輪式可移動講臺機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種輪式可移動講臺機器人，包括輪式底盤、可伸縮驅(qū)動輪、雙輪行走機構(gòu)、講臺升降裝置以及主講臺面板，輪式底盤下部兩側(cè)均對稱安裝有可伸縮驅(qū)動輪，可伸縮驅(qū)動輪由安裝在輪式底盤內(nèi)的雙輪行走機構(gòu)驅(qū)動，在輪式底盤上端安裝有講臺升降裝置，在講臺升降裝置上端水平安裝有一主講臺面板。本實用克服傳統(tǒng)講臺功能單一，體積龐大的缺點，將指紋簽到、語音對話、云臺攝像頭監(jiān)控、可升降支架、可伸縮驅(qū)動輪等技術(shù)與傳統(tǒng)講臺有機結(jié)合，組成多功能帶有智能控制功能的講臺機器人。
【專利說明】輪式可移動講臺機器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能教室多功能講臺系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是一種輪式可移動講臺機器人。【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技發(fā)展和社會進步，智能化的設(shè)備已經(jīng)慢慢在滲透人們的生活的方方面面。特別是機器人技術(shù)和嵌入式技術(shù)正在以超常的速度普及和推廣。然而，給學(xué)生普及科學(xué)知識的教學(xué)課堂的教學(xué)設(shè)備越來越顯得跟不上時代。
[0003]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前多數(shù)教室的投影儀采用固定式安裝，講臺固定式安裝，并且沒有現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)和嵌入式設(shè)備的接入，不能智能簽到和統(tǒng)計人數(shù)。同時調(diào)查發(fā)現(xiàn)，很多課堂的講臺依然采用最原始和笨重的桌子。高低固定，這對于不同身高的老師就會有不適應(yīng)。同時由于講桌的高度，會遮擋黑板底部的部分，這使得學(xué)生無法看到黑板底部的字。體積龐大，在講臺上顯得很笨重。不可移動，不能靈活調(diào)整。同時功能單一。
[0004]目前已經(jīng)公布的技術(shù)中，涉及到升降講臺的也有幾種，不過大多創(chuàng)新重點在于機械結(jié)構(gòu)，并未涉及多功能的電子嵌入式系統(tǒng)，即便是有可移動裝置，也只是簡單的輪式驅(qū)動。
[0005]經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)以下相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的公開技術(shù)。
[0006]一種具有多媒體功能的移動升降講臺(CN102743022A)，包括多媒體設(shè)備、平臺、底座和電機，電機固定在底座上，電機輸出軸與平臺連接，其特征在于底座上固定有移動輪組件，所述的移動輪組件包括外輪框、內(nèi)輪框和輪子，外輪框固定在底座上，輪子與內(nèi)輪框固定，內(nèi)輪框可在外輪框內(nèi)上下移動，平臺下方設(shè)置有導(dǎo)向柱，底座上設(shè)置有導(dǎo)向筒，導(dǎo)向柱分別穿過導(dǎo)向筒和外輪框頂在內(nèi)輪框的上端。
[0007]—種多媒體移動講臺(CN201536781U),包括一柜體,其特征在于所述柜體設(shè)置于一移動底座上，該柜體的上部設(shè)置一上柜體，該上柜體內(nèi)設(shè)置有投影儀放置腔，上柜體上端面活動設(shè)置有顯示器和鍵盤操作區(qū)。該多媒體移動講臺結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，運行穩(wěn)定，移動便捷，可以實現(xiàn)較佳的投影儀和顯示器存放，其采用較為合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得整個產(chǎn)品可以具有較佳的安全保障，并能夠給予使用者最大的方便和非使用狀態(tài)下的安全防護性能。
[0008]經(jīng)過對比，本專利申請的技術(shù)方案與上述已公開技術(shù)存在較大不同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可靠性好、移動便捷、運行穩(wěn)定的輪式可移動講臺機器人。
