CN108257492A - 一种机器人教学装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人教学装置，涉及机器人领域。该装置包括：实验模块、主控模块、存储模块和执行模块，其中，实验模块包括至少一个可替换的实验子模块，存储模块中存储有至少一个与各实验子模块对应的数据处理程序，各实验子模块通过统一接口与主控模块连接，各实验子模块用于将实验数据通过统一接口发送给主控模块，所主控模块用于根据数据处理程序对实验数据进行处理，得到控制指令，执行模块用于根据控制指令完成数据处理程序规定的动作。本发明提供的一种机器人教学装置，具有占地面积小、实用性强、成本低等优点。

Description

一种机器人教学装置

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种机器人教学装置。

背景技术

目前，现有的教学用的机器人都是在出厂前就将其教学功能封装好的，通常只能执行特定的教学功能，当需要进行多种教学实验时，只能购入多种实验机器人，会造成占用空间过大，购入成本过高等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种机器人教学装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种机器人教学装置，包括：实验模块、主控模块、存储模块和执行模块，其中，所述实验模块包括至少一个可替换的实验子模块，所述存储模块中存储有至少一个与各所述实验子模块对应的数据处理程序，各所述实验子模块通过统一接口与所述主控模块连接，各所述实验子模块用于将实验数据通过所述统一接口发送给所述主控模块，所主控模块用于根据所述数据处理程序对所述实验数据进行处理，得到控制指令，所述执行模块用于根据所述控制指令完成所述数据处理程序规定的动作。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种机器人教学装置，包含有至少一个可替换的实验子模块，各实验子模块通过统一接口与主控模块连接，并通过调用不同的数据处理程序对实验数据进行处理，执行相应的动作，实现了在一个装置上根据不同的实验需求进行多种不同的教学实验，不需要多种实验机器人，每种实验子模块执行特定的教学功能，当需要进行其他实现教学功能时，只需要更换实验子模块即可，主控模块就会自动调用对应的数据处理程序完成实验。该机器人教学装置具有占地面积小、实用性强、成本低等优点。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步地，所述主控模块包括：检测子模块和调用子模块，所述检测子模块用于对与所述统一接口连接的实验子模块进行检测，获取连接的所述实验子模块的特征值，所述调用子模块用于根据所述特征值从所述存储模块中调取与所述特征值对应的数据处理程序。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过对连接的实验子模块进行检测，并自动调用与检测到的实验子模块对应的数据处理程序，能够使教学过程更加智能、方便，可以省下调节、设置数据处理程序的时间，提高更换实验子模块后的工作速度。

进一步地，所述主控模块还包括：判断子模块和生成子模块，所述判断子模块用于对所述实验数据的特征值数量进行判断，所述生成子模块用于当所述特征值数量为1时，根据所述数据处理程序对所述实验数据进行处理，得到控制指令，或，当所述特征值数量不为1时，分别根据所述数据处理程序对各所述实验数据进行处理，并对处理结果进行融合处理，得到控制指令。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过对实验数据的特征值数量进行判断，并据此生成控制指令，可以实现同时进行多种教学实验，并且将各种教学实验的数据进行融合处理，完成多种教学任务。

进一步地，所述实验子模块包括：声音传感模块、光敏传感模块、温度传感模块、热成像传感模块、烟雾传感模块和压力传感模块中的至少一个。

进一步地，所述执行模块包括：显示器，所述显示器用于根据所述控制指令显示所述数据处理程序对所述实验数据进行处理后得到的影像。

进一步地，所述执行模块包括：机械臂，所述机械臂用于根据所述控制指令执行所述数据处理程序对所述实验数据进行处理后得到动作。

进一步地，还包括：传输模块，用于下载所述数据处理程序，并存储在所述存储模块中。

进一步地，还包括：电源模块，所述电源模块包括充电电池，用于为所述机器人教学装置供电。

进一步地，所述电源模块还包括：电源稳压器，用于在所述充电电池为所述机器人教学装置供电前，对电源进行稳压处理。

本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。

附图说明

图1为本发明一种机器人教学装置的一个实施例提供的结构框架图；

图2为本发明一种机器人教学装置的另一实施例提供的结构框架图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，为本发明一种机器人教学装置的一个实施例提供的结构框架图，该装置包括：实验模块1、主控模块2、存储模块3和执行模块4。

其中，所述实验模块1包括至少一个可替换的实验子模块11，需要说明的是，实验模块1还可以包括用于放置实验子模块11的外壳、为实验子模块11供电的电池等基本结构，这些基本结构可以根据实际需求与实验子模块11连接。

实验子模块11指的是可以完成某一特定的机器人实验教学功能，并可以实现实验结果传输的结构、装置、设备，例如，可以为各种传感器、机械臂、探测器等。

所述存储模块3中存储有至少一个与各所述实验子模块11对应的数据处理程序。

需要说明的是，每个数据处理程序与每个实验子模块11对应，例如，假设实验子模块11为声传感装置，可以获取声音信号，那么与声传感装置对应的就是可以处理声音信号的数据处理程序。

