[發(fā)明專利]基于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的教育機(jī)器人控制設(shè)計(jì)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710446827.9
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107030704A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郝允志
• 申請（專利權(quán)）人: 郝允志
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J11/00
• 代理公司: 重慶百潤洪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司50219
• 代理人: 高姜

技術(shù)領(lǐng)域

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，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，當(dāng)今社會需要具有創(chuàng)新意識、有創(chuàng)造性思維的人才，未來的社會更是如此。

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)動作。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(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)有視覺傳感器對周圍環(huán)境的判斷，并將信號傳輸?shù)缴窠?jīng)元芯片，神經(jīng)元芯片將接收的信號處理后，通過控制板對教育機(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。