一种智能感应仿真物传送装置

1.本发明涉及一种智能感应仿真物传送装置。


背景技术：

2.1-7岁儿童在前运算阶段，儿童的各种感知运动图式开始内化为表象或形象模式，在这个阶段儿童能从简单的触摸到认识三角形、圆形、正方形到复杂的形状；能从简单认识红、黄、绿到更多颜色；能开始数数，这个阶段的儿童社会化意识发展喜欢模仿做家务。
3.此阶段儿童开始出现社交行为，可以和同伴一起游戏促进同伴之间的合作。
4.维果斯基的“最近发展区理论”，认为学生的发展有两种水平：一种是学生的现有水平，指独立活动时所能达到的解决问题的水平；另一种是学生可能的发展水平，也就是通过教学所获得的潜力。两者之间的差异就是最近发展区。玩具游戏是提高儿童认知的重要方法，如何提升1-7岁儿童现有认知水平和合作能力达到最近发展区，可以通过仿真水果蔬菜游戏完成颜色、分类、计数的个人或互动游戏来完成。
5.目前市面上的幼儿桌面仿真蔬菜水果都只是简单模具，在无成人的指导下幼儿自主游戏时，幼儿无法判断分类是否正确，且单纯的无声的游戏不能长久吸引幼儿兴趣，不能全面的发展幼儿在分类方面的具体知识，单调的仿真物无法搭建儿童间的合作协同的游戏环境，相对简单乏味。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种智能感应仿真物传送装置。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
8.一种智能感应仿真物传送装置，其包括：
9.若干个具有不同颜色和形状的仿真物，所述仿真物内分别设有ic卡片和磁铁；
10.传送带，传送带的上方分别设有供一个仿真物通过的入口通道、数量挡板、颜色挡板和形状挡板，所述入口通道上设有可感应仿真物内的磁铁的霍尔传感器，所述颜色挡板上设有颜色传感器，所述形状挡板上设有可识别所述ic卡片的射频识别模块，所述数量挡板、颜色挡板和形状挡板可分别旋转打开和放下并且相对所述传送带的传送方向倾斜设置；
11.斜坡，位于所述传送带下方，仿真物从传送带的末端或在挡板作用下从传送带的侧边落下后自所述斜坡落下至传送带的前端的下方；
12.电动手抓，位于所述传送带的前端的一侧，电动手抓可移动抓取斜坡底端上的仿真物至所述传送带上；以及
13.控制器，所述霍尔传感器、颜色传感器、射频识别模块和一选择输入模块分别连接所述控制器，所述控制器控制连接所述电动手抓、数量挡板、颜色挡板和形状挡板，所述控制器还控制连接语音播放模块和显示模块；
14.通过手动抓取或电动手抓抓取仿真物至所述传送带的入口通道，控制器可根据霍
尔传感器传感的数据和选择输入模块的数据控制数量挡板的打开和放下，可根据选择输入模块和颜色挡板上的颜色传感器的数据控制颜色挡板的打开和放下，可根据选择输入模块和形状挡板上的射频识别模块的数据控制形状挡板的打开和放下，并控制语音播放模块播放语音和显示模块显示信息。
15.在另一较佳实施例中，所述入口通道为入宽出窄的漏斗形状，霍尔传感器安装在窄端。
16.在另一较佳实施例中，所述数量挡板、颜色挡板和形状挡板分别通过电机驱动打开和放下。
17.在另一较佳实施例中，所述斜坡对应传送带上仿真物掉落的侧边设有挡壁，斜坡的侧边与所述挡壁相连接。
18.在另一较佳实施例中，还包括语音输入模块，所述语音输入模块连接所述控制器。
19.在另一较佳实施例中，所述电动手抓包括可张合的抓手或包括可吸引仿真物上的磁铁的电磁线圈。
20.在另一较佳实施例中，所述仿真物由软树胶材料制成。
