CN114055482A - 一种多模块教育机器人套件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多模块教育机器人套件，包括主控制器，主控制器内置有蓝牙模块，主控制器包含至少四路IIC输入接口、四路IIC输出接口、四个控制按键、蓝牙按键、开关按键、蓝牙指示灯、扬声器、电源指示灯、USB type‑C接口，所述多模块教育机器人套件还包括输入模块和输出模块，输入模块和输出模块都连接主控制器，输入模块包括手势传感器模块、TOF距离传感器模块、编码器模块、声音传感器模块、陀螺仪传感器，输出模块包括LED模块、马达模块。该教育机器人套件具有多个功能模块，操作方式多样，具有较强益智的作用。
Description
技术领域
本发明涉及教育机器人技术领域，尤其涉及一种多模块教育机器人套件。
背景技术
目前市场上有很多款教育机器人，一般都是电池盒驱动执行器的形式。并且可以在上位机的辅助下(如平板电脑，台式电脑)通过拖动模块代码实现编程；可以通过选择不同模块，实现多种功能组合；可以实现具有游戏性质的场景，也可以通过内部集成的程序直接实现一些任务。儿童会结合电子产品以拖动代码块或者编写代码结合积木模块实现一些功能，增加了儿童接触电子器件的机会。
市面上现有的产品偏玩具但教育价值较低，为儿童娱乐和游戏提供了一种器具，不能起到益智的作用；市面上有些编程积木有教育价值但是不智能；功能单一，扩展性差；市面上很多拼插的电子积木，不能实现无线通信，执行器的拼插方式单一，不能完成更多场景的任务；市面上的积木很多需要固定的拼接方式才可以完成一个编程任务。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，研制一种多模块教育机器人套件，该教育机器人套件具有多个功能模块，操作方式多样，具有较强益智的作用。
本发明解决技术问题的技术方案为：一方面，本发明的实施例提供了一种多模块教育机器人套件，包括主控制器，主控制器内置有蓝牙模块，主控制器包含至少四路IIC输入接口、四路IIC输出接口、四个控制按键、蓝牙按键、开关按键、蓝牙指示灯、扬声器、电源指示灯、USB type-C接口，所述多模块教育机器人套件还包括输入模块和输出模块，输入模块和输出模块都连接主控制器，输入模块包括手势传感器模块、TOF距离传感器模块、编码器模块、声音传感器模块、陀螺仪传感器，输出模块包括LED模块、马达模块。
作为优化，所述编码器模块设置至少两个，LED模块设置至少两个，LED模块为可触摸变色的LED模块，马达模块设置至少两个。
作为优化，所述LED模块包括LED灯、触摸按键、单片机、通信接头，所述LED灯为内置IC控制电路的全彩灯珠，单片机的通信端口连接通信接头，触摸按键的信号输出端和LED灯的数据接收端都连接单片机的引脚。
作为优化，所述LED灯的型号为WS2812-5050-RGB-LED。
作为优化，所述触摸按键为单键电容触摸芯片，触摸按键的型号为TTP223-BA6。
作为优化，所述编码器模块括单片机、编码开关、通信接头、旋钮、壳体，编码开关连接单片机，单片机的通信端口连接通信接头，编码开关设有可360度旋转的按压开关，单片机、编码开关安装在壳体中，旋钮连接编码开关的按压开关，壳体上设置有与通信接头对应的缺口，通信接头插入缺口并向外延伸。
作为优化，编码开关的型号为EC06。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案具有如下优点或有益效果：该教育机器人套件具有多个功能模块，操作方式多样，具有较强益智的作用。
附图说明
图1为本发明一种实施例的原理图。
图2本发明一种实施例的应用示意图。
图3本编程模块操作示意图。
图4为本发明一种实施例省略部分结构后的总体结构图。
具体实施方式
