CN108079587B - 一种互动卡片式编程系统及其编程方法 - Google Patents

一种互动卡片式编程系统及其编程方法 Download PDF

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Abstract

本发明适用于数据处理领域，提供了一种互动卡片式编程系统及其编程方法，互动卡片式编程系统包括：机器人、多个互动拼接式指引性卡片、对机器人下达运行指令的多个NFC高频IC卡片，所述多个不同的互动拼接式指引性卡片通过排列组合形成多个不同的供所述机器人行走的通道，所述多个NFC高频IC卡片向所述机器人下达与所述通道对应的运动指令，以使所述机器人在所述通道上运动。本发明实施例，将机器人放置于由多张互动拼接式指引性卡片组成的跑道上，通过NFC高频IC卡片向机器人写入与跑道对应的指令，使得机器人可以根据写入的指令，按顺序完成跑道的流程，锻炼了跑道组装者的逻辑编程能力。

Description

一种互动卡片式编程系统及其编程方法
技术领域
本发明属于数据处理领域，尤其涉及一种互动卡片式编程系统及其编程方法。
背景技术
幼儿是培养逻辑思维的黄金时间段，在这个时间段内，主要以游戏的方式增强孩子的逻辑思维能力。逻辑思维成为现代高素质人群不可缺少的素质之一。编程式的游戏是对于孩子增强逻辑思维能力最好的工具之一。市场上的编程类玩具主要针对青少年，很少针对幼儿开发机器人产品以及编程系统去培养孩子的逻辑思维能力。培养的过程中家长扮演着至关重要的角色。编程类玩具如何让幼儿更好地理解，以及家长该如何更好的参与其中，不仅达到培养逻辑思维的能力，同时进行的亲子互动能更好的促进亲子关系这是个需要不断优化过程。市场上大部分的幼儿培训思维玩具分为两类，一类以传统益智玩具为主，其形式过于传统简单，无法真正体会一步一步一环一环的严密逻辑顺序。另一类以app软件为代表。不少对幼儿智力开发或者逻辑培养的方式是以软件的形式搭载在平板或者移动终端。然而电子产品的屏幕对于幼儿的眼睛是具有一定伤害的。家长通常是希望孩子尽量或者尽少的接触电子产品。
机器人随着时代的发展不断应用于家庭生活当中，本实施例利用NFC近场通讯技术，配合传感技术构建起一套幼儿培养训练逻辑思维的游戏教育系统，基本满足所有家庭需求。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种互动卡片式编程系统和编程方法，以解决现有技术没有良好的应用于幼儿编程的设备的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种互动卡片式编程系统，所述互动卡片式编程系统包括：
机器人、多个互动拼接式指引性卡片、对机器人下达运行指令的多个NFC高频IC卡片，所述多个不同的互动拼接式指引性卡片通过排列组合形成多个不同的供所述机器人行走的通道，所述多个NFC高频IC卡片向所述机器人下达与所述通道对应的运动指令，以使所述机器人在所述通道上运动。
本发明实施例的另一目的在于提供一种互动卡片式编程方法，所述互动卡片式编程方法包括：
通过多个互动拼接式指引性卡片的排列组合形成供机器人运行的跑道，所述互动拼接式指引性卡片包含运动指示；
多张NFC高频IC卡依次向所述机器人刷入与所述跑道对应的运动指令；
机器人根据刷入的指令在所述跑道上行动。
本发明实施例，将机器人放置于由多张互动拼接式指引性卡片组成的跑道上，通过NFC高频IC卡片向机器人写入与跑道对应的指令，使得机器人可以根据写入的指令，按顺序完成跑道的流程，锻炼了跑道组装者的逻辑编程能力。
附图说明
图1为本发明实施例示出的机器人的结构示意图；
图2为本发明一示例性实施例示出的一种互动卡片式编程系统的结构图；
