一种可人机交互的智能考场监测机器人及其使用方法与流程

1.本发明涉及监考机器人技术领域，具体为一种可人机交互的智能考场监测机器人。


背景技术：

2.机器人是模拟人类行为或思想、或是模拟其他生物的机械，是整合机械、电子、信息、工业设计等领域的技术。目前机器人已广泛的运用在各种领域中，特别是高危险、高负担、高精细、反复性高的工作，例如制造业的生产线使用工业机器人来生产产品；对于现在的监考系统，还是主要以条形码和准考证和身份证来识别学生的身份。这对监考老师也是一项高重复性和需要大量时间的工作；每个考场都要分配两名及以上的监考老师。处理屏蔽仪，分发试卷，检查身份等工作。考试时间是由监考老师播报，监考老师识别身份证与本人的相似度来识别考生的身份正确与否，在考场高度紧张的环境下，监考老师容易出现差错，同时也耗费大量的人力进行监考，为此我们提出一种考场监测机器人。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种可人机交互的智能考场监测机器人，具备的屏蔽无线信号、自动分发试卷、对考生信息进行核验以及对违禁品进行检测的优点，解决了背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可人机交互的智能考场监测机器人，包括人机交互模块，人机交互模块上设有外壳，所述外壳内定轴转动连接有由动力机构带动转动的非完全齿轮，所述非完全齿轮上的齿牙传动啮合有传动齿轮，所述传动齿轮同轴固连有在外壳内壁上限位转动的主动轮，所述传动齿轮的表面开设有椭圆形导槽，所述主动轮的圆心处固定连接有传动轴。
5.所述外壳的内壁定轴转动连接有与主动轮配合的从动轮，所述椭圆形导槽的内壁滑动连接有升降臂，所述外壳的内壁固定连接有对升降臂进行限位的限位板一，所述升降臂上靠近顶部的竖直段滑动连接有套管，所述外壳的内壁固定连接有对套管进行转动限位的限位板二，所述升降臂的弧形轮廓上固定连接有滑块，所述套管的内壁开设有与滑块相适配的内螺旋槽，所述套管的顶部固定连接有对无线信号进行屏蔽的信号屏蔽仪，所述套管上设有对考试试卷进行分发的分发装置。
6.优选的，所述分发装置包括对考试试卷进行临时存储放置的放置板，所述放置板的表面固定连接有对考试试卷进行遮挡的侧挡板，所述外壳的侧面开设有出口并通过出口与侧挡板的表面固定连接，所述套管的表面固定套有圆柱，所述圆柱的下表面固定连接有非完全凸轮一，所述圆柱的弧形轮廓上固定连接有非完全凸轮二，所述外壳的内壁上下限位滑动连接有传动臂，所述传动臂上靠近顶部的水平段被套管贯穿并与套管滑动连接，所述套管上靠近顶部的表面固定套有传动环，所述套管上靠近顶部的弧形轮廓上套有拉簧，所述拉簧的两端与传动环和传动臂的相对面固定连接，所述传动臂上竖直段的侧面开设有
活动通槽，所述活动通槽的内壁固定连接有定轴，所述定轴上固定套有传动套，所述传动套的两端均固定连接有扭簧，所述扭簧上远离传动套的一端与活动通槽的内壁固定连接，所述传动套的底部固定连接有摆动板，所述摆动板上靠近底部的侧面固定连接有抵杆，所述抵杆上远离摆动板的一端与非完全凸轮二的表面活动连接，所述摆动板上远离抵杆的一侧固定连接有横杆，所述横杆的下表面固定连接有对放置板内考试试卷进行梳理扒出的橡胶压板,所述橡胶压板上活动连接有对收到试卷的学生进行面部识别以及对所分发试卷进行核验的识别装置。
7.优选的，所述识别装置包括贯穿外壳并在外壳上水平滑动的压杆，所述外壳的侧面固定连接有固定座，所述固定座的内壁通过销轴转动连接有转动臂，所述转动臂的底部固定连接有与人机交互模块实时画面传输的摄像头，所述转动臂上设有对违禁物品进行检测的辅助装置。