为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1至图4为本发明的一种实施例，如图所示，一种多模块教育机器人套件，包括主控制器1，主控制器1内置有蓝牙模块，主控制器1包含至少四路IIC输入接口、四路IIC输出接口、四个控制按键、蓝牙按键、开关按键、蓝牙指示灯、扬声器、电源指示灯、USB type-C接口，所述多模块教育机器人套件还包括输入模块和输出模块，输入模块和输出模块都连接主控制器1，输入模块包括手势传感器模块3、TOF距离传感器模块、编码器模块5、声音传感器模块2、陀螺仪传感器，输出模块包括LED模块4、马达模块。所述编码器模块5设置至少两个，LED模块4设置至少两个，LED模块4为可触摸变色的LED模块4，马达模块设置至少两个。所述LED模块4包括LED灯、触摸按键、单片机、通信接头，所述LED灯为内置IC控制电路的全彩灯珠，单片机的通信端口连接通信接头，触摸按键的信号输出端和LED灯的数据接收端都连接单片机的引脚。所述LED灯的型号为WS2812-5050-RGB-LED。所述触摸按键为单键电容触摸芯片，触摸按键的型号为TTP223-BA6。
所述编码器模块5括单片机、编码开关、通信接头、旋钮、壳体，编码开关连接单片机，单片机的通信端口连接通信接头，编码开关设有可360度旋转的按压开关，单片机、编码开关安装在壳体中，旋钮连接编码开关的按压开关，壳体上设置有与通信接头对应的缺口，通信接头插入缺口并向外延伸。该教育机器人套件具有多个功能模块，操作方式多样，具有较强益智的作用。编码开关的型号为EC06。
主控制器可以单独使用，主控制器与主控制器之间也可以进行蓝牙连接。主控制器配合输出模块使用，主控制器开机后，主控制器蓝牙状态指示灯为蓝色，表示蓝牙未连接。此时，可以用主控制器的四个控制按键控制A、B、C、D四个输出模块(两个触摸变色LED模块，两个电机模块)动作。
示例1：主控制器的上下两个环形控制按键控制输出端口A端口电机的正反转。当按下上按键时，输出端口A端口的电机正转，再次按下上按键，电机停止转动。当按下下按键时，输出端口A端口的电机反转，再次按下下按键，电机停止转动。
示例1操作原理：将示例1列举的电机接入主控制器，最多可接入4个不同类型的输出模块。主控制器与输出模块采用的通信方式为IIC通信方式。执行器的6个引脚为：5V正极、负极、SDA、SCL、3.3V，输出模块的IIC地址为：电机模块0x67，触摸变色LED模块0x40。当按上按键的时候，按键标志位变为1，主控制器会对输出口的模块地址进行识别，当识别到的地址为输出类型时，发送输出模块执行指令。当再次按下上按键的时候，按键标志位变为0，主控制器会对输出口的模块地址进行识别，当识别到的地址为输出类型时，发送输出模块停止指令。
输入模块控制输出模块使用。主控制器开机后，主控制器蓝牙状态指示灯为蓝色，表示蓝牙未连接。此时，可以用输入端口1234控制ABCD。并且这种控制方式为单独控制方式。例如，1端口的输入模块只能控制A端口的输出模块。
示例2：编码器模块控制触摸变色LED模块。1端口接编码器模块，A端口接触摸变色LED模块。当按下编码器模块的按键时，触摸变色LED模块会点亮，向左旋转编码器，触摸变色LED模块的亮度会变暗，向右旋转，触摸变色LED模块的亮度变亮。再次按下编码器模块的按键，触摸变色LED模块熄灭。
示例2操作原理：将示例2列举的传感器依次接入主控制器。最多可接入4个输入模块和4个输出模块。输入输出模块引脚顺序已在示例1中描述。主控制器与输入、输出之间的通信方式为IIC通信。输出类的传感器的通信地址示例1中已经描述。输入模块的地址为：编码器模块0x30,TOF距离传感器模块0x29,声音传感器模块0x27,陀螺仪传感器0x68，手势识别模块。开机后，主控制器会进行IIC地址扫描，当1端口识别到的是编码器模块的IIC地址为0x30,并且A端口识别到的IIC地址为0x40。此时程序会执行编码器控制触摸LED的程序。
blockly软件编程控制。此种控制方式为编程控制方式。在编程模式下，可以通过安卓设备对主控制器上的端口进行编程。通过对输入端口的输入信号，编程控制输出端口的输出信号。例如，编程控制触摸LED的颜色。
示例3：安卓设备与主控制器的连接方法为蓝牙连接。当成功连接蓝牙后，主控制器的蓝牙指示灯会闪烁。编程模块语句如图3所示，依次设置输出端口1端口为黄色，绿色，紫色。
示例3操作原理：按照示例三的连接方法依次接入传感器。然后打开安卓设备的蓝牙开关，连接主控制器。然后依次拖动三个模块。安卓设备会通过蓝牙让主控制器发送一组数据包。该数据包包括控制的端口，端口的IIC地址，控制端口的颜色标记。此时主控制器检测到1端口的地址为0x40时，会控制触摸LED的不同色颜色。
主控与主控之间蓝牙连接控制。
