一种计算机科学技术教学用可编程的行走机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种计算机科学技术教学用可编程的行走机器人，涉及机器人领域，本发明专利技术包括机器人本体和机器人控制系统；本发明专利技术通过滑动模块控制滑轮进行向前或者向后滑动，从而实现该机器人的水平方向的移动，然后通过抬升模块可以控制机械腿进行抬升和下降，从而实现该机器人的竖直方向的移动，当抬升模块对机械腿发出抬升指令的同时，吸盘将会接收到此信息，使得抬升的机械腿底部吸盘关闭，并使得未进行动作的机械腿底部吸盘开启，避免另一只机械腿抬升过程中，整个机器人出现侧偏的现象，然后当抬升模块对机械腿发出下降指令的同时，将会使此机械腿上的吸盘切换至开启的状态，从而能够机械腿与地面之间产生吸附力，确保机械腿下落后的稳定性。腿下落后的稳定性。腿下落后的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种计算机科学技术教学用可编程的行走机器人


[0001]本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种计算机科学技术教学用可编程的行走机器人。

技术介绍

[0002]机器人是一种能够半自主或全自主工作的智能机器。历史上最早的机器人见于隋炀帝命工匠所营造的木偶机器人，施有机关，有坐、起、拜和伏等能力。机器人具有感知、决策和执行等基本特征，可以辅助甚至替代人类完成危险、繁重和复杂的工作，提高工作效率与质量，服务人类生活，扩大或延伸人的活动及能力范围。编程机器人有实体编程和图形编程，可以去自由地定义机器人的行走路线，人脸识别，语音识别，图像文字处理等。在计算机科学与技术教学中经常会用到可编程的行走机器人，但是现有的可编程行走机器人存在以下缺点；
[0003]现有大多数的行走机器人仅仅可以进行水平方向的移动，而且移动时的稳定性较差，并且缺少躲避观察和躲避障碍物的能力，极易在运行过程中发生磕碰和撞击的现象，从而导致机器人的使用寿命下降。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种计算机科学技术教学用可编程的行走机器人。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]一种计算机科学技术教学用可编程的行走机器人，包括机器人本体和机器人控制系统；
[0007]所述机器人本体包括机械躯干，所述机械躯干上部两侧均转动连接有机械臂，所述机械躯干下部两侧均转动连接有机械腿，所述机械腿底部固定连接有吸盘，所述吸盘底部转动连接有滑轮，所述机械躯干顶部固定转动连接有机械头，所述机器人控制系统设置于机械躯干内部。
[0008]优选地，所述机器人控制系统包括驱动系统、避障系统、拿取系统和签到系统；
[0009]所述驱动系统包括滑动模块、抬升模块和吸附模块，所述滑动模块用于控制滑轮进行向前或者向后滑动，所述抬升模块用于控制机械臂和机械腿的运动状态，所述吸附模块用于切换吸盘的吸附状态。
[0010]优选地，所述吸附模块在抬升模块对机械腿发出抬升指令的同时，将会使吸盘切换至关闭的状态，当抬升模块对机械腿发出下降指令的同时，将会使吸盘切换至开启的状态，从而能够机械腿与地面之间产生吸附力，确保机械腿下落后的稳定性。
[0011]优选地，所述避障系统包括超声波传感器、转向命令模块和前进命令模块；
[0012]所述超声波传感器用于监测机器人行进方向区域内的障碍物距离，所述转向命令模块用于当障碍物距离小于机器人本身设定的阈值后，对其发出转向指令，所述前进命令
模块用于当机器人躲避障碍物后，对其发出继续前进指令。
[0013]优选地，所述拿取系统包括外部识别器、红外线扫描器、内部分析模块和机械臂控制模块；
[0014]所述外部识别器用于操作人员对需要拿取的物体全貌进行扫描识别，所述红外线扫描器用于对机器人所处区域内的物体进行扫描，所述内部分析模块用于接收外部识别器以及红外线扫描器所扫描的物体全貌信息，并将二者信息进行匹配，所述机械臂控制模块用于对机械臂发出拿取指令。
[0015]优选地，所述签到系统包括存储模块、人脸识别模块和报表输出模块；
[0016]所述存储模块用于存储整个班级学生的身份信息，所述人脸识别模块用于对学生的身份信息进行识别，并与存储模块中的信息进行对比，所述报表输出模块用于将整个班级学生的签到情况形成报表，并输出成纸质文件。
[0017]优选地，所述抬升模块运动学方程计算模型如下：
[0018][0019]式中：T表示运动周期，内数据表示坐标量；
[0020]F＝ma
[0021][0022]式中:I表示刚体的惯性张量，w表示角速度，a表示加速度。
[0023]优选地，所述避障系统还包括以下计算模型：
