CN107899255A - 一种新型编程教育类机器人玩具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型编程教育类机器人玩具，包括主体小车。本发明具有多种扩展部件，通过简单可靠的扩展口进行连接，这种可拼装扩展的产品极大地丰富了产品的可玩性，同时还可以提高孩子的动手能力、想象力和逻辑思维能力。还可以连接其他功能模块，增强可玩性。

Description

一种新型编程教育类机器人玩具

技术领域

本发明属于玩具技术领域。具体涉及一种新型编程教育类机器人玩具。

背景技术

现阶段编程教育类玩具可拼装搭接扩展更多其他配件的较少，玩法相对较为单一和简单化。也很难在娱乐的同时更大程度地提高孩子的动手能力、想象力和逻辑思维能力。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述不足提供一种新型编程教育类机器人玩具。

本发明包括主体小车100、超声波探头501、超声波前罩101、超声波后罩102、第二卡接头4034、弹销207、设有第一销轴4044的投石车300以及设有第一卡接头4033的投石车连接件208，所述主体小车100包括电池下盖108、电池上盖109、锂电池601、主控盒下盖106、主控盒上盖103、底盘前盖123、底盘上盖119、底盘下盖125、底盘后盖124以及轮胎骨架116；所述电池上盖109安装在电池下盖108上，所述锂电池601夹在电池下盖108和电池上盖109之间，所述电池下盖108安装在主控盒下盖106内，所述主控盒上盖103安装在主控盒下盖106上，所述底盘前盖123上端与底盘上盖119卡接，所述底盘上盖119安装在底盘下盖125上，所述底盘后盖124与所述底盘上盖119卡接，所述主控盒下盖106安装在底盘上盖119上表面，所述底盘上盖119两侧均安装有电机602，所述轮胎骨架116安装在电机602的驱动轴上，所述轮胎骨架116外部套有橡胶胎115；所述主控盒上盖103上安装有主控板504，所述主控板504上设有超声波板503和蓝牙板502，所述超声波板503和蓝牙板502均通过插针与主控板504连接传递信号，所述底盘下盖125上安装有转接板505，所述转接板505与巡线板506通过插针插接通讯，所述转接板505与主控板504通过FCC线连接，所述巡线板506下端安装有巡线传感器508，所述电机602的电线通过插头与转接板505连接，所述锂电池601的电源线与主控板504通过插头连接，所述主控盒上盖103上设有有电源开关按键105，所述电源开关按键105下部安装有贴片在主板504上的电源开关，所述主控盒下盖106上设有主控盒支架107，所述主控盒支架107的前端连接有点阵屏，所述点阵屏包括点阵模组112和盖在点阵模组112上的亚克力板113，所述亚克力板113上安装有点阵屏外盖114，所述点阵屏外盖114和主控盒支架107连接，把点阵模组112和亚克力板113夹在其中，所述点阵模组112的通讯和电源线通过插头与主控板504相连，所述超声波前罩101和超声波后罩102相连接，所述超声波探头501安装在超声波前罩101和超声波后罩102内，所述超声波前罩101和超声波后罩102安装在主控盒上盖103上，所述超声波探头501与主板503通过插针连接，所述投石车300包括双头扭簧706、摆臂705、第一外壳301、第二外壳402、两端设有滑钩7041和扣尾7042的滑扣704、两端设有挂钩7031和圆形臂尾7032的投石臂703、设有投石连接杆7112和投石安装板7116的投石万向球支架7110，所述第一外壳301和第二外壳402通过螺丝连接；所述第二外壳402和第一外壳301内分别设有第一支架702和第二支架701，所述第一支架702和第二支架701通过螺丝连接；所述第一支架702内设有安装轴7115，所述圆形臂尾7032安装在安装轴7115上并绕安装轴7115转动，所述第一支架702和第二支架701分别位于圆形臂尾7032两侧，所述挂钩7031与滑钩7041卡接；所述第一支架702上设有用于安装滑扣704的滑槽缺口，所述扣尾7042设有压缩弹簧707；所述压缩弹簧707与第一支架702内板连接，所述第一支架702内装有舵机603，所述摆臂705的一端与舵机603的输出轴相连，所述摆臂705的另一端与滑扣704接触，所述圆形臂尾7032的侧面设有弹簧安装杆7033，所述双头扭簧706的一端安装在弹簧安装杆7033上，所述双头扭簧706的另一端安装在安装轴7115上，所述投石万向球支架7110通过投石安装板7116安装在第一外壳301和第二外壳402底部，所述投石连接杆7112上安装有投石万向球滚动体7111，所述投石车的第二支架701上设有舵机转接板507，舵机线接口通过插针与舵机转接板507插接，所述第一销轴4044安装在第一卡接头4033里并绕第一卡接头4033转动，所述底盘下盖125底部设有第一安装管1252，所述投石车连接件208上设有第一安装孔2081，所述第一安装管1252位于第一安装孔2081内，所述第一安装管1252的内径大于弹销207的外径，所述弹销207穿过第一安装管1252与第二卡接头4034卡接，所述底盘下盖125上设有用于对投石车连接件208进行限位的挡片1251。