8.优选的，所述辅助装置包括引导杆，所述转动臂的表面开设有供转动臂上下限位滑动的通槽，所述外壳的表面固定连接有限位杆，所述限位杆上竖直段的表面贯穿引导杆并与引导杆限位滑动连接，所述外壳的表面开设有两个限位凹槽，两个所述限位凹槽的内壁限位滑动连接有滑板，两个所述滑板的相背侧均固定连接有压簧，所述压簧上远离滑板的一端与限位凹槽的内壁固定连接，所述滑板上远离外壳的一侧固定连接有金属检测仪。
9.优选的，所述升降臂为矩形杆，且限位板一上开设有与矩形杆相适配的矩形孔。
10.优选的，所述限位杆的数量为两个，且两个限位杆以固定座的竖直中心线对称设置。
11.优选的，所述滑块为球形滑块，且滑块通过其上的弧形面与内螺旋槽的内壁滑动连接。
12.优选的，所述该使用方法包括以下步骤：s1：在放置板上放置待分发的试卷或答题卡；s2：将外壳整体放置于考场内的过道中；s3：通过人机交互模块进行人机交互，对分发试卷或答题卡的张数进行设置。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明通过人机交互模块的设置，实现人机交互，并由人机交互模块实现对所分发试卷的数量的设定以及考生身份信息的在线核验；通过外壳实现对装置整体的封闭保护；通过动力机构带动非完全齿轮的连续转动，该动力机构为电机，并由人机交互模块控制其动力输出；通过非完全齿轮与传动齿轮的啮合传动，实现主动轮的间歇式转动，主动轮的数量为两个，在外壳上左右对称设置，并通过从动轮的辅助转动，实现外壳整体的稳定移动。
14.参考图2，通过限位板一对升降臂的运动轨迹进行限制，使其运动轨迹受限，只能进行竖直移动；并且通过传动齿轮上椭圆形导槽的开设，在传动齿轮带着椭圆形导槽进行运动后，在椭圆形导槽上椭圆形轨迹的引导下，使得升降臂在限位板一上进行往复升降，参考图2以及图3；通过限位板二对套管的运动轨迹进行限制，使其只能在限位板二上进行定轴转动，当升降臂带着滑块在套管内进行升降时，滑块会在内螺旋槽内进行滑动，并且在内螺旋槽上轨迹的引导下，使得套管顺利的在限位板二上进行转动，具体转动方向视升降臂的升降而定。当套管转动后，会带动顶部信号屏蔽仪的同步转动，当信号屏蔽仪接通电源
后，能够对考场内的无线信号进行屏蔽，屏蔽器发出的无线电波是一种高能能量，高能能量聚集导致机器发热是正常现象，而过信号屏蔽仪的转动，能够实现风冷效果保证屏蔽仪的正常稳定的工作。
15.通过分发装置的设置，能够对考生所需的试卷以及答题卡进行自动分发。
16.通过识别装置的设置，能够在分发试卷时对每个考生的身份信息进行核验，通过在线的数据库以及人脸识别技术的加持，能够达到更加精准的核验。
17.通过辅助装置的设置，能够在对考试进行分发时候，对考生进行违禁品的检测。
18.通过上述机构之间的配合使用，解决了在实际使用过程中，由于在考场高度紧张的环境下，监考老师容易出现差错，同时也耗费大量的人力进行监考，给使用带来不便的问题。
附图说明
19.图1为本发明的立体图；图2为本发明放置板的立体图；图3为本发明套管的正视剖视图；图4为本发明信号屏蔽仪仰视方向的立体图；图5为本发明传动套的立体图；图6为本发明滑板的立体图；图7为本发明侧挡板的立体图；图8为本发明实施例二中限位板一的俯视图。
20.图中：1、人机交互模块；2、外壳；3、非完全齿轮；4、传动齿轮；5、主动轮；6、椭圆形导槽；7、传动轴；8、传动轴；9、升降臂；10、限位板一；11、套管；12、限位板二；13、滑块；14、内螺旋槽；15、信号屏蔽仪；16、放置板；17、侧挡板；18、出口；19、圆柱；20、非完全凸轮一；21、非完全凸轮二；22、传动臂；23、传动环；24、拉簧；25、活动通槽；26、定轴；27、传动套；28、扭簧；29、摆动板；30、抵杆；31、横杆；32、橡胶压板；33、压杆；34、固定座；35、转动臂；36、摄像头；37、引导杆；38、限位杆；39、限位凹槽；40、滑板；41、压簧；42、金属检测仪。
具体实施方式
