢控制模块和右J脚控制模块安装在机器人右下肢内，所述机器人左上肢设有左触觉传感器，所述左触觉传感器连接有左触觉模块，所述机器人右上肢设有右触觉传感器，所述右触觉传感器连接有右触觉模块，所述机器人左下肢设有左下肢触觉传感器，所述左下肢触觉传感器连接有左下肢触觉模块，所述机器人右下肢设有右下肢触觉传感器，所述右下肢触觉传感器连接有右下肢触觉模块，所述左触觉模块、右触觉模块、左下肢触觉模块和右下肢触觉模块的输出端与控制板内的神经元芯片连接，所述控制板内设有蓝牙模块和WiFi模块，所述蓝牙模块无线连接有遥控器，所述WiFi模块无线连接有网络数据库和计算机。

采用上述技术方案的发明，通过左触觉传感器、右触觉传感器、左下肢触觉传感器和右下肢触觉传感器，接收周围的环境信息，然后通过左触觉模块、右触觉模块、左下肢触觉模块、右下肢触觉模块传输到神经元芯片，通过视觉模块设有视觉传感器对周围环境的判断，并将信号传输到神经元芯片，神经元芯片将接收的信号处理后，通过控制板对教育机器人进行控制。

进一步限定，所述神经元芯片内的神经网络与机器人工作的结构空间具有相同的拓扑结构，每个神经元只与其局部邻域内的神经元相连接，连接形式都相同，连接权都相等，神经元之间信息的传播是双向的，这样的设计，可以使神经元芯片更好的对教育机器人进行控制。

进一步限定，所述左触觉传感器、右触觉传感器、左下肢触觉传感器和右下肢触觉传感器的型号相同，这样的设计，可以使左触觉传感器、右触觉传感器、左下肢触觉传感器和右下肢触觉传感器相互替换使用，节约成本。

进一步限定，所述左触觉传感器为压阻式阵列触觉传感器，这样的设计，可以使左触觉传感器的精度更高。

进一步限定，所述视觉传感器包含有2～3个图像传感器，这样的设计，可以使视觉传感器能够更好的接受周围的环境信息。