CN106230195A - 一种用于智能电子积木的可编程电机模块及其控制方法 - Google Patents

一种用于智能电子积木的可编程电机模块及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于智能电子积木的可编程电机模块及其控制方法，电机模块包括高电平输入端、数据总线输入端、信号输入端、低电平输入端、接头外壳、接头基座、软连线、电机组件、接头座、电机控制器及其电路等部件。本发明可利用调节器对电机模块的控制方法进行编程，并将程序存储在控制器中，智能积木模块中的控制信号传递到可编程电机模块中，产生控制电机运动的脉冲信号，从而并驱动电机运动；可编程电机模块可以连接多种电机及变速箱，输出具有不同参数的旋转运动而驱动电机及变速箱运动。本发明采用特殊设计的统一拼接结构，可根据需求将不同类型的模块进行自由拼接，以实现任意形式的积木搭建形式。本发明的智能积木模块，搭接结构简洁，使用方便。

Description

一种用于智能电子积木的可编程电机模块及其控制方法
技术领域
本发明涉及智能玩具技术领域，具体涉及一种用于智能电子积木的可编程电机模块及其控制方法。
背景技术
前的很多电路类实验产品都是以一种独立形式存在的，无法与机械结构类的产品一起使用，其拼接、电路连接都存在各种限制，使用者难以根据自己的需求和想法自由拼接，难以调动青少年儿童对于搭建结构以及电路原理的认知。为了解决这个问题，有必要提出一种可自由组合、根据用户想法自由拼接的智能、模块化积木，满足用户在进行积木拼接的过程中，感受电子控制电路带来的乐趣并学习相关知识，而在智能积木系统中，当需要实现动作时，需要本发明提供的可编程电机模块来实现。本发明的涉及的智能积木系统由多个智能积木模块（简称积木模块）构成。
发明内容
本发明提供一种用于智能电子积木的可编程电机模块及其控制方法，可利用调节器对电机模块的控制方法进行编程，并将程序存储在控制器中，智能积木模块中的控制信号传递到可编程电机模块中，产生控制电机运动的脉冲信号，从而并驱动电机运动；可编程电机模块可以连接多种电机及变速箱，输出具有不同参数的旋转运动而驱动电机及变速箱运动。
本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。
一种用于智能电子积木的可编程电机模块，包括高电平输入端、数据总线输入端、信号输入端、低电平输入端、接头外壳、接头基座、软连线、电机组件、接头座和电机控制器及其电路；
所述高电平输入端、数据总线输入端、信号输入端和低电平输入端即四个输入端固定安装在接头座上，并与电机控制器及其电路连接；智能积木系统中与所述可编程电机模块搭接的智能积木模块的高电平输出端、数据总线输出端、信号输出端和低电平输出端相应地与所述四个输入端接触连接，从而实现所述可编程电机模块接入整个智能积木系统；智能积木系统中的高电平线路和低电平线路为整个智能积木系统供电，智能积木系统中的数据总线和信号线用于积木系统中的信息传输；
电机控制器及其电路上的电机控制器接收来自信号输入端的控制信号，将控制信号根据调节器所设定的运算规则进行变换，并通过软连线传递给电机组件，控制电机运行；电机控制器及其电路上的电机控制器与数据总线输入端(2)双向连通，使得控制器能与智能积木系统的调节器进行信息交流，电机模块的电机控制器可向调节器反馈信息，也可接收来自调节器的参数设定；电机控制器及其电路由高电平输入端和低电平输入端组成的电压回路供电；电路板同时将高电平和低电平电压回路通过软连线为电机组件供电；上述接头座和电机控制器及其电路固定并封装在接头外壳和接头基座组成的装配体中。
进一步地，所述接头外壳包括接头壳体、接头卡扣和外壳圆柱台；所述接头基座包括接头外围墙体、接头圆柱、接头方块、接头基座凹槽、接头基座圆柱和接头基座卡槽；接头外壳通过接头卡扣与接头基座的接头基座卡槽装配；所述接头外围墙体、接头圆柱和接头方块组成了第一组凹槽定位结构，该凹槽定位结构能与其他智能积木模块的圆柱凸起配合安装从而组成智能积木系统结构；所述接头基座凹槽和接头基座圆柱形成了第二组凹槽定位结构，该凹槽定位结构能其他智能积木模块的圆柱凸起配合安装；所述接头外壳的外壳圆柱台，能与其他智能积木模块的凹槽定位结构配合安装；