[0010]本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0011]一種輪式可移動講臺機器人，其特征在于:包括輪式底盤、可伸縮驅(qū)動輪、雙輪行走機構(gòu)、講臺升降裝置以及主講臺面板，輪式底盤下部兩側(cè)均對稱安裝有可伸縮驅(qū)動輪，可伸縮驅(qū)動輪由安裝在輪式底盤內(nèi)的雙輪行走機構(gòu)驅(qū)動，在輪式底盤上端安裝有講臺升降裝置，在講臺升降裝置上端水平安裝有一主講臺面板。[0012]而且，所述輪式底盤內(nèi)部安裝有底盤支架，該底盤支架的底部四角均布安裝有四個萬向輪，可伸縮驅(qū)動輪位于底盤支架的兩邊中心點位置，且可伸縮驅(qū)動輪采用可充氣橡膠輪，該長方體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部有可伸縮雙輪行走機構(gòu)的動力裝置和機械結(jié)構(gòu)；底盤支架的頂部為左剪叉列升降架和右剪叉列升降架。
[0013]而且，所述可伸縮驅(qū)動輪安裝于底盤支架上，雙輪行走機構(gòu)由驅(qū)動電機、伸縮推桿電機、輪架組成，其中輪架包括電機座和連接桿，兩個電機座分別通過連接桿連接成一個整體輪架，輪架通過連接桿和伸縮推桿電機相連接。
[0014]而且，所述講臺升降裝置包括左剪叉列升降架和右剪叉列升降架，該左剪叉列升降架和右剪叉列升降架結(jié)構(gòu)相同且對稱設(shè)置同步升降，升降推桿電機和左剪叉列升降架、右剪叉列升降架通過桿相連。
[0015]而且，所述主講臺面板上安裝有筆記本電腦、麥克風(fēng)、按鈕、指示燈、監(jiān)控攝像頭、音響設(shè)備、微型投影儀以及指紋簽到模塊，主講臺面板上端分布安裝有筆記本電腦、麥克風(fēng)、多個按鈕以及多個指示燈，主講臺面板朝向?qū)W生的一側(cè)安裝有監(jiān)控攝像頭以及音響設(shè)備，主講臺面板內(nèi)水平安裝有一滑動條，該滑動條一端滑動安裝微型投影儀，滑動條的另一端滑動安裝有指紋簽到模塊，微型投影儀和指紋簽到模塊均安裝于機器人主講臺面板的內(nèi)部，通過滑動條進行伸縮。
[0016]而且，所述伸縮推桿電機通過推桿軸和底盤支架鉸接，輪架通過輪架軸和底盤支架鉸接。
[0017]而且，所述筆記本電腦端運行上位機程序，單片機中運行嵌入式程序，其中單片機為意法半導(dǎo)體公司的STM32單片機，單片機和筆記本電腦通過RS232串口通訊，輪式可移動講臺機器人的功能模塊主要概括為語音識別、指紋簽到、音響功放設(shè)備、投影儀、攝像頭監(jiān)控、主講臺面板升降、可伸縮雙輪機構(gòu)、慣性導(dǎo)航、指紋簽到模塊和微型投影儀伸縮機構(gòu)；
[0018]語音識別模塊和單片機通過串口相連，語音模塊通過單片機設(shè)置關(guān)鍵字來進行非特定語音識別，當(dāng)語音識別模塊通過麥克風(fēng)接收到聲音信號后，與設(shè)置好的關(guān)鍵字進行比對，如果符合時，就會解碼SD卡中與關(guān)鍵字相對應(yīng)的音頻文件，并且通過音響功放播放出來，同時語音識別模塊向單片機發(fā)送相對應(yīng)的識別碼，通知單片機哪一條關(guān)鍵字串被匹配；
[0019]指紋簽到模塊通過串口與筆記本電腦相連，筆記本電腦中運行的上位機程序能夠通過教務(wù)處遠(yuǎn)程端獲取當(dāng)前課堂的上課人員和指紋數(shù)據(jù)，通過上位機程序?qū)⒅讣y模板數(shù)據(jù)寫入到指紋簽到模塊中的存儲FLASH中，從而進行本地指紋識別，上位機程序操作指紋識別模塊逐個進行指紋采集和匹配，并將指紋識別結(jié)果保存到本地EXCEL文檔中，簽到結(jié)束后，通過上位機程序?qū)⒋鎯灥浇Y(jié)果的EXCEL文檔發(fā)送到教務(wù)處遠(yuǎn)程端進行存儲和分析；
[0020]監(jiān)控攝像頭通過視頻采集卡和筆記本電腦相連。上位機程序?qū)崟r采集攝像頭的視頻圖像，并進行本地視頻文件存儲，并且可以通過因特網(wǎng)將視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控端；
