本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的教育機(jī)器人控制設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)：

教育機(jī)器人是由生產(chǎn)廠商專門開發(fā)的以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生綜合能力為目標(biāo)的機(jī)器人成品、套裝或散件。它除了機(jī)器人機(jī)體本身之外，還有相應(yīng)的控制軟件和教學(xué)課本等。教育機(jī)器人因?yàn)檫m應(yīng)新課程，對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)和提高起到了積極的作用，在眾多中小學(xué)學(xué)校得以推廣，并以其“玩中學(xué)”的特點(diǎn)深受青少年的喜愛，機(jī)器人走入學(xué)校和電腦普及校園一樣，已經(jīng)成為必定的趨勢(shì)，機(jī)器人教育已經(jīng)成為中小學(xué)教育領(lǐng)域的新課程。教育機(jī)器人未來將成為趨勢(shì)，當(dāng)今社會(huì)需要具有創(chuàng)新意識(shí)、有創(chuàng)造性思維的人才，未來的社會(huì)更是如此。

隨著教育機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，教育機(jī)器人所面臨的任務(wù)也越來越復(fù)雜，盡管很多情況下研究人員可以對(duì)教育機(jī)器人可能執(zhí)行的重復(fù)行為進(jìn)行預(yù)編程，但為實(shí)現(xiàn)整體的期望行為而進(jìn)行行為設(shè)計(jì)變得越來越困難，設(shè)計(jì)人員往往不可能事先對(duì)機(jī)器人的所有行為做出合理的預(yù)測。因此，本發(fā)明提供一種能夠感知環(huán)境的自治教育機(jī)器人控制設(shè)計(jì)，能夠通過與環(huán)境的交互在線學(xué)習(xí)獲得新的行為，使得教育機(jī)器人能夠根據(jù)特定的任務(wù)選擇能達(dá)到目標(biāo)的最優(yōu)動(dòng)作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有背景技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供基于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的教育機(jī)器人控制設(shè)計(jì)，能夠使教育機(jī)器人通過與環(huán)境的交互在線學(xué)習(xí)獲得新的行為，使得教育機(jī)器人能夠根據(jù)特定的任務(wù)選擇能達(dá)到目標(biāo)的最優(yōu)動(dòng)作。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

基于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的教育機(jī)器人控制設(shè)計(jì)，包括教育機(jī)器人主體，所述教育機(jī)器人主體包括機(jī)器人頭部、機(jī)器人身體、機(jī)器人左上肢、機(jī)器人右上肢、機(jī)器人左下肢和機(jī)器人右下肢，所述機(jī)器人身體內(nèi)設(shè)有控制板，所述控制板內(nèi)設(shè)有神經(jīng)元芯片，所述控制板的輸出端電連接有頭部控制模塊、表情控制模塊、四周運(yùn)動(dòng)控制模塊和語音控制模塊，所述頭部控制模塊、表情控制模塊、四周運(yùn)動(dòng)控制模塊和語音控制模塊安裝在機(jī)器人頭部，所述機(jī)器人頭部設(shè)有視覺模塊，所述視覺模塊設(shè)有視覺傳感器，所述視覺模塊的輸出端與控制板內(nèi)的神經(jīng)元芯片連接，所述控制板的輸出端連接有身體控制模塊、左關(guān)節(jié)控制模塊、左上肢控制模塊、左手控制模塊、右關(guān)節(jié)控制模塊、右上肢控制模塊、右手控制模塊、左下肢關(guān)節(jié)控制模塊、左下肢控制模塊、左j腳控制模塊、右下肢關(guān)節(jié)控制模塊、右下肢控制模塊和右j腳控制模塊，所述身體控制模塊安裝在機(jī)器人身體內(nèi)，所述左關(guān)節(jié)控制模塊、左上肢控制模塊和左手控制模塊安裝在機(jī)器人左上肢內(nèi)，所述左關(guān)右關(guān)節(jié)控制模塊、右上肢控制模塊和右手控制模塊安裝在機(jī)器人右上肢內(nèi)，所述左下肢關(guān)節(jié)控制模塊、左下肢控制模塊和左j腳控制模塊安裝在機(jī)器人左下肢內(nèi)，所述右下肢關(guān)節(jié)控制模塊、右下肢控制模塊和右j腳控制模塊安裝在機(jī)器人右下肢內(nèi)，所述機(jī)器人左上肢設(shè)有左觸覺傳感器，所述左觸覺傳感器連接有左觸覺模塊，所述機(jī)器人右上肢設(shè)有右觸覺傳感器，所述右觸覺傳感器連接有右觸覺模塊，所述機(jī)器人左下肢設(shè)有左下肢觸覺傳感器，所述左下肢觸覺傳感器連接有左下肢觸覺模塊，所述機(jī)器人右下肢設(shè)有右下肢觸覺傳感器，所述右下肢觸覺傳感器連接有右下肢觸覺模塊，所述左觸覺模塊、右觸覺模塊、左下肢觸覺模塊和右下肢觸覺模塊的輸出端與控制板內(nèi)的神經(jīng)元芯片連接，所述控制板內(nèi)設(shè)有藍(lán)牙模塊和wifi模塊，所述藍(lán)牙模塊無線連接有遙控器，所述wifi模塊無線連接有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫和計(jì)算機(jī)。