进一步地，所述电机组件包括电机外壳、电机底座凹槽、电机底座圆柱、电机输出轴孔、紧固凸起、连接孔、电机及变速箱；电机及变速器封装在电机外壳中，通过电机输出轴孔向外输出动力；电机及变速箱通过转轴与电机输出轴孔紧固连接；电机输出轴孔内侧壁设置有紧固凸起，使得电机及变速箱与电机输出轴孔之间的轴连接更加牢固从而能传递更大扭矩；所述连接孔设置在电机外壳上，多个连接孔沿着圆周均匀布置，电机组件能通过连接孔与其他积木模块的结构件安装并固定；所述电机底座凹槽和电机底座圆柱组成了凹槽定位结构，该凹槽定位结构能与其他智能积木模块的圆柱凸起配合安装。
进一步地，所述调节器是智能积木系统的一个独立信号控制模块，包括了处理器、LCD显示屏、按键输入、通讯接口和供电接口等，处理器内嵌了处理程序，用户可通过调节器所设置的按键作为信息输入端，通过调节器进行信息的编码，并通过通讯接口输出以及对智能积木模块进行设定。
利用所述的用于智能电子积木的可编程电机模块的控制方法，具体是：智能积木系统的调节器可通过数据总线输入端对电机控制器及其电路上的控制器对电机的运动参数进行编程，并将参数存储在电路板中的存储芯片中；智能积木模块中的控制信号，通过信号输入端输入到电机控制器及其电路上的控制器，控制器对信号进行处理，产生控制电机运动的脉冲信号，实现电机的正转、反转、随机、平衡和程序控制。
进一步地，智能积木系统的调节器通过智能积木系统的数据总线设置电机控制器及其电路上的控制器上的参数，为电机控制器提供“逻辑非”处理功能，使得当输入信号为低电平时控制器输出高电平，反之，当输入为高电平时输出低电平，实现电机的信号反转。
相对于现有技术，本发明具有以下优点和技术效果：
本发明可利用调节器对电机模块的控制方法进行编程，并将程序存储在控制器中，智能积木模块中的控制信号传递到可编程电机模块中，产生控制电机运动的脉冲信号，从而并驱动电机运动；可编程电机模块可以连接多种电机及变速箱，输出具有不同参数的旋转运动而驱动电机及变速箱运动。本发明的可编程电机模块，采用特殊设计的统一拼接结构，可根据需求将不同类型的模块进行自由拼接，以实现任意形式的积木搭建形式。本发明的智能积木模块，搭接结构简洁，使用方便。
附图说明
图1是实例中一种用于智能电子积木的可编程电机模块的结构示意图。
图2是实例中的电机模块的结构示意图；
图3是实例中的电机模块的端面结构示意图；
图4是实例中的电机模块结构示意图（移除电机外壳体）；
图5是实例中的接头模块一侧的结构示意图；
图6是图5所示接头模块的另一侧结构示意图；
图7是实例中的接头基座结构示意图；
图8是实例中的接头外壳结构示意图。
图9是实例中的接头模块的结构示意图（移除接头外壳）。
图中：1-高电平输入端；2-数据总线输入端；3-信号输入端；4-低电平输入端；5-接头外壳；6-接头基座；7-软连线；8-电机组件；9-接头座；10-电机控制器及其电路；51-接头壳体；52-接头卡扣；53-外壳圆柱台；61-接头外围墙体；62-接头圆柱；63-接头方块；64-接头基座凹槽；65-接头基座圆柱；66-接头基座卡槽；81-电机外壳；82-电机底座凹槽；83-电机底座圆柱；84-电机输出轴孔；85-紧固凸起；86-连接孔；87-电机及变速箱。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现的。
如图1～图9所示，一种用于智能电子积木的可编程电机模块，包括高电平输入端1、数据总线输入端2、信号输入端3、低电平输入端4、接头外壳5、接头基座6、软连线7、电机组件8、接头座9和电机控制器及其电路10；
所述高电平输入端1、数据总线输入端2、信号输入端3和低电平输入端4即四个输入端固定安装在接头座9上，并与电机控制器及其电路10连接；智能积木系统中与所述可编程电机模块搭接的智能积木模块的高电平输出端、数据总线输出端、信号输出端和低电平输出端相应地与所述四个输入端接触连接，从而实现所述可编程电机模块接入整个智能积木系统；智能积木系统中的高电平线路和低电平线路为整个智能积木系统供电，智能积木系统中的数据总线和信号线用于积木系统中的信息传输；