进一步，所述底盘下盖125的底部安装有万向球上盖126，所述万向球上盖126底部安装有万向球支架127，所述外向球支架127上安装有万向球滚动体连接件129，所述万向球滚动体连接件129安装有万向球滚动体128。

进一步，所述主控盒上盖103两侧设有多个用于形成卡接扩展配件扩展口的扩展插接头104。

进一步，所述主控盒下盖106和主控盒上盖103远离底盘前盖123的一端设有电池盒后盖110，所述电池盒后盖110上卡接有后盖装饰件111。

进一步，还包括扩展接口块112，所述扩展接口块112夹在底盘前盖123与底盘上盖119间。

进一步，所述轮胎骨架116内外分别扣接有轮胎内盖118和轮胎外盖117。

进一步，还包括铠甲主体204、和铠甲耳朵203、推土臂201和推土铲202，所述主体小车100与推土臂201卡接，所述推土铲202与推土臂201插接，所述铠甲主体204安装在主体小车100前端，所述铠甲耳朵203插接在铠甲主体204上。

进一步，笔夹206和笔夹盾牌205，所述主体小车100与笔夹206卡接，所述盾牌205与笔夹206插接。

本发明具有多种扩展部件，通过简单可靠的扩展口进行连接，这种可拼装扩展的产品极大地丰富了产品的可玩性，同时还可以提高孩子的动手能力、想象力和逻辑思维能力。还可以连接其他功能模块，增强可玩性。本发明通过手机蓝牙与所述主控盒上的蓝牙板通信，可手机遥控操作，实现机器人避障、巡线、漫游、声音和表情显示、投石、画画等功能；可通过超声波传感模块采集障碍物的距离数据，根据采集的数据，由所述主控盒控制小车，来达到避障的功能；通过红外巡线传感模块采集巡线地图上的线条信息，根据采集的数据所述主控盒自动控制小车，沿着线条的轨迹运行；所述机器人在漫游功能时，所述的主控盒将自动开启避障功能，并控制小车自主移动，当检测到障碍物时，自动转向一定角度，继续行驶，来达到自由漫游的功能；所述声音和表情显示的输出可通过小车上的喇叭和点阵屏模组在手机编程控制下实现；所述投石功能通过控制用RJ11水晶头线与主控板相连的投石车舵机实现；所述画画功能通过搭载笔夹配件，通过编程控制机器人运动轨迹来实现。

