CN109015613B - 堆叠式模块化机器人 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种堆叠式模块化机器人，所述堆叠式模块化机器人的一具体实施方式包括多个模块，各个模块包括至少一个用于电气连接的连接器的公座或母座和至少一个用于机械连接的具有防呆设计的构件，其中，所述多个模块至少包括：头部模块，身体模块，底座模块，具体的：所述头部模块，搭载不同类型的传感器和电声器件；所述身体模块，至少配置有机械手臂、主控单元、舵机；所述底座模块，至少配置有舵机、轮子。该实施方式通过各个模块的用于电气连接的连接器的公座或母座和用于机械连接的具有防呆设计的构件实现各个模块间的电气连接和机械连接，模块间的分离、组装简单，同时，各个模块的配置使该机器人功能丰富，可玩性强。
Description
技术领域
本申请涉及机器人，具体涉及模块化机器人，尤其涉及一种堆叠式模块化机器人。
背景技术
现在的机器人主要分两种，一种一体化设计，不支持拆解，另外一种过于碎片化的积木机器人组件，搭建该积木机器人用时较多，对于动手能力差或低年龄段的孩子很难完成。
发明内容
本申请的目的在于提出一种堆叠式模块化机器人，来解决以上背景技术部分提到的技术问题。
本申请提供了一种堆叠式模块化机器人，所述机器人包括：多个模块，各个模块包括至少一个用于电气连接的连接器的公座或母座和至少一个用于机械连接的具有防呆设计的构件，其中，所述多个模块至少包括：头部模块，身体模块，底座模块，具体的：所述头部模块，搭载不同类型的传感器和电声器件；所述身体模块，至少配置有机械手臂、主控单元、舵机；所述底座模块，至少配置有舵机、轮子。
在一些实施例中，所述头部模块和底座模块分别包括一个用于电气连接的连接器的公座，其中，所述公座具有若干个可伸缩的弹性金属针；所述身体模块包括两个用于电气连接的连接器的母座，其中，每个母座具有一个凹槽，该凹槽内具有与弹性金属针对应的若干个金属接触点。
在一些实施例中，所述用于机械连接的具有防呆设计的构件包括但不限于以下构件中的一种：磁性构件、凹凸的卯榫构件、卡扣卡槽构件。
在一些实施例中，所述用于机械连接的具有防呆设计的构件是磁性构件，具体的：每个模块的连接处具有至少两个磁铁，对外的方向，一个磁铁是北极，另外的磁铁是南极。
在一些实施例中，所述用于机械连接的具有防呆设计的构件是凹凸的卯榫构件，具体的：每个模块的连接处具有若干个在尺寸和/或形状上不同凹的卯或凸的榫，其中，对应的凹的卯与凸的榫可以榫卯相扣，实现连接。
在一些实施例中，所述用于机械连接的具有防呆设计的构件是卡扣卡槽构件，具体的：每一模块的连接处至少有一个卡扣或卡槽，其中，所述卡槽具有若干个可伸缩的弹性金属针，所述卡槽非対称设计且有一个筋，所述卡扣非対称设计且具有与弹性金属针对应的若干个金属接触点。
在一些实施例中，所述头部模块搭载的传感器和电声器件包括但不限于如下的几种：红外传感器、颜色传感器、六轴陀螺仪、力觉传感器、麦克风、扬声器、LED灯。
在一些实施例中，所述机器人包括：若干个造型和/或功能不同的头部模块和身体模块，其中，所有头部模块具有相同的用于电气连接的连接器和用于机械连接的具有防呆设计的构件，所有身体模块具有相同的用于电气连接的连接器和用于机械连接的具有防呆设计的构件。
在一些实施例中，所述机器人还包括遥控器，具体的：所述遥控器通过无限通信的方式向堆叠好的机器人发送指令和/或数据；所述堆叠好的机器人接收所述指令和/数据，并执行相应操作。
在一些实施例中，所述机器人的遥控器支持用户输入编程程序，并支持将输入的编程程序发送至所述堆叠好的机器人。
