一种基于Arduino的智能仿生向日葵玩具

一种基于arduino的智能仿生向日葵玩具
技术领域
1.本实用新型涉及智能交互玩具技术领域，具体涉及基于arduino的智能仿生向日葵玩具。


背景技术：

2.随着人工智能时代的到来，市面上出现了非常多的智能玩具，这些智能玩具造型各异，价格参差不齐，功能差异不大。越来越多的智能交互玩具走入到家庭中，陪伴儿童成长。智能玩具的智能化和交互性，体现在儿童的情感陪护领域。科技的快速发展带动消费群体对玩具产品更高的体验需求，玩具智能化成为玩具行业发展的必然趋势。儿童学习能力强，成长过程也是一个不断认知世界认知自然的过程。儿童喜欢新鲜事物，对于事物极具好奇心。同时儿童成长需要陪伴、喜欢互动，玩具的交互性与陪伴感尤为重要。人类从大自然中获得启发，以仿生的方式进行发明创造和产品的创新设计。仿生设计被广泛的应用到玩具、工艺品、日用品的创新设计上。无论是功能还是外形上的仿生，都极具趣味，在玩具设计上应用仿生，能激发儿童的兴趣、好奇心。
3.目前市场上智能仿生玩具多为模仿动物，对于植物的探索却很少。同时，市场上已有的大部分智能仿生玩具不具备陪伴与交互性，并且作为智能产品，价格也较为昂贵。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提出了结构设计合理的一种基于arduino的智能仿生向日葵玩具。
5.本实用新型的技术方案如下：
6.一种基于arduino的智能仿生向日葵玩具，其特征在于，包括底座、立杆、舵机及向日葵造型板，所述底座内部设有arduino主板、直流电源、步进电机及土壤湿度传感器，所述步进电机与立杆之间传动连接，所述舵机固定设置在立杆上端位置处，所述舵机上设有连杆，并通过连杆与向日葵造型板相连，所述向日葵造型板上设有光敏电阻，用于检测四周光照值。
7.所述的基于arduino的智能仿生向日葵玩具，其特征在于，所述底座内还设有步进电机驱动模块，所述步进电机驱动模块的数据端口连接步进电机的端口。
8.所述的基于arduino的智能仿生向日葵玩具，其特征在于，所述底座内设有隔板，且通过隔板能够将底座分隔成电子元件安装区及土壤填充区，所述arduino主板、直流电源、步进电机及步进电机驱动模块分别设置在电子元件安装区，所述土壤填充区设有土壤，且所述土壤湿度传感器埋设在土壤内。
9.所述的基于arduino的智能仿生向日葵玩具，其特征在于，所述arduino主板的供电端和接地端分别连接直流电源的正负极，arduino主板的电流输出端和接地端分别连接土壤湿度传感器、步进电机、步进电机驱动模块、舵机、光敏电阻的电流输入端和接地端，arduino主板的光敏电阻信号输入端分别连接光敏电阻，arduino主板的土壤湿度数据输入
端连接土壤湿度传感器，arduino主板的步进电机输出端连接步进电机驱动模块，arduino主板的舵机输出端连接舵机。
10.本实用新型的有益效果是：该玩具在外观上模仿向日葵的花朵形态，可爱阳光，具备吸引儿童注意力的外观；在交互性上模仿向日葵的特殊自然习性，即向着阳光，儿童可以通过该仿生玩具，观察认知到向日葵这种植物的特殊习性，从而诱发儿童探索自然的好奇心；在陪伴性上模仿植物的养护过程要求儿童浇水，并且浇水后给予儿童积极的反馈。
附图说明
11.图1为本实用新型的整体正面结构示意图；
12.图2为本实用新型的整体侧面结构示意图；
13.图3为本实用新型的底座内部结构示意图；
14.图4为本实用新型的电路连接图；
15.图中：1、arduino主板；2、土壤湿度传感器；3、步进电机；4、步进电机驱动模块；5、舵机；6、光敏电阻；7、直流电源；8、底座；9、隔板；10、立杆；11、连杆；12、向日葵造型板。
具体实施方式
16.以下结合说明书附图，对本实用新型作进一步描述。
17.如图1-4所示，一种基于arduino的智能仿生向日葵玩具，包括arduino主板1、土壤湿度传感器2、步进电机3、步进电机驱动模块4、舵机5、光敏电阻6、直流电源7、底座8、隔板9、立杆10、连杆11及向日葵造型板12。
18.底座8内设有隔板9，且通过隔板9能够将底座8分隔成电子元件安装区及土壤填充区，arduino主板1、直流电源7、步进电机3及步进电机驱动模块4分别设置在电子元件安装区，所述土壤填充区设有土壤，且所述土壤湿度传感器2埋设在土壤内。实际生产中，电子元件安装区可以设置封板，用于保护电子元件。
19.步进电机3与立杆10之间传动连接，舵机5固定设置在立杆10上端位置处，舵机5上设有连杆11，并通过连杆11与向日葵造型板12相连，向日葵造型板12上设有5个光敏电阻6，用于检测四周光照值。
20.arduino主板1的供电端和接地端分别连接直流电源7的正负极，arduino主板1的电流输出端和接地端分别连接土壤湿度传感器2、步进电机3、步进电机驱动模块4、舵机5、光敏电阻6的电流输入端和接地端，arduino控制主板1的不同的光敏电阻信号输入端分别连接不同的光敏电阻6，arduino主板1的土壤湿度数据输入端连接土壤湿度传感器2，arduino主板1的步进电机输出端连接步进电机驱动模块4，arduino主板1的舵机输出端连接舵机5，步进电机驱动模块4的4个数据端口分别连接步进电机3的4个端口。
21.工作原理：
22.由土壤湿度传感器2检测玩具底座土壤湿度，由步进电机3控制向日葵造型板的左右横向转动，由舵机5控制向日葵造型板上下垂直方向的转动，由向日葵造型板上的5个光敏电阻检测四周光照值。
23.从土壤湿度传感器2读取土壤湿度数据传输给arduino主板1，土壤湿度低于一定值或者高于一定值，则由arduino主板发出指令控制舵机5转动。从5个光敏电阻处获得四周
光照值，传输给arduino控制主板进行数据分析处理，由arduino主板1发出指令控制步进电机左右转动以及舵机上下转动。
24.光敏电阻6极为灵敏，检测到的数值上下波动，当向日葵造型板上左右的光敏电阻以及上下的光敏电阻检测到的光照值十分接近时，可以认为仿生向日葵已经朝向了光照最亮的方位。
25.本实用新型应用仿生设计，当儿童长期未浇水时，土壤湿度传感器2检测到土壤干燥，仿生向日葵则低下花头，当儿童给土壤浇了水，土壤湿度传感器检测到土壤湿润，仿生向日葵则抬起花头，并且光敏传感器开始收集数据，仿生向日葵开始寻找光线最亮的方位。
26.本实用新型在外观、功能上具备了吸引儿童的特性，所用元器件价格便宜，机体材质也很廉价，适用于现在的智能交互玩具领域。