21.本发明的有益效果是：通过传送带上设置的霍尔传感器、颜色传感器、射频识别模块对仿真物进行计数和识别，控制器根据数据控制对应的挡板打开和放下，挡板与传送带的传送方向相对倾斜设置，仿真物可自传送带末端落到斜坡上或可在挡板和传送带的作用下自传送带的侧边落到斜坡上再滚落至斜坡的底端，电动手抓或可手动抓取斜坡的底端的仿真物，本发明将智能与仿真物(如水果、蔬菜和动物)结合，利用感应器和单片机技术来实现计数和颜色、形状分类，帮助儿童更准确的提高认知，提供有多种模式提高儿童互动。
22.以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种智能感应仿真物传送装置不局限于实施例。
附图说明
23.图1是本发明一较佳实施例的智能感应仿真物传送装置的结构示意图。
24.图2是本发明一较佳实施例的智能感应仿真物传送装置的传送带及其上方入口通道和挡板的俯视图。
25.图3是本发明一较佳实施例的智能感应仿真物传送装置的仿真物的结构示意图。
26.图4是本发明一较佳实施例的智能感应仿真物传送装置的操作台的操作界面图。
27.图5是本发明一较佳实施例的智能感应仿真物传送装置的工作原理图。
28.图6是本发明一较佳实施例的智能感应仿真物传送装置的传送带电机驱动电路和计数电路图。
29.图7是本发明一较佳实施例的智能感应仿真物传送装置的形状识别电路图。
30.图8是本发明一较佳实施例的智能感应仿真物传送装置的颜色识别电路图。
31.图9是本发明一较佳实施例的智能感应仿真物传送装置的语音播报电路图。
32.图10是本发明一较佳实施例的智能感应仿真物传送装置的led点阵屏显示电路图。
33.图11是本发明一较佳实施例的智能感应仿真物传送装置的挡板电机驱动电路图。
具体实施方式
34.实施例，参见图1至图5所示，本发明的一种智能感应仿真物传送装置，其包括：
35.若干个具有不同颜色和形状的仿真物1，仿真物1由软树胶制成，如图3所示，所述仿真物1(苹果)内分别设有ic卡片11和磁铁12；
36.传送带2，如图1和图2所示，传送带2的上方分别设有供一个仿真物通过的入口通道31、数量挡板32、颜色挡板33和形状挡板34，所述数量挡板32、颜色挡板33和形状挡板34分别通过电机驱动打开和放下，所述入口通道31上设有可感应仿真物内的磁铁的霍尔传感器41，具体的，所述入口通道31为入宽出窄的漏斗形状，霍尔传感器41安装在窄端，所述颜色挡板33上设有颜色传感器42，所述形状挡板34上设有可识别所述ic卡片11的射频识别模块43，所述数量挡板32、颜色挡板33和形状挡板34可分别旋转打开和放下并且相对所述传送带2的传送方向倾斜设置；
37.斜坡5，位于所述传送带2下方，仿真物1从传送带2的末端或在挡板32、33、34作用下从传送带2的侧边落下后自所述斜坡5落下至传送带2的前端的下方，所述斜坡5对应传送带上仿真物1掉落的侧边设有挡壁51，斜坡5的侧边与所述挡壁51相连接；
38.电动手抓6，位于所述传送带2的前端的一侧，所述电动手抓6包括可张合的抓手，在其他实施例中，还可以是包括可吸引仿真物上的磁铁的电磁线圈，电动手抓6可移动抓取斜坡5底端上的仿真物1至所述传送带2上；以及
39.控制器7，参见图5所示，所述霍尔传感器41、颜色传感器42、射频识别模块43、一选择输入模块44和一语音输入模块45分别连接所述控制器7，所述控制器7控制连接所述电动手抓6、数量挡板32、颜色挡板33和形状挡板34，所述控制器7还控制连接语音播放模块8和显示模块9，本实施例中，选择输入模块44设置在斜坡5的上端部位，选择输入模块44的操作界面如图3所示；显示模块9设置在电动手抓6的上方。