本申请的堆叠式模块化机器人，包括多个模块，各个模块包括至少一个用于电气连接的连接器的公座或母座和至少一个用于机械连接的具有防呆设计的构件，不同模块间通过具有防呆设计的构件实现机械连接，从而保证了用于电气连接的公座和母座连接的正确性。模块间的分离、组装简单。此外，堆叠式模块化机器人至少包括头部模块，身体模块，底座模块，头部模块搭载不同类型的传感器和电声器件；身体模块，至少配置有机械手臂、主控单元、舵机；底座模块，至少配置有舵机、轮子。该机器人功能丰富，可玩性。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本申请堆叠式模块化机器人的一个实施例中可拼搭的两个模块的示意图；
图2是本申请堆叠式模块化机器人的又一个实施例中可拼搭的两个模块的示意图；
图3是图2中两模块拼搭在一起的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。
在本实施例中，堆叠式模块化机器人包括多个模块，每个模块代表机器人身体的一部分，该机器人至少包括：头部模块、身体模块、底座模块。除此之外还可包括帽子模块。机器人的造型、配置的元器件会随着人物设定而变，所以在此对各个模块的造型不做特别的限制。但在不同造型的一系列的堆叠式机器人中，各个模块的配置部分相同。其中，头部模块搭载不同类型的传感器和电声器件；身体模块至少配置有机械手臂、主控单元、舵机；底座模块至少配置有舵机、轮子。身体模块、底座模块同时或其中一个配置有电源。主控单元中存储有程序和数据，用于与其它元器件进行通信，输出指令和交互数据。这些器件包括但不限于上述头部模块、身体模块、底座模块中各个元器件。所以各个模块包括至少一个用于电气连接的连接器的公座或母座和至少一个用于机械连接的具有防呆设计的构件。其中，头部模块和底座模块分别具有一个用于电气连接的连接器的公座或母座和一个用于机械连接的具有防呆设计的构件，身体模块具有两个用于电气连接的连接器的公座或母座和两个用于机械连接的具有防呆设计的构件。
在本实施例中，用于电气连接的连接器的公座和母座的外形可以是圆形、椭圆形、多边形的一种，结构上可以包括但不限于直插式连接、卡扣式连接、接触式连接。连接器用于传输电流和/或信号，所以对于公座与母座的连接方向有特定的要求。
在本实施例的一些可选的方式中，头部模块和底座模块分别包括一个用于电气连接的连接器的公座，其中，公座具有若干个可伸缩的弹性金属针，身体模块包括两个用于电气连接的连接器的母座，其中，每个母座具有一个凹槽，该凹槽底部具有与弹性金属针对应的若干个金属接触点。
在本实施例中，用于机械连接的具有防呆设计的构件包括但不限于以下构件中的一种：磁性构件、凹凸的卯榫构件、卡扣卡槽构件。
在本实施例的一些可选的方式中，用于机械连接的具有防呆设计的构件是磁性构件，具体的每个模块的连接处具有至少两个磁铁，对外的方向，一个磁铁是北极，另外的磁铁是南极。
参考图1，该图是本实施例中可拼搭的两个模块的示意图。图1(a)表示模块a的示意图，模块a中1、2是磁铁，对外的方向1是南极、2是北极，3是用于电气连接的母座，其中，母座凹槽底部具有5个圆形的金属接触点，4是第一个金属接触点，图1(b)表示模块b的示意图，模块b中，5、6是磁铁，对外的方向5是北极、6是南极，7是用于电气连接的公座，公座具有5个可伸缩的弹性金属针，8是第一个可伸缩的弹性金属针。因输出的信号不同，金属针8只能与金属接触点4连接。而磁铁异性相吸、同性排斥的特性可保证5个金属针与金属接触点的连接顺序。
