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      一種智能解魔方機(jī)器人及使用了該機(jī)器人的人機(jī)互動(dòng)系統(tǒng)的制作方法

      文檔序號(hào):2384334閱讀:302來源:國知局
      專利名稱:一種智能解魔方機(jī)器人及使用了該機(jī)器人的人機(jī)互動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種解魔方機(jī)器人,特別是涉及一種智能解魔方機(jī)器人及使用了該機(jī)器人的人機(jī)互動(dòng)系統(tǒng)。
      背景技術(shù)
      傳統(tǒng)魔方都是采用手動(dòng)打亂并手工還原的,近些年科技館出現(xiàn)一些解魔方機(jī)器人,該類解魔方機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單,無互動(dòng)性,智能化程度較低,機(jī)械手動(dòng)作不靈活,解魔方速度較慢,安全防護(hù)性能低,不具有較好的互動(dòng)性。

      發(fā)明內(nèi)容
      為了解決現(xiàn)有技術(shù)中解魔方機(jī)器人,結(jié)構(gòu)簡單,無互動(dòng)性,智能化程度較低,解魔方速度較慢,安全防護(hù)性能低,不具有較好互動(dòng)性的問題,本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)可靠,使用安全,具有科普互動(dòng),簡化機(jī)械手動(dòng)作,節(jié)省解魔方時(shí)間的智能解魔方機(jī)器人及使用了該機(jī)器人的人機(jī)互動(dòng)系統(tǒng)。為了解決上述問題,本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種智能解魔方機(jī)器人,包括機(jī)器人本體、氣缸和氣泵,其特征在于:還包括控制主機(jī)、攝像頭、機(jī)械臂和魔方倉,在桁架上設(shè)置有氣缸,所述氣缸的氣缸桿上設(shè)置有用于放置魔方的魔方倉,在桁架的上方,氣缸的后端設(shè)置有機(jī)器人本體,所述機(jī)器人本體上連接有兩個(gè)相對的用于進(jìn)行解魔方動(dòng)作的機(jī)械臂,在桁架上設(shè)置有用于采集數(shù)據(jù)并傳輸給控制主機(jī)的攝像頭,所述氣泵分別與氣缸和機(jī)械臂相連接。前述的一種智能解魔方機(jī)器人,其特征在于:還包括魔方倉托架,在氣缸的氣缸桿上連接有魔方倉托架,在魔方倉托架上連接有用于放置魔方的魔方倉。前述的一種智能解魔方機(jī)器人,其特征在于:所述兩個(gè)機(jī)械臂相互垂直且機(jī)械臂的軸心平面與水平面交角為45度。前述的一種智能解魔方機(jī)器人,其特征在于:所述每個(gè)機(jī)械臂包括帶導(dǎo)桿氣缸、兩只擺臺(tái)、一只氣爪及兩只板手,在機(jī)器人本體上固定有帶導(dǎo)桿氣缸,在帶導(dǎo)桿氣缸上連接有兩個(gè)擺臺(tái),在擺臺(tái)上安裝有氣爪,在氣爪上面安裝有一對扳手。前述的一種智能解魔方機(jī)器人,其特征在于:還包括電磁氣閥和氣管,所述氣缸、帶導(dǎo)桿氣缸、擺臺(tái)及氣爪的進(jìn)出氣口分別通過氣管連接到電磁氣閥,所述氣泵與電磁氣閥相連接,所述電磁氣閥與控制主機(jī)電連接。前述的一種智能解魔方機(jī)器人,其特征在于:還包括數(shù)據(jù)線,所述攝像頭通過數(shù)據(jù)線與控制主機(jī)相連接。前述的一種智能解魔方機(jī)器人,其特征在于:還包括穩(wěn)定光源,在桁架頂部設(shè)置有用于照射魔方的穩(wěn)定光源。前述的一種智能解魔方機(jī)器人,其特征在于:所述魔方倉采用椎體魔方塑形倉。一種使 用了智能解魔方機(jī)器人的人機(jī)互動(dòng)系統(tǒng),包括底座、其特征在于:還包括智能解魔方機(jī)器人、兩個(gè)紅外傳感器、觸摸屏、喇叭和照明光源,在底座上方設(shè)置有智能解魔方機(jī)器人和喇叭,在智能解魔方機(jī)器人上端設(shè)置有照明光源,在智能解魔方機(jī)器人前端設(shè)置有觸摸屏,在底座上設(shè)置有兩個(gè)紅外傳感器,所述一個(gè)紅外線傳感器用于檢測是否有觀眾出現(xiàn),另一個(gè)紅外線傳感器用于檢測是否有觀眾違規(guī)將手臂伸入智能解魔方機(jī)器人空間內(nèi)。