采用上述技術(shù)方案的發(fā)明，通過左觸覺傳感器、右觸覺傳感器、左下肢觸覺傳感器和右下肢觸覺傳感器，接收周圍的環(huán)境信息，然后通過左觸覺模塊、右觸覺模塊、左下肢觸覺模塊、右下肢觸覺模塊傳輸?shù)缴窠?jīng)元芯片，通過視覺模塊設(shè)有視覺傳感器對(duì)周圍環(huán)境的判斷，并將信號(hào)傳輸?shù)缴窠?jīng)元芯片，神經(jīng)元芯片將接收的信號(hào)處理后，通過控制板對(duì)教育機(jī)器人進(jìn)行控制。

進(jìn)一步限定，所述神經(jīng)元芯片內(nèi)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器人工作的結(jié)構(gòu)空間具有相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每個(gè)神經(jīng)元只與其局部鄰域內(nèi)的神經(jīng)元相連接，連接形式都相同，連接權(quán)都相等，神經(jīng)元之間信息的傳播是雙向的，這樣的設(shè)計(jì)，可以使神經(jīng)元芯片更好的對(duì)教育機(jī)器人進(jìn)行控制。

進(jìn)一步限定，所述左觸覺傳感器、右觸覺傳感器、左下肢觸覺傳感器和右下肢觸覺傳感器的型號(hào)相同，這樣的設(shè)計(jì)，可以使左觸覺傳感器、右觸覺傳感器、左下肢觸覺傳感器和右下肢觸覺傳感器相互替換使用，節(jié)約成本。

進(jìn)一步限定，所述左觸覺傳感器為壓阻式陣列觸覺傳感器，這樣的設(shè)計(jì)，可以使左觸覺傳感器的精度更高。

進(jìn)一步限定，所述視覺傳感器包含有2～3個(gè)圖像傳感器，這樣的設(shè)計(jì)，可以使視覺傳感器能夠更好的接受周圍的環(huán)境信息。

進(jìn)一步限定，所述圖像傳感器為ccd攝像機(jī)，這樣的設(shè)計(jì)，可以在不影響視覺傳感器的精度的情況下，降低產(chǎn)品成本。

進(jìn)一步限定，所述控制板內(nèi)設(shè)有微處理器、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這樣的設(shè)計(jì)，可以使控制板的使用效果更好。

進(jìn)一步限定，所述控制板設(shè)有usb接口，這樣的設(shè)計(jì)，可以使通過usb接口向教育機(jī)器人內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步限定，所述wifi模塊包括語音輸入輸出、多通道視頻輸入以及無線通信，其用于教育機(jī)器人與intel網(wǎng)絡(luò)的通信，這樣的設(shè)計(jì)，可以使教育機(jī)器人與intel網(wǎng)絡(luò)連接更加穩(wěn)定。

進(jìn)一步限定，所述藍(lán)牙模塊為藍(lán)牙數(shù)據(jù)模塊，這樣的設(shè)計(jì)，可以通過藍(lán)牙模塊傳輸數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的有益效果：