[0021]當(dāng)單片機通過按鈕或者上位機程序收到到主講臺面板上升或者下降命令時，單片機首先通過限位開關(guān)判斷此時可升降推桿機構(gòu)是否已經(jīng)在目標(biāo)位置，如果沒有在目標(biāo)位置，則單片機通過電機驅(qū)動板控制升降推桿電機進行上升和下降動作；在升降推桿電機進行上升和下降動作的同時單片機控制指示燈亮，并且實時檢測限位開關(guān)，當(dāng)通過限位開關(guān)發(fā)現(xiàn)升降推桿電機已經(jīng)到目標(biāo)位置后，單片機通過電機驅(qū)動板使升降推桿電機停止運動，指示燈滅；
[0022]當(dāng)單片機通過按鈕或者上位機程序收到雙輪差速驅(qū)動行走或者轉(zhuǎn)彎命令時，單片機首先通過限位開關(guān)判斷此時可伸縮驅(qū)動輪是否已經(jīng)在目標(biāo)位置，如果沒有在目標(biāo)位置，則單片機通過電機驅(qū)動板控制伸縮推桿電機進行收縮和伸長動作。在升降推桿電機進行收縮和伸長動作的同時，單片機控制相應(yīng)指示燈亮，并且實時檢測限位開關(guān)，當(dāng)通過限位開關(guān)發(fā)現(xiàn)伸縮推桿電機已經(jīng)到目標(biāo)位置后，單片機通過電機驅(qū)動板使伸縮推桿電機停止運動，對應(yīng)指示燈滅，此時單片機通過電機驅(qū)動板控制驅(qū)動電機進行轉(zhuǎn)動，此時單片機實時通過陀螺儀和編碼器實時采集輪式可移動講臺機器人的行走距離或者轉(zhuǎn)動角度，當(dāng)行走完成指定距離或者轉(zhuǎn)動完畢指定角度后，單片機通過電機驅(qū)動板控制驅(qū)動電機停止轉(zhuǎn)動；重復(fù)上述動作使得可伸縮驅(qū)動輪收縮脫離地面；
[0023]當(dāng)單片機通過按鈕或者上位機程序收到使用微型投影儀或者使用指紋簽到模塊命令時，單片機首先通過限位開關(guān)判斷此時滑動條是否已經(jīng)在目標(biāo)位置，如果沒有在目標(biāo)位置，則單片機通過電機驅(qū)動板控制旋轉(zhuǎn)電機進行順時針或者逆時針旋轉(zhuǎn)，從而控制滑動條收縮和伸長；在旋轉(zhuǎn)電機進行旋轉(zhuǎn)動作的同時，單片機控制相應(yīng)指示燈亮，并且實時檢測位于滑動條兩端的限位開關(guān)，當(dāng)通過限位開關(guān)發(fā)現(xiàn)滑動條已經(jīng)到目標(biāo)位置后，單片機通過電機驅(qū)動板使旋轉(zhuǎn)電機停止運動，對應(yīng)指示燈滅。
[0024]而且，所述音響功放設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)的音頻口和筆記本電腦和指紋簽到模塊相連，微型投影儀通過HDMI標(biāo)準(zhǔn)視頻接口和筆記本電腦相連。
[0025]而且，所述輪式可移動講臺機器人可以存儲多個路徑數(shù)據(jù)，當(dāng)單片機通過按鈕或者上位機程序收到執(zhí)行某個路徑命令時，單片機能夠調(diào)取該路徑的所有路徑數(shù)據(jù)，并且控制可伸縮驅(qū)動輪再次走出與原路徑近似重合的路徑軌跡。
[0026]而且，所述輪式可移動講臺機器人采用陀螺儀慣性導(dǎo)航和編碼器增量式導(dǎo)航相結(jié)合的導(dǎo)航方式，陀螺儀通過SPI總線和單片機相連，編碼器連接到單片機的計數(shù)器端口，當(dāng)單片機通過按鈕或者上位機程序收到路徑示教命令時，此時單片機能夠?qū)崟r采集陀螺儀和編碼器返回的路徑信息，并將其存儲在SD卡中。
[0027]本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是:
[0028]1、本發(fā)明克服傳統(tǒng)講臺功能單一，體積龐大的缺點，將指紋簽到、語音對話、云臺攝像頭監(jiān)控、可升降支架、可伸縮驅(qū)動輪等技術(shù)與傳統(tǒng)講臺有機結(jié)合，組成多功能帶有智能控制功能的講臺機器人。
[0029]2、本發(fā)明功能豐富，方便教師學(xué)生，有效的響應(yīng)智能課堂的趨勢，并且結(jié)構(gòu)可靠，成本低廉，簡單易懂，方便授課教師使用，可將機器人機電控制技術(shù)、導(dǎo)航技術(shù)、指紋簽到技術(shù)、非特定語音識別技術(shù)與移動講臺進行有機結(jié)合，實現(xiàn)機器人和嵌入式技術(shù)與傳統(tǒng)講臺的融合。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明處于下降狀態(tài)立體圖；
[0031]圖2為圖1另一角度的立體圖；
