[发明专利]一种学前辅助教育智能机器人及其方法

权利要求书

1.一种学前辅助教育智能机器人，其特征在于：包括机器人行走底座(12)，所述机器人行走底座(12)的上侧面为水平台(40)；所述水平台(40)上站立有外轮廓呈竖立姿的“鸡蛋”形态的机器人；所述机器人的下部分为机器人躯体(5)，所述机器人的上部分为机器人头(18)；所述机器人躯体(5)的下端弧面(39)切向接触所述水平台(40)的中心部位；

所述机器人躯体(5)为 壳体结构，所述机器人躯体(5)壳体内部为躯体壳腔(15)，所述躯体壳腔(15)内的底部一体化设置有实心金属材质的底部配重(34)，且所述底部配重(34)的重量至少占机器人总质量的三分之一；所述底部配重(34)的轴心处设置有上下贯通的推杆穿过通道(35)；所述底部配重(34)的上方设置有支撑盘体(71)，所述支撑盘体(71)通过若干支撑杆(41)固定连接所述底部配重(34)，各所述支撑杆(41)呈圆周阵列分布，所述支撑盘体(71)位于机器人躯体(5)内的轴心位置 ；所述支撑盘体(71)上固定安装有第一直线推杆电机(42)；所述第一直线推杆电机(42)的第一推杆(38)下端同轴心活动向下插入所述推杆穿过通道(35)内，所述第一推杆(38)的下端呈尖锥体(37)结构；所述机器人行走底座(12)的内部设置有卷扬机容置腔(10)，所述卷扬机容置腔(10)内固定安装有卷扬机(11)；所述卷扬机容置腔(10)的顶部设置有上下贯通的穿线通道(36)，所述穿线通道(36)与所述推杆穿过通道(35)同轴心对齐，且所述穿线通道(36)与所述推杆穿过通道(35)的内径相同；所述卷扬机(11)所引出的牵引线(33)沿铅锤方向向上穿过所述穿线通道(36)，并且所述牵引线(33)的上端固定连接所述第一推杆(38)的尖锥体(37)尖端；所述卷扬机(11)所引出的牵引线(33)绷紧设置，且所述第一推杆(38)的下端能向下推进至插入所述穿线通道(36)内。

2.根据权利要求1所述的一种学前辅助教育智能机器人，其特征在于：所述躯体壳腔(15)内的上部分固定设置有电机支架(2)，所述电机支架(2)的中部上侧固定安装有竖向的上电机(14)，所述电机支架(2)的中部下侧固定安装有竖向的下电机(1)；所述上电机(14)和下电机(1)均位于所述躯体壳腔(15)内的轴心位置；所述下电机(1)的转轴下端固定悬挂设置有旋转架(7)，所述旋转架(7)的两端对称设置有横向延伸的第一配重臂(6)和第二配重臂(29)，所述第一配重臂(6)的末端固定设置有固定配重球(4)；还包括活动配重球(32)，活动配重球(32)上贯通设置有穿过孔，所述第二配重臂(29)活动穿过活动配重球(32)上的穿过孔，所述活动配重球(32)能沿所述第二配重臂(29)的长度方向滑动；所述活动配重球(32)的末端固定设置有弹簧挡盘(26)，所述第二配重臂(29)上还套接有弹簧(27)，所述弹簧(27)弹性夹位于所述弹簧挡盘(26)与所述活动配重球(32)之间；所述旋转架(7)上安装有第二直线电机(3)，所述第二直线电机(3)的第二推杆(31)的延伸方向与所述第二配重臂(29)的延伸方向平行，且所述第二推杆(31)的末端设置有球顶面(30)，所述球顶面(30)接触并顶压所述活动配重球(32)的左侧球面；所述第二推杆(31)的伸长能推动所述活动配重球(32)做逐渐远离第二直线电机(3)的运动。

3.根据权利要求2所述的一种学前辅助教育智能机器人，其特征在于：所述上电机(14)的上旋转轴(052)向上穿过所述机器人躯体(5)顶部壁体上的过孔(051)，所述上旋转轴(052)的顶部同轴心设置有承载盘(24)，所述承载盘(24)上呈圆周阵列分布有三个支撑弹簧(21)，所述机器人头(18)的底部固定支撑在三所述支撑弹簧(21)顶部；所述机器人躯体(5)顶部壁体的上表面固定设置有一圈铁环(16)；所述机器人头(18)的头腔(19)内的一侧固定安装有电磁铁(22)，所述电磁铁(22)下端的磁极(23)对应在所述铁环(16)正上方，所述电磁铁(22)通电后，所述磁极(23)与所述铁环(16)相互吸引；所述头腔(19)内远离所述电磁铁(22)的一侧固定安装有重量平衡块(17)；所述机器人头(18)上设置有显示屏框(44)，所述显示屏框(44)上的显示屏上设置有仿真眼球(43)；所述电磁铁(22)位于靠近所述显示屏框(44)的一侧；所述机器人头(18)的顶部设置有天线(20)。