前述的一種使用了智能解魔方機(jī)器人的人機(jī)互動(dòng)系統(tǒng),其特征在于:所述智能解魔方機(jī)器人采用權(quán)利要求1-8中的任意一種。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明智能解魔方機(jī)器人及使用了該機(jī)器人的人機(jī)互動(dòng)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):1)、桁架結(jié)構(gòu),安裝精度高;2)、六自由度機(jī)械臂,精確有效的實(shí)現(xiàn)魔方的抓取,旋轉(zhuǎn),形成六個(gè)一色面;3)、獨(dú)有椎體魔方塑形倉,幫助魔方精確定位,整體塑形;4)、體貼周到的安全防護(hù)措施,保證展示全程萬無一失;5)、獨(dú)有的觸摸屏互動(dòng)展覽方式,能夠更好的宣傳科普知識(shí);6)、清新可愛的機(jī)器人造型,受到廣大少年兒童的喜愛。本發(fā)明智能解魔方機(jī)器人及使用了該機(jī)器人的人機(jī)互動(dòng)系統(tǒng)簡化了機(jī)械手動(dòng)作,節(jié)省解魔方時(shí)間,解魔方速度快,同時(shí)集人工智能講解,科普互動(dòng),安全防護(hù)于一體,更加符合科技館對于科普機(jī)器人的科學(xué)性,先進(jìn)性,可靠性,安全性的需求。


      圖1是本發(fā)明智能解魔方機(jī)器人立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明智能解魔方機(jī)器人主視圖。圖3是本發(fā)明智能解魔方機(jī)器人側(cè)視圖。圖4是本發(fā)明人機(jī)互動(dòng)系統(tǒng)立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明人機(jī)互動(dòng)系統(tǒng)主視圖。
      具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。如圖1-3所示,一種智能解魔方機(jī)器人,包括控制主機(jī)1、桁架2、電磁氣閥3、氣缸
      4、魔方倉托架5、機(jī)械臂、魔 方倉10、攝像頭12、板手13、機(jī)器人本體14、氣管15、數(shù)據(jù)線16、氣泵17和穩(wěn)定光源。所述桁架2采用鋁合金材料制成,氣缸4采用標(biāo)準(zhǔn)型氣缸,帶導(dǎo)桿氣缸6采用新薄型帶導(dǎo)桿氣缸。在桁架2上設(shè)置有氣缸4,在氣缸4的氣缸桿上連接有魔方倉托架5,在魔方倉托架5上連接有用于放置魔方11的魔方倉10,魔方倉10可采用椎體魔方塑形倉。在桁架2的上方,氣缸4的后端設(shè)置有機(jī)器人本體14,所述機(jī)器人本體14上連接有兩個(gè)相對的用于進(jìn)行解魔方動(dòng)作的機(jī)械臂,所述兩個(gè)機(jī)械臂相互垂直且機(jī)械臂的軸心平面與水平面交角為45度。在桁架2上設(shè)置有用于采集數(shù)據(jù)的攝像頭12,所述攝像頭12通過數(shù)據(jù)線16與控制主機(jī)I相連接。在桁架2頂部設(shè)置有用于照射魔方11的穩(wěn)定光源。

      每個(gè)機(jī)械臂包括一個(gè)帶導(dǎo)桿氣缸6、第一擺臺(tái)7、第二擺臺(tái)8、氣爪9及兩只板手13,在機(jī)器人本體14上固定有帶導(dǎo)桿氣缸6,在帶導(dǎo)桿氣缸6上連接有第一擺臺(tái)7和第二擺臺(tái)8,在第二擺臺(tái)8上安裝有氣爪9,在氣爪9上面安裝有一對扳手13。氣缸4、帶導(dǎo)桿氣缸6第一擺臺(tái)7、第二擺臺(tái)8、及氣爪9的進(jìn)出氣口分別通過氣管15連接到電磁氣閥3,所述氣泵17與電磁氣閥3相連接,所述電磁氣閥3與控制主機(jī)I電連接。