[0032]圖3為圖1再一角度立體圖；
[0033]圖4為本發(fā)明內(nèi)部伸縮桿機構(gòu)立體圖；[0034]圖5為本發(fā)明處于上升狀態(tài)立體圖；
[0035]圖6為本發(fā)明可升降推桿機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖；
[0036]圖7為本發(fā)明可伸縮雙輪行走機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖8為本發(fā)明可伸縮雙輪行走機構(gòu)結(jié)構(gòu)另一方向示意圖；
[0038]圖9為本發(fā)明控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]附圖標(biāo)記表示:1筆記本電腦；2麥克風(fēng)；3左剪叉列升降架；4滑動塊；5底盤支架；6萬向輪；7可伸縮驅(qū)動輪；8右剪叉列升降架；9指紋簽到模塊；10指示燈；11主講臺面板；12按鈕；13監(jiān)控攝像頭；14音響設(shè)備；15桿；16升降推桿電機；17微型投影儀；18滑動條；19滑槽；20齒輪；21輪式底盤；22導(dǎo)軌；23鉸接副；24推桿軸；25伸縮推桿電機；26驅(qū)動電機；27輪架軸；28電機座；29連接桿；30輪架。
【具體實施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖并通過具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。
[0041]一種輪式可移動講臺機器人，包括輪式底盤21、可伸縮驅(qū)動輪7、雙輪行走機構(gòu)、講臺升降裝置以及主講臺面板11，輪式底盤下部兩側(cè)均對稱安裝有可伸縮驅(qū)動輪，可伸縮驅(qū)動輪由安裝在輪式底盤內(nèi)的雙輪行走機構(gòu)驅(qū)動，在輪式底盤上端安裝有講臺升降裝置，在講臺升降裝置上端水平安裝有一主講臺面板。
[0042]所述輪式底盤內(nèi)部安裝有底盤支架5，該底盤支架的底部四角均布安裝有四個萬向輪6，該四個萬向輪用于支持輪式輪式底盤的平衡；可伸縮驅(qū)動輪位于底盤支架的兩邊中心點位置，且可伸縮驅(qū)動輪采用可充氣橡膠輪；底盤支架為采用角鋁搭建出一個長方體結(jié)構(gòu)，該長方體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部有可伸縮雙輪行走機構(gòu)的動力裝置和機械結(jié)構(gòu)；底盤支架的頂部為左剪叉列升降架和右剪叉列升降架，其中左剪叉列升降架和右剪叉列升降架分別和底盤支架連接時為一端安裝鉸接副23，另一端安裝滑動塊4，該滑塊導(dǎo)向滑動安裝在導(dǎo)軌22上，左剪叉列升降架和右剪叉列升降架在上升過程中，由于剪叉角變化而導(dǎo)致相互鉸接成剪叉狀的兩個剪叉桿定點之間距離變化。
[0043]當(dāng)機器人處于半上升狀態(tài)時，如圖1所示，此時輪式可移動講臺機器人的輪式底盤和主講臺面板相互分離，形成一個高度可調(diào)的教室用可移動講臺；當(dāng)機器人處于下降狀態(tài)時，如附圖5所示狀態(tài)，主講臺面板和輪式底盤相連接，此時，左剪叉列升降架和右剪叉列升降架隱藏于機器人的殼體內(nèi)部。
[0044]所述可伸縮驅(qū)動輪安裝于底盤支架上，雙輪行走機構(gòu)由驅(qū)動電機26、伸縮推桿電機25、輪架30組成，其中輪架包括電機座28和連接桿29，兩個電機座分別通過連接桿連接成一個整體輪架，輪架通過連接桿和伸縮推桿電機相連接。
[0045]伸縮推桿電機通過推桿軸24和底盤支架鉸接，輪架通過輪架軸27和底盤支架鉸接。從而伸縮推桿電機可以繞推桿軸旋轉(zhuǎn)，輪架可以繞輪架軸旋轉(zhuǎn)，從而使底盤支架、伸縮推桿電機和輪架構(gòu)成一個三連桿機構(gòu)，由于伸縮推桿電機和輪架均可轉(zhuǎn)動，所以當(dāng)伸縮推桿電機長度變化時，輪架就會轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)驅(qū)動輪的伸縮動作。
[0046]可伸縮驅(qū)動輪特有的彈性機構(gòu)能夠保證機器人底盤的驅(qū)動輪始終能夠和底盤有效接觸。主講臺面板、左剪叉列升降架、右剪叉列升降架和輪式底盤組成了一種不僅可以上升和下降，并且有驅(qū)動輪自主導(dǎo)航的新型輪式可移動講臺機器人機械本體。可伸縮驅(qū)動輪特有的彈性機構(gòu)能夠保證機器人底盤的驅(qū)動輪始終能夠和底盤有效接觸。