电机控制器及其电路10上的电机控制器接收来自信号输入端3的控制信号，将控制信号根据调节器所设定的运算规则进行变换（根据逻辑非、运动放大或减小等运算规则进行变换），并通过软连线7传递给电机组件8，控制电机运行；电机控制器及其电路10上的电机控制器与数据总线输入端2双向连通，使得控制器能与智能积木系统的调节器进行信息交流，电机模块的电机控制器可向调节器反馈信息，也可接收来自调节器的参数设定；电机控制器及其电路10由高电平输入端1和低电平输入端4组成的电压回路供电；电路板10同时将高电平和低电平电压回路通过软连线7为电机组件8供电；上述接头座9和电机控制器及其电路10固定并封装在接头外壳5和接头基座6组成的装配体中。
所述调节器是智能积木系统的一个独立信号控制模块，包括了处理器、LCD显示屏、按键输入、通讯接口和供电接口等，处理器内嵌了处理程序，用户可通过调节器所设置的按键作为信息输入端，通过调节器进行信息的编码，并通过通讯接口输出以及对智能积木模块进行设定。电机控制器及其电路10由高电平输入端1和低电平输入端4组成的电压回路供电；电机控制器及其电路10同时将高电平和低电平电压回路通过软连线7为电机组件8供电。上述接头座9和电机控制器及其电路10固定并封装在接头外壳5和接头基座6组成的装配体中。
如图5~图8，所述接头外壳5，主要包括接头壳体51、接头卡扣52和外壳圆柱台53等部件；所述接头基座6，主要包括接头外围墙体61、接头圆柱62、接头方块63、接头基座凹槽64、接头基座圆柱65和接头基座卡槽66等部件。接头外壳5通过接头卡扣52与接头基座6的接头基座卡槽66装配。所述接头外围墙体61、接头圆柱62和接头方块63组成了凹槽定位结构，该凹槽定位结构可与其他智能积木的圆柱凸起配合安装从而组成智能积木系统结构。所述接头基座凹槽64和接头基座圆柱65形成了第二组凹槽定位结构，该凹槽定位结构可以其他智能积木模块的圆柱凸起配合安装。所述接头外壳5的外壳圆柱台53，可与其他智能积木模块的凹槽定位结构配合安装。
如图2~图4，所述电机组件8主要包括电机外壳81、电机底座凹槽82、电机底座圆柱83、电机输出轴孔84、紧固凸起85、连接孔86、电机及变速箱87等主要部件。电机及变速器87封装在电机外壳81中，通过电机输出轴孔84向外输出动力。电机及变速箱通过转轴与电机输出轴孔84紧固连接；电机输出轴孔84内侧壁设置有紧固凸起85，使得电机及变速箱与电机输出轴孔84之间的轴连接更加牢固从而可以传递更大扭矩。所述连接孔86设置在电机外壳81上，多个连接孔沿着圆周均匀布置，电机组件8可通过连接孔86与其他积木模块的结构件安装并固定。所述电机底座凹槽82和电机底座圆柱83组成了凹槽定位结构，可与其他智能积木模块的圆柱凸起配合安装。
该用于智能电子积木的可编程电机模块的控制方法中，智能积木系统的调节器图中略可通过数据总线输入端2对电机控制器及其电路10上的控制器对电机87的运动参数进行编程，并将参数存储在电路板中的存储芯片中；智能积木模块中的控制信号，通过信号输入端3输入到电机控制器及其电路10上的控制器，控制器对信号进行处理，产生控制电机运动的脉冲信号，实现电机的正转、反转、随机、平衡和程序控制等五种运动形式。
进一步地，智能积木系统的调节器可设置电机控制器及其电路10上的控制器上的参数，为电机控制器提供“逻辑非”处理功能，使得当输入信号为低电平时控制器输出高电平，反之，当输入为高电平时输出低电平。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于智能电子积木的可编程电机模块，其特征在于包括高电平输入端（1）、数据总线输入端(2)、信号输入端（3）、低电平输入端（4）、接头外壳（5）、接头基座（6）、软连线（7）、电机组件（8）、接头座（9）和电机控制器及其电路（10）；
所述高电平输入端（1）、数据总线输入端(2)、信号输入端（3）和低电平输入端（4）即四个输入端固定安装在接头座（9）上，并与电机控制器及其电路（10）连接；智能积木系统中与所述可编程电机模块搭接的智能积木模块的高电平输出端、数据总线输出端、信号输出端和低电平输出端相应地与所述四个输入端接触连接，从而实现所述可编程电机模块接入整个智能积木系统；智能积木系统中的高电平线路和低电平线路为整个智能积木系统供电，智能积木系统中的数据总线和信号线用于积木系统中的信息传输；
