一种智能体育器材管理机器人的制作方法

本发明涉及学校体球类育器材管理技术领域，具体的说是一种智能球类体育器材管理机器人。

背景技术：

随着我国经济的发展和社会主义文明程度的提高，体育在国家战略中所处的位置日渐突出，学校体育是国家教育的重要组成部分，是社会主义体育、经济体育、终生体育发展提高的基础，更是建设体育强国的关键。体育器材，(sportingequipment)，竞技体育比赛和健身锻炼所使用的各种器械、装备及用品的总称。体育器材和体育运动相互依存，相互存进。体育运动的普及和运动项目的多样化使体育器材的种类、规格等都得到了发展。

体育器材在学校使用比较多，因为学校体育器材管理工作是学校体育工作发展的重要组成部分，体育器材管理是否得当在很大程度上决定了学校的课外活动及体育教学的质量，然而目前学校一方面鼓励学生加强体育锻炼，另一方面学校管理体育器材的老师有限，体育器材室固定开放时间。学生无法随时借还体育器材，无法充分利用碎片时间锻炼身体。人工操作登记工作量大，易造成数据的混乱和错误，不能很好的调配器材为教学和课余训练提供优质服务。针对以上的问题，那么设计出一种智能体育器材管理机器人，搭建智能体育器材室，全天二十四小时为师生服务。

技术实现要素：

本实用新型通过提供一种智能球类体育器材管理机器人，可方便信息记录方便，利于学校资源的充分使用，全天二十四小时为师生服务，可以实现体育球类器材管理自动化借还的功能，为老师的工作提供了便利，满足学生需求。解决了现有技术中在管理体育器械时，存在管理有缺陷，不能合理管理体育器械的技术问题，进而实现了能够有效合理的对体育器械进行管理的技术效果。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种智能体育器材机器人，包括智能器材管理员和智能器材架装置。智能器材管理员能与学生进行语音交互，识别并确认学生姓名及学号，并发出指令，精准控制智能器材架，操作借还器材的种类与数量。智能器材架装置能接收智能器材管理员发出的指令，进行相应的操作。学生借取器材弹出对应种类和数量的器材，学生还器材能记录相应数量并反馈给智能器材管理员。

所述智能器材管理员包括传感装置、识别装置、执行装置、处理装置组成。(各个装置均匀有序的分布在机器人的头部和颈部以及身体结构内部)。进一步识别装置主要设置在头部结构内，其包括优选的超声波传感器，led表情面板。通过传感装置，当学生靠近器材管理员时智能体育器材管理机器人被唤醒，表情面板呈现张嘴闭嘴的运动形态。颈部结构内部设有优选的mg90s舵机。控制体育器材管理员的头部左右运动。

进一步的，传感装置、识别装置、执行装置、处理装置主要设置在身体结构中，其内部包括arduino开发板、i/o扩展板、m6core语音识别模块、优先的7.4v锂电池以及无源喇叭。其所述的语音识别模块通过m6程序写入编译后上传，完成独立语音对话识别。其所述arduino开发板与i/o扩展板相连接，通过i/o扩展板外接m6core语音识别模块、优选的超声波传感器、led表情面板、mg90s舵机及无源喇叭。优选的7.4v锂电池通过杜邦线连接arduino开发板为器材管理员提供动力。其所述的arduino开发板通过mixly程序写入编译后上传。学生可以通过报自己的名字和学号，可以和体育器材管理员实现语音对话，并完成相应的指令操作。

所述智能器材架，包括多个存储器材管道装置。其所述储存管道装置结构为，整体倾斜25°，上端为归还口，依次归还，归还口下部有传感器(乒乓球为红外寻迹传感器芯片计数；排球、篮球、足球用重力传感器计数)；下端为借用口，靠近借用口位置设有舵机和十字齿轮，控制球类器材的数量。其所述的中间存储器材管为封闭管，存储球类器材，不能直接从存储管道装置中拿取。所述多个存储器材管道装置构成完整统一的智能器材架。所述智能器材架，通过杜邦线与智能器材管理员相连接。由语音处理模块实现与学生的对话互动，由arduino开发板及mixly编写的程序控制智能器材架执行对应的指令。

本实用新型的有益效果如下：

(1)本实用新型中的智能体育器材管理员使得体育器室更加智能，可以全天二十四小时为全校师生服务，学生随时借还体育器材，充分利用碎片时间锻炼身体，

(2)本实用新型通过语音处理模块实现与学生的对话互动，通过报自己的名字和学号，可以和体育器材管理员实现语音对话，并完成相应的指令操作通过控制智能器材架进行相应的借还操作，实现了智能化和自动化，不需要人工干预，节省了人力资源，同时也缩短了操作时间。