[0047]所述講臺升降裝置包括左剪叉列升降架3和右剪叉列升降架8，該左剪叉列升降架和右剪叉列升降架結(jié)構(gòu)相同且對稱設(shè)置同步升降，該講臺升降裝置采用角鋁材料，強度大，重量輕，由于剪刀叉升降機構(gòu)體積較小，并且上升高度比較高。升降推桿電機16和左剪叉列升降架、右剪叉列升降架通過桿15相連，從而升降推桿電機上升或下降時能夠帶動左剪叉列升降架、右剪叉列升降架上升或下降。
[0048]主講臺面板上安裝有筆記本電腦1、麥克風(fēng)2、按鈕12、指示燈10、監(jiān)控攝像頭13、音響設(shè)備14、微型投影儀17以及指紋簽到模塊9，主講臺面板上端分布安裝有筆記本電腦、麥克風(fēng)、多個按鈕以及多個指示燈，便于教師授課時操作，主講臺面板朝向?qū)W生的一側(cè)安裝有監(jiān)控攝像頭以及音響設(shè)備，可以實時的觀察教室內(nèi)的反應(yīng)，并且擴大講課音量，提高教學(xué)質(zhì)量；主講臺面板內(nèi)水平安裝有一滑動條18，該滑動條兩端伸出主講臺面板，該滑動條一端滑動安裝微型投影儀，滑動條的另一端滑動安裝有指紋簽到模塊，微型投影儀和指紋簽到模塊均安裝于機器人主講臺面板的內(nèi)部，通過滑動條進行自動伸縮；滑動條上貼有齒條帶，滑動條為橫截面為正方形的中空鋁棒，滑動條安裝于滑槽中，并和齒輪20嚙合，從而在電機的驅(qū)動下，齒輪旋轉(zhuǎn)時，帶動滑動條直線伸縮運動。滑動條上貼有齒條帶，滑動條為橫截面為正方形的中空鋁棒，滑動條安裝于滑槽19中并和齒輪嚙合，從而在電機的驅(qū)動下，齒輪旋轉(zhuǎn)時，帶動滑動條直線伸縮運動。
[0049]其中，麥克風(fēng)采集聲音信息，并傳送到語音識別模塊，并進行非特定語音識別，語音識別模塊通過音響設(shè)備發(fā)出聲音，從而進行語音交互；所述指紋簽到模塊與筆記本電腦相連，所述筆記本電腦運行上位機程序，并可以聯(lián)網(wǎng)到教務(wù)處服務(wù)端；所述上位機程序能夠獲取課堂應(yīng)到學(xué)生的指紋模板數(shù)據(jù)，從而進行本地指紋簽到；所述監(jiān)控攝像頭自帶雙自由度云臺，監(jiān)控攝像頭安裝于主講臺面板之上，能夠進行無死角監(jiān)控，視頻數(shù)據(jù)通過筆記本電腦傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程端。
[0050]參見附圖2為本機器人去掉底盤外殼后的立體圖，輪式可移動講臺機器人的主結(jié)構(gòu)采用角鋁材料，在保證機械強度的前提下通過對角鋁骨架上開孔，以保證重量盡量小，整體輕便移動靈活。
[0051]參見附圖9，筆記本電腦端運行上位機程序，單片機中運行嵌入式程序。其中單片機為意法半導(dǎo)體公司的STM32單片機。單片機和筆記本電腦通過RS232串口通訊。輪式可移動講臺機器人的功能模塊主要概括為語音識別、指紋簽到、音響功放、投影儀、攝像頭監(jiān)控、主講臺面板升降、可伸縮雙輪機構(gòu)、慣性導(dǎo)航、指紋簽到模塊和微型投影儀伸縮機構(gòu)。現(xiàn)結(jié)合附圖9的框圖結(jié)構(gòu)分別介紹雙輪可移動講臺機器人的電子控制系統(tǒng)。
[0052]語音識別模塊和單片機通過串口相連。語音模塊通過單片機設(shè)置關(guān)鍵字來進行非特定語音識別。當(dāng)語音識別模塊通過麥克風(fēng)接收到聲音信號后，與設(shè)置好的關(guān)鍵字進行比對，如果符合時，就會解碼SD卡中與關(guān)鍵字相對應(yīng)的音頻文件，并且通過音響功放播放出來。同時語音識別模塊向單片機發(fā)送相對應(yīng)的識別碼，通知單片機哪一條關(guān)鍵字串被匹配。
[0053]指紋簽到模塊通過串口與筆記本電腦相連，筆記本電腦中運行的上位機程序能夠通過教務(wù)處遠(yuǎn)程端獲取當(dāng)前課堂的上課人員和指紋數(shù)據(jù)。通過上位機程序?qū)⒅讣y模板數(shù)據(jù)寫入到指紋簽到模塊中的存儲FLASH中，從而進行本地指紋識別。上位機程序操作指紋識別模塊逐個進行指紋采集和匹配，并將指紋識別結(jié)果保存到本地EXCEL文檔中，簽到結(jié)束后，通過上位機程序?qū)⒋鎯灥浇Y(jié)果的EXCEL文檔發(fā)送到教務(wù)處遠(yuǎn)程端進行存儲和分析。