技术特征：
1.一种基于arduino的智能仿生向日葵玩具，其特征在于，包括底座（8）、立杆（10）、舵机（5）及向日葵造型板（12），所述底座（8）内部设有arduino主板（1）、直流电源（7）、步进电机（3）及土壤湿度传感器（2），所述步进电机（3）与立杆（10）之间传动连接，所述舵机（5）固定设置在立杆（10）上端位置处，所述舵机（5）上设有连杆（11），并通过连杆（11）与向日葵造型板（12）相连，所述向日葵造型板（12）上设有光敏电阻（6），用于检测四周光照值。2.根据权利要求1所述的一种基于arduino的智能仿生向日葵玩具，其特征在于，所述底座（8）内还设有步进电机驱动模块（4），所述步进电机驱动模块（4）的数据端口连接步进电机（3）的端口。3.根据权利要求2所述的一种基于arduino的智能仿生向日葵玩具，其特征在于，所述底座（8）内设有隔板（9），且通过隔板（9）能够将底座（8）分隔成电子元件安装区及土壤填充区，所述arduino主板（1）、直流电源（7）、步进电机（3）及步进电机驱动模块（4）分别设置在电子元件安装区，所述土壤填充区设有土壤，且所述土壤湿度传感器（2）埋设在土壤内。4.根据权利要求2所述的一种基于arduino的智能仿生向日葵玩具，其特征在于，所述arduino主板（1）的供电端和接地端分别连接直流电源（7）的正负极，arduino主板（1）的电流输出端和接地端分别连接土壤湿度传感器（2）、步进电机（3）、步进电机驱动模块（4）、舵机（5）、光敏电阻（6）的电流输入端和接地端，arduino主板（1）的光敏电阻信号输入端分别连接光敏电阻（6），arduino主板（1）的土壤湿度数据输入端连接土壤湿度传感器（2），arduino主板（1）的步进电机输出端连接步进电机驱动模块（4），arduino主板（1）的舵机输出端连接舵机（5）。

技术总结
本实用新型公开了一种基于Arduino的智能仿生向日葵玩具，包括底座、立杆、舵机及向日葵造型板，所述底座内部设有Arduino主板、直流电源、步进电机及土壤湿度传感器，所述步进电机与立杆之间传动连接，所述舵机固定设置在立杆上端位置处，所述舵机上设有连杆，并通过连杆与向日葵造型板相连，所述向日葵造型板上设有光敏电阻，用于检测四周光照值。本实用新型的有益效果是：该玩具在外观上模仿向日葵的花朵形态，可爱阳光，具备吸引儿童注意力的外观；在交互性上模仿向日葵的特殊自然习性，即向着阳光，儿童可以通过该仿生玩具，观察认知到向日葵这种植物的特殊习性，从而诱发儿童探索自然的好奇心。的好奇心。的好奇心。


技术研发人员：刘肖健 吕芸芸 黄鑫宇 赵赢男
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：2021.07.22
技术公布日：2022/1/11