CN109910006A - 一种可编程教育型机械臂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可编程教育型机械臂，包括机械臂、MIT APP Inventorp平台，首先在MIT APP Inventorp平台开发终端APP，再打包成安装包，在终端上安装该APP，终端与机械臂建立连接，终端向机械臂发送指令，机械臂接收指令，且机械臂完成该指令指定的动作。本发明的有益效果是：本发明的软硬件都采用开源且最基本形式设计，便于无开发经验基础人员学习及使用，降低学习难度，提高学习兴趣，解决APP入门门槛高，软件学习抽象画，硬件开发设计困难的问题。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种可编程教育型机械臂。
背景技术
近年来，编程学习越来越幼龄化，有些中小学已经开展基础编程课程,然而，对于中小学生在编程教育方面存在以下问题亟待解决：1)现有编程教育学习较为抽象且以软件编程为主，无法做到“所见即所得”，学习较为枯燥难懂；2)难以将软件与硬件有效融合，实现更直观的编程教育效果，激发中小学生的编程热情。
发明内容
本发明提供了一种可编程教育型机械臂，包括机械臂、MIT APP Inventorp平台，首先在MIT APP Inventorp平台开发终端APP，再打包成安装包，在终端上安装该APP，终端与机械臂建立连接，终端向机械臂发送指令，机械臂接收指令，且机械臂完成该指令指定的动作。
作为本发明的进一步改进，终端包括PC端、移动终端。
作为本发明的进一步改进，所述移动终端为手机、平板电脑。
作为本发明的进一步改进，移动终端与机械臂建立无线连接。
作为本发明的进一步改进，移动终端与机械臂通过蓝牙建立连接。
作为本发明的进一步改进，所述移动终端为手机，手机蓝牙与机械臂蓝牙模块链接，手机通过蓝牙发送指令给机械臂，机械臂蓝牙模块接受指令，机械臂完成该指令指定的动作。
作为本发明的进一步改进，所述机械臂为六自由度机械臂。
作为本发明的进一步改进，所述APP包括机械臂动作组控制模块、机械臂动作控制模块、语音控制功能模块，
机械臂动作组控制模块：使机械臂执行编好的动作组；
机械臂动作控制模块：控制机械臂的各个电机单独运动；
语音控制功能模块：通过语音控制机械臂完成动作。
作为本发明的进一步改进，该可编程教育型机械臂还包括Arduino，通过Arduino控制机械臂。
本发明的有益效果是：本发明的软硬件都采用开源且最基本形式设计，便于无开发经验基础人员学习及使用，降低学习难度，提高学习兴趣，解决APP入门门槛高，软件学习抽象画，硬件开发设计困难的问题。
附图说明
图1是本发明的原理框图。
图2是本发明的六自由度机械臂示意图。
图3是本发明的手机APP界面图。
具体实施方式
针对现有编程教育领域存在的上述问题，本发明设计开发了面向中小学编程教育的可编程教育机械臂，融合软件与硬件编程于一体，实现编程控制硬件机械臂，本发明一方面可以激发学生编程热情，另一方面也降低了硬件学习门槛。
对于无开发软件经验的初学者来说，开发的软件无法做到直接控制硬件设备，仍然处于抽象层次。我们将MIT APP Inventor与机械臂结合起来，使初学者能够简易的开发出软件直接控制硬件做出具体反应，使编程脱离抽象层次。
对于硬件初学者来说，我们将Arduino与机械臂结合起来，提供API接口，使硬件开发者不必拘泥于基本功能的编写，而把更多的精力放大自己想要做的功能设计中去。
面向的人群是中小学及高校编程教育机构，与没有经验或缺少深度开发经验又想使其得到具体结果的用户。本发明的软硬件都采用开源且最基本形式设计，便于无开发经验基础人员学习及使用，降低学习难度，提高学习兴趣，解决APP入门门槛高，软件学习抽象画，硬件开发设计困难的问题。
MIT APP Inventor介绍：App Inventor是MIT从Google公司接过来的项目，用于在高等学校的非计算机专业中普及编程教育，并在中学的课外教育中开展计算思维的启蒙教育。传统的编程语言是比较抽象化的,而中小学生思维大多处于形象思维向抽象思维过渡的阶段,所以对抽象的编程语言是望而生畏。在中小学,传统的编程语言教学就呈现出难度大、兴趣低、枯燥乏味等特点。而MIT APP Inventor则结合中小学生的学习特点,AppInventor图形化的编程界面以及拼接式的块语言，降低了初学者犯低级错误的可能性，使得学习者可以将更多精力用于思考程序的逻辑。这些可视化、模块拼接软件的诞生简化了学生写代码的过程,也在无形中激发了学生学习编程语言的兴趣。
Arduino介绍：Arduino是一个基于开放原始码的软硬件平台，各种开源项目目前已经得到广泛的认可和大范围的应用。Arduino基于单片机系统开发，具有使用简单、功能多样、价格低廉等优点，广泛应用于电子系统设计和互动产品开发方面。
你可以深入了解底层的全部机理，更可以根据自己的需要进行修改，它也预留了非常友好的第三方库开发接口。Arduino的开发环境软件也非常简单，一目了然的菜单仅提供了必要的工具栏，除去了一切可能会使初学者眼花缭乱的元素。这些都极大地方便了Arduino开发者，你可以不必拘泥于基本功能的编写，而把更多的精力放在自己想要做的功能设计中去。
由于Arduino具有开放性、开源性、低成本、拓展性强等众多优点，已经收到了国内外的众多开发者和企业的广泛关注和使用，越来越多的专业硬件开发者已经或开始使用Arduino来开发他们的项目、产品；从最初为嵌入式开发的学习而生，发展到今天，很多电子科技领域以外的爱好者，也设计开发出了很多有趣的作品；越来越多的软件开发者使用Arduino进入硬件、物联网等开发领域；大学里，自动化、软件，甚至艺术专业，也纷纷开展了Arduino相关课程。