图3为本发明一示例性实施例示出的一种互动卡片式编程方法的流程图；
图4为本发明实施例示出的系统流程示意图；
图5为本发明实施例示出的交互流程示意图；
图6为本发明实施例示出的NFC高频IC卡设计示意图；
图7为本发明实施例示出的道具设计示意图；
图8为本发明实施例示出的指引性标识及跑道拼接设计示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
如图1所示为本发明实施例示出的机器人的结构示意图。
如图2所示为本发明一示例性实施例示出的一种互动卡片式编程系统的结构图，所述互动卡片式编程系统包括：
机器人201、多个互动拼接式指引性卡片202、对机器人下达运行指令的多个NFC高频IC卡片，所述多个不同的互动拼接式指引性卡片202通过排列组合形成多个不同的供所述机器人201行走的通道，所述多个NFC高频IC卡片向所述机器人下达与所述通道对应的运动指令，以使所述机器人201在所述通道上运动。
在本发明实施例中，互动卡片式编程系统包括：机器人、多个互动拼接式指引性卡片、对机器人下达运行指令的多个NFC高频IC卡片。互动拼接式指引性卡片可以显示多种不同的指示信息，包括但不限于：运动指示、声音指示、灯光指示。其中，运动指示包括但不限于：方向控制指示(前进、后退、向左旋转、向右旋转、旋转一周等)、运行时间指示(1s、2s、3s)、运行速度指示(1级速度、2级速度、3级速度)，声音指示包括但不限于：人物类声音指示(警察、工程师、医生等具有职业特点的语句声音)、载具类声音指示(汽车、摩托车、火车等展示载具特征的声音)、动物类声音指示(猫、狗、大象等展示动物叫声的声音)。通过多个不同的互动拼接式指引性卡片的排列组合可以排列出多种不同的跑道。
NFC高频IC卡片则可以在卡片中存储指示信息对应的指令信息，在NFC高频IC卡片与机器人进行接触时，通过RFID近场通讯技术将指令信息写入到机器人中，机器人会按照NFC高频IC卡片接触的顺序，依次写入指令信息，这样机器人按照指令信息的顺序依次做出对应的动作。
本发明实施例，将机器人放置于由多张互动拼接式指引性卡片组成的跑道上，通过NFC高频IC卡片向机器人写入与跑道对应的指令，使得机器人可以根据写入的指令，按顺序完成跑道的流程，锻炼了跑道组装者的逻辑编程能力。
作为本发明的一个可选实施例，所述互动卡片式编程系统还包括多个设置于所述互动拼接式指引性卡片之间的连接道具。
在本发明实施例中，设置于互动拼接式指引性卡片之间的连接道具整体呈梯形，材质为木头，该连接道具也需要用户通过NFC高频IC卡向机器人下达指令，进而使机器人通过该连接道具。连接道具的加入可以增加编程系统的难度以及编程的趣味性，更加锻炼使用者的逻辑编程能力。
本发明实施例提供的机器人包括：设置于头顶的RFID天线、左右两侧的RGB灯光、内部锂电池、底盘电机驱动设备、背部喇叭、前面板的控制按键、内部集成PCB主板(主板包含各部分控制芯片以及红外传感器)。通过这些设备实现数据、命令的传输，机器人运动控制、灯光色彩控制、语音播放控制等。
通过使用高频IC卡刷机器人头顶部的RFID天线将命令数据传输至主板上的中央处理设备进行编译解析。主板的中央处理设备将解析完毕的命令下达至各响应设备。响应设备包括音频播放设备、电机驱动设备、灯光控制设备。
其中，音频播放指令的内容包括：动物类语音、载具类语音、人物类语音，播放设备所播放的音频与IC卡的指令相对应。每类语音包含若干个所属种类的音频，统一存储在内存卡中。
电机驱动设备控制调整机器人的运动参数。运动参数包括马力和时间，可以精确控制电机的输出的转速与运行时间。马力分为3级，默认运动状态为1级，速度为15cm/s。转速逐级递增。时间同样分为3种，正常情况下每一次刷IC卡代表运动1s。2s和3s的运动时间为特定情况下的可选项。