附图说明

图1为本发明的机器人套件的整体结构示意图；

图2为本发明的机器人套件的整体结构爆炸图示意图；

图3为本发明的主体小车的前侧视图；

图4为本发明的主体小车的后侧视图；

图5为本发明的主体小车的结构爆炸示意图；

图6为本发明的投石车的结构示意图；

图7为本发明的投石车的结构爆炸图；

图8位本发明的投石车本体的结构爆炸图；

图9为本发明的投石车与主体小车连接处的仰视图；

图10本发明的投石车与主体小车连接处的剖视图；

图11为本发明主控盒的电路框图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明：

一种新型编程教育类机器人玩具，包括主体小车100，其特征在于：所述主体小车100包括电池下盖108、电池上盖109、锂电池601、主控盒下盖106、主控盒上盖103、底盘前盖123、底盘上盖119、底盘下盖125、底盘后盖124以及轮胎骨架116；所述电池上盖109安装在电池下盖108上，所述锂电池601夹在电池下盖108和电池上盖109之间，所述电池下盖108安装在主控盒下盖106内，所述主控盒上盖103安装在主控盒下盖106上，所述底盘前盖123上端与底盘上盖119卡接，所述底盘上盖119安装在底盘下盖125上，所述底盘后盖124与所述底盘上盖119卡接，所述主控盒下盖106安装在底盘上盖119上表面，所述底盘上盖119两侧均安装有电机602，所述轮胎骨架116安装在电机602的驱动轴上，所述轮胎骨架116外部套有橡胶胎115。所述主控盒上盖103上安装有主控板504，所述主控板504上设有超声波板503和蓝牙板502，超声波板503与蓝牙板502均通过插针与主控板504连接传递信号。所述底盘下盖125上安装有转接板505，所述转接板505与巡线板506通过插针插接通讯，所述转接板505与主控板504通过FCC线连接；所述巡线板506下端安装有巡线传感器508用于巡线；所述转接板505尾端有RJ11水晶头座作为扩展部件的通讯接口。

所述电机602的电线通过插头与转接板505连接；所述锂电池601的电源线与主控板504通过插头连接。所述主体小车100的主控盒上盖103上设有有电源开关按键105，所述电源开关按键105下部是贴片在主板504上的电源开关。所述主控盒下盖106上设有主控盒支架107，所述主控盒支架107的前端连接有点阵屏，所述点阵屏包括点阵模组112和盖在点阵模组112上的亚克力板113，所述亚克力板113上安装有点阵屏外盖114，所述点阵屏外盖114和主控盒支架107连接，把点阵模组112和亚克力板113夹在其中；所述点阵模组112的通讯和电源线通过插头与主控板504相连。

还包括超声波探头501、超声波前罩101和超声波后罩102，所述超声波前罩101和超声波后罩102相连接，所述超声波探头501安装在超声波前罩101和超声波后罩102内，所述超声波前罩101和超声波后罩102安装在主控盒上盖103上。同时超声波探头501与主板503通过插针连接。还包括设有第一销轴4044的投石车300、弹销207、第二卡接头4034以及设有第一卡接头4033的投石车连接件208，

所述第一销轴4044安装在第一卡接头4033里并绕第一卡接头4033转动，所述底盘下盖125底部设有第一安装管1252，所述投石车连接件208上设有第一安装孔2081，所述第一安装管1252位于第一安装孔2081内，所述第一安装管1252的内径大于弹销207的外径，所述弹销207穿过第一安装管1252与第二卡接头4034卡接，所述底盘下盖125上设有用于对投石车连接件208进行限位的挡片1251。

所述投石车300包括双头扭簧706、摆臂705、第一外壳301、第二外壳402、两端设有滑钩7041和扣尾7042的滑扣704、两端设有挂钩7031和圆形臂尾7032的投石臂703、设有投石连接杆7112和投石安装板7116的投石万向球支架7110，所述第一外壳301和第二外壳402通过螺丝连接；所述第二外壳402和第一外壳301内分别设有第一支架702和第二支架701，所述第一支架702和第二支架701通过螺丝连接；所述第一支架702内设有安装轴7115，所述圆形臂尾7032安装在安装轴7115上并绕安装轴7115转动，所述第一支架702和第二支架701分别位于圆形臂尾7032两侧，所述挂钩7031与滑钩7041卡接；所述第一支架702上设有用于安装滑扣704的滑槽缺口，滑扣704与滑槽缺口间隙配合可以滑动，所述扣尾7042设有压缩弹簧707；所述压缩弹簧707与第一支架702内板连接，所述第一支架702内装有舵机603，所述摆臂705的一端与舵机603的输出轴相连，所述摆臂705的另一端与滑扣704接触，通过击打滑扣704的中部使滑扣704克服压缩弹簧707的弹力将滑钩7041向内滑动使其与挂钩7031脱扣，所述圆形臂尾7032的侧面设有弹簧安装杆7033，所述双头扭簧706的一端安装在弹簧安装杆7033上，所述双头扭簧706的另一端安装在安装轴7115上，为投石臂提供弹力将小球弹出，实现投石功能。所述投石万向球支架7110通过投石安装板7116安装在第一外壳301和第二外壳402底部，所述投石连接杆7112上安装有投石万向球滚动体7111。所述投石车的第二支架701上设有舵机转接板507，舵机线接口通过插针与舵机转接板507插接，同时舵机转接板507上有转换成方便连接的RJ11线水晶头插口，其可用RJ11水晶头线与主体小车连接通讯