21.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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
22.本发明提供一种技术方案：实施例一：一种可人机交互的智能考场监测机器人，包括人机交互模块1，通过人机交互模块1的设置，实现人机交互，并由人机交互模块1实现对所分发试卷的数量的设定以及考生身份信息的在线核验。人机交互模块1包括触摸显示屏、语音播报系统、身份识别系统、数据库以及对上述系统、数据进行处理的核心处理器。
23.人机交互模块1上设有外壳2，通过外壳2实现对装置整体的封闭保护。
24.外壳2内定轴转动连接有由动力机构带动转动的非完全齿轮3，通过动力机构带动非完全齿轮3的连续转动，该动力机构为电机，并由人机交互模块1控制其动力输出。
25.非完全齿轮3上的齿牙传动啮合有传动齿轮4，传动齿轮4同轴固连有在外壳2内壁上限位转动的主动轮5，通过非完全齿轮3与传动齿轮4的啮合传动，实现主动轮5的间歇式转动，主动轮5的数量为两个，在外壳2上左右对称设置。
26.传动齿轮4的表面开设有椭圆形导槽6，主动轮5的圆心处固定连接有传动轴7；外壳2的内壁定轴转动连接有与主动轮5配合的从动轮8，通过从动轮8的辅助转动，实现外壳2整体的稳定移动。
27.椭圆形导槽6的内壁滑动连接有升降臂9，外壳2的内壁固定连接有对升降臂9进行限位的限位板一10，参考图2，通过限位板一10对升降臂9的运动轨迹进行限制，使其运动轨迹受限，只能进行竖直移动；并且通过传动齿轮4上椭圆形导槽6的开设，在传动齿轮4带着椭圆形导槽6进行运动后，在椭圆形导槽6上椭圆形轨迹的引导下，使得升降臂9在限位板一10上进行往复升降。
28.升降臂9上靠近顶部的竖直段滑动连接有套管11，外壳2的内壁固定连接有对套管11进行转动限位的限位板二12，升降臂9的弧形轮廓上固定连接有滑块13，套管11的内壁开设有与滑块13相适配的内螺旋槽14，套管11的顶部固定连接有对无线信号进行屏蔽的信号屏蔽仪15，参考图2以及图3；通过限位板二12对套管11的运动轨迹进行限制，使其只能在限位板二12上进行定轴转动，当升降臂9带着滑块13在套管11内进行升降时，滑块13会在内螺旋槽14内进行滑动，并且在内螺旋槽14上轨迹的引导下，使得套管11顺利的在限位板二12上进行转动，具体转动方向视升降臂9的升降而定。当套管11转动后，会带动顶部信号屏蔽仪15的同步转动，当信号屏蔽仪15接通电源后，能够对考场内的无线信号进行屏蔽，屏蔽器发出的无线电波是一种高能能量，高能能量聚集导致机器发热是正常现象，而过信号屏蔽仪15的转动，能够实现风冷效果保证屏蔽仪的正常稳定的工作。
29.套管11上设有对考试试卷进行分发的分发装置。
30.通过分发装置的设置，能够对考生所需的试卷以及答题卡进行自动分发。
31.进一步的，分发装置包括对考试试卷进行临时存储放置的放置板16，放置板16的表面固定连接有对考试试卷进行遮挡的侧挡板17，外壳2的侧面开设有出口18并通过出口18与侧挡板17的表面固定连接，套管11的表面固定套有圆柱19，圆柱19的下表面固定连接有非完全凸轮一20，圆柱19的弧形轮廓上固定连接有非完全凸轮二21，外壳2的内壁上下限位滑动连接有传动臂22，传动臂22上靠近顶部的水平段被套管11贯穿并与套管11滑动连接，套管11上靠近顶部的表面固定套有传动环23，套管11上靠近顶部的弧形轮廓上套有拉簧24，拉簧24的两端与传动环23和传动臂22的相对面固定连接，传动臂22上竖直段的侧面开设有活动通槽25，活动通槽25的内壁固定连接有定轴26，定轴26上固定套有传动套27，传动套27的两端均固定连接有扭簧28，扭簧28上远离传动套27的一端与活动通槽25的内壁固定连接，传动套27的底部固定连接有摆动板29，摆动板29上靠近底部的侧面固定连接有抵杆30，抵杆30上远离摆动板29的一端与非完全凸轮二21的表面活动连接，摆动板29上远离抵杆30的一侧固定连接有横杆31，横杆31的下表面固定连接有对放置板16内考试试卷进行梳理扒出的橡胶压板32,橡胶压板32上活动连接有对收到试卷的学生进行面部识别以及对所分发试卷进行核验的识别装置。
