[发明专利]教育机器人

说明书

本发明提供了一种教育机器人。该教育机器人主要包括执行机构模块箱、控制模块箱和传感器模块箱。执行机构模块箱包括第一主体和在第一主体上设置的驱动机构和位移机构，控制模块箱包括第二主体和设置在第二主体内的主控中心，第二主体可拆卸地与第一主体连接，主控中心与驱动机构电连接；传感器模块箱包括第三主体和设置在第三主体上的传感器，第三主体可拆卸地与第二主体连接或可拆卸地与第一主体连接，传感器与主控中心电连接。采用本发明的技术方案，省去了学生插接线的过程，也避免了插错线的可能性，保证机器人学习的深度。另外一方面，也可以让机器人的扩展性、灵活性得到保证，进而确保后续学习的深度。

技术领域

本发明涉及教具设备技术领域，具体而言，涉及一种教育机器人。

背景技术

随着人工智能和工业化4.0的推进，作为人工智能的载体，工业化4.0的代表产品——机器人也在飞速的发展，因此有关机器人的教育也逐步开展到中小学阶段，大量的机器人教具面市，称之为教育机器人。这些教育机器人始于国外早期的创客作品，基本都是基于开源主控中心作为主控中心，配有几种常用传感器，这种类型的产品在社会上已经存在多年，虽然外形上有一些改进，但基本技术方案并没有改进。

一类产品是基于开源主控中心进行定制开发，在主控中心上会集成了其他芯片或电子元器件，最终形成非标准化的机器人主控中心，并基于这样的主控中心推出具有一定自主知识产权的教育机器人产品。这样的产品集成度高，产品几乎完全封装，只提供有限的接口供外连设备，配合自主研发的相关学习软件，具有容易学习，快速入门和使用的效果。该类型产品主要有以下几点缺点：1、对于开源的主控中心进行定制开发，导致主控中心不再适用免费开源的软件系统，因此大量的免费开源库文件不能被使用，无法进行深度研发，定制开发的主控中心仅支持定制研发的学习软件，虽然容易学习，适合快速入门，但是不能满足提升难度的学习需求；2、主控中心经过定制开发，会限制或弃用一些功能，这样尽管容易上手，但是适配的硬件也受限制，只能使用厂家定制的配套硬件，无法将第三方的、新型的硬件接入体系中，导致功能无法扩展，满足不了教育的需求；3、定制开发的主控中心一般属于公司专供，无法通过市场渠道购买到，导致在学校或培训机构学习后，买不到的主控中心而无法继续学习和使用；4、这种产品一般只具有一块主控中心，板载引脚有限，只能连接数量有限的外部设备，因此可扩展性和创新应用都会受限，不能满足机器人发展带来的学习的深度和广度的需求，这也是为什么多年来机器人教育依然停留在使用超声波测距、红外循线这些基础功能的主要原因。

另一类教育机器人则仿照创客设计的个人作品，采用的是开源主控中心、传感器、电机等主要零件是市场上能采购到电子元器件，不经过改装和定制，完全基于元器件出厂时的原生态。设计者会以定制的线路板、特定的装配框架作为平台去装配以上电子元器件，并通过杜邦线直接进行连接以形成教育用机器人。有时为了减少采用杜邦线连接，也可能会对一些传感器等电子元器件进行定制，如改为磁吸式，或者金手指方式。该类型产品主要有以下几点缺点：1、这种产品一般也只具有一块主控中心，板载引脚有限，同样只能连接为数不多的外部设备，因此可扩展性有限，学习的深度和广度、未来创新二次开发都受限；2、由于是创客类型作品，因此基本都是采用杜邦线进行引脚连接，这种连接无法达到焊接或全封装产品的牢靠程度，而且线缆多是裸露在外面，在调试过程中容易造成断开，影响学习，如果对杜邦线进行焊接则失去了灵活调整引脚的便利性；3、采用定制的线路板和特定的装配框架，电子元器件的安装位置都是固定的，调整安装位置，或者更换为其他电子元器件就可能无法安装，这种设计方案造成机器人教具功能固定，很难根据课程内容的调整进行相应电子元器件的增加和调整；4、由于需要使用杜邦线将多个电子元器件的金属引脚集中连接到主控中心或者扩展板的金属引脚上，尽管可能在主控中心或者扩展版上有标注，但由于金属引脚和线缆的样式都是一样的，大量的线缆混杂在一起，具有一定的连接组装难度，因此此类产品无法满足初级入门学习的需求，年龄较小或者较马虎的学生容易插错，并且不易排查错误，老师在授课时会在排查引脚连接上耽误大量时间；5、金属引脚都很纤细且都裸露在外，很容易被插歪或者在机器人运行过程中意外损毁，一旦金属引脚被损毁，很难用工具纠正，轻微的影响杜邦线连接，严重的会导致电子元器件报废。