主控制A与主控制器B之间可以通过蓝牙控制。在连接蓝牙时，主控制器A与主控制器B之间需要先通过type C数据线建立通信连接，然后按下蓝牙按键，此时主控制器A蓝牙指示灯会变为橙色，主控制器B蓝牙指示灯会由蓝色变成绿色。表示蓝牙已经连接成功，主控制器A为主机，主控制器B为从机。
示例4：主控制器A输入(声音模块)控制主控制器B输出(电机模块)。两个主控建立蓝牙连接以后，主控制器A的1234输入类端口控制主控制器B的ABCD输出类端口。并且这种控制方式也是单独控制模式。此时，当主控制器1端口上声音传感器检测到声音信号时，B主控制器电机输出端口会转动。同理，这种控制方式也是单独控制的。例如，主控制器A1端口只能控制主控制器B A端口。
示例4操作原理：将示例4的描述方法一次接入传感器，当两个部分建立蓝牙通信以后，此时主控制器A就可以控制主控制器B。主控制器A最多可以接入4个输入模块，主控制器B最多可以接入4个输出模块。输入输出模块引脚顺序已在示例1中描述。主控制器与输入、输出之间的通信方式为IIC通信。输出类的传感器的通信地址示例1中已经描述。输入类的传感器的通信地址示例3中已经描述。开机后，主控制器A、主控制器B会进行地址扫描，当主控制器A识别到的IIC地址是0X27，并且主控制器B识别到的IIC是0x67。此时，程序会执行省心传感器控制电机的程序。
特点：1.本套装有四种不同的控制方式。主控制器直接控制、输入输出控制，蓝牙连接控制、编程控制。可以让使用者任意搭建不同场景完成多种不同的操作体验。
2.本套装主控制器、输入模块、输出模块采用的通信方式为IIC通信，兼容性强，并且四路输入输入可以同时控制，控制方式更加灵活。
3.本发明在编程过程中无需上位机，只需要将编程块直接接入主控制器即可，避免儿童长时间接触电子产品。
4.本产品还支持蓝牙远程控制，并且通过主控制器本身就可以控制。摆脱传统作品线控的局限性，也避免了单独适配遥控器的繁琐。
5.自研blockly编程软件，控制方式更加简单，利于用户使用。
6.本发明除了有配套的积木模块外，还兼容乐高小颗粒积木，可以完美安装在乐高作品中。
7.本发明色彩鲜艳，不同种类积木区分性强。
8.本发明可玩性及教育性价值高，使用食品级ABS安全性高，可升级扩展，方便使用，可以实s现清晰的顺序和逻辑，可以锻炼孩子的规则意识。
上述虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (7)
1.一种多模块教育机器人套件，包括主控制器(1)，主控制器(1)内置有蓝牙模块，主控制器(1)包含至少四路IIC输入接口、四路IIC输出接口、四个控制按键、蓝牙按键、开关按键、蓝牙指示灯、扬声器、电源指示灯、USB type-C接口，其特征是：所述多模块教育机器人套件还包括输入模块和输出模块，输入模块和输出模块都连接主控制器(1)，输入模块包括手势传感器模块(3)、TOF距离传感器模块、编码器模块(5)、声音传感器模块(2)、陀螺仪传感器，输出模块包括LED模块(4)、马达模块。
2.根据权利要求1所述的一种多模块教育机器人套件，其特征是，所述编码器模块(5)设置至少两个，LED模块(4)设置至少两个，LED模块(4)为可触摸变色的LED模块(4)，马达模块设置至少两个。
3.根据权利要求1所述的一种多模块教育机器人套件，其特征是，所述LED模块(4)包括LED灯、触摸按键、单片机、通信接头，所述LED灯为内置IC控制电路的全彩灯珠，单片机的通信端口连接通信接头，触摸按键的信号输出端和LED灯的数据接收端都连接单片机的引脚。
4.根据权利要求3所述的一种多模块教育机器人套件，其特征是，所述LED灯的型号为WS2812-5050-RGB-LED。
5.根据权利要求3所述的一种多模块教育机器人套件，其特征是，所述触摸按键为单键电容触摸芯片，触摸按键的型号为TTP223-BA6。
6.根据权利要求1所述的一种多模块教育机器人套件，其特征是，所述编码器模块(5)括单片机、编码开关、通信接头、旋钮、壳体，编码开关连接单片机，单片机的通信端口连接通信接头，编码开关设有可360度旋转的按压开关，单片机、编码开关安装在壳体中，旋钮连接编码开关的按压开关，壳体上设置有与通信接头对应的缺口，通信接头插入缺口并向外延伸。
7.根据权利要求6所述的一种多模块教育机器人套件，其特征是，编码开关的型号为EC06。
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