32.使用时，参考图2、图4和图5。
33.通过放置板16实现对考卷的临时存放，通过放置板16两侧侧挡板17的设置，能够避免侧挡板17的滑落，通过出口18的开设，使得考卷能顺利的滑落。
34.图2中，放置板16有个拱坡，当考卷越过拱坡后，即可从另一侧的划破自动滑落至外壳2外。
35.伴随着套管11的转动，圆柱19会同步进行转动，由于传动臂22只能在外壳2中进行竖直升降，当非完全凸轮一20底部的凸缘处与传动臂22的表面接触时，会在克服拉簧24的弹力后，使传动臂22整体下移，反之，则在拉簧24的弹力作用下，实现传动臂22的上移复位。
36.同时伴随着圆柱19的转动，其上非完全凸轮二21会同步进行转动，当非完全凸轮二21的凸缘面与抵杆30的端部接触时，会使摆动板29带着传动套27在克服扭簧28的弹力后进行转动，反之，当抵杆30脱离与非完全凸轮二21上凸缘面的接触后，在扭簧28的弹力作用下，使得传动套27带着摆动板29和抵杆30进行复位转动。
37.由于摆动板29整体置于传动臂22上，故摆动板29的转动会和传动臂22的往复升降运动叠加；会出现，当摆动板29下移时，摆动板29同时朝向圆柱19进行转动，该动作在橡胶压板32的配合下，能够顺利的将放置板16上放置的考卷扒出，且由于大型考试中的考卷较为光滑，尤其是答题卡，多为光滑的硬纸板，通过橡胶压板32的底部与最上层考卷的下压接触，产生较大的摩擦力，并且随着橡胶压板32的移动，会使考卷轻松的滑过放置板16上的拱坡，随后该考卷会脱离与橡胶压板32底部的接触面积，并且在放置板16上另一处的斜面上顺势滑出，通过出口18最终滑落至外壳2外。
38.通过识别装置的设置，能够在分发试卷时对每个考生的身份信息进行核验，通过在线的数据库以及人脸识别技术的加持，能够达到更加精准的核验。
39.进一步的，识别装置包括贯穿外壳2并在外壳2上水平滑动的压杆33，外壳2的侧面固定连接有固定座34，固定座34的内壁通过销轴转动连接有转动臂35，转动臂35的底部固定连接有与人机交互模块1实时画面传输的摄像头36，转动臂35上设有对违禁物品进行检测的辅助装置。
40.参考图2、图4和图6，当橡胶压板32随横杆31以及摆动板29进行移动时，在将考卷推送出之后，橡胶压板32继续移动会与压杆33的端部接触并对压杆33进行轴向挤压，使得压杆33通过轴向移动后对固定座34内的转动臂35进行挤压，当转动臂35底部的摄像头36处于图6所示的竖直朝下状态时，能够对滑出的试卷进行核验，确认试卷上的式样有无残缺，随后在压杆33的挤压下，使得转动臂35能够以固定座34为转动中心进行转动，在转动过程中，能够对面朝外壳2并取下试卷的学生进行面部画面采集，配合人机交互模块1，能够对面部进行识别，以提高身份信息核验的精准程度。
41.通过辅助装置的设置，能够在对考试进行分发时候，对考生进行违禁品的检测。
42.进一步的，辅助装置包括引导杆37，转动臂35的表面开设有供转动臂35上下限位滑动的通槽，外壳2的表面固定连接有限位杆38，限位杆38上竖直段的表面贯穿引导杆37并与引导杆37限位滑动连接，外壳2的表面开设有两个限位凹槽39，两个限位凹槽39的内壁限位滑动连接有滑板40，两个滑板40的相背侧均固定连接有压簧41，压簧41上远离滑板40的一端与限位凹槽39的内壁固定连接，滑板40上远离外壳2的一侧固定连接有金属检测仪42。
43.使用时，参考图6，在限位杆38的竖直段贯穿引导杆37上的水平段后，会使引导杆