优选地，数据处理程序还可以包括预设算法，例如，当需要对获取的实验结果先进行A运算再进行B运算时，数据处理程序中可以预先编写有A运算算法和B运算算法，以及运算顺序。

可以通过特征值将实验子模块11与数据处理程序进行关联，通过特征值为实验子模块11调用对应的数据处理程序。

存储模块3可以为U盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

各所述实验子模块11通过统一接口与所述主控模块2连接，各所述实验子模块11用于将实验数据通过所述统一接口发送给所述主控模块2。

需要说明的是，各实验子模块11的接口结构相同，具体接口形式可以根据实际需求设置。

例如，可以将各实验子模块11的接口设计为插拔式接口，如USB形式，可以方便快捷地将各实验子模块11的USB插头插到主控模块2上，以实现数据交换。

又例如，还可以将实验子模块11的接口设计为接触式接口，可以分别在各实验子模块11和主控模块2上设置金属片，通过金属片的接触实现数据交换。

主控模块2可以只与一个实验子模块11连接，也可以同时与多个实验子模块11连接。

所主控模块2用于根据所述数据处理程序对所述实验数据进行处理，得到控制指令。

需要说明的是，对所述实验数据的处理过程可以事先定义在数据处理程序中，可以根据实际需求设置。

主控模块2的功能可以通过处理器芯片来实现，也可以通过计算机等具有处理功能的设备实现。

主控模块2还可以包括用于与各实验子模块11连接的接口结构、供电电池等。

所述执行模块4用于根据所述控制指令完成所述数据处理程序规定的动作。

需要说明的是，数据处理程序规定的动作指的是实验中需要用于教学展示的声音、图像或行为等，也就说是执行模块4可以包括音箱、显示器、机械臂等结构，从多个角度展示教学实验结果。

本实施例提供的一种机器人教学装置，包含有至少一个可替换的实验子模块11，各实验子模块11通过统一接口与主控模块2连接，并通过调用不同的数据处理程序对实验数据进行处理，执行相应的动作，实现了在一个装置上根据不同的实验需求进行多种不同的教学实验，不需要多种实验机器人，每种实验子模块11执行特定的教学功能，当需要进行其他实现教学功能时，只需要更换实验子模块11即可，主控模块2就会自动调用对应的数据处理程序完成实验。该机器人教学装置具有占地面积小、实用性强、成本低等优点。

如图2所示，为本发明一种机器人教学装置的另一实施例提供的结构框架图，该装置包括：实验模块1、主控模块2、存储模块3和执行模块4，其中，所述实验模块1包括至少一个可替换的实验子模块11，所述存储模块3中存储有至少一个与各所述实验子模块11对应的数据处理程序，各所述实验子模块11通过统一接口与所述主控模块2连接，各所述实验子模块11用于将实验数据通过所述统一接口发送给所述主控模块2，所主控模块2用于根据所述数据处理程序对所述实验数据进行处理，得到控制指令，所述执行模块4用于根据所述控制指令完成所述数据处理程序规定的动作。

需要说明的是，本实施例中与上述实施例相同结构的说明，可以参考上述实施例中的对应说明，在此不再赘述。

优选地，所述主控模块2可以包括：检测子模块21和调用子模块22，所述检测子模块21用于对与所述统一接口连接的实验子模块11进行检测，获取连接的所述实验子模块11的特征值，所述调用子模块22用于根据所述特征值从所述存储模块3中调取与所述特征值对应的数据处理程序。

需要说明的是，当实验子模块11与主控模块2连接后，检测子模块21可以向已连接的实验子模块11发送查询信号，实验子模块11在接收到查询信号后，将自身预存的特征值发送给检测子模块21，检测子模块21在接收到特征值后，根据特征值从存储模块3中查找相同的特征值，找到后调用该特征值对应的数据处理程序。

优选地，所述主控模块2还可以包括：判断子模块23和生成子模块24，所述判断子模块23用于对所述实验数据的特征值数量进行判断，所述生成子模块24用于当所述特征值数量为1时，根据所述数据处理程序对所述实验数据进行处理，得到控制指令，或，当所述特征值数量不为1时，分别根据所述数据处理程序对各所述实验数据进行处理，并对处理结果进行融合处理，得到控制指令。

需要说明的是，当特征值的数量为1时，直接根据特征值从存储模块3中匹配相应的数据处理程序即可，当特征值的数量不为1时，需要分别调用对应的数据处理程序，分别对对应的实验数据进行处理，在得到了多个处理结果后，再对这些处理结果进行融合处理。

需要说明的是，融合处理指的是综合考虑输入多种的数据，对输入的多种数据进行综合处理，生成控制指令。

例如，可以根据这些处理结果中的某一结果确定机械臂需要执行动作的时间，某一结果确定机械臂需要执行动作的角度，某一结果确定机械臂需要执行动作的速度等，并可以决定控制指令中包含的执行顺序、位置等信息。