在本实施例的一些可选的实现方式中，用于机械连接的具有防呆设计的构件是凹凸的卯榫构件，具体的：每个模块的连接处具有若干个在尺寸和/或形状上不同凹的卯或凸的榫，其中，对应的凹的卯与凸的榫可以榫卯相扣，实现连接。尺寸和/或形状上不同凹的卯和凸的榫可以起到防呆的作用。作为示例，可以将图1中模块a上的磁铁1、磁铁2，模块b上的磁铁5、磁铁6换成榫卯结构，例如：将模块a上的磁铁1换成凹的十字型卯，对应的将模块b上的磁铁5换成凸的十字型榫。另外将模块a上的磁铁2换成凹的L型卯，对应的将模块b上的磁铁6换成凸的L型榫。
在本实施例的一些可选的实现方式中，用于机械连接的具有防呆设计的构件是卡扣卡槽构件，具体的：每一模块的连接处至少有一个卡扣或卡槽，其中，所述卡槽底部具有若干个可伸缩的弹性金属针，卡槽非対称设计且有一个筋，所述卡扣非対称设计且具有与弹性金属针对应的若干个金属接触点。卡槽非対称设计和一个筋可以起到防呆的作用。作为示例，参考图2，图2是可拼搭的两个模块的示意图，图2(a)表示模块a的示意图，该模块a的接触处是卡槽结构，其中，卡槽底部具有5个可伸缩的弹性金属针，此外，该卡槽具有4个燕尾似的卯，如图中标号1、2、3、4所示，标号为1的燕尾似的卯的尺寸相较于标号为2、3、4的燕尾似的卯的尺寸要小，标号为2、3、4的燕尾似的卯的尺寸相同，是非対称设计；另外，该卡槽有个滑道5，同时，该滑道被筋6阻断。图2(b)表示模块b的示意图，该模块b的接触处是卡扣，该卡扣具有4个燕尾似的榫，如图中标号7、8、9、10所示，其中，标号为7燕尾似的榫的尺寸相较于标号为8、9、10的燕尾似的榫的尺寸要小，标号为8、9、10的燕尾似的榫的尺寸相同，是非対称设计。只有标号为7的燕尾似的榫可以放入标号为1的燕尾似的卯中，其它燕尾似的榫也正好可以放入其它燕尾似的卯中，放入后，因模块a中筋6阻断了滑道，所以模块b只能逆时针拧动，且拧动一段距离后被筋6阻拦，从而实现了模块a卡槽中的5个可伸缩的弹性金属针按照特定顺序与模块b卡扣中的5个金属接触点的正确连接。可以参考图3，图3是图2中两模块拼搭在一起的示意图。如图所示上面的模块，一端是卡扣结构，另外一端是卡槽结构。
人类是通过五感来感应来自外界的信息，而机器人感知外界主要是通过传感器，在本实施例中，各种类型的传感器和电声器件被配置于机器人的头部模块。当然也可以将部分传感器和/或电声器件放置于身体模块和/或底座模块。各种类型的传感器将采集的信息通过电气连接的连接器将采集的数据发送给身体模块的主控，上述主控对数据进行处理、分析。上述主控也可将相应的指令或数据发送至各传感器和电声器件。此外，身体模块的舵机安装在手臂关节处，舵机在接收到主控发送的信号后带动机械手臂完成相应的动作，底座模的舵机在接收到主控发送的信号后带动轮子完成相应的动作。
在本实施例的一些可选的实现方式中，所述头部模块搭载的传感器和电声器件包括但不限于如下的几种：红外传感器、颜色传感器、六轴陀螺仪、力觉传感器、克风、扬声器、LED灯。其中，红外传感器可用于测量被测物体的距离，颜色传感器用于识别物体的颜色，六轴陀螺仪用于测量加速度、角速度，力觉传感器用于测量力和力矩，麦克风用于采集声音。
在本实施例的一些可选的实现方式中，为增加玩具的可玩性和趣味性，可以为该堆叠式机器人配置若干个造型和/或功能不同的头部模块和身体模块，其中，所有头部模块都具有相同的用于电气连接的连接器和用于机械连接的具有防呆设计的构件，所有身体模块都具有相同的用于电气连接的连接器和用于机械连接的具有防呆设计的构件。通过搭载不同的道具可实现不同的功能。
