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CN108564828A - 一种智能教学机器人 - Google Patents

一种智能教学机器人 Download PDF

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CN108564828A
CN108564828A CN201810135721.1A CN201810135721A CN108564828A CN 108564828 A CN108564828 A CN 108564828A CN 201810135721 A CN201810135721 A CN 201810135721A CN 108564828 A CN108564828 A CN 108564828A
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庄磊
朱毅
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Beijing Ding Ling Yun Technology Co Ltd
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Beijing Ding Ling Yun Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种智能教学机器人，包括主控制模块和连接主控制模块的数据采集模块、机械控制模块、空气净化模块、语音交互模块、文字交互模块和学习数据库；机械控制模块包括行走控制单元、驱动单元和滚轮，所述行走控制单元根据主控制模块的控制指令通过驱动单元控制滚轮的行驶方向和行驶距离；空气净化模块用于根据主控制模块控制指令进行空气净化作业，实现了辅助教学目的，将更好的加强教师和学生联动。

Description

一种智能教学机器人
技术领域
本发明涉及智能机器人技术领域，尤其涉及一种智能教学机器人。
背景技术
目前，利用多种多样的计算机工具来辅助教室进行课堂教学已经成为高校教育教学的主要手段之一，如何利用好这些工具配合教师加强课堂互动及效率，仍然是行业内不断探索的话题，而探索的主要内容主要在于如何更好的进行师生教学过程中的互动，这一问题是无法通过某一个计算机工具来实现的。
随着人工智能技术的迅速发展，以人工智能为特点的机器人辅助教学助理，将更好的加强教师和学生联动，因此，亟待出现一种教学系统或者装置实现辅助打造一种开放的课堂教学氛围并充分体现互动的教学设计思想。
发明内容
为了克服现有技术的上述不足，本发明提供了一种智能教学机器人，辅助教室进行课堂教学。
为实现以上目的，本发明提供了如下技术方案：
一种智能教学机器人，包括主控制模块和连接主控制模块的数据采集模块、机械控制模块、空气净化模块、语音交互模块、文字交互模块和学习数据库；
所述机械控制模块包括行走控制单元、驱动单元和滚轮，所述行走控制单元根据主控制模块的控制指令通过驱动单元控制滚轮的行驶方向和行驶距离；
所述空气净化模块用于根据主控制模块控制指令进行空气净化作业；
所述语音交互模块用于识别解析用户的输入语音内容后与学习数据库内容匹配搜索匹配并进行语音回应；
所述文字交互模块用于识别解析用户的输入文字内容后与学习数据库内容匹配搜索匹配并进行文字回应；
所述数据采集模块用于实时采集周边图像数据、空气质量数据以及障碍检测数据；
所述主控制模块根据检测的空气质量数据与预设数值分析比较后发出空气净化控制指令至空气净化模块，以及根据障碍检测数据与预设数值分析比较后发出障碍报警指令至机械控制模块。
其中，所述数据采集模块包括摄像头、温湿度传感器、PM2.5传感器、红外传感器、激光传感器和/或超声波传感器。
所述空气净化模块包括负离子发声器、空气过滤网以及净化风机，所述净化风机分别设置于进风口和出风口。
所述语音交互模块包括语音采集单元、语音识别单元、交互管理单元和语音输出单元；
语音采集单元用于采集用户的语音信息；
语音识别单元用于根据进行语音识别和语义理解；
交互管理单元用于根据识别的语义结果在学习数据库中进行搜索；
语音输出单元用于将学习数据库中搜索内容通过语音输出进行交互。
所述文字交互模块包括文字扫描单元、文字识别单元、比对分析单元和文字输出单元；
文字扫描单元用于对文字图像进行扫描采集文字信息；
文字识别单元用于识别采集的文字信息；
比对分析单元用于根据识别的文字信息匹配搜索学习数据库内容；
