一种基于人工智能的自闭症儿童用语言训练装置的制作方法

1.本发明涉及医疗康复设备技术领域，具体公开了一种基于人工智能的自闭症儿童用语言训练装置。


背景技术：

2.自闭症是广泛性发育障碍的一种亚型，以男性多见，起病于婴幼儿期，主要表现为不同程度的言语发育障碍、人际交往障碍、兴趣狭窄和行为方式刻板。约有3/4的患者伴有明显的精神发育迟滞，部分患儿在一般性智力落后的背景下某方面具有较好的能力，多用康复训练装置来治疗自闭症带来的语言沟通障碍，用于辅助治疗患者。
3.目前市场上自闭症儿童语言康复训练装置均为类似于平板电脑状的语言学习机，没有可玩性，没有特点不能吸引自闭症儿童的玩耍欲望，不能对患者进行下一步语言康复训练，而且大多智能化程度低，不能在与儿童装置进行人机互动，对自闭症儿童的语言训练效果差。
4.申请号为201811547871x的发明公开了一种自闭症儿童日常用语康复训练装置，该装置包括：训练系统、第一电容触控机、第二电容触控机基座、移动脚轮、无线麦克风接收器、语音播报器、附件仓、身份识别模块、开关、升降马达、升降机构和背板；第一电容触控机和第二电容触控机显示训练内容、训练选项，无线麦克风接收器接收用户的语音并发给训练系统。该发明虽然解决了训练者不可能时时刻刻和自闭症儿童呆在一起的问题，满足自闭症儿童的需求，为自闭症儿童提供长时间注意力高度集中的训练，通过本发明能为自闭症儿童提供良好的语言矫治，利于自闭症儿童的矫治；但是该自闭症儿童日常用语康复训练装置一方面通过移动脚轮进行移动时无法识别障碍物进行调转前进方向，另一方面没有模拟人肢体动作的功能，在实际使用过程中无法引起儿童的兴趣，最终的一点是该语言训练装置无法对儿童的训练状态进行实施监控，方便后续调取相关学习状态的资料。因此，针对现有自闭症儿童日常用语康复训练装置在智能化程度低、无法引起自闭症儿童训练兴趣、且语言训练状态无法被记录的不足，设计一种能够有效解决上述技术问题的基于人工智能的自闭症儿童用语言训练装置是一项有待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有自闭症儿童日常用语康复训练装置在智能化程度低、无法引起自闭症儿童训练兴趣、且语言训练状态无法被记录的不足，设计一种能够有效解决上述技术问题的基于人工智能的自闭症儿童用语言训练装置。
6.本发明是通过以下技术方案实现的：一种基于人工智能的自闭症儿童用语言训练装置，包括机器人本体和移动底座，所述机器人本体包括本体下段、本体上段、机器人头部以及机器人手臂，所述本体下段、本体上段、机器人头部从下往上依次连接组成，且两个所述机器人手臂镜像对称设置在本体上段的两侧；
所述移动底座包括一个圆形底盘和固定设置在圆形底盘上表面的机箱，所述圆形底盘的内部开设有呈环形阵列状开设有若干个齿轮转动腔，每个所述个齿轮转动腔的底壁上设置有轴承，每个所述轴承上均转动连接有伸入对应齿轮转动腔内部的转动轴，每个所述转动轴伸入齿轮转动腔的顶端连接有从动齿轮，每个所述转动轴伸出轴承的下端连接有行驶轮座，每个所述行驶轮座中均转动连接有一个行驶轮，且每个所述行驶轮座的侧面上均安装有行驶电机，所述行驶电机的输出轴伸入驶轮座中与行驶轮相连接，所述圆形底盘的外圆面上呈环形阵列状开设有多个障碍物探测装置；所述圆形底盘中同心开设有圆形内腔，且每个所述个齿轮转动腔与圆形内腔相切设置，所述圆形内腔中设置有圆形环，所述圆形环的外圆面设置有与每个从动齿轮相啮合的外齿面，所述圆形环的内侧面设置有内齿面，所述机箱中设置有旋转电机，所述旋转电机的输出轴伸入圆形环内圈的端部连接主动齿轮，所述主动齿轮与圆形环上的内齿面相啮合；所述本体下段的下表面设置有连接座，所述连接座的下表面开设有与机箱相匹配的凹槽，所述机箱中还设置有升降装置，所述升降装置的活动顶端伸出机箱上表面与凹槽的顶壁相连接；所述本体上段的内部设置有蓄电池、中央处理器和储存模块，所述本体上段的前侧面设置有操作触摸显示屏，所述操作触摸显示屏的左右两侧面分别设置有扬声器和麦克风，位于所述操作触摸显示屏上方的本体上段上设置有记录摄像头；所述本体上段的上端开设有驱动内腔，所述驱动内腔的顶端设置有转动套筒，所述机器人头部的前侧面设置有表情显示屏，所述机器人头部的下端连接有伸入转动套筒中的转动立柱，且所述转动立柱与转动套筒之间转动、滑动连接，所述转动立柱的伸入驱动内腔的下端设置有齿面柱，所述驱动内腔中设置有摇头电机，所述摇头电机的输出轴上设置有与齿面柱相啮合的摇头齿轮，所述驱动内腔的下端设置有点头电机，所述点头电机的输出轴上设置有凸轮，所述齿面柱的下端连接有与凸轮相抵接的抵接凸柱。
7.作为上述方案的进一步设置，所述本体上段的两侧面均设置有球铰座，两个所述机器人手臂的上端与球铰座活动连接。
8.作为上述方案的进一步设置，所述机器人手臂包括上臂段、下臂段和仿手夹爪，所述上臂段和下臂段之间通过球铰实现万向活动连接。
9.作为上述方案的进一步设置，所述机器人手臂上端与球铰座活动连接处、上臂段和下臂段的球铰连接处均设置有阻尼件。
10.作为上述方案的进一步设置，所述圆形底盘内部开设的齿轮转动腔为四个，所述圆形底盘外圆面上设置的障碍物探测装置也为四个，且每个所述障碍物探测装置与齿轮转动腔的位置相对应。
11.作为上述方案的进一步设置，所述障碍物探测装置为超声波探测器或红外线测距仪其中的一种。
