CN107925680A - 基于物联网的模块化机器人系统 - Google Patents

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CN107925680A CN201680050186.9A CN201680050186A CN107925680A CN 107925680 A CN107925680 A CN 107925680A CN 201680050186 A CN201680050186 A CN 201680050186A CN 107925680 A CN107925680 A CN 107925680A
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Abstract

本发明涉及一种基于物联网的模块化机器人系统，通过在母块中设置将模式从程序模式变更为自动模式的功能按钮，能够在母块中立即进行自动模式的运行。

Description

基于物联网的模块化机器人系统
技术领域
本发明涉及一种基于物联网的模块化机器人系统，更详细而言，涉及一种如下的基于物联网的模块化机器人系统，其通过在母块中设置将模式从程序模式变更为自动模式的功能按钮，能够在母块中立即执行自动模式运行。其中，所述母块向子块传递信息，以使子块进行操作。
背景技术
如今有多种类型的儿童及学生用的玩具，其中由多个模块组成并能够组装成各种形状的玩具类型向来受到儿童及学生的欢迎。这种能够组装的多个模块形式的玩具中较为有名的是乐高(LEGO)公司销售的产品。
物联网(Internet of Things，IoT)技术是指不仅通过网络连接家电产品或电子设备，而且通过网络连接医疗保健服务、远程抄表、智能家居、智能汽车等的生活中各种领域的设备或事物而共享信息的技术。近年来，随着这种物联网技术的大幅推广及儿童和学生的计算机程序编码教育的活性化，积极开展了在儿童及学生的玩具中也试图结合这种技术的研究。
通过这种研究，近年来开发了能够在多个模块之间进行无线通信及控制的产品，并且还开发了能够输入儿童及学生直接编码的程序的产品。但是，这种产品具有如下的不便及困难：即，程序输入步骤复杂，且在模块本身中不能将程序模式转换为自动模式。因此存在阻碍儿童及学生产生兴趣的问题。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有问题，其目的在于提供一种基于物联网的模块化机器人系统，该系统通过在母块中设置将模式从程序模式变更为自动模式的功能按钮，从而能够在母块中立即执行自动模式的运行，其中所述母块向子块传递信息，以使子块进行操作。
上述目的通过本发明的基于物联网的模块化机器人系统来实现。所述基于物联网的模块化机器人系统包括：母块，被输入用户编辑的程序及已设定的程序，并且运行用户编辑的程序及已设定的程序，在所述母块的外表面上提供有功能按钮，所述功能按钮用于将模式从程序模式变更为自动模式，所述程序模式为运行用户编辑的程序的模式，所述自动模式为运行已设定的程序的模式；子块，与所述母块电连接，以便接收所述母块传递的信息而进行操作，或者向所述母块传递信息；以及连接块，用于将所述母块和所述子块彼此连接或将多个所述子块彼此连接。
此外，可在所述子块的外表面上提供有执行按钮，所述执行按钮用于执行所述母块与所述子块之间的通信连接，在所述母块运行自动模式的情况下，当所述执行按钮被外力加压时，所述执行按钮使所述子块进行操作。
此外，所述子块可被设置为促动器模块或传感器模块中的任一模块。
此外，所述母块可被设置为具备多个面的多面体，在多个面中的一个以上的面上形成有第一凸部，所述子块被设置为具有多个面的多面体，在多个面中的一个以上的面上形成有第二凸部，在所述连接块的一面和另一面上形成有与凸部对应的槽，使得所述母块的形成有所述第一凸部的面和所述子块的形成有所述第二凸部的面以相对的状态结合。
此外，本发明可进一步包括终端部，在所述终端部中驱动喵爪(Scratch)软件，所述喵爪软件供用户能够编辑程序。
此外，在具备多个所述子块的情况下，所述母块可以试图与多个所述子块中的位于最近距离处的所述子块进行通信连接。
此外，所述功能按钮可执行对移动模式的选择，所述移动模式为所述母块在移动终端中受控的模式。
此外，所述母块及所述子块可通过磁感应方式进行充电。
此外，本发明可进一步包括电池块，所述电池块与所述母块或所述子块结合，以向所述母块和所述子块传输电力。
根据本发明，当利用功能按钮时，在运行程序模式的状态下能够立即运行自动模式，因此具有在运行程序模式的中途无需为了运行自动模式而在个人计算机(PC)中进行附加作业的优点。通过这种优点具有如下的效果：增加用户方便性，由此提高用户兴趣，能够诱导用户继续学习。
附图说明
图1为表示本发明的一实施例所涉及的基于物联网的模块化机器人系统总体结构的图。
图2为分别表示本发明的一实施例所涉及的基于物联网的模块化机器人系统结构的图。
图3为表示本发明的一实施例所涉及的基于物联网的模块化机器人系统结构之间的电连接的图。
图4为表示本发明的一实施例所涉及的基于物联网的模块化机器人系统的子块种类的图。
图5为表示本发明的一实施例所涉及的基于物联网的模块化机器人系统的母块和子块被保管在壳部中的图。
图6为表示利用本发明的一实施例所涉及的基于物联网的模块化机器人系统组装而成的结果物示例的图。
图7为表示由本发明的一实施例所涉及的基于物联网的模块化机器人系统的终端部提供的喵爪软件画面的图。