智能解魔方機(jī)器人通過通過攝像頭12實(shí)現(xiàn)魔方11數(shù)據(jù)的采集,并通過數(shù)據(jù)線16反饋給控制主機(jī)1,控制主機(jī)I控制電磁氣閥3進(jìn)行開閉并以氣管15送氣以控制控制機(jī)器人的機(jī)械臂進(jìn)行解魔方動(dòng)作,整個(gè)系統(tǒng)由氣泵17進(jìn)行供氣。帶導(dǎo)桿氣缸6用以實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)械臂斜向的移動(dòng),第一擺臺(tái)7和第二擺臺(tái)8配合實(shí)現(xiàn)氣爪9的O至180度的旋轉(zhuǎn),氣爪9控制兩只板手13實(shí)現(xiàn)魔方11的抓取及拆解功能。一種使用了智能解魔方機(jī)器人的人機(jī)互動(dòng)系統(tǒng),包括底座23、智能解魔方機(jī)器人
      24、第一紅外傳感器18、第二紅外傳感器21、觸摸屏20、喇叭19和照明光源22,在底座23上方設(shè)置有智能解魔方機(jī)器人24和喇叭19,在智能解魔方機(jī)器人24上端設(shè)置有照明光源22,在智能解魔方機(jī)器24人前端設(shè)置有觸摸屏20,在底座23上設(shè)置有第一紅外傳感器18、第二紅外傳感器21,第一紅外傳感器18用于檢測是否有觀眾出現(xiàn),第二紅外傳感器18用于檢測是否有觀眾違規(guī)將手臂伸入智能解魔方機(jī)器人24空間內(nèi)。人機(jī)互動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí),使用第一紅外線傳感器18檢測是否有觀眾出現(xiàn),如有觀眾出現(xiàn),控制主機(jī)I控制程序通過喇叭19使用語音自動(dòng)邀請觀眾參與科普互動(dòng),并在解魔方的同時(shí),使用觸摸屏20與觀眾進(jìn)行有關(guān)魔方的科學(xué)知識(shí)講解。在解魔方的過程中,系統(tǒng)通過第二紅外線傳感器21檢測是否有觀眾違規(guī)將手臂伸入至標(biāo)準(zhǔn)型氣缸空間,如果有觀眾將手臂伸入標(biāo)準(zhǔn)型氣缸空間,系統(tǒng)將停止標(biāo)準(zhǔn)型氣缸動(dòng)作,避免傷害觀眾,展示過程中使用照明光源22為智能解魔方機(jī)器人24提供穩(wěn)定可靠的采光來源。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解,本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制,上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理,在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下,本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn),這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范·圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
      權(quán)利要求
      1.一種智能解魔方機(jī)器人,包括機(jī)器人本體、氣缸和氣泵,其特征在于:還包括控制主機(jī)、攝像頭、機(jī)械臂和魔方倉,在桁架上設(shè)置有氣缸,所述氣缸的氣缸桿上設(shè)置有用于放置魔方的魔方倉,在桁架的上方,氣缸的后端設(shè)置有機(jī)器人本體,所述機(jī)器人本體上連接有兩個(gè)相對的用于進(jìn)行解魔方動(dòng)作的機(jī)械臂,在桁架上設(shè)置有用于采集數(shù)據(jù)并傳輸給控制主機(jī)的攝像頭,所述氣泵分別與氣缸和機(jī)械臂相連接。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能解魔方機(jī)器人,其特征在于:還包括魔方倉托架,在氣缸的氣缸桿上連接有魔方倉托架,在魔方倉托架上連接有用于放置魔方的魔方倉。
      3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種智能解魔方機(jī)器人,其特征在于:所述兩個(gè)機(jī)械臂相互垂直且機(jī)械臂的軸心平面與水平面交角為45度。