12.作为上述方案的进一步设置，所述升降装置为电动推杆、液压伸缩杆或者气缸其中的一种。
13.作为上述方案的进一步设置，所述旋转电机为步进电机。
14.作为上述方案的进一步设置，所述本体上段的后侧面还设置有散热风机。
15.作为上述方案的进一步设置，所述操作触摸显示屏中设置有信息输入界面、操作界面、和动漫播放界面。
16.有益效果：1）本发明公开的基于人工智能的自闭症儿童用语言训练装置，其通过移动底座上障碍物探测装置、旋转电机、圆形环、从动齿轮等结构设计，能够保证机器人在行驶过程中自动识别前方障碍物，然后对前进的方向进行改变，防止行驶过程中与障碍物发生接触，其结构设计新颖，使用效果优异。
17.2）本发明还通过设置的操作触摸显示屏能够根据需求设置不同的模式对儿童进行语言训练，同时其机器人手臂可以摆出各类造型、表情显示屏显示各种表情，机器人的头部还能根据情况进行点头和摇头从而模仿人体动作，能够快速引起自闭症儿童的学习兴趣，在对自闭症儿童进行语言训练时具有良好的兴趣培养功能，对自闭症儿童的语言训练具有较好的治疗效果。
18.3）本发明还通过设置的摄像头、麦克风对自闭症儿童训练过程中进行拍摄和录音，并将拍摄的视频和录音进行储存，方便后续父母调取查看，能够使得父母实时了解儿童的训练状况，其功能多样、智能化程度高、使用效果优异。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明的立体结构示意图；图2为本发明中移动底座的立体结构示意图；图3为本发明中圆形底盘的立体结构示意图；图4为本发明中圆形底盘的内部平面结构示意图；图5为本发明中圆形环、旋转电机等立体结构示意图；图6为本发明中行驶轮、行驶轮、行驶电机等立体结构示意图；图7为本发明中机器人本体的内部平面结构示意图；图8为本发明中机器人头部、齿面柱等立体结构示意图；图9为本发明中机器人手臂的立体结构示意图；图10为本发明的原理控制模块图。
21.其中：1
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机器人本体，101
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本体下段，102
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本体上段，103
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机器人头部，104
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机器人手臂，1041
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上臂段，1042
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下臂段，1043
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仿手夹爪，1044
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球铰，105
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连接座，106
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凹槽，107
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升降装置，108
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蓄电池，109
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中央处理器，110
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储存模块，111
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操作触摸显示屏，112
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扬声器，114
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记录摄像头，115
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驱动内腔，116
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转动套筒，117
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表情显示屏，118
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转动立柱，119
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齿面柱，120