1、用帶有神經(jīng)元芯片，可以自學(xué)習(xí)，通過先示教的方式，控制機(jī)器人的動(dòng)作。

2、主控制器帶有藍(lán)牙和wifi接口，可以進(jìn)行遙控，和網(wǎng)絡(luò)連接，與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互。

附圖說明

本發(fā)明可以通過附圖給出的非限定性實(shí)施例進(jìn)一步說明；

圖1為本發(fā)明基于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的教育機(jī)器人控制設(shè)計(jì)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

主要元件符號(hào)說明如下：

機(jī)器人頭部1、頭部控制模塊11、表情控制模塊12、四周運(yùn)動(dòng)控制模塊13、語音控制模塊14、視覺模塊15、機(jī)器人身體2、控制板21、身體控制模塊22、機(jī)器人左上肢3、左關(guān)節(jié)控制模塊31、左上肢控制模塊32、左手控制模塊33、左觸覺模塊34、機(jī)器人右上肢4、左關(guān)右關(guān)節(jié)控制模塊41、右上肢控制模塊42、右手控制模塊43、右觸覺模塊44、機(jī)器人左下肢5、左下肢關(guān)節(jié)控制模塊51、左下肢控制模塊52、左j腳控制模塊53、左下肢觸覺模塊54、機(jī)器人右下肢6、右下肢關(guān)節(jié)控制模塊61、右下肢控制模塊62、右j腳控制模塊63、右下肢觸覺模塊64。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明的基于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的教育機(jī)器人控制設(shè)計(jì)，包括教育機(jī)器人主體，教育機(jī)器人主體包括機(jī)器人頭部1、機(jī)器人身體2、機(jī)器人左上肢3、機(jī)器人右上肢4、機(jī)器人左下肢5和機(jī)器人右下肢6，機(jī)器人身體2內(nèi)設(shè)有控制板21，控制板21內(nèi)設(shè)有神經(jīng)元芯片，控制板21的輸出端電連接有頭部控制模塊11、表情控制模塊12、四周運(yùn)動(dòng)控制模塊13和語音控制模塊14，頭部控制模塊11、表情控制模塊12、四周運(yùn)動(dòng)控制模塊13和語音控制模塊14安裝在機(jī)器人頭部1，機(jī)器人頭部1設(shè)有視覺模塊15，視覺模塊15設(shè)有視覺傳感器，視覺模塊15的輸出端與控制板21內(nèi)的神經(jīng)元芯片連接，控制板21的輸出端連接有身體控制模塊22、左關(guān)節(jié)控制模塊31、左上肢控制模塊32、左手控制模塊33、右關(guān)節(jié)控制模塊41、右上肢控制模塊42、右手控制模塊43、左下肢關(guān)節(jié)控制模塊51、左下肢控制模塊52、左j腳控制模塊53、右下肢關(guān)節(jié)控制模塊61、右下肢控制模塊62和右j腳控制模塊63，身體控制模塊22安裝在機(jī)器人身體2內(nèi)，左關(guān)節(jié)控制模塊31、左上肢控制模塊32和左手控制模塊33安裝在機(jī)器人左上肢3內(nèi)，左關(guān)右關(guān)節(jié)控制模塊41、右上肢控制模塊42和右手控制模塊43安裝在機(jī)器人右上肢4內(nèi)，左下肢關(guān)節(jié)控制模塊51、左下肢控制模塊52和左j腳控制模塊53安裝在機(jī)器人左下肢5內(nèi)，右下肢關(guān)節(jié)控制模塊61、右下肢控制模塊62和右j腳控制模塊63安裝在機(jī)器人右下肢6內(nèi)，機(jī)器人左上肢3設(shè)有左觸覺傳感器，左觸覺傳感器連接有左觸覺模塊34，機(jī)器人右上肢4設(shè)有右觸覺傳感器，右觸覺傳感器連接有右觸覺模塊44，機(jī)器人左下肢5設(shè)有左下肢觸覺傳感器，左下肢觸覺傳感器連接有左下肢觸覺模塊54，機(jī)器人右下肢6設(shè)有右下肢觸覺傳感器，右下肢觸覺傳感器連接有右下肢觸覺模塊64，左觸覺模塊34、右觸覺模塊44、左下肢觸覺模塊54和右下肢觸覺模塊64的輸出端與控制板21內(nèi)的神經(jīng)元芯片連接，控制板21內(nèi)設(shè)有藍(lán)牙模塊和wifi模塊，藍(lán)牙模塊無線連接有遙控器，wifi模塊無線連接有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫和計(jì)算機(jī)。