[0054]音響設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)的音頻口和筆記本電腦和指紋簽到模塊相連。微型投影儀通過HDMI標(biāo)準(zhǔn)視頻接口和筆記本電腦相連。
[0055]監(jiān)控攝像頭通過視頻采集卡和筆記本電腦相連。上位機程序?qū)崟r采集攝像頭的視頻圖像，并進行本地視頻文件存儲。并且可以通過因特網(wǎng)將視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控端。
[0056]當(dāng)單片機通過按鈕或者上位機程序收到到主講臺面板上升或者下降命令時，單片機首先通過限位開關(guān)判斷此時可升降推桿機構(gòu)是否已經(jīng)在目標(biāo)位置，如果沒有在目標(biāo)位置，則單片機通過電機驅(qū)動板控制升降推桿電機進行上升和下降動作；在升降推桿電機進行上升和下降動作的同時，單片機控制指示燈亮，并且實時檢測限位開關(guān)，當(dāng)通過限位開關(guān)發(fā)現(xiàn)升降推桿電機已經(jīng)到目標(biāo)位置后，單片機通過電機驅(qū)動板使升降推桿電機停止運動，指示燈滅。
[0057]當(dāng)單片機通過按鈕或者上位機程序收到雙輪差速驅(qū)動行走或者轉(zhuǎn)彎命令時，單片機首先通過限位開關(guān)判斷此時可伸縮驅(qū)動輪是否已經(jīng)在目標(biāo)位置，如果沒有在目標(biāo)位置，則單片機通過電機驅(qū)動板控制伸縮推桿電機進行收縮和伸長動作。在升降推桿電機進行收縮和伸長動作的同時，單片機控制相應(yīng)指示燈亮，并且實時檢測限位開關(guān)，當(dāng)通過限位開關(guān)發(fā)現(xiàn)伸縮推桿電機已經(jīng)到目標(biāo)位置后，單片機通過電機驅(qū)動板使伸縮推桿電機停止運動，對應(yīng)指示燈滅。此時單片機通過電機驅(qū)動板控制驅(qū)動電機進行轉(zhuǎn)動。此時單片機實時通過陀螺儀和編碼器實時采集輪式可移動講臺機器人的行走距離或者轉(zhuǎn)動角度。當(dāng)行走完成指定距離或者轉(zhuǎn)動完畢指定角度后，單片機通過電機驅(qū)動板控制驅(qū)動電機停止轉(zhuǎn)動；重復(fù)上述動作使得可伸縮驅(qū)動輪收縮脫離地面。
[0058]輪式可移動講臺機器人采用陀螺儀慣性導(dǎo)航和編碼器增量式導(dǎo)航相結(jié)合的導(dǎo)航方式。陀螺儀通過SPI總線和單片機相連，編碼器連接到單片機的計數(shù)器端口。當(dāng)單片機通過按鈕或者上位機程序收到路徑示教命令時，此時單片機能夠?qū)崟r采集陀螺儀和編碼器返回的路徑信息，并將其存儲在SD卡中。特別的，輪式可移動講臺機器人可以存儲多個路徑數(shù)據(jù)。當(dāng)單片機通過按鈕或者上位機程序收到執(zhí)行某個路徑命令時，單片機能夠調(diào)取該路徑的所有路徑數(shù)據(jù)。并且控制可伸縮驅(qū)動輪再次走出與原路徑近似重合的路徑軌跡。
[0059]當(dāng)單片機通過按鈕或者上位機程序收到使用微型投影儀或者使用指紋簽到模塊命令時，單片機首先通過限位開關(guān)判斷此時滑動條是否已經(jīng)在目標(biāo)位置，如果沒有在目標(biāo)位置，則單片機通過電機驅(qū)動板控制旋轉(zhuǎn)電機進行順時針或者逆時針旋轉(zhuǎn)，從而控制滑動條收縮和伸長。在旋轉(zhuǎn)電機進行旋轉(zhuǎn)動作的同時，單片機控制相應(yīng)指示燈亮，并且實時檢測位于滑動條兩端的限位開關(guān)，當(dāng)通過限位開關(guān)發(fā)現(xiàn)滑動條已經(jīng)到目標(biāo)位置后，單片機通過電機驅(qū)動板使旋轉(zhuǎn)電機停止運動。對應(yīng)指示燈滅。