又例如，当需要对某实验条件下的环境纯净度进行检测分析时，可以将采集到的烟雾信息、湿度信息等分别处理完成后，再通过统一分析计算，得到纯净度评估值，就可以将评估值通过执行模块4进行展示。

优选地，所述实验子模块11可以包括：声音传感模块、光敏传感模块、温度传感模块、热成像传感模块、烟雾传感模块和压力传感模块中的至少一个。

优选地，实验子模块11还可以为声音传感模块、光敏传感模块、温度传感模块、热成像传感模块、烟雾传感模块和压力传感模块中至少两个的组合。

需要说明的是，为了完成多种实验教学目标，上述各传感模块可以通过组合，得到新的实验子模块11，例如声光传感器等。

优选地，所述执行模块4可以包括：显示器，所述显示器用于根据所述控制指令显示所述数据处理程序对所述实验数据进行处理后得到的影像。

优选地，所述执行模块4还可以包括：机械臂，所述机械臂用于根据所述控制指令执行所述数据处理程序对所述实验数据进行处理后得到动作。

优选地，该装置还可以包括：传输模块5，用于下载所述数据处理程序，并存储在所述存储模块3中。

例如，可以为USB转TTL程序下载模块。

优选地，该装置还可以包括：电源模块，所述电源模块包括充电电池，用于为所述机器人教学装置供电。

优选地，所述电源模块可以包括：电源稳压器，用于在所述充电电池为所述机器人教学装置供电前，对电源进行稳压处理。

例如，电源稳压器可以提供5V、3.3V稳定电压。

本实施例提供的一种机器人教学装置，包含有至少一个可替换的实验子模块11，各实验子模块11通过统一接口与主控模块2连接，并通过调用不同的数据处理程序对实验数据进行处理，执行相应的动作，实现了在一个装置上根据不同的实验需求进行多种不同的教学实验，不需要多种实验机器人，每种实验子模块11执行特定的教学功能，当需要进行其他实现教学功能时，只需要更换实验子模块11即可，主控模块2就会自动调用对应的数据处理程序完成实验。该机器人教学装置具有占地面积小、实用性强、成本低等优点。

并通过对连接的实验子模块11进行检测，自动调用与检测到的实验子模块11对应的数据处理程序，能够使教学过程更加智能、方便，可以省下调节、设置数据处理程序的时间，提高更换实验子模块11后的工作速度。

并通过对实验数据的特征值数量进行判断，据此生成控制指令，可以实现同时进行多种教学实验，并且将各种教学实验的数据进行融合处理，完成多种教学任务。

读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种机器人教学装置，其特征在于，包括：实验模块、主控模块、存储模块和执行模块，其中，所述实验模块包括至少一个可替换的实验子模块，所述存储模块中存储有至少一个与各所述实验子模块对应的数据处理程序，各所述实验子模块通过统一接口与所述主控模块连接，各所述实验子模块用于将实验数据通过所述统一接口发送给所述主控模块，所主控模块用于根据所述数据处理程序对所述实验数据进行处理，得到控制指令，所述执行模块用于根据所述控制指令完成所述数据处理程序规定的动作。

2.根据权利要求1所述的机器人教学装置，其特征在于，所述主控模块包括：检测子模块和调用子模块，所述检测子模块用于对与所述统一接口连接的实验子模块进行检测，获取连接的所述实验子模块的特征值，所述调用子模块用于根据所述特征值从所述存储模块中调取与所述特征值对应的数据处理程序。

3.根据权利要求2所述的机器人教学装置，其特征在于，所述主控模块还包括：判断子模块和生成子模块，所述判断子模块用于对所述实验数据的特征值数量进行判断，所述生成子模块用于当所述特征值数量为1时，根据所述数据处理程序对所述实验数据进行处理，得到控制指令，或，当所述特征值数量不为1时，分别根据所述数据处理程序对各所述实验数据进行处理，并对处理结果进行融合处理，得到控制指令。

4.根据权利要求1所述的机器人教学装置，其特征在于，所述实验子模块包括：声音传感模块、光敏传感模块、温度传感模块、热成像传感模块、烟雾传感模块和压力传感模块中的至少一个。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的机器人教学装置，其特征在于，所述执行模块包括：显示器，所述显示器用于根据所述控制指令显示所述数据处理程序对所述实验数据进行处理后得到的影像。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的机器人教学装置，其特征在于，所述执行模块包括：机械臂，所述机械臂用于根据所述控制指令执行所述数据处理程序对所述实验数据进行处理后得到动作。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的机器人教学装置，其特征在于，还包括：传输模块，用于下载所述数据处理程序，并存储在所述存储模块中。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的机器人教学装置，其特征在于，还包括：电源模块，所述电源模块包括充电电池，用于为所述机器人教学装置供电。

9.根据权利要求8所述的机器人教学装置，其特征在于，所述电源模块还包括：电源稳压器，用于在所述充电电池为所述机器人教学装置供电前，对电源进行稳压处理。