37的运动轨迹受限，只能进行竖直升降，当转动臂35随着压杆33的顶出而进行转动时，会使引导杆37在转动臂35上的通槽中滑动，并且会进行上移，在引导杆37上两端处斜杆的倾倒下，会使两个滑板40在克服压簧41的田里后进行相背移动，反之则进行相向移动，经滑板40的传动，会使两个金属检测仪42能够同步进行相向移动或相背移动，使用时，考生在取出试卷时主动站在两个金属检测仪42内，当两个金属检测仪42进行相向移动时，会逐渐靠近考生的身体，对考生身上存在的金属材料的物质进行检测，如果存在金属材料的物质，会通过人机交互模块1发出警报并由监考老师进行最终确定。
44.进一步的，限位杆38的数量为两个，且两个限位杆38以固定座34的竖直中心线对称设置。
45.通过两个限位杆38的对称设置，能够提高引导杆37升降时整体的稳定性，使引导杆37对于两个滑板40的运动导向更加精准。
46.进一步的，滑块13为球形滑块，且滑块13通过其上的弧形面与内螺旋槽14的内壁滑动连接。参考图3，通过滑块13为球形滑块的设置，使得滑块13在内螺旋槽14内的滑动会更加的流畅，摩擦阻力更小，运动更加稳定，避免产生噪音，为考生提供一个良好的考试环境。
47.实施例二：与实施例一基本相同，不同之处在于：升降臂9为矩形杆，且限位板一10上开设有与矩形杆相适配的矩形孔。
48.参考图7，通过升降臂9为矩形杆以及限位板一10上开设有与矩形杆相适配的矩形孔的设置，使得升降臂9的升降运动会更加的稳定，不会出现侧向偏转，进一步提高装置整体使用时的稳定性。
49.进一步的，该使用方法包括以下步骤：s1：在放置板16上放置待分发的试卷或答题卡；s2：将外壳2整体放置于考场内的过道中；s3：通过人机交互模块1进行人机交互，对分发试卷或答题卡的张数进行设置。
50.工作原理：该可人机交互的智能考场监测机器人使用时，通过人机交互模块1的设置，实现人机交互，并由人机交互模块1实现对所分发试卷的数量的设定以及考生身份信息的在线核验；通过外壳2实现对装置整体的封闭保护；通过动力机构带动非完全齿轮3的连续转动，该动力机构为电机，并由人机交互模块1控制其动力输出；通过非完全齿轮3与传动齿轮4的啮合传动，实现主动轮5的间歇式转动，主动轮5的数量为两个，在外壳2上左右对称设置，并通过从动轮8的辅助转动，实现外壳2整体的稳定移动。参考图2，通过限位板一10对升降臂9的运动轨迹进行限制，使其运动轨迹受限，只能进行竖直移动；并且通过传动齿轮4上椭圆形导槽6的开设，在传动齿轮4带着椭圆形导槽6进行运动后，在椭圆形导槽6上椭圆形轨迹的引导下，使得升降臂9在限位板一10上进行往复升降，参考图2以及图3；通过限位板二12对套管11的运动轨迹进行限制，使其只能在限位板二12上进行定轴转动，当升降臂9带着滑块13在套管11内进行升降时，滑块13会在内螺旋槽14内进行滑动，并且在内螺旋槽14上轨迹的引导下，使得套管11顺利的在限位板二12上进行转动，具体转动方向视升降臂9的升降而定。当套管11转动后，会带动顶部信号屏蔽仪15的同步转动，当信号屏蔽仪15接通电源后，能够对考场内的无线信号进行屏蔽，屏蔽器发出的无线电波是一种高能能量，高能能量聚集导致机器发热是正常现象，而过信号屏蔽仪15的转动，能够实现风冷效果保证屏
蔽仪的正常稳定的工作。通过分发装置的设置，能够对考生所需的试卷以及答题卡进行自动分发。通过识别装置的设置，能够在分发试卷时对每个考生的身份信息进行核验，通过在线的数据库以及人脸识别技术的加持，能够达到更加精准的核验。通过辅助装置的设置，能够在对考试进行分发时候，对考生进行违禁品的检测。通过上述机构之间的配合使用，解决了在实际使用过程中，由于在考场高度紧张的环境下，监考老师容易出现差错，同时也耗费大量的人力进行监考，给使用带来不便的问题。
51.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。