(9)当然，实施本实用新型的任何一产品并不一定需要同时达到以上所说的所有优点。

附图说明

图1是本实用新型智能体育器材管理机器人的控制方法流程示意图。

图2是本实用新型智能体育器材管理机器人系统的原理图。

图3是本实用新型的整体适用于体育器材教室中的平面示意图。

图4是本实用新型的智能器材架装置获取模块的电路图。

图5是本实用新型的智能器材管理员和器材管道装置的立体图。

图6是本实用新型的器材管道的立体图。

图7是本实用新型的智体育器材管理员内部结构布局图。

附图标识说明：

1-智能器材架，101-mg90s舵机，102-十字齿轮风页挡板，

103-球类器材收纳盒，104-led小灯，105-传感器(红外寻迹/重力)，

2-器材管理员，201-传感器(超声波)，202-led点阵屏，

203-旋转轴保护外壳，204-盖板，202-底座，

206-卡槽，207-支撑板，208-i/o扩展板，

209-arduino开发板，210-无源喇叭，211-7.4v锂电池，

212-充电口，213-出线口，214-m6core语音识别模块，

215-舵机底座，216-mg90s舵机，217-卡棱。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案和特点更加清楚，下面结合实施例和附图，对本实用新型做进一步的详细说明。在此，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

一种智能体育器材管理机器人，包括2-智能器材管理员和1-智能器材架。

其所述的2-智能器材管理员，包括传感装置、识别装置、执行装置、处理装置组成。

进一步的头部结构包括优选的201-传感器(超声波)，202-led点阵屏。通过201-传感器(超声波)，当学生靠近2-器材管理员时2-智能体育器材管理机器人被唤醒，202-led点阵屏呈现张嘴闭嘴的运动形态。

进一步的颈部结构内部设有优选的101-mg90s舵机。控制2-体育器材管理员的头部左右运动。

进一步的身体结构内部包括209-arduino开发板、208-i/o扩展板214-m6core语音识别模块、优选的211-7.4v锂电池以及210-无源喇叭。其所述的语音识别模块通过m6程序写入编译后上传，完成独立语音对话识别。其所述209-arduino开发板与208-i/o扩展板相连接，通过208-i/o扩展板外接214-m6core语音识别模块、201-传感器(超声波)、202-led点阵屏、101-mg90s舵机及210-无源喇叭。

优选的211-7.4v锂电池通过杜邦线连接209-arduino开发板为2-器材管理员提供动力。其所述的209-arduino开发板通过mixly程序写入编译后上传。学生可以通过报自己的名字和学号，可以和体育器材管理员实现语音对话，并完成相应的指令操作。

所述1-智能器材架，包括多个存储器材管道装置。其所述储存管道装置结构为整体倾斜25°，上端为归还口，依次归还，下部有105-传感器(红外寻迹/重力)，(乒乓球红外寻迹传感器计数，红外寻迹传感器的对应位设有104-led小灯；排球篮球足球用重力传感器计数)；下端为借用口，靠近借用口位置设有101-mg90s舵机和102-十字齿轮风页挡板，控制球类器材的数量。其所述的中间存储器材管为封闭管，存储球类器材，不能直接拿取。

所述多个存储器材管道装置构成完整统一的1-智能器材架。所述1-智能器材架，通过杜邦线与2-智能器材管理员相连接。由214-m6core语音识别模块实现与学生的对话互动，由209-arduino开发板微处理器及mixly编写的程序控制1-智能器材架执行对应的指令。

以下用两个实施例结合附图来具体说明本实用新型的使用方式。

实施例一适用于乒乓球的智能借还管理。

图5是本实用新型的智能器材管理员和器材管道装置的立体图。如图5所示，智能体育器材管理机器人包括智能器材管理员和智能器材架装置。

图2是智能体育器材管理机器人系统的原理图。图7是智体育器材管理员内部结构布局图。如图2、图7所示，语音交互模块在arduinoi/o扩展板上开发实现。语音识别模块配置于arduino开发板内。具体的，在本实施例中，arduino开发板的型号为uno开发板，其中包括两个子模块：m6core语音识别模块和mixly程序执行控制模块。

m6core语音识别模块包括语音识别模块、无源喇叭，可以获取学生的指示并给予反馈。无源喇叭通过3-poletrs线与arduinoi/o相连接。图3是适用于体育器材教室中的平面示意图。图1是智能体育器材管理机器人的控制方法流程示意图。如图1、图3所示，当学生走进体育器材室，通过语音唤醒智能体育器材管理员。

触发：1.听到“你好，小开”(小开是机器人的名字)2.超声波传感器感应到有人经过。(识别学生姓名，学号。进入借还器材系统)回复：同学好，你要借还是归还体育器材？

a)借：你要借什么？“我要借两个乒乓球”记录同学的学号、姓名。请去一号货架第五排领取，舵机旋转一次出一个球。(机器人控制智能器材架，储存管道借用口舵机旋转，十字风页挡板转动，从封闭的器材管道内，借出口滑出2个乒乓球在球类器材收纳盒中。)

b)归还：查找学生姓名、学号。(乒乓球请放回一号货架第五排，分别投入器材管道归还口，传感器感应每个球的归还。并将数据传输给智能体育器材管理员。)