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摇头电机，121
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摇头齿轮，122
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点头电机，123
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凸轮，124
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抵接凸柱，125
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球铰座，126
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散热风机；2
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移动底座，200
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障碍物探测装置，201
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圆形底盘，202
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机箱，203
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齿轮转动腔，
204
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轴承，205
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从动齿轮，206
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驶轮座，207
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行驶轮，208
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行驶电机，209
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圆形内腔，210
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圆形环，2101
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外齿面，2102
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内齿面，211
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旋转电机，212
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主动齿轮。
具体实施方式
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本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技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
23.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
24.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1~10，并结合实施例来详细说明本技术公开的基于人工智能的自闭症儿童用语言训练装置。
25.实施例1本实施例1公开了一种基于人工智能的自闭症儿童用语言训练装置，参考附图1，该语言训练装置的主体包括机器人本体1和移动底座2。其中，机器人本体1包括本体下段101、本体上段102、机器人头部103以及机器人手臂104，并将本体下段101、本体上段102、机器人头部103从下往上依次连接组成，同时两个机器人手臂104镜像对称设置在本体上段102的两侧。
26.参考附图1和附图9，其中机器人手臂104包括上臂段1041、下臂段1042和仿手夹爪1043，上臂段1041和下臂段1042之间通过球铰1044实现万向活动连接。在本体上段102的两侧面均设置有球铰座125，两个机器人手臂104的上端与球铰座125活动连接。同时，还在机器人手臂104上端与球铰座125活动连接处、上臂段1041和下臂段1042的球铰连接处均设置有阻尼件（图中未画出）。通过上述对机器人手臂104手臂的上述设计能使得机器人手臂104摆出各种造型，以引起自闭症儿童的好奇心，并且阻尼件的设置使得各个活动连接处具有一定的阻力，摆好造型后的形状不易发生改变。