      4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種智能解魔方機(jī)器人,其特征在于:所述每個(gè)機(jī)械臂包括帶導(dǎo)桿氣缸、兩只擺臺(tái)、一只氣爪及兩只板手,在機(jī)器人本體上固定有帶導(dǎo)桿氣缸,在帶導(dǎo)桿氣缸上連接有兩個(gè)擺臺(tái),在擺臺(tái)上安裝有氣爪,在氣爪上面安裝有一對扳手。
      5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種智能解魔方機(jī)器人,其特征在于:還包括電磁氣閥和氣管,所述氣缸、帶導(dǎo)桿氣缸、擺臺(tái)及氣爪的進(jìn)出氣口分別通過氣管連接到電磁氣閥,所述氣泵與電磁氣閥相連接,所述電磁氣閥與控制主機(jī)電連接。
      6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種智能解魔方機(jī)器人,其特征在于:還包括數(shù)據(jù)線,所述攝像頭通過數(shù)據(jù)線與控制主機(jī)相連接。
      7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種智能解魔方機(jī)器人,其特征在于:還包括穩(wěn)定光源,在桁架頂部設(shè)置有用于照射魔方的穩(wěn)定光源。
      8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種智能解魔方機(jī)器人,其特征在于:所述魔方倉采用椎體魔方塑形倉。
      9.一種使用了智能解·魔方機(jī)器人的人機(jī)互動(dòng)系統(tǒng),包括底座、其特征在于:還包括智能解魔方機(jī)器人、兩個(gè)紅外傳感器、觸摸屏、喇叭和照明光源,在底座上方設(shè)置有智能解魔方機(jī)器人和喇叭,在智能解魔方機(jī)器人上端設(shè)置有照明光源,在智能解魔方機(jī)器人前端設(shè)置有觸摸屏,在底座上設(shè)置有兩個(gè)紅外傳感器,所述一個(gè)紅外線傳感器用于檢測是否有觀眾出現(xiàn),另一個(gè)紅外線傳感器用于檢測是否有觀眾違規(guī)將手臂伸入智能解魔方機(jī)器人空間內(nèi)。
      10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種使用了智能解魔方機(jī)器人的人機(jī)互動(dòng)系統(tǒng),其特征在于:所述智能解魔方機(jī)器人采用權(quán)利要求1-8中的任意一種。
      全文摘要
      本發(fā)明公開了一種智能解魔方機(jī)器人及使用了該機(jī)器人的人機(jī)互動(dòng)系統(tǒng),包括機(jī)器人本體、氣缸和氣泵,其特征在于還包括控制主機(jī)、攝像頭、機(jī)械臂和魔方倉,在桁架上設(shè)置有氣缸,氣缸的氣缸桿上設(shè)置有用于放置魔方的魔方倉,在桁架的上方設(shè)置有機(jī)器人本體,機(jī)器人本體上連接有用于進(jìn)行解魔方動(dòng)作的機(jī)械臂,在桁架上設(shè)置有用于采集數(shù)據(jù)并傳輸給控制主機(jī)的攝像頭,氣泵分別與氣缸和機(jī)械臂相連接。本發(fā)明解決了解魔方機(jī)器人,結(jié)構(gòu)簡單,無互動(dòng)性,智能化程度較低,解魔方速度較慢,安全防護(hù)性能低,不具有較好互動(dòng)性的問題,提供了一種結(jié)構(gòu)可靠,使用安全,具有科普互動(dòng),簡化機(jī)械手動(dòng)作,節(jié)省解魔方時(shí)間的智能解魔方機(jī)器及其互動(dòng)系統(tǒng)。
      文檔編號(hào)B25J11/00GK103240747SQ20131013536
      公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月18日
      發(fā)明者吳季泳, 楊桂平 申請人:塔米智能科技(北京)有限公司
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