4.根据权利要求3所述的一种学前辅助教育智能机器人的使用方法，其特征在于：

机器人的机器人躯体(5)的固定方式：控制卷扬机(11)持续保持对牵引线(33)的拉力，使牵引线(33)处于铅锤绷紧状态，此时穿线通道(36)与推杆穿过通道(35)处于同轴心对齐的状态，此时启动第一直线推杆电机(42)，使第一推杆(38)做向下的推进运动，最终使第一推杆(38)的下端能向下推进至插入所述穿线通道(36)内，此时的第一推杆(38)相当于定位桩的作用，有效防止其机器人躯体(5)发生晃动，在机器人行走或闲置状态时使用；

机器人的定向点头动作的操作方法：启动上电机(14)，进而使上旋转轴(052)和承载盘(24)发生旋转，进而承载盘(24)的旋转通过三根支撑弹簧(21)带动机器人头(18)同步旋转，通过控制上旋转轴(052)的旋转幅度来控制机器人头(18)的朝向，待机器人头(18)的朝向调整完毕后，若需要机器人头(18)做点头动作，则让电磁铁(22)通电，并且逐渐增大电磁铁(22)的磁吸力，此时磁极(23)与所述铁环(16)相互吸引，打破了原先的力平衡，机器人头(18)有电磁铁(22)的一端会发生向下倾斜，而机器人头(18)的显示屏框(44)始终位于电磁铁(22)的一侧，因此，无论机器人头(18)朝向何方，只要电磁铁(22)通电，机器人头(18)就会做点头动作；若需要取消点头，逐渐降低电磁铁(22)的电磁吸附力，直至断开电磁铁(22)的电源，此时机器人头(18)在支撑弹簧(21)的弹性回复力的作用下自动恢复开始状态；

机器人的定向弯腰动作的操作方法：控制第二直线电机(3)，使第二推杆(31)做逐渐伸长的运动，此时第二推杆(31)末端的球顶面(30)推动活动配重球(32)运动至第二推杆(31)末端，此时活动配重球(32)与固定配重球(4)构成平衡，进而使机器人躯体(5)的中心位于轴线位置；此时启动第一直线推杆电机(42)，使第一推杆(38)下端的尖锥体(37)尖端上升至与水平台(40)相平，然后通过第一直线推杆电机(42)控制第一推杆(38)维持不动，并且通过卷扬机(11)持续保持对牵引线(33)的拉力，使牵引线(33)处于铅锤绷紧状态，此时的机器人躯体(5)仍然处于竖立姿态；此时，启动上电机(14)，使上旋转轴(052)和承载盘(24)发生旋转，进而承载盘(24)的旋转通过三根支撑弹簧(21)带动机器人头(18)同步旋转，通过控制上旋转轴(052)的旋转幅度来控制机器人头(18)的朝向，待机器人头(18)的朝向调整完毕后启动下电机(1)，下电机(1)的转轴带动旋转架(7)旋转，进而此时旋转架(7)通过第一配重臂(6)和第二配重臂(29)带动固定配重球(4)和活动配重球(32)同步旋转，直至固定配重球(4)的所在方位与显示屏框(44)的方位一致，此时控制第二直线电机(3)，使第二推杆(31)做收缩缩短的运动，此时活动配重球(32)在弹簧(27)的张弛力弹力作用下做逐渐靠近机器人躯体(5)轴线的运动，此时由于活动配重球(32)做逐渐靠近机器人躯体(5)轴线的运动，进而此时机器人躯体(5)的重心逐渐的向固定配重球(4)一侧倾斜，此时机器人躯体(5)的重心偏移方向与机器人头(18)的显示屏框(44)的朝向一致；此时控制卷扬机(11)，逐渐使牵引线(33)变得松弛，并逐渐增加牵引线(33)的引出长度，此时由于牵引线(33)的松弛，而且机器人躯体(5)的重心向机器人头(18)的显示屏框(44)偏移，此时机器人躯体(5)会在重力作用下发生朝机器人头(18)的显示屏框(44)的方位发生倾斜，通过控制牵引线(33)的引出长度来控制机器人躯体(5)的弯腰幅度，进而实现了机器人的定向弯腰动作，按照上述机器人定向弯腰动作的操作方法，可以实现机器人躯体(5)向任何方向的弯腰；

若需要解除机器人躯体(5)的弯腰动作，控制第二直线电机(3)，使第二推杆(31)做逐渐伸长的运动，此时第二推杆(31)末端的球顶面(30)推动活动配重球(32)运动至第二推杆(31)末端，此时活动配重球(32)与固定配重球(4)构成平衡，进而使机器人躯体(5)的中心位于轴线位置；然后控制卷扬机(11)重新收回牵引线(33)，使牵引线(33)恢复铅锤绷紧状态，此时在牵引线(33)的绷紧作用下，机器人躯体(5)重新恢复竖立姿态。