所述底盘下盖125的底部安装有万向球上盖126，所述万向球上盖126底部安装有万向球支架127，所述外向球支架127上安装有万向球滚动体连接件129，所述万向球滚动体连接件129安装有万向球滚动体128。所述主控盒上盖103两侧设有多个用于形成卡接扩展配件扩展口的扩展插接头104。所述主控盒下盖106和主控盒上盖103远离底盘前盖123的一端设有电池盒后盖110，所述电池盒后盖110上卡接有后盖装饰件111。还包括扩展接口块112，所述扩展接口块112夹在底盘前盖123与底盘上盖119间。所述轮胎骨架116内外分别扣接有轮胎内盖118和轮胎外盖117。还包括铠甲主体204、和铠甲耳朵203、推土臂201和推土铲202，所述主体小车100与推土臂201卡接，所述推土铲202与推土臂201插接，所述铠甲主体204安装在主体小车100前端，所述铠甲耳朵203插接在铠甲主体204上。还包括笔夹206和笔夹盾牌205，所述主体小车100与笔夹206卡接，所述盾牌205与笔夹206插接。

本发明控制系统包括电源单元、蓝牙通讯单元、传感器单元、MCU单元、驱动单元及扩展单元。STM32F070单片机作为控制核心，接收并处理蓝牙传输的控制指令和传感器的数据，输出驱动信号，控制电机、喇叭和LED点阵工作，同时将系统的运行状态通过蓝牙传输反馈给手机端操作软件。系统提供扩展输出接口，用于扩展单元的连接。本发明系统由锂电池供电，通过升压和稳压电路，用于单片机及外围电路供电。系统采用4.0标准协议的蓝牙模块进行数据的通讯，手机端与系统建立连接后，根据协议标准传输控制信号及反馈信号。传感器单元包括超声波传感器和巡线传感器组成。

超声波传感器由发射和接收探头组成，通过发射和接收超声波信号，计算出超声波传感器与目标物体之间的距离，超声波发射头向前方发射超声波，在发射的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就被反射回来，超声波接收头接收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度约为340m/s,根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距离障碍物的距离s,s＝340*t/2。所述超声波探头探头501可实现感知前方障碍物和测距功能。巡线传感器由红外发射式光电开关组成，白色面能够发射更多的红外光，黑色面会吸收一部分红外光，依据此原理用于地图的黑白线区分。可以使小车沿着白纸上的黑色线条移动。

驱动单元包括2路直流电机的驱动、点阵屏的驱动及语音控制输出。两路直流电机的驱动采用双路PWM脉冲驱动IC进行驱动，所述双路PWM脉冲驱动IC在转接板505上。点阵屏的驱动通过显示驱动IC驱动，所述显示驱动IC在点阵模组112上。语音控制功放输出由专用的语音IC驱动，所述语音IC在转接板505上，所述底盘上盖119的前端分布有筋槽，喇叭前盖120与喇叭后盖121合拢将喇叭603夹住，一并卡入上盖119前端设计的筋槽中；所述喇叭603的线与转接板505间通过转接插头连接。

两路直流电机的驱动采用双路PWM脉冲驱动IC进行驱动，所述双路PWM脉冲驱动IC在转接板505上。

Claims (8)