随着国内机器人产业爆发性发展，应用人才严重缺失正成为一大瓶颈，培养工业机器人行业人才、推广工业机器人教育势在必行。随着时代转型发展，目前正在探索机器人学院体系，已出版机器人产业的培训教材，将促进职业教育与机器人产业的结合。
因此，使用MIT APP Inventor和Arduino做可编程教育机械臂，来帮助同学更快速高效的学习机器人相关知识，前景是非常好的。
本发明使用MIT App Inventor制作APP，通过APP无线控制机械臂，使机械臂通过APP控制学习设置动作组，通过语音控制机械臂执行动作组编号。并将Arduino与机械臂结合起来，提供API接口，使硬件开发者不必拘泥于基本功能的编写。
运行环境如下表：
如图1所示，本发明包括六自由度机械臂，MI TApp Inventor平台，手机app控制端，硬件方面采用Arduino开源硬件四部分组成的。编程爱好者以及软件初学者在MI TAppInventor平台上根据自己所要功能设计并使用图形化的编程界面以及拼接式的块语言开发APP。
首先在MIT APP Inventorp平台，开发手机APP，再打包成APK格式文件(即手机端安装包)，在手机上安装该APP，手机蓝牙与机械臂蓝牙模块链接，手机蓝牙发送指令，机械臂蓝牙模块接受指令，机械臂完成该指令指定的动作。特定指令指向特定动作，在已开发完成第底层程序中定义好了，用户只需根据提示操作。
如图2所示，六自由度机械臂中，1、2、3、4、5、6分别表示1号舵机，2号舵机，3号舵机，4号舵机，5号舵机，6号舵机。
在手机上运行APP中，如图3所示，手机APP界面上包括四个模块：机械臂动作组控制、机械臂动作控制、语音控制功能、小车控制。
机械臂动作组控制模块：可以使机械臂执行我们编好的动作组，需要链接机械臂的蓝牙模块。
机械臂动作控制模块：可以使机械臂各个电机单独运动，也需要链接机械臂的蓝牙模块。
语音控制功能模块：通过语音控制机械臂完成动作。
当然，该APP也可以在PC端上运行，在PC端可以调整软件界面中舵机的布局。
本发明的软硬件都采用开源且最基本形式设计，便于无开发经验基础人员学习及使用，降低学习难度，提高学习兴趣，解决APP入门门槛高，软件学习抽象画，硬件开发设计困难的问题。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种可编程教育型机械臂，包括机械臂、MIT APP Inventorp平台，其特征在于，首先在MIT APP Inventorp平台开发终端APP，再打包成安装包，在终端上安装该APP，终端与机械臂建立连接，终端向机械臂发送指令，机械臂接收指令，且机械臂完成该指令指定的动作。
2.根据权利要求1所述的可编程教育型机械臂，其特征在于：终端包括PC端、移动终端。
3.根据权利要求2所述的可编程教育型机械臂，其特征在于：所述移动终端为手机、平板电脑。
4.根据权利要求3所述的可编程教育型机械臂，其特征在于：移动终端与机械臂建立无线连接。
5.根据权利要求4所述的可编程教育型机械臂，其特征在于：移动终端与机械臂通过蓝牙建立连接。
6.根据权利要求5所述的可编程教育型机械臂，其特征在于：所述移动终端为手机，手机蓝牙与机械臂蓝牙模块链接，手机通过蓝牙发送指令给机械臂，机械臂蓝牙模块接受指令，机械臂完成该指令指定的动作。
7.根据权利要求1所述的可编程教育型机械臂，其特征在于：所述机械臂为六自由度机械臂。
8.根据权利要求1所述的可编程教育型机械臂，其特征在于：所述APP包括机械臂动作组控制模块、机械臂动作控制模块、语音控制功能模块，
机械臂动作组控制模块：使机械臂执行编好的动作组；
机械臂动作控制模块：控制机械臂的各个电机单独运动；
语音控制功能模块：通过语音控制机械臂完成动作。
9.根据权利要求1至8任一项所述的可编程教育型机械臂，其特征在于：该可编程教育型机械臂还包括Arduino，通过Arduino控制机械臂。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201910167823.6A CN109910006A (zh) | 2019-03-06 | 2019-03-06 | 一种可编程教育型机械臂 |
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Publications (1)
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| CN109910006A true CN109910006A (zh) | 2019-06-21 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910167823.6A Pending CN109910006A (zh) | 2019-03-06 | 2019-03-06 | 一种可编程教育型机械臂 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN109910006A (zh) |
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| LIZ LOONEY等: "《App Inventor编程实例及指南》", 24 February 2018 * |
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