图8为表示由本发明的一实施例所涉及的基于物联网的模块化机器人系统的移动终端提供的控制画面的图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的一实施例所涉及的基于物联网的模块化机器人系统进行详细说明。
图1为表示本发明的一实施例所涉及的基于物联网的模块化机器人系统总体结构的图；图2为分别表示本发明的一实施例所涉及的基于物联网的模块化机器人系统结构的图；图3为表示本发明的一实施例所涉及的基于物联网的模块化机器人系统结构之间的电连接的图；图4为表示本发明的一实施例所涉及的基于物联网的模块化机器人系统的子块种类的图；图5为表示本发明的一实施例所涉及的基于物联网的模块化机器人系统的母块和子块被保管在壳部中的图；图6为表示利用本发明的一实施例所涉及的基于物联网的模块化机器人系统组装而成的结果物示例的图；图7为表示由本发明的一实施例所涉及的基于物联网的模块化机器人系统的终端部提供的喵爪软件画面的图；图8为表示由本发明的一实施例所涉及的基于物联网的模块化机器人系统的移动终端提供的控制画面的图。
如图1至图8所示，本发明的一实施例所涉及的基于物联网的模块化机器人系统100包括母块110、子块120、连接块130、终端部140和移动终端150。
母块110被输入用户编辑的程序及已设定的程序，并且运行用户编辑的程序及已设定的程序，母块110与后述的子块120电连接，并且与终端部140及移动终端150电连接。
这种母块110可被设置为具备多个面的多面体，在这种多个面中的一个以上的面上可形成有多个第一凸部110b。这种第一凸部110b可被插入到形成于后述的连接块130的一面上的槽g中。另外，在形成于连接块130的另一面上的槽g中可插入形成于后述的子块120的一面上的第二凸部120b。通过这种结合，物理连接母块110和子块120。
另外，在这种母块110的外表面上提供有功能按钮110a，该功能按钮110a执行程序模式向自动模式的转换，所述程序模式为运行用户编辑的程序的模式，所述自动模式为运行已设定的程序的模式。
在此，程序模式是指用户编辑的程序在母块110内部的电路板的运算及处理区域中运行的模式，可通过在后述的终端部140中运行的编码程序—喵爪软件来制作这种程序。
喵爪是为了让儿童及学生通过图形环境积累与计算机编程相关的经验而设计的教育用编程语言(由基于Squeak的聊天(Small talk)这一语言来制作)及环境，其与C++、C#、VB编程语言(Visual Basic)等不同，通过拖拽模块，像玩积木那样进行编程，因此适合于编程入门者。
此外，在此所谓的自动模式是指在母块110内部的电路板的运算及处理区域中运行存储在母块110内部的电路板的存储区域中的基本程序的模式。
这种功能按钮110a与母块110内部的电路板电连接。当功能按钮110a被外力加压时，电信号传递到母块110内部的电路板，母块110从程序模式转换为自动模式。
当利用上述功能按钮110a时，在母块110中运行程序模式的中途，能够立即运行自动模式。根据这种功能按钮110a，具有大幅增加产品的使用方便性的效果。
此外，这种功能按钮110a也可被设置为执行对移动模式的选择，所述移动模式为母块110在移动终端150中受控的模式。
此外，这种母块110也可以试图与位于靠近母块110的距离处的子块120进行通信连接，并且执行依次识别固有身份(ID)的过程。
为了让母块110控制子块120，需要电连接母块110和子块120，为此，需要由母块110识别子块120的固有ID的过程。在子块120为一个的情况下只需实施一次上述过程即可，因此不会出现问题。但在具备多个子块120的情况下，无法立即掌握识别到哪个子块120或者某一固有ID表示哪个子块120，因此具有在用户制作或运行用于控制子块120的程序时引起混乱的问题。
根据本发明的一实施例所涉及的母块110试图与位于靠近母块110的距离处的子块120进行通信连接，并且执行依次识别固有ID的过程。根据这种母块110，具有用户能够立即且容易掌握识别到的子块120与固有ID的对应关系的效果。
此外，母块110可接收后述的电池块160供应的电力。在电池块160的一面上形成有孔，在这种孔中可形成有用于传输电力的端子，在母块110的第一凸部110b的端部可形成有与上述端子对应的端子。上述电池块160的形成有孔的一面与母块110的形成有第一凸部110b的一面结合，由此能够实现端子与端子的接触。通过这种物理接触，能够从电池块160向母块110供应电力。
另外，可以不设置上述电池块160，而在母块110内部的电路板中内置用于供应电力的电池。这种电池可通过USB线以有线方式从外部接收电力，也可以通过磁感应方式以无线方式接收电力。
此外，在母块110的表面可通过涂覆方式设置有硅整流二极管天线(rectenna)。通过这种硅整流二极管天线能够收集外部的电磁波，这种收集到的电磁波能够使内置在母块110中的电池充电。
子块120为接收上述母块110传递的信息而进行操作或向母块110传递收集到的信息的模块，子块120与母块110电连接。
这种子块120与母块110同样地可被设置为具有多个面的多面体，在这种多个面中的一个以上的面上可形成有多个第二凸部120b。这种第二凸部120b可被插入到形成于后述的连接块130的另一面上的槽g中。另外，在形成于连接块130的一面上的槽g中可插入形成于上述子块120的一面上的第一凸部110b。通过这种结合，能够物理连接子块120和母块110。
这种子块120可被设置为促动器模块或传感器模块中的任一模块，促动器模块可被设置为DC(直流)电机模块、伺服(Servo)电机模块、LED(发光二极管，Light EmittingDiode)模块或蜂鸣器(Buzzer)模块等，传感器模块可被设置为光传感器模块、距离传感器模块、触摸传感器模块或可变电阻传感器模块等。在图4中详细图示了这种子块120的种类。