[0024][0025][0026]式中：m表示多条线路，n表示多条圆弧，r表示半径，L表示切线；
[0027]用此模型即可对起点和目标点之间的路径进行优化求解。
[0028]相比现有技术，本专利技术的有益效果为：
[0029]1、本专利技术通过滑动模块可以控制滑轮进行向前或者向后滑动，从而实现该机器人的水平方向的移动，然后通过抬升模块可以控制机械腿进行抬升和下降，从而实现该机器人的竖直方向的移动，使得该机器人可以在存在台阶的地方进行使用；并且当抬升模块对机械腿发出抬升指令的同时，吸盘将会接收到此信息，使得抬升的机械腿底部吸盘关闭，并使得未进行动作的机械腿底部吸盘开启，避免另一只机械腿抬升过程中，整个机器人出现侧偏的现象，确保了该机器人的稳定性，然后当抬升模块对机械腿发出下降指令的同时，将会使此机械腿上的吸盘切换至开启的状态，从而能够机械腿与地面之间产生吸附力，确保机械腿下落后的稳定性。
[0030]2、本专利技术通过超声波传感器对该机器人运行区域内的场地情况进行扫描，并探测处障碍物至该机器人的距离，并将障碍物信息传递给转向命令模块，当当障碍物距离小于机器人本身设定的阈值后，转向命令模块将会发出警示指令，并将警示指令传递至驱动系统，控制滑轮进行转动，使得该机器人进行转向，从而使得该机器人提前躲避障碍物，避免机器人与障碍物之间发生碰撞损坏的现象，提高了该机器人的使用寿命。
[0031]3、本专利技术通过在该机器人内部增设拿取系统和签到系统，使得使得该机器人拥有更多的功能性，在进行计算机科学教学工作过程中，其一可以帮助老师拿取较为繁重的教学工具，其二可以帮助老师对学生进行面部识别的严格考勤，避免学生逃课、旷课、代课等情况的发生，从而能够整顿校园风气，更加有利于教学工作的开展。
附图说明
[0032]图1为本专利技术提出的一种计算机科学技术教学用可编程的行走机器人的仰视整体结构示意图；
[0033]图2为本专利技术提出的一种计算机科学技术教学用可编程的行走机器人的前视整体结构示意图；
[0034]图3为本专利技术提出的一种计算机科学技术教学用可编程的行走机器人的控制系统框图；
[0035]图4为本专利技术提出的一种计算机科学技术教学用可编程的行走机器人的避障系统流程图；
[0036]图5为本专利技术提出的一种计算机科学技术教学用可编程的行走机器人的拿取系统流程图；
[0037]图6为本专利技术提出的一种计算机科学技术教学用可编程的行走机器人的签到系统流程图。
[0038]图中：1、机器人本体；2、机械躯干；3、机械臂；4、机械腿；5、吸盘；6、滑轮；7、机械头。
具体实施方式
[0039]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0040]参照图1、图2，一种计算机科学技术教学用可编程的行走机器人，包括机器人本体1和机器人控制系统；
[0041]机器人本体1包括机械躯干2，机械躯干2上部两侧均转动连接有机械臂3，机械躯干2下部两侧均转动连接有机械腿4，机械腿4底本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计算机科学技术教学用可编程的行走机器人，其特征在于，包括机器人本体(1)和机器人控制系统；所述机器人本体(1)包括机械躯干(2)，所述机械躯干(2)上部两侧均转动连接有机械臂(3)，所述机械躯干(2)下部两侧均转动连接有机械腿(4)，所述机械腿(4)底部固定连接有吸盘(5)，所述吸盘(5)底部转动连接有滑轮(6)，所述机械躯干(2)顶部固定转动连接有机械头(7)，所述机器人控制系统设置于机械躯干(2)内部。2.根据权利要求1所述的一种计算机科学技术教学用可编程的行走机器人，其特征在于，所述机器人控制系统包括驱动系统、避障系统、拿取系统和签到系统；所述驱动系统包括滑动模块、抬升模块和吸附模块，所述滑动模块用于控制滑轮(6)进行向前或者向后滑动，所述抬升模块用于控制机械臂(3)和机械腿(4)的运动状态，所述吸附模块用于切换吸盘(5)的吸附状态。3.根据权利要求2所述的一种计算机科学技术教学用可编程的行走机器人，其特征在于，所述吸附模块在抬升模块对机械腿(4)发出抬升指令的同时，将会使吸盘(5)切换至关闭的状态，当抬升模块对机械腿(4)发出下降指令的同时，将会使吸盘(5)切换至开启的状态，从而能够机械腿(4)与地面之间产生吸附力，确保机械腿(4)下落后的稳定性。4.根据权利要求1所述的一种计算机科学技术教学用可编程的行走机器人，其特征在于，所述避障系统包括超声波传感器、转向命令模块和前进命令模块；所述超声波传感器用于监测机器人行进方向区域内的障碍物距离，所述转向命令模块用于当障碍物距离小于机器人本身设定的阈值...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴文财，董立忠，张静，
申请(专利权)人：营口理工学院，
类型：发明
国别省市：