灯光控制设备控制机器人两侧的灯光颜色显示，显示颜色包括红、黄、蓝、绿四种常见的基本颜色。每一张IC卡对应机器人相应的状态，以保持程序运行时的准确性与一一对应性。
本发明实施例使用特制的跑道卡片、道具搭建机器人行走的跑道，跑道由若干块带有指引标识的方块拼接而成，并设立起点位置以及终点位置。将机器人放置在起点位置，根据跑道的排布以及每个节点所需完成的动作展示、灯光展示、语音展示进行预编程。从编程卡组挑选所需的IC卡按跑道节点指引顺序进行排列刷卡，刷卡编程结束后使用“开始”IC卡启动机器人。机器人依照所编程序进行运动或者灯光、声音演示。如果程序运行完毕，运行过程中机器人做出与跑道相对应的演示并到达终点则表示成功。如果运行过程未按跑道指引完成相应的展示或者程序运行完毕机器人未到达终点则表示失败。失败后需要重回起点并修改程序再次执行。
IC卡选用高频13.56MHz的NFC卡片。此种卡片与RFID模块通讯稳定，卡内数据保存稳定，可擦写次数高达10万次。为满足本系统，此套卡片共包含三大类：运动、声音、灯光。
道具整体呈梯形，木头材质。根据底部角度共有三种：角度为5度、10度、15度。不同的角度需要机器人使用不同的速度以及搭配不同的运动时间才能完成爬坡。例如：15度坡脚需要机器人以3级速度运行1s完成爬坡，或者以2级速度运行2s完成爬坡。道具可放置在跑道拼图的连接处，增加编程系统的难度以及编程趣味性。
指引性卡片为150mm*150mm的圆角正方形，高度为5mm，四周粘有尺寸140mm*4mm的磁贴。指引性卡片包含三类：运动标识、声音标识、灯光标识。其中运动卡片包括旋转一周。声音卡片包括播放人物声音、动物声音、载具声音。灯光卡片包括亮红灯、亮黄灯、亮蓝灯、亮绿灯。四周的磁铁可以满足任意拼接的目的。根据不同的摆放需要机器人调整方向运动。最终目的是使得机器人从起点出发，完成相应的卡片并到达终点。
如图3所示为本发明一示例性实施例示出的一种互动卡片式编程方法的流程图，所述编程方法包括：
步骤S301，通过多个互动拼接式指引性卡片的排列组合形成供机器人运行的跑道，所述互动拼接式指引性卡片包含运动指示；
步骤S302，多张NFC高频IC卡依次向所述机器人刷入与所述跑道对应的运动指令；
步骤S303，机器人根据刷入的指令在所述跑道上行动。
在本发明实施例中，互动拼接式指引性卡片上显示有多种不同的指示信息，用户通过多个互动拼接式指引性卡片可以组成不同的跑道，在NFC高频IC卡片中携带有与指示信息向对应的运动指令，根据跑道的组成顺序，通过NFC高频IC卡片依次向机器人中刷入对应的运动指令，这样机器人就可以根据运动指令的刷入顺序在对应的跑道上行动。
互动拼接式指引性卡片可以显示多种不同的指示信息，包括但不限于：运动指示、声音指示、灯光指示。其中，运动指示包括但不限于：方向控制指示(前进、后退、向左旋转、向右旋转、旋转一周等)、运行时间指示(1s、2s、3s)、运行速度指示(1级速度、2级速度、3级速度)，声音指示包括但不限于：人物类声音指示(警察、工程师、医生等具有职业特点的语句声音)、载具类声音指示(汽车、摩托车、火车等展示载具特征的声音)、动物类声音指示(猫、狗、大象等展示动物叫声的声音)。通过多个不同的互动拼接式指引性卡片的排列组合可以排列出多种不同的跑道。
NFC高频IC卡片则可以在卡片中存储指示信息对应的指令信息，在NFC高频IC卡片与机器人进行接触时，通过RFID近场通讯技术将指令信息写入到机器人中，机器人会按照NFC高频IC卡片接触的顺序，依次写入指令信息，这样机器人按照指令信息的顺序依次做出对应的动作。