在本实施例的一些可选的实现方式中，所述机器人还包括遥控器，该遥控器通过无限通信的方式向堆叠好的机器人发送指令和/或数据；堆叠好的机器人接收所述指令和/数据，并执行相应操作。示例性的：用户通过遥控器操控堆叠好的机器人前进、左转等动作，还有指示机器人启动传感器，并在传感器数据的支持下完成某些功能，例如，指示机器人开启颜色传感器，在检测到红色障碍物时，转动180度后移动，即反向移动。
在本实施例的一些可选的实现方式中，遥控器支持用户输入编程程序，并支持将输入的编程程序发送至所述堆叠好的机器人。机器人接收编程程序，并执行相应的操作。
在本实施例中，堆叠式模块化机器人包括多个模块，各个模块包括至少一个用于电气连接的连接器的公座或母座和至少一个用于机械连接的具有防呆设计的构件，不同模块间通过具有防呆设计的构件实现机械连接，从而保证了用于电气连接的公座和母座连接的正确性。模块间的分离、组装简单。此外，堆叠式模块化机器人至少包括头部模块，身体模块，底座模块，头部模块搭载不同类型的传感器和电声器件；身体模块，至少配置有机械手臂、主控单元、舵机；底座模块，至少配置有舵机、轮子。该机器人功能丰富，可玩性。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (4)
1.一种堆叠式模块化机器人，其特征在于，所述机器人包括：
多个模块，各个模块包括至少一个用于电气连接的连接器的公座或母座和至少一个用于机械连接的具有防呆设计的构件，具体的：每一模块的连接处至少有一个卡扣或卡槽，其中，所述卡槽具有若干个可伸缩的弹性金属针，所述卡槽非对称设计且有一个筋，所述卡槽有个滑道，且所述滑道被所述筋阻断，所述卡扣非对称设计且具有与弹性金属针对应的若干个金属接触点，其中，所述多个模块至少包括：头部模块，身体模块，底座模块，具体的：
所述头部模块，搭载不同类型的传感器和电声器件；
所述身体模块，至少配置有机械手臂、主控单元、舵机；
所述底座模块，至少配置有舵机、轮子；
其中，所述机器人包括：
若干个造型和/或功能不同的所述头部模块和所述身体模块，其中，所有所述头部模块具有相同的用于电气连接的连接器和用于机械连接的具有防呆设计的构件，所有所述身体模块具有相同的用于电气连接的连接器和用于机械连接的具有防呆设计的构件；
其中，所述主控单元中存储有程序和数据，用于与其它元器件进行通信，包括：输出指令和交互数据；
所述不同类型的传感器将采集的信息通过所述电气连接的连接器将采集的数据发送给所述身体模块的主控单元；所述主控单元对所述数据进行处理、分析，将相应的所述输出指令和/或所述交互数据发送至所述传感器和电声器件；
所述用于机械连接的具有防呆设计的构件是凹凸的卯榫构件，具体的：每个模块的连接处具有若干个在尺寸和/或形状上不同凹的卯或凸的榫，其中，对应的凹的卯与凸的榫通过榫卯相扣实现连接。
2.根据权利要求1所述的一种堆叠式模块化机器人，其特征在于，
所述头部模块搭载的传感器和电声器件包括但不限于如下的几种：红外传感器、颜色传感器、六轴陀螺仪、力觉传感器、麦克风、扬声器、LED灯。
3.根据权利要求1所述的一种堆叠式模块化机器人，其特征在于，所述机器人还包括遥控器，具体的：
所述遥控器通过无线通信的方式向堆叠好的机器人发送输出指令和/或交互数据；
所述堆叠好的机器人接收所述输出指令和/或所述交互数据，并执行相应操作。
4.根据权利要求3所述的一种堆叠式模块化机器人，其特征在于，所述机器人的遥控器支持用户输入编程程序，并支持将输入的编程程序发送至所述堆叠好的机器人。
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