特殊情况：记录不对，请联系器材管理处的老师。

如图2、图7所示，mixly程序执行控制模块配置于arduino开发板内。执行控制模块包括多个存储器材管道装置和传感器。可以执行学生的指示并完成相应的操作。存储器材管道上的传感器通过3-poletrs线与arduinoi/o相连接。

图4是智能器材架装置获取模块的电路图，如图4所示，型号为mg90s的舵机组件(包括重力传感器，红外寻迹传感器芯片)的引脚分别接至arduinoi/o的数字端口的第一引脚至第十三引脚。型号tcrt5000智能红外循迹探头的传感器芯片的低电平引脚csn、控制引脚ce、(也即图5中超声波传感器接至a1引脚，led点阵屏接至a2、a3引脚。)依次连接arduino开发板的模拟端口的a0至a5引脚。储存管道装置结构为整体倾斜25°，上端为归还口，依次归还，下部有传感器(乒乓球使用红外寻迹传感器计数)；下端为借用口，靠近借用口位置设有舵机和十字齿轮，控制球类器材的数量。其所述的中间存储器材管为封闭管，存储球类器材，不能直接拿取。图6是器材管道的立体图，如图6所示，所述多个存储器材管道装置构成完整统一的智能器材架。

实施例二适用于排球篮球足球的智能借还管理。

图5是本实用新型的智能器材管理员和器材管道装置的立体图。如图5所示，智能体育器材管理机器人包括智能器材管理员和智能器材架装置。

图2是智能体育器材管理机器人系统的原理图。图7是智体育器材管理员内部结构布局图。如图2、图7所示，语音交互模块在arduinoi/o扩展板上开发实现。语音识别模块配置于arduino开发板内。具体的，在本实施例中，arduino开发板的型号为uno开发板，其中包括两个子模块：m6core语音识别模块和mixly程序执行控制模块。

m6core语音识别模块包括语音识别模块、无源喇叭，可以获取学生的指示并给予反馈。无源喇叭通过3-poletrs线与arduinoi/o相连接。图3是适用于体育器材教室中的平面示意图。图1是智能体育器材管理机器人的控制方法流程示意图。如图1、图3所示，当学生走进体育器材室，通过语音唤醒智能体育器材管理员。

触发：1.听到“你好，小开”(小开是机器人的名字)2.超声波传感器感应到有人经过。(识别学生姓名，学号。进入借还器材系统)回复：同学好，你要借还是归还体育器材？

a)借：你要借什么？“我要借一个足球，两个篮球，三个排球。”记录同学的学号、姓名。请去一号货架第一排领取足球，二号货架第一排领取篮球，三号货架第二排领取排球。

b)归还：查找学生姓名、学号。请放回一号货架第五排，传感器感应每个球的归还。(机器人控制智能器材架，储存管道借用口舵机旋转，十字风页挡板转动，从封闭的器材管道内，滑出一个足球，两个篮球，三个排球在相应的球类器材收纳盒中。)

b)归还：查找学生姓名、学号。(足球请放回一号货架第一排，篮球请放回二号货架第一排，排球请放回三号货架第二排，分别投入器材管道归还口，传感器感应每个球的归还。并将数据传输给智能体育器材管理员。)

特殊情况：记录不对，请联系器材管理处王老师。

如图2、图7所示，mixly程序执行控制模块配置于arduino开发板内。执行控制模块包括多个存储器材管道装置和传感器。可以执行学生的指示并完成相应的操作。存储器材管道上的传感器通过3-poletrs线与arduinoi/o相连接。

图4是智能器材架装置获取模块的电路图，如图4所示，型号为mg90s的舵机组件(包括重力传感器，红外寻迹传感器芯片)的引脚分别接至arduinol/o的数字端口的第一引脚至第十三引脚。型号tcrt5000智能红外循迹探头的传感器芯片的低电平引脚csn、控制引脚ce、(也即图5中超声波传感器接至a1引脚，led点阵屏接至a2、a3引脚。)依次连接arduino开发板的模拟端口的a0至a5引脚。储存管道装置结构为整体倾斜25°，上端为归还口，依次归还，下部有传感器(排球篮球足球使用重力传感器计数)；下端为借用口，靠近借用口位置设有舵机和十字齿轮，控制球类器材的数量。其所述的中间存储器材管为封闭管，存储球类器材，不能直接拿取。图6是器材管道的立体图，如图6所示，所述多个存储器材管道装置构成完整统一的智能器材架。该实施例场景应用，主要的功能是与学生实现人机交互，对获取数据进行处理，智能管理体育器材室器材。

显然，本实用新型的上述实例仅仅是为清除地说明本实用新型所作的举例，而非对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本实用新型的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

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