40.通过手动抓取或电动手抓6抓取仿真物至所述传送带2的入口通道31，控制器7可根据霍尔传感器41传感的数据和选择输入模块44的数据控制数量挡板32的打开和放下，可根据选择输入模块和颜色挡板33上的颜色传感器42的数据控制颜色挡板33的打开和放下，可根据选择输入模块和形状挡板34上的射频识别模块43的数据控制形状挡板34的打开和放下，并控制语音播放模块8播放语音和显示模块9显示信息。
41.结合图6至图11说明本实施例的实施电路图：
42.图6是传送带电机驱动电路和计数电路图，控制器芯片stc8a4k64s2a12，传送带电机的驱动芯片ptc918，霍尔传感器芯片a44e，j10为形状识别电路的输出口，j20为颜色识别电路的输出口，j30为语音播报系统的输出口，j40为led点阵屏驱动电路输出口，j50、j60为挡板电机控制驱动电路输出口。
43.stc8a4k64s2a12引脚1与a44e引脚1相连，实现磁力信号输入控制器。
44.stc8a4k64s2a12引脚35、36分别与ptc918引脚3、2相连，实现控制器对电机驱动的控制。
45.stc8a4k64s2a12的j10端口与mfrc-rc522的j10端口相连，实现形状信息输入控制器
46.stc8a4k64s2a12的j20端口与tcs230的j20端口相连，实现颜色信号输入控制器。
47.stc8a4k64s2a12的j30端口与wt588d-18p的j30端口相连，实现控制器对语音的输
出。
48.stc8a4k64s2a12的j40端口与max6953的j40端口相连，实现led电子屏文字的输出。
49.图7是形状识别电路图，由信息识别芯片mfrc-rc522构成。
50.图8是颜色识别电路图，由颜色识别芯片tcs230构成。
51.图9是语音播报电路图，由语言芯片wt588d-18p及外围元件构成。wt588d-18p语言芯片功能描述：引脚4作为触发口与控制器相连，引脚17为busy忙信号输出端，引脚10、12接扬声器pwm输出方式，wt588d-1bp语言芯片需外置存储器25pxx。25pxx芯片引脚1、2、5、6分别连接wt588d-18p引脚16、14、15、17，实现语音的存取功能。
52.图10是led点阵屏显示电路图，由芯片max6953及外围元件构成。max6953是四位5
×
7点阵led显示驱动芯片，采用i2c接口。max6953相关引脚功能：引脚11-24为led阴极驱动，011-023行端电流输入。引脚37当前段设置，连接接地电阻设置峰值电流，外接电阻r4。34、35脚地址编码。33脚显示时钟设置。36脚多路时钟输入，使用内部振荡器，用电容器接地。32脚i2c数据端。31脚i2c时钟输入端。1-10脚led阳极驱动，00-010列端电流输出。25-27脚是电源端。28-30脚是接地端。
53.max6953引脚31、32、33分别链接stc8a4k64s2a12引脚31、32、33实现感应信息通过stc8a4k64s2a12芯片传送到max6953芯片在led屏上以文字显示出来。
54.图11是三个挡板电机驱动电路图。3个档板打开或关闭由3电机驱动芯片ptc918构成。
55.以下说明本实施例的多种工作模式：
56.仿真物(苹果、西红柿、西瓜、黄瓜、香蕉、玉米、橙子、南瓜、葡萄、茄子)；颜色传感器识别仿真水果和仿真蔬菜的颜色(红、绿、黄、橙、紫五种)。
57.1、低龄儿童独自游戏的第一种玩法，选择数量、颜色和形状三个选项中的一项，选择传送带速度，传送带从电动手抓向操作台方向转动，仿真物从入口通道依次排成一列进入。传送带从入口到操作台有三个档板分别是数量档板、颜色档板、形状档板如图1。