文字输出单元用于将搜索的相关内容通过文字输出进行交互。
智能教学机器人还包括连接主控制模块的指纹识别模块、脸部识别模块以及用户数据库；
指纹识别模块用于检测用户指纹信息后比对数据库进行验证识别；
脸部识别模块用于检测用户脸部图像后比对用户数据库验证识别。
智能教学机器人还包括连接主控制模块的网络模块，所述网络模块用于联网检索补充学习数据库内容。
智能教学机器人还包括连接主控制模块的无线通信模块，所述无线通信模块用于连接远程终端进行数据交互和控制指令接收。
智能教学机器人还包括连接主控制模块的投影仪。
与现有技术相比，本发明提供的智能教学机器人具有以下有益效果：
1)本发明提供的智能教学机器人用于课堂上回答老师问题，与老师进行互动，通过现场答疑辅助教学学生和机器人的互动，提高学生回答问题的积极性。用户除了教学知识的问答外，还可与机器人进行简单的日常交流，实现校园陪伴，心里辅导。可通过网络模块连接实时新闻，或者通过远程终端的教学新闻推送，进行播报功能、以及课前只是要点播报、校园及课堂最新动态等。
2)本发明提供的智能教学机器人还具有智能防撞作用，可灵活避障，精准移动，可轻松适应户内外环境。具有空气净化作用，在辅助教学任务同时，可实时根据空气质量进行空气净化，保证了学习的环境。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明实施例的智能教学机器人的结构示意图；
图2是本发明实施例的智能教学机器人的语音交互模块的模块示意图；
图3是本发明实施例的智能教学机器人的文字交互模块的模块示意图；
图4是本发明实施例的智能教学机器人的机械示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步地描述，其中如果已知技术的详细描述对于示出本发明的特征是不必要的，则将其省略。
图1是本发明实施例的智能教学机器人的结构示意图。图4是本发明实施例的智能教学机器人的机械示意图。
智能教学机器人包括主控制模块10和连接主控制模块10的数据采集模块60、机械控制模块30、空气净化模块20、语音交互模块40、文字交互模块50和学习数据库70。
机械控制模块30包括行走控制单元、驱动单元和滚轮31(参加图4)，行走控制单元根据主控制模块10的控制指令通过驱动单元控制滚轮的行驶方向和行驶距离；空气净化模块20用于根据主控制模块10控制指令进行空气净化作业；语音交互模块40用于识别解析用户的输入语音内容后与学习数据库70内容匹配搜索匹配并进行语音回应；文字交互模块50用于识别解析用户的输入文字内容后与学习数据库70内容匹配搜索匹配并进行文字回应。
数据采集模块60用于实时采集周边图像数据、空气质量数据以及障碍检测数据；主控制模块10根据检测的空气质量数据与预设数值分析比较后发出空气净化控制指令至空气净化模块20，以及根据障碍检测数据与预设数值分析比较后发出障碍报警指令至机械控制模块30。
数据采集模块60包括摄像头61(参见图4)、温湿度传感器、PM2.5 传感器、红外传感器、激光传感器和/或超声波传感器。摄像头61可采用全景360°旋转高清摄像头。
激光传感器和超声波传感器可分别设置与机器人前面和后面，用于检测障碍物，防止行进过程中的碰撞，起到智能防撞作用，可灵活避障，精准移动，可轻松适应户内外环境。
空气净化模块20包括负离子发声器、空气过滤网以及净化风机，净化风机分别设置于进风口和出风口。进风口设置于前面，出风口设置于后面，在空气净化模块20的腔体中部竖向设置空气过滤网，空气过滤网的出风侧设置负离子发生器。在辅助教学任务同时，可实时根据空气质量进行空气净化，保证了学习的环境。
图2是本发明实施例的智能教学机器人的语音交互模块的模块示意图。语音交互模块40包括语音采集单元401、语音识别单元401、交互管理单元403和语音输出单元404。
语音采集单元401用于采集用户的语音信息；语音识别单元402用于根据进行语音识别和语义理解；交互管理单元403用于根据识别的语义结果在学习数据库中进行搜索；语音输出单元404用于将学习数据库中搜索内容通过语音输出进行交互。用于课堂上回答老师问题，与老师进行互动，通过现场答疑辅助教学学生和机器人的互动，提高学生回答问题的积极性。
另一方面，通过语音交互模块，用户除了教学知识的问答外，还可与机器人进行简单的日常交流，实现校园陪伴，心里辅导。
图3是本发明实施例的智能教学机器人的文字交互模块的模块示意图。文字交互模块50包括文字扫描单元501、文字识别单元502、比对分析单元503和文字输出单元504。