电机控制器及其电路（10）上的电机控制器接收来自信号输入端（3）的控制信号，将控制信号根据调节器所设定的运算规则进行变换，并通过软连线（7）传递给电机组件（8），控制电机运行；电机控制器及其电路（10）上的电机控制器与数据总线输入端(2)双向连通，使得控制器能与智能积木系统的调节器进行信息交流，电机模块的电机控制器可向调节器反馈信息，也可接收来自调节器的参数设定；电机控制器及其电路（10）由高电平输入端（1）和低电平输入端（4）组成的电压回路供电；电路板（10）同时将高电平和低电平电压回路通过软连线（7）为电机组件（8）供电；上述接头座（9）和电机控制器及其电路（10）固定并封装在接头外壳（5）和接头基座（6）组成的装配体中。
2.根据权利要求1所述的用于智能电子积木的可编程电机模块，其特征在于所述接头外壳（5）包括接头壳体（51）、接头卡扣（52）和外壳圆柱台（53）；所述接头基座（6）包括接头外围墙体（61）、接头圆柱（62）、接头方块（63）、接头基座凹槽（64）、接头基座圆柱（65）和接头基座卡槽（66）；接头外壳（5）通过接头卡扣（52）与接头基座（6）的接头基座卡槽（66）装配；所述接头外围墙体（61）、接头圆柱（62）和接头方块（63）组成了第一组凹槽定位结构，该凹槽定位结构能与其他智能积木模块的圆柱凸起配合安装从而组成智能积木系统结构；所述接头基座凹槽（64）和接头基座圆柱（65）形成了第二组凹槽定位结构，该凹槽定位结构能其他智能积木模块的圆柱凸起配合安装；所述接头外壳（5）的外壳圆柱台（53），能与其他智能积木模块的凹槽定位结构配合安装。
3.根据权利要求2所述的用于智能电子积木的可编程电机模块，其特征在于所述电机组件（8）包括电机外壳（81）、电机底座凹槽（82）、电机底座圆柱（83）、电机输出轴孔（84）、紧固凸起（85）、连接孔（86）、电机及变速箱（87）；电机及变速器（87）封装在电机外壳（81）中，通过电机输出轴孔（84）向外输出动力；电机及变速箱（87）通过转轴与电机输出轴孔（84）紧固连接；电机输出轴孔（84）内侧壁设置有紧固凸起（85），使得电机及变速箱（87）与电机输出轴孔（84）之间的轴连接更加牢固从而能传递更大扭矩；所述连接孔（86）设置在电机外壳（81）上，多个连接孔沿着圆周均匀布置，电机组件（8）能通过连接孔（86）与其他积木模块的结构件安装并固定；所述电机底座凹槽（82）和电机底座圆柱（83）组成了凹槽定位结构，该凹槽定位结构能与其他智能积木模块的圆柱凸起配合安装。
4.根据权利要求1所述的用于智能电子积木的可编程电机模块，其特征在于所述调节器是智能积木系统的一个独立信号控制模块，包括了处理器、LCD显示屏、按键输入、通讯接口和供电接口，处理器内嵌了处理程序，用户可通过调节器所设置的按键作为信息输入端，通过调节器进行信息的编码，并通过通讯接口输出以及对智能积木模块进行设定。
5.利用权利要求1~4任一项所述的用于智能电子积木的可编程电机模块的控制方法，其特征在于：智能积木系统的调节器可通过数据总线输入端(2)对电机控制器及其电路（10）上的控制器对电机（87）的运动参数进行编程，并将参数存储在电路板中的存储芯片中；智能积木模块中的控制信号，通过信号输入端（3）输入到电机控制器及其电路（10）上的控制器，控制器对信号进行处理，产生控制电机运动的脉冲信号，实现电机的正转、反转、随机、平衡和程序控制。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：智能积木系统的调节器通过智能积木系统的数据总线设置电机控制器及其电路（10）上的控制器上的参数，为电机控制器提供“逻辑非”处理功能，使得当输入信号为低电平时控制器输出高电平，反之，当输入为高电平时输出低电平，实现电机的信号反转。
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