本實(shí)施例中，通過左觸覺傳感器、右觸覺傳感器、左下肢觸覺傳感器和右下肢觸覺傳感器，接收周圍的環(huán)境信息，然后通過左觸覺模塊34、右觸覺模塊44、左下肢觸覺模塊54、右下肢觸覺模塊64傳輸?shù)缴窠?jīng)元芯片，通過視覺模塊15設(shè)有視覺傳感器對(duì)周圍環(huán)境的判斷，并將信號(hào)傳輸?shù)缴窠?jīng)元芯片，神經(jīng)元芯片將接收的信號(hào)處理后，通過控制板21對(duì)教育機(jī)器人進(jìn)行控制。

優(yōu)選神經(jīng)元芯片內(nèi)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器人工作的結(jié)構(gòu)空間具有相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每個(gè)神經(jīng)元只與其局部鄰域內(nèi)的神經(jīng)元相連接，連接形式都相同，連接權(quán)都相等，神經(jīng)元之間信息的傳播是雙向的，這樣的設(shè)計(jì)，可以使神經(jīng)元芯片更好的對(duì)教育機(jī)器人進(jìn)行控制。實(shí)際上，也可以根據(jù)具體情況具體考慮。

優(yōu)選左觸覺傳感器、右觸覺傳感器、左下肢觸覺傳感器和右下肢觸覺傳感器的型號(hào)相同，這樣的設(shè)計(jì)，可以使左觸覺傳感器、右觸覺傳感器、左下肢觸覺傳感器和右下肢觸覺傳感器相互替換使用，節(jié)約成本。實(shí)際上，也可以根據(jù)具體情況考慮左觸覺傳感器、右觸覺傳感器、左下肢觸覺傳感器和右下肢觸覺傳感器各自的型號(hào)及相互的關(guān)系。

優(yōu)選左觸覺傳感器為壓阻式陣列觸覺傳感器，這樣的設(shè)計(jì)，可以使左觸覺傳感器的精度更高。實(shí)際上，也可以根據(jù)具體情況考慮左觸覺傳感器的型號(hào)。

優(yōu)選視覺傳感器包含有2～3個(gè)圖像傳感器，這樣的設(shè)計(jì)，可以使視覺傳感器能夠更好的接受周圍的環(huán)境信息。實(shí)際上，也可以根據(jù)具體情況考慮視覺傳感器的結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選圖像傳感器為ccd攝像機(jī)，這樣的設(shè)計(jì)，可以在不影響視覺傳感器的精度的情況下，降低產(chǎn)品成本。實(shí)際上，也可以根據(jù)具體情況考慮圖像傳感器型號(hào)。

優(yōu)選控制板21內(nèi)設(shè)有微處理器、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這樣的設(shè)計(jì)，可以使控制板21的使用效果更好。實(shí)際上，也可以根據(jù)具體情況考慮控制板21的結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選控制板21設(shè)有usb接口，這樣的設(shè)計(jì)，可以使通過usb接口向教育機(jī)器人內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)。實(shí)際上，也可以根據(jù)具體情況考慮控制板21的結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選wifi模塊包括語音輸入輸出、多通道視頻輸入以及無線通信，其用于教育機(jī)器人與intel網(wǎng)絡(luò)的通信，這樣的設(shè)計(jì)，可以使教育機(jī)器人與intel網(wǎng)絡(luò)連接更加穩(wěn)定。實(shí)際上，也可以根據(jù)具體情況考慮wifi模塊的結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選藍(lán)牙模塊為藍(lán)牙數(shù)據(jù)模塊，這樣的設(shè)計(jì)，可以通過藍(lán)牙模塊傳輸數(shù)據(jù)。實(shí)際上，也可以根據(jù)具體情況考慮藍(lán)牙模塊的規(guī)格型號(hào)。

上述實(shí)施例僅示例性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。