另外，在这种子块120的外表面上提供有执行按钮120a。在母块110以程序模式运行的情况下，执行按钮120a产生电信号以使该子块120被识别及注册到母块110。此时，通过喵爪软件来控制子块120的操作。此外，在母块110以自动模式运行的情况下，这种执行按钮120a产生电信号以使子块120被识别及注册到母块110，同时所述执行按钮120a产生电信号以使该子块120进行操作。
即，根据上述执行按钮120a，在母块110以程序模式运行的情况下，只需简单地操控一次执行按钮120a就能够使子块120被识别及注册到母块110，因此具有增加用户方便性的效果；并且在母块110以自动模式运行的情况下，只需简单地按压一次执行按钮120a就能够使子块120被识别及注册到母块110的同时能够使子块120进行操作，因此具有大幅增加用户方便性的效果。
此外，子块120可以接收后述的电池块160供应的电力。在电池块160的一面上形成有孔，在这种孔中可形成有用于传输电力的端子，并且在子块120的第二凸部120b的端部上可形成有与上述端子对应的端子。上述电池块160的形成有孔的一面与子块120的形成有第二凸部120b的一面结合，由此能够实现端子与端子的接触。通过这种物理接触，能够从电池块160向子块120供应电力。
另外，可以不设置上述电池块160，而在子块120内部的电路板中内置用于供应电力的电池。这种电池可通过USB线以有线方式从外部接收电力，也可以通过磁感应方式以无线方式接收电力。
此外，在子块120的表面可通过涂覆方式设置有硅整流二极管天线(rectenna)。通过这种硅整流二极管天线能够收集外部的电磁波，这种收集到的电磁波能够使内置在从块120中的电池充电。
连接块130用于将母块110和子块120彼此连接或将多个子块120彼此连接，在连接块130的一面和另一面上形成有与凸部对应的槽g，以使母块110的形成有第一凸部110b的面和子块120的形成有第二凸部120b的面以相对的状态结合。
通过这种连接块130，用户能够容易组装汽车、机器人或动物等各种形式的模块结合体。
另外，与上述母块110或子块120同样地，这种连接块130可被设置为具备多个面的多面体，如图2的(c)所示，连接块130可被设置为在一面和另一面上形成有槽g的形式。
此外，可由硅(Silicon)材质形成连接块130。根据这种由硅材质形成的连接块130，槽g本身的空间可被外力变形，因此具有容易进行第一凸部110b或第二凸部12b与槽g的结合及脱离的效果。
此外，连接块130可以与如图2的(d)所示的中间块m结合。与母块110或子块120同样地，中间块m可被设置为具备多个面的多面体。通过这种中间块m和连接块130，用户能够更加宽泛而高效地组装汽车、机器人或动物等各种形状的模块结合体。图6中图示了利用这种中间块m和连接块130而成的模块结合体。
在终端部140中驱动喵爪软件，所述喵爪软件供用户能够编辑程序，终端部140可被设置为台式电脑或笔记本电脑等。
根据这种终端部140，用户能够利用喵爪软件容易编辑及运行用于控制母块110的程序。根据利用这种终端部140控制或应用模块，用户能够高效地学习与物联网技术相关的概念。图7中图示了在这种终端部140中运行喵爪软件的画面。
移动终端150为运行用于控制母块110的专用程序的设备，移动终端150可被设置为智能手机或平板电脑(Tablet)等移动设备。
如图8所示，专用程序提供简单而方便的GUI(图形用户界面，Graphical UserInterface)，以使用户能够直观地实施对母块110的控制。
因此，根据包括母块110、子块120、连接块130、终端部140和移动终端150的本发明的一实施例所涉及的基于物联网的模块化机器人系统100，能够通过功能按钮110a在母块110中立即执行用户编辑的程序，因此具有无需为了执行用户编辑的程序而在个人计算机中进行附加控制的优点。通过这种优点具有如下效果：增加用户方便性，由此提高用户兴趣，能够诱导用户继续学习。
另外，本发明的一实施例所涉及的基于物联网的模块化机器人系统100可进一步包括电池块160。
这种电池块160用于向母块110和子块120传输电力，并且与母块110或子块120结合。
在这种电池块160的一面上形成有孔，在这种孔中可形成有用于传输电力的端子，在母块110的第一凸部110b的端部或子块120的第二凸部120b的端部可形成有与上述端子对应的端子。上述电池块160的形成有孔的一面与母块110的形成有第一凸部110b的一面或子块120的形成有第二凸部120b的端部结合，由此能够实现端子与端子的接触，通过这种物理接触能够从电池块160向母块110及子块120供应电力。
另外，本发明的一实施例所涉及的基于物联网的模块化机器人系统100可进一步包括壳部170。
这种壳部170用于收容并保管上述母块110、子块120和中间块m，在壳部170中形成有被区划的多个保管空间。
在这种保管空间中形成有孔，该孔中能够插入形成于母块110、子块120或中间块m的凸部。当在这种保管空间中插入并收容母块110、子块120或中间块m时，能够稳定地保管母块110、子块120或中间块m，因此具有不会容易丢失模块的效果。
本发明的权利范围并不限定于上述实施例，在所附的权利要求书的范围内可以多种形式的实施例来实现本发明。在不脱离权利要求书中要求保护的本发明宗旨的情况下，本发明所属技术领域的任何技术人员能够变形的多种范围也视为落入本发明的权利要求书中记载的范围内。