27.参考附图2、附图3和附图4，移动底座2包括一个圆形底盘201和固定设置在圆形底盘201上表面的机箱202。在圆形底盘201的内部开设有呈环形阵列状开设有若干个齿轮转动腔203，具体设置时圆形底盘201内部开设的齿轮转动腔203为四个。在每个齿轮转动腔203的底壁上设置有轴承2031，每个轴承2031上均转动连接有伸入对应齿轮转动腔203内部的转动轴204。
28.参考附图6，并在每个转动轴204伸入齿轮转动腔203的顶端连接有从动齿轮205，在每个转动轴204伸出轴承204的下端连接有行驶轮座206。在每个行驶轮座206中均转动连接有一个行驶轮207，且每个行驶轮座206的侧面上均安装有行驶电机208，行驶电机208的
输出轴伸入驶轮座206中与行驶轮207相连接。通过行驶电机208的驱动作用，然后再配合行驶轮207能使得整个机器人在地面上自动行驶。
29.参考附图2、附图3，在圆形底盘201的外圆面上呈环形阵列状开设有多个障碍物探测装置200；具体设置时圆形底盘201外圆面上设置的障碍物探测装置200也为四个，且每个障碍物探测装置200与齿轮转动腔203的位置相对应，并且障碍物探测装置200可选用超声波探测器或红外线测距仪其中的一种。通过障碍物探测装置200的探测作用能够保证机器人本体在行驶过程中对路面上的障碍物进行判断。
30.参考附图4和附图5，在圆形底盘201中同心开设有圆形内腔209，并且每个齿轮转动腔203与圆形内腔209相切设置，圆形内腔209中设置有圆形环210，圆形环210的外圆面设置有与每个从动齿轮205相啮合的外齿面2101，圆形环210的内侧面设置有内齿面2102，机箱202中设置有旋转电机211，其旋转电机211选用步进电机。旋转电机211的输出轴伸入圆形环210内圈的端部连接主动齿轮212，主动齿轮212与圆形环210上的内齿面2102相啮合。当其中机器人在行驶过程中探测到前方有障碍物时通过旋转电机211驱动主动齿轮212转动，然后在主动齿轮212与内齿面2102的啮合作用能够使得圆形环210转动一定角度，并在圆形环210转动的过程中通过外齿面2101与齿轮转动腔203中从动齿轮205之间的啮合作用能够同步调整所有行驶轮207的前进方向，从而避免机器人本体在行驶过程中碰到障碍物。
31.最后，在本体上段102的内部设置有蓄电池108、中央处理器109和储存模块110，本体上段102的前侧面设置有操作触摸显示屏111，其操作触摸显示屏111中设置有信息输入界面、操作界面、和动漫播放界面，其中信息输入界面能够对使用户的信息进行输入，操作界面可以通过触摸进行选择各类语言训练的模式，以及动漫播放界面能够根据儿童需求播放储存模块中的动画片，使得儿童保持对整个装置的使用兴趣。操作触摸显示屏111的左右两侧面分别设置有扬声器112和麦克风113，位于操作触摸显示屏111上方的本体上段102上设置有记录摄像头114。其中，蓄电池108用于所有电器元件的供电，并在机器人本体上设置有充电接口（图中未画出），该中央处理器109与所有电器元件之间电性连接，用于控制各个电器元件的启停或者其他命令，其储存模块110用于储存记录摄像头114拍摄的自闭症儿童学习视频以及麦克风113中接收的声音信号，便于后续父母调取相关资料进行查看，了解对儿童自闭症的治疗情况。
32.实施例2本实施例2公开了一种基于实施例1基础上改进后的基于人工智能的自闭症儿童用语言训练装置，其与实施例1相同之处不做再次说明，不同之处在于：参考附图1和附图7，还在本体下段101的下表面设置有连接座105，连接座105的下表面开设有与机箱202相匹配的凹槽106。在机箱202中还设置有升降装置107，其中升降装置107选用电动推杆、液压伸缩杆或者气缸其中的一种，并将升降装置107的活动顶端伸出机箱202上表面与凹槽106的顶壁相连接。
33.参考附图7，还在本体上段102的上端开设有驱动内腔115，驱动内腔115的顶端设置有转动套筒116，还在机器人头部103的前侧面设置有表情显示屏117，其表情显示屏117可根据实际需求设置成开心、失落、难受等表情。还在机器人头部103的下端连接有伸入转动套筒116中的转动立柱118，并且转动立柱118与转动套筒116之间转动、滑动连接，即转动立柱118能够在转动套筒116中相对转动或上下滑动。并在转动立柱118的伸入驱动内腔115
的下端设置有齿面柱119，驱动内腔115中设置有摇头电机120，摇头电机120的输出轴上设置有与齿面柱119相啮合的摇头齿轮121，驱动内腔115的下端设置有点头电机122，点头电机122的输出轴上设置有凸轮123，齿面柱119的下端连接有与凸轮123相抵接的抵接凸柱124。
34.通过上述对机器人头部103的设计不仅能够在满足机器人不同表情需求的同时，而且通过摇头电机120的驱动作用使得机器人头部103往复摆动呈现出摇头的肢体动作，另外还通过点头电机122的驱动作用使得机器人头部103上下往复运动，呈现出点头的肢体动作。
35.最后，还在本体上段102的后侧面还设置有散热风机126，通过设置的散热风机126能够对蓄电池108、中央处理器109和储存模块110进行有效散热，极大提高了机器人的使用寿命。
36.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。