58.当选择数量选项时，数量档板关闭，与传送带成一定角度档在传送带上方，其它档板打开，与传送带边缘平行。控制器给手抓一定力度和张度使其随机从斜坡底端内抓取多个仿真物放入传送带入口，仿真物经过入口通道成一字型排队进入，入口处霍尔传感器感应到仿真物内的磁铁，识别仿真物数量并将数据传送至控制器。当儿童在操作选择键进行选择后，选择数据传至控制器并与传感器的数据进行对比，如果相同则为儿童选择正确，控制器通过其连接的电机将仿真物对应位置的档板打开，仿真物通过传送带继续前进至底端后掉入斜坡最后至斜坡底端。仿真物通过档板后，档板自动关闭。同时控制器通过其连接的led显示屏显示仿真物的数量，控制器通过其连接的wt588语音播报系统播报正确；如果结果比对不同则为儿童选择错误，控制器通过其连接的led显示屏显示加油两个字，控制器通过其连接的wt588语音播报系统播报错误，儿童继续选择直至仿真物随着档板斜度滑落至侧面斜坡上，此时，控制器记录失误一次。
59.同理，当选择颜色或形状按钮时，对应的颜色或形状档板关闭，其他档板打开。控制器给手抓一定力度和张度使其随机从斜坡底端内抓取一个仿真物放入传送带入口，仿真物经过入口通道进入，颜色档板或形状档板上分别有相应传感器，识别仿真物颜色或形状
并将数据传送至控制器。当儿童在操作选择键进行选择后，选择数据传至控制器并与传感器的数据进行对比，如果相同则为儿童选择正确，控制器通过其连接的电机将仿真物对应位置的档板打开，仿真物通过传送带继续前进至底端后掉入斜坡最后至斜坡底端。仿真物通过档板后，档板自动关闭。同时控制器通过其连接的led显示屏显示仿真物的数量，控制器通过其连接的wt588语音播报系统播报正确；如果结果比对不同则为儿童选择错误，控制器通过其连接的led显示屏显示加油两个字，控制器通过其连接的wt588语音播报系统播报错误，儿童继续选择直至仿真物随着档板斜度滑落至侧面斜坡上，此时，控制器记录失误一次。
60.2、低龄儿童独自游戏的第二种玩法，首先选择语音，然后选择数量、颜色、形状中的选择其中一种。对应的档板关闭，其它档板打开。儿童在斜坡底端位置进行操作，自动手抓不工作，游戏开始控制器选择一组语音提示通过其连接的wt588语音播报系统进行播报，儿童根据语音播报的描述的仿真物的特点，在斜坡底端内拿出相应的仿真物放入传送带的顶端，仿真物经过入口通道成一字型排队进入，选项对应的传感器识别仿真物并将读取的数据传送至控制器，与控制器内进行语音播报的数据进行比较判断，结果相同为正确，控制器通过其连接的wt588语音播报系统播报正确，同时控制器通过其连接的led显示屏显示仿真物的形状、颜色或数量，控制器通过其连接的wt588语音播报系统播报正确，同时，控制器通过其连接的电机将仿真物对应位置的档板打开，仿真物通过传送带继续前进至底端后掉入斜坡最后至斜坡底端。仿真物通过档板位置，档板自动关闭。如果结果比对不同则为儿童选择错误，控制器通过其连接的led显示屏显示加油两个字，控制器通过其连接的wt588语音播报系统播报错误，仿真物随着档板斜度将仿真物引落侧面斜坡上，此时，控制器记录失误一次。(比如：儿童选择语音和颜色按钮，当语音提示红色苹果，儿童选择红色苹果仿真物放入传送带顶端，语音提示与儿童放入的仿真物信息一致，语音播报正确，仿真物对应位置的档板打开，仿真物通过传送带继续前进至底端后掉入斜坡最后至斜坡底端。仿真物通档板位置，档板自动关闭。)