[0060]盡管為說明目的公開了本發(fā)明的實施例和附圖，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明及所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換、變化和修改都是可能的，因此，本發(fā)明的范圍不局限于實施例和附圖所公開的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種輪式可移動講臺機器人，其特征在于:包括輪式底盤、可伸縮驅(qū)動輪、雙輪行走機構(gòu)、講臺升降裝置以及主講臺面板，輪式底盤下部兩側(cè)均對稱安裝有可伸縮驅(qū)動輪，可伸縮驅(qū)動輪由安裝在輪式底盤內(nèi)的雙輪行走機構(gòu)驅(qū)動，在輪式底盤上端安裝有講臺升降裝置，在講臺升降裝置上端水平安裝有一主講臺面板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪式可移動講臺機器人，其特征在于:所述輪式底盤內(nèi)部安裝有底盤支架，該底盤支架的底部四角均布安裝有四個萬向輪，可伸縮驅(qū)動輪位于底盤支架的兩邊中心點位置，且可伸縮驅(qū)動輪采用可充氣橡膠輪，該長方體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部有可伸縮雙輪行走機構(gòu)的動力裝置和機械結(jié)構(gòu)；底盤支架的頂部為左剪叉列升降架和右剪叉列升降架。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪式可移動講臺機器人，其特征在于:所述可伸縮驅(qū)動輪安裝于底盤支架上，雙輪行走機構(gòu)由驅(qū)動電機、伸縮推桿電機、輪架組成，其中輪架包括電機座和連接桿，兩個電機座分別通過連接桿連接成一個整體輪架，輪架通過連接桿和伸縮推桿電機相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪式可移動講臺機器人，其特征在于:所述講臺升降裝置包括左剪叉列升降架和右剪叉列升降架，該左剪叉列升降架和右剪叉列升降架結(jié)構(gòu)相同且對稱設(shè)置同步升降，升降推桿電機和左剪叉列升降架、右剪叉列升降架通過桿相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪式可移動講臺機器人，其特征在于:所述主講臺面板上安裝有筆記本電腦、麥克風(fēng)、按鈕、指示燈、監(jiān)控攝像頭、音響設(shè)備、微型投影儀以及指紋簽到模塊，主講臺面板上端分布安裝有筆記本電腦、麥克風(fēng)、多個按鈕以及多個指示燈，主講臺面板朝向?qū)W生的一側(cè)安裝有監(jiān)控攝像頭以及音響設(shè)備，主講臺面板內(nèi)水平安裝有一滑動條，該滑動條一端滑動安裝微型投影儀，滑動條的另一端滑動安裝有指紋簽到模塊，微型投影儀和指紋簽到模塊均安裝于機器人主講臺面板的內(nèi)部，通過滑動條進行伸縮。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪式可移動講臺機器人，其特征在于:所述伸縮推桿電機通過推桿軸和底盤支架鉸接，輪架通過輪架軸和底盤支架鉸接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪式可移動講臺機器人，其特征在于:所述筆記本電腦端運行上位機程序，單片機中運行嵌入式程序，其中單片機為意法半導(dǎo)體公司的STM32單片機，單片機和筆記本電腦通過RS232串口通訊，輪式可移動講臺機器人的功能模塊包括語音識另IJ、指紋簽到、音響功放設(shè)備、投影儀、攝像頭監(jiān)控、主講臺面板升降、可伸縮雙輪機構(gòu)、慣性導(dǎo)航、指紋簽到模塊和微型投影儀伸縮機構(gòu)； 語音識別模塊和單片機通過串口相連，語音模塊通過單片機設(shè)置關(guān)鍵字來進行非特定語音識別，當(dāng)語音識別模塊通過麥克風(fēng)接收到聲音信號后，與設(shè)置好的關(guān)鍵字進行比對，如果符合時，就會解碼SD卡中與關(guān)鍵字相對應(yīng)的音頻文件，并且通過音響功放播放出來，同時語音識別模塊向單片機發(fā)送相對應(yīng)的識別碼，通知單片機哪一條關(guān)鍵字串被匹配； 指紋簽到模塊通過串口與筆記本電腦相連，筆記本電腦中運行的上位機程序能夠通過教務(wù)處遠(yuǎn)程端獲取當(dāng)前課堂的上課人員和指紋數(shù)據(jù)，通過上位機程序?qū)⒅讣y模板數(shù)據(jù)寫入到指紋簽到模塊中的存儲FLASH中，從而進行本地指紋識別，上位機程序操作指紋識別模塊逐個進行指紋采集和匹配，并將指紋識別結(jié)果保存到本地EXCEL文檔中，簽到結(jié)束后，通過上位機程序?qū)⒋鎯灥浇Y(jié)果的EXCEL文檔發(fā)送到教務(wù)處遠(yuǎn)程端進行存儲和分析；監(jiān)控攝像頭通過視頻采集卡和筆記本電腦相連，上位機程序?qū)崟r采集攝像頭的視頻圖像，并進行本地視頻文件存儲，并且可以通過因特網(wǎng)將視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控端； 