文字扫描单元501用于对文字图像进行扫描采集文字信息；文字识别单元502用于识别采集的文字信息；比对分析单元503用于根据识别的文字信息匹配搜索学习数据库内容；文字输出单元504用于将搜索的相关内容通过文字输出进行交互。本实施例中文字输出单元504可采用触控显示屏51。
优选的，本发明的智能教学机器人还包括连接主控制模块10的指纹识别模块、脸部识别模块以及用户数据库。指纹识别模块用于检测用户指纹信息后比对数据库进行验证识别；脸部识别模块用于检测用户脸部图像后比对用户数据库验证识别，用户数据库包括用户的指纹库以及脸部信息特征数据。
优选的，本发明的智能教学机器人还包括连接主控制模块10的网络模块，网络模块用于联网检索补充学习数据库内容。当语音交互模块40 以及文字交互模块50在与用户交互回答教学方面问题时，若本地的学习数据库70搜索不到对应的内容可进行网络搜索，筛选出合适的结果。
优选的，本发明的智能教学机器人还包括连接主控制模块10的无线通信模块，无线通信模块用于连接远程终端进行数据交互和控制指令接收。远程终端可通过手机、电脑等智能设备验证登录后进行机器人的远程控制以及远程数据传输。
优选地，还包括连接主控制模块10的投影仪。辅助教师演示ppt,大屏幕投影播放；
另一方面，可通过网络模块连接实时新闻，或者通过远程终端的教学新闻推送，进行播报功能、以及课前只是要点播报、校园及课堂最新动态等。
以上仅为本发明较佳实施例，并不用于局限本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的修改、等同替换和改进等，均需要包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能教学机器人，其特征在于，包括主控制模块和连接主控制模块的数据采集模块、机械控制模块、空气净化模块、语音交互模块、文字交互模块和学习数据库；
所述机械控制模块包括行走控制单元、驱动单元和滚轮，所述行走控制单元根据主控制模块的控制指令通过驱动单元控制滚轮的行驶方向和行驶距离；
所述空气净化模块用于根据主控制模块控制指令进行空气净化作业；
所述语音交互模块用于识别解析用户的输入语音内容后与学习数据库内容匹配搜索匹配并进行语音回应；
所述文字交互模块用于识别解析用户的输入文字内容后与学习数据库内容匹配搜索匹配并进行文字回应；
所述数据采集模块用于实时采集周边图像数据、空气质量数据以及障碍检测数据；
所述主控制模块根据检测的空气质量数据与预设数值分析比较后发出空气净化控制指令至空气净化模块，以及根据障碍检测数据与预设数值分析比较后发出障碍报警指令至机械控制模块。
2.根据权利要求1所述的智能教学机器人，其特征在于，所述数据采集模块包括摄像头、温湿度传感器、PM2.5传感器、红外传感器、激光传感器和/或超声波传感器。
3.根据权利要求1所述的智能教学机器人，其特征在于，所述空气净化模块包括负离子发声器、空气过滤网以及净化风机，所述净化风机分别设置于进风口和出风口。
4.根据权利要求1所述的智能教学机器人，其特征在于，所述语音交互模块包括语音采集单元、语音识别单元、交互管理单元和语音输出单元；
语音采集单元用于采集用户的语音信息；
语音识别单元用于根据进行语音识别和语义理解；
交互管理单元用于根据识别的语义结果在学习数据库中进行搜索；
语音输出单元用于将学习数据库中搜索内容通过语音输出进行交互。
5.根据权利要求1所述的智能教学机器人，其特征在于，所述文字交互模块包括文字扫描单元、文字识别单元、比对分析单元和文字输出单元；
文字扫描单元用于对文字图像进行扫描采集文字信息；
文字识别单元用于识别采集的文字信息；
比对分析单元用于根据识别的文字信息匹配搜索学习数据库内容；
文字输出单元用于将搜索的相关内容通过文字输出进行交互。
6.根据权利要求1所述的智能教学机器人，其特征在于，还包括连接主控制模块的指纹识别模块、脸部识别模块以及用户数据库；
指纹识别模块用于检测用户指纹信息后比对数据库进行验证识别；
脸部识别模块用于检测用户脸部图像后比对用户数据库验证识别。
7.根据权利要求1所述的智能教学机器人，其特征在于，还包括连接主控制模块的网络模块，所述网络模块用于联网检索补充学习数据库内容。
8.根据权利要求1所述的智能教学机器人，其特征在于，还包括连接主控制模块的无线通信模块，所述无线通信模块用于连接远程终端进行数据交互和控制指令接收。
9.根据权利要求1所述的智能教学机器人，其特征在于，还包括连接主控制模块的投影仪。
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