1.一种新型编程教育类机器人玩具，包括主体小车、超声波探头、超声波前罩、超声波后罩、第二卡接头、弹销、设有第一销轴的投石车以及设有第一卡接头的投石车连接件，其特征在于：所述主体小车包括电池下盖、电池上盖、锂电池、主控盒下盖、主控盒上盖、底盘前盖、底盘上盖、底盘下盖、底盘后盖以及轮胎骨架，所述电池上盖安装在电池下盖上，所述锂电池夹在电池下盖和电池上盖之间，所述电池下盖安装在主控盒下盖内，所述主控盒上盖安装在主控盒下盖上，所述底盘前盖上端与底盘上盖卡接，所述底盘上盖安装在底盘下盖上，所述底盘后盖与所述底盘上盖卡接，所述主控盒下盖安装在底盘上盖上表面，所述底盘上盖两侧均安装有电机，所述轮胎骨架安装在电机的驱动轴上，所述轮胎骨架外部套有橡胶胎，所述主控盒上盖上安装有主控板，所述主控板上设有超声波板和蓝牙板，所述超声波板和蓝牙板均通过插针与主控板连接传递信号，所述底盘下盖上安装有转接板，所述转接板与巡线板通过插针插接通讯，所述转接板与主控板通过FCC线连接，所述巡线板下端安装有巡线传感器，所述电机的电线通过插头与转接板连接，所述锂电池的电源线与主控板通过插头连接，所述主控盒上盖上设有有电源开关按键，所述电源开关按键下部安装有贴片在主板上的电源开关，所述主控盒下盖上设有主控盒支架，所述主控盒支架的前端连接有点阵屏，所述点阵屏包括点阵模组和盖在点阵模组上的亚克力板，所述亚克力板上安装有点阵屏外盖，所述点阵屏外盖和主控盒支架连接，把点阵模组和亚克力板夹在其中，所述点阵模组的通讯和电源线通过插头与主控板相连，所述超声波前罩和超声波后罩相连接，所述超声波探头安装在超声波前罩和超声波后罩内，所述超声波前罩和超声波后罩安装在主控盒上盖上，所述超声波探头与主板通过插针连接，所述投石车包括双头扭簧、摆臂、第一外壳、第二外壳、两端设有滑钩和扣尾的滑扣、两端设有挂钩和圆形臂尾的投石臂、设有投石连接杆和投石安装板的投石万向球支架，所述第一外壳和第二外壳通过螺丝连接，所述第二外壳和第一外壳内分别设有第一支架和第二支架，所述第一支架和第二支架通过螺丝连接，所述第一支架内设有安装轴，所述圆形臂尾安装在安装轴上并绕安装轴转动，所述第一支架和第二支架分别位于圆形臂尾两侧，所述挂钩与滑钩卡接，所述第一支架上设有用于安装滑扣的滑槽缺口，所述扣尾设有压缩弹簧，所述压缩弹簧与第一支架内板连接，所述第一支架内装有舵机，所述摆臂的一端与舵机的输出轴相连，所述摆臂的另一端与滑扣接触，所述圆形臂尾的侧面设有弹簧安装杆，所述双头扭簧的一端安装在弹簧安装杆上，所述双头扭簧的另一端安装在安装轴上，所述投石万向球支架通过投石安装板安装在第一外壳和第二外壳底部，所述投石连接杆上安装有投石万向球滚动体，所述投石车的第二支架上设有舵机转接板，舵机线接口通过插针与舵机转接板插接，所述第一销轴安装在第一卡接头里并绕第一卡接头转动，所述底盘下盖底部设有第一安装管，所述投石车连接件上设有第一安装孔，所述第一安装管位于第一安装孔内，所述第一安装管的内径大于弹销的外径，所述弹销穿过第一安装管与第二卡接头卡接，所述底盘下盖上设有用于对投石车连接件进行限位的挡片。

2.根据权利要求1所述的新型编程教育类机器人玩具，其特征在于：所述底盘下盖的底部安装有万向球上盖，所述万向球上盖底部安装有万向球支架，所述外向球支架上安装有万向球滚动体连接件，所述万向球滚动体连接件安装有万向球滚动体。

3.根据权利要求1所述的新型编程教育类机器人玩具，其特征在于：所述主控盒上盖两侧设有多个用于形成卡接扩展配件扩展口的扩展插接头。

4.根据权利要求1所述的新型编程教育类机器人玩具，其特征在于：所述主控盒下盖和主控盒上盖远离底盘前盖的一端设有电池盒后盖，所述电池盒后盖上卡接有后盖装饰件。

5.根据权利要求1所述的新型编程教育类机器人玩具，其特征在于还包括扩展接口块，所述扩展接口块夹在底盘前盖与底盘上盖间。

6.根据权利要求1所述的新型编程教育类机器人玩具，其特征在于所述轮胎骨架内外分别扣接有轮胎内盖和轮胎外盖。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的新型编程教育类机器人玩具，其特征在于还包括铠甲主体、和铠甲耳朵、推土臂和推土铲，所述主体小车与推土臂卡接，所述推土铲与推土臂插接，所述铠甲主体安装在主体小车前端，所述铠甲耳朵插接在铠甲主体上。

8.根据权利要求1-6中任意一项所述的新型编程教育类机器人玩具，其特征在于笔夹和笔夹盾牌，所述主体小车与笔夹卡接，所述盾牌与笔夹插接。