Claims (9)

1.一种基于物联网的模块化机器人系统，包括：
母块，被输入用户编辑的程序及已设定的程序，并且运行用户编辑的程序及已设定的程序，在所述母块的外表面上提供有功能按钮，所述功能按钮用于将模式从程序模式变更为自动模式，所述程序模式为运行用户编辑的程序的模式，所述自动模式为运行已设定的程序的模式；
子块，与所述母块电连接，以便接收所述母块传递的信息而进行操作，或者向所述母块传递信息；以及
连接块，用于将所述母块和所述子块彼此连接或将多个所述子块彼此连接。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的模块化机器人系统，其特征在于，
在所述子块的外表面上提供有执行按钮，所述执行按钮用于执行所述母块与所述子块之间的通信连接，
在所述母块运行自动模式的情况下，当所述执行按钮被外力加压时，所述执行按钮使所述子块进行操作。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的模块化机器人系统，其特征在于，
所述子块被设置为促动器模块或传感器模块中的任一模块。
4.根据权利要求3所述的基于物联网的模块化机器人系统，其特征在于，
所述母块被设置为具备多个面的多面体，在多个面中的一个以上的面上形成有第一凸部，
所述子块被设置为具有多个面的多面体，在多个面中的一个以上的面上形成有第二凸部，
在所述连接块的一面和另一面上形成有与凸部对应的槽，使得所述母块的形成有所述第一凸部的面和所述子块的形成有所述第二凸部的面以相对的状态结合。
5.根据权利要求4所述的基于物联网的模块化机器人系统，其特征在于，
进一步包括终端部，在所述终端部中驱动喵爪软件，所述喵爪软件供用户能够编辑程序。
6.根据权利要求5所述的基于物联网的模块化机器人系统，其特征在于，
在具备多个所述子块的情况下，所述母块试图与多个所述子块中的位于最近距离处的所述子块进行通信连接。
7.根据权利要求6所述的基于物联网的模块化机器人系统，其特征在于，
所述功能按钮用于执行向移动模式的变更，所述移动模式为所述母块在移动终端中受控的模式。
8.根据权利要求7所述的基于物联网的模块化机器人系统，其特征在于，
所述母块及所述子块通过磁感应方式进行充电。
9.根据权利要求7所述的基于物联网的模块化机器人系统，其特征在于，
进一步包括电池块，所述电池块与所述母块或所述子块结合，以向所述母块和所述子块传输电力。
CN201680050186.9A 2016-06-09 2016-11-25 基于物联网的模块化机器人系统 Withdrawn CN107925680A (zh)

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