本发明实施例，将机器人放置于由多张互动拼接式指引性卡片组成的跑道上，通过NFC高频IC卡片向机器人写入与跑道对应的指令，使得机器人可以根据写入的指令，按顺序完成跑道的流程，锻炼了跑道组装者的逻辑编程能力。
作为本发明的一个可选实施例，在所述通过多个互动拼接式指引性卡片的排列组合形成供机器人运行的跑道之后，所述编程方法还包括：
在所述互动拼接式指引性卡片之间设置连接道具。
在本发明实施例中，设置于互动拼接式指引性卡片之间的连接道具整体呈梯形，材质为木头，该连接道具也需要用户通过NFC高频IC卡向机器人下达指令，进而使机器人通过该连接道具。连接道具的加入可以增加编程系统的难度以及编程的趣味性，更加锻炼使用者的逻辑编程能力。
如图4所示为本发明实施例示出的系统流程示意图。
如图5所示为本发明实施例示出的交互流程示意图。
如图6所示为本发明实施例示出的NFC高频IC卡设计示意图。
如图7所示为本发明实施例示出的道具设计示意图。
如图8所示为本发明实施例示出的指引性标识及跑道拼接设计示意图。
本领域普通技术人员可以理解为上述实施例所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
本领域普通技术人员还可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，包括ROM/RAM、磁盘、光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种互动卡片式编程系统，应用于幼儿编程，其特征在于，所述互动卡片式编程系统包括：
机器人、多个四周粘有磁贴的互动拼接式指引性卡片、对机器人下达运行指令的多个NFC高频IC卡片，所述多个不同的互动拼接式指引性卡片通过排列组合形成多个不同的供所述机器人行走的通道，所述互动拼接式指引性卡片用于显示多种不同的指示信息，所述NFC高频IC卡片用于存储指示信息对应的指令信息；所述多个NFC高频IC卡片向所述机器人下达与所述通道对应的运动指令、以及与指示信息对应的指令信息，以使所述机器人在所述通道上运动并做出对应的动作。
2.如权利要求1所述的互动卡片式编程系统，其特征在于，所述互动卡片式编程系统还包括多个设置于所述互动拼接式指引性卡片之间的连接道具。
3.如权利要求1所述的互动卡片式编程系统，其特征在于，所述指示信息包括：运动指示、声音指示、灯光指示。
4.如权利要求3所述的互动卡片式编程系统，其特征在于，所述运动指示包括：方向控制指示、运行时间指示、运行速度指示，所述声音指示包括：人物类声音指示、载具类声音指示、动物类声音指示。
5.一种互动卡片式编程方法，应用于幼儿编程，其特征在于，所述互动卡片式编程方法包括：
通过多个四周粘有磁贴的互动拼接式指引性卡片的排列组合形成供机器人运行的跑道，所述互动拼接式指引性卡片用于显示多种不同的指示信息，所述互动拼接式指引性卡片包含运动指示；
多张NFC高频IC卡依次向所述机器人刷入与所述跑道对应的运动指令、以及与指示信息对应的指令信息；其中，所述NFC高频IC卡片用于存储指示信息对应的指令信息；
机器人根据刷入的指令在所述跑道上行动并做出对应的动作。
6.如权利要求5所述的互动卡片式编程方法，其特征在于，所述互动卡片式编程方法还包括：
在所述互动拼接式指引性卡片之间设置连接道具。
7.如权利要求5所述的互动卡片式编程方法，其特征在于，所述指示信息包括：运动指示、声音指示、灯光指示。
8.如权利要求7所述的互动卡片式编程方法，其特征在于，所述运动指示包括：方向控制指示、运行时间指示、运行速度指示，所述声音指示包括：人物类声音指示、载具类声音指示、动物类声音指示。
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