當(dāng)單片機通過按鈕或者上位機程序收到到主講臺面板上升或者下降命令時，單片機首先通過限位開關(guān)判斷此時可升降推桿機構(gòu)是否已經(jīng)在目標(biāo)位置，如果沒有在目標(biāo)位置，則單片機通過電機驅(qū)動板控制升降推桿電機進行上升和下降動作；在升降推桿電機進行上升和下降動作的同時單片機控制指示燈亮，并且實時檢測限位開關(guān)，當(dāng)通過限位開關(guān)發(fā)現(xiàn)升降推桿電機已經(jīng)到目標(biāo)位置后，單片機通過電機驅(qū)動板使升降推桿電機停止運動，指示燈滅； 當(dāng)單片機通過按鈕或者上位機程序收到雙輪差速驅(qū)動行走或者轉(zhuǎn)彎命令時，單片機首 先通過限位開關(guān)判斷此時可伸縮驅(qū)動輪是否已經(jīng)在目標(biāo)位置，如果沒有在目標(biāo)位置，則單片機通過電機驅(qū)動板控制伸縮推桿電機進行收縮和伸長動作，在升降推桿電機進行收縮和伸長動作的同時，單片機控制相應(yīng)指示燈亮，并且實時檢測限位開關(guān)，當(dāng)通過限位開關(guān)發(fā)現(xiàn)伸縮推桿電機已經(jīng)到目標(biāo)位置后，單片機通過電機驅(qū)動板使伸縮推桿電機停止運動，對應(yīng)指示燈滅，此時單片機通過電機驅(qū)動板控制驅(qū)動電機進行轉(zhuǎn)動，此時單片機實時通過陀螺儀和編碼器實時采集輪式可移動講臺機器人的行走距離或者轉(zhuǎn)動角度，當(dāng)行走完成指定距離或者轉(zhuǎn)動完畢指定角度后，單片機通過電機驅(qū)動板控制驅(qū)動電機停止轉(zhuǎn)動；重復(fù)上述動作使得可伸縮驅(qū)動輪收縮脫離地面； 當(dāng)單片機通過按鈕或者上位機程序收到使用微型投影儀或者使用指紋簽到模塊命令時，單片機首先通過限位開關(guān)判斷此時滑動條是否已經(jīng)在目標(biāo)位置，如果沒有在目標(biāo)位置，則單片機通過電機驅(qū)動板控制旋轉(zhuǎn)電機進行順時針或者逆時針旋轉(zhuǎn)，從而控制滑動條收縮和伸長；在旋轉(zhuǎn)電機進行旋轉(zhuǎn)動作的同時，單片機控制相應(yīng)指示燈亮，并且實時檢測位于滑動條兩端的限位開關(guān)，當(dāng)通過限位開關(guān)發(fā)現(xiàn)滑動條已經(jīng)到目標(biāo)位置后，單片機通過電機驅(qū)動板使旋轉(zhuǎn)電機停止運動，對應(yīng)指示燈滅。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的輪式可移動講臺機器人，其特征在于:所述音響功放設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)的音頻口和筆記本電腦和指紋簽到模塊相連，微型投影儀通過HDMI標(biāo)準(zhǔn)視頻接口和筆記本電腦相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的輪式可移動講臺機器人，其特征在于:所述輪式可移動講臺機器人可以存儲多個路徑數(shù)據(jù)，當(dāng)單片機通過按鈕或者上位機程序收到執(zhí)行某個路徑命令時，單片機能夠調(diào)取該路徑的所有路徑數(shù)據(jù)，并且控制可伸縮驅(qū)動輪再次走出與原路徑近似重合的路徑軌跡。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的輪式可移動講臺機器人，其特征在于:所述輪式可移動講臺機器人采用陀螺儀慣性導(dǎo)航和編碼器增量式導(dǎo)航相結(jié)合的導(dǎo)航方式，陀螺儀通過SPI總線和單片機相連，編碼器連接到單片機的計數(shù)器端口，當(dāng)單片機通過按鈕或者上位機程序收到路徑示教命令時，此時單片機能夠?qū)崟r采集陀螺儀和編碼器返回的路徑信息，并將其存儲在SD卡中。
【文檔編號】A47B9/16GK103767334SQ201410040478
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】范孝良, 趙路佳, 朱天陸, 房靜 申請人:華北電力大學(xué)（保定）