61.3、低龄儿童的互动游戏第三种玩法，两个儿童一个出题一个选择，首先选择数量或颜色或形状任意一种，其中一个儿童在斜坡底端位置进行操作，自动手抓不工作，儿童随机从斜坡底端内抓取一个或几个仿真物放入传送带顶端，仿真物经过入口通道成一字型排队进入。(比如，选择数量选项，当儿童将三个仿真物放入传送带，仿真物通过入口通道成一字型排队进入，经过入口处霍尔传感器感应到仿真物内的磁铁，识别仿真物数量并将数据传送至控制器。另外一个儿童在操作台操作台上进行选择后，选择数据传至控制器并与传感器的数据进行对比，如果相同则为儿童选择正确，控制器通过其连接的led显示屏显示数字3，同时控制器通过其连接的wt588语音播报系统播报正确，同时，档板打开，仿真物通过档板后，档板关闭，仿真物到达传送带底端落入斜坡滑落到斜坡底端。如果结果比对不同则为儿童选择错误，控制器通过其连接的led显示屏显示加油两个字，同时，控制器通过其连接的wt588语音播报系统播报错误，儿童继续选择直至仿真物随着档板斜度滑落至侧面斜坡上，此时，控制器记录失误一次。
62.颜色选择和形状选择同理。
63.4、高龄儿童的独自游戏第一种玩法，选择数量或颜色或形状任意二种或三种选项，选择项对应的档板关闭其它档板打开(比如：选择数量和形状选项，数量和形状的档板
关闭，颜色档板打开)，控制器随机给手抓一定力度和张度使其随机从斜坡底端内抓取一个或多个仿真物放入传送带顶端，仿真物通过入口通道成一字型排队进入，儿童在操作台对仿真物从前往后的选择，(比如，选择数量、颜色和形状三个选项，仿真物成一字型进入，儿童在操作台选择物体数量，选择正确后数量档板打开，选择错误儿童继续选择直至仿真物随着档板斜度滑落至侧面斜坡上，控制器记录失误一次。当儿童选择正确，数量档板打开，仿真物依次通过后，数量档板关闭，儿童对离自己最近的仿真物进行颜色选择，选择正确档板打开，第一个仿真物通过，档板立刻关闭；儿童对下一个仿真物颜色进行选择，选择正确，档板打开，仿真物通过后，档板立刻关闭，依次类推。当儿童在任意一个仿真物颜色选择错误时，档板关闭，儿童继续选择直至仿真物随着档板斜度滑落至侧面斜坡上，控制器记录失误一次。)
64.同理，仿真物经过形状档板时，儿童依次进行选择，当所有仿真物全部到达传送带底部，控制器通过其连接的led显示屏显示胜利，同时控制器通过其连接的wt588语音播报系统播报正确。仿真物在任意侧面处滑落，控制器通过其连接的led显示屏显示加油两个字，同时，控制器通过其连接的wt588语音播报系统播报错误。
65.5、高龄儿童独自游戏的第二种玩法，首先选择语音，然后选择数量、颜色、形状中的选择其中二种或三种。选项对应的档板关闭，其他档板打开。儿童在斜坡底端处进行操作，自动手抓不工作，游戏开始控制器选择一组语音提示通过其连接的wt588语音播报系统进行播报，儿童根据语音播报的描述的仿真物的特点，从斜坡底端内拿出相应的仿真物放入传送带，仿真物经过入口通道成一字型排队进入，选项对应的传感器识别仿真物并将识别出的数据传送至控制器，控制器对传感器和语音播报的数据进行比较判断，结果相同为正确，档板打开仿真物通过传送带继续前进至底端后掉入斜坡最后至斜坡底端。仿真物通过档板位置，档板自动关闭。同时控制器通过其连接的led显示屏显示仿真物的形状、颜色或数量，控制器通过其连接的wt588语音播报系统播报正确。
66.如果结果比对不同则为儿童选择错误，控制器通过其连接的led显示屏显示加油两个字，控制器通过其连接的wt588语音播报系统播报错误，仿真物随着档板斜度将仿真物引落侧面斜坡上，此时，控制器记录失误一次。(比如：儿童选择语音和数量和颜色按钮，数量和颜色档板关闭，形状档板打开，当语音提示三个红色苹果，儿童选择三个红色苹果仿真物放入传送带入口，仿真物通过漏斗型通道，成一字型进入，语音提示与儿童放入的仿真物信息一致，数量档板打开，仿真物全部通过后，档板关闭，仿真物向前颜色档板打开，仿真物通过传送带继续前进至底端后掉入斜坡最后至斜坡底端。档板自动关闭。语音播报正确，led灯显示三个苹果。)
67.6、高龄儿童的互动游戏第三种玩法，两个儿童一个出题一个选择，首先选择数量或颜色或形状任意二种或三种选项，选择项对应的档板关闭其它档板打开(比如：选择数量和形状选项，数量和形状的档板关闭，颜色档板打开)，其中一个儿童在斜坡底端位置进行操作，自动手抓不工作，儿童随机从斜坡底端内抓取一个或多个仿真物放入传送带顶端，仿真物通过入口通道成一字型排队进入，儿童在操作台对仿真物从前往后的选择，(比如，选择数量、颜色和形状三个选项，仿真物成一字型进入，儿童在操作台选择物体数量，选择正确后数量档板打开，选择错误儿童继续选择直至仿真物随着档板斜度滑落至侧面斜坡上，控制器记录失误一次。当儿童选择正确，数量档板打开，仿真物依次通过后，数量档板关闭，
儿童对离自己最近的仿真物进行颜色选择，选择正确档板打开，第一个仿真物通过，档板立刻关闭；儿童对下一个仿真物颜色进行选择，选择正确，档板打开，仿真物通过后，档板立刻关闭，依次类推。当儿童在任意一个仿真物颜色选择错误时，档板关闭，儿童继续选择直至仿真物随着档板斜度滑落至侧面斜坡上，控制器记录失误一次。)
68.同理，仿真物经过形状档板时，儿童依次进行选择，当所有仿真物全部到达传送带底部，控制器通过其连接的led显示屏显示胜利，同时控制器通过其连接的wt588语音播报系统播报正确。仿真物在任意侧面处滑落，控制器通过其连接的led显示屏显示加油两个字，同时，控制器通过其连接的wt588语音播报系统播报错误。
69.7、高龄儿童互动游戏的第四种玩法，两个儿童同时参与游戏，首先选择语音，然后选择数量、颜色、形状中的选择其中二种或三种。其中一个儿童出题，打开语音输入功能，出题儿童输入几组语音信息，信息存入wt588语音播报系统的存储器内。另外一个操作儿童在斜坡底端处进行操作，自动手抓不工作，游戏开始，控制器调出wt588语音播报系统的存储器内儿童输入的一组语音信息，操作儿童根据语音播报的描述的仿真物的特点，儿童根据语音播报的描述的仿真物的特点，从斜坡底端内拿出相应的仿真物放入传送带，仿真物经过入口通道成一字型排队进入，选项对应的传感器识别仿真物并将识别出的数据传送至控制器，控制器对传感器和语音播报的数据进行比较判断，结果相同为正确，档板打开仿真物通过传送带继续前进至底端后掉入斜坡最后至斜坡底端。仿真物通过档板位置，档板自动关闭。同时控制器通过其连接的led显示屏显示仿真物的形状、颜色或数量，控制器通过其连接的wt588语音播报系统播报正确。
70.如果结果比对不同则为儿童选择错误，控制器通过其连接的led显示屏显示加油两个字，控制器通过其连接的wt588语音播报系统播报错误，仿真物随着档板斜度将仿真物引落侧面斜坡上，此时，控制器记录失误一次。(比如：儿童选择语音和数量和颜色按钮，数量和颜色档板关闭，形状档板打开，当语音提示三个红色苹果，儿童选择三个红色苹果仿真物放入传送带入口，仿真物通过漏斗型通道，成一字型进入，语音提示与儿童放入的仿真物信息一致，数量档板打开，仿真物全部通过后，档板关闭，仿真物向前颜色档板打开，仿真物通过传送带继续前进至底端后掉入斜坡最后至斜坡底端。档板自动关闭。语音播报正确，led灯显示三个苹果。)
71.8、扩展玩法，传送带可以加长，电机增加，档板增加，操作台扩展，仿真物增加种类。(比如：增加仿真物水果和蔬菜的分类，将传送带加长，增加仿真物水果和蔬菜分类的档板，增加电机启动档板，增加操作台水果和蔬菜按键。或者增加动物仿真物等等)
72.上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种智能感应仿真物传送装置，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。