CN205600737U - 一种机器人舞蹈的实物化编程模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人舞蹈的实物化编程模块，为面向机器人对接并程控两种以上舞蹈动作的子程序编辑器，机器人搭建有舵机、电机及主控板。特别地，该实物化编程模块设有相关联的动作编辑板、指令模块、微控板及其交互数据接口，动作编辑板设有对应舵机、电机且数量匹配的手动调控部以及定位寄存部、动作记录部；通过手动调控部调制定位舵机、电机，定位寄存器分别记录机器人各个位置状态下全部舵机、电机的数据集合于存储部，动作记录部择取若干定位寄存器的两种数据集合并结合延时指令编排整合存储为机器人的一个舞蹈动作子程序。本实用新型提高了对机器人的操控效率和直观性，动作到位精度高，能够避免编程语言抽象化的缺陷。

Description

一种 机器人舞蹈的实物化编程模块

技术领域

本实用新型属于人机交互领域，具体涉及到对教学、生活各类机器人实施实物化编程的实现模块。

背景技术

进入21世纪，信息技术推动下知识社会的形成及其对技术创新的影响进一步被认识，科学界进一步反思对创新的认识：技术创新是一个科技、经济一体化过程，是技术进步与应用创新“双螺旋结构”（创新双螺旋）共同作用催生的产物，而且知识社会条件下以需求为导向、以人为本的创新2.0模式（创客）进一步得到关注。在这个世纪里，创客将成为世界的领导者，引领世界走向更加辉煌的一页。

伴随着当代中国乃至世界对创客的越来越关注，全民创客时代已经来临。在互联网时代的今天，计算机和网络已经成为人们生活中必不可缺少的一部分。作为创客，也必须掌握一项基础技能，就是“编程”。程序是计算机的大脑，也只有掌握“编程”的技能，然后才能够参与到计算机创新制作过程中来。

传统的编程通常是通过键盘输入文本语言来完成。这种编程方式对于计算机初学者而言，理解和使用起来很不方便，主要原因是传统编程语言中的语法和复杂指令，难以被理解和记忆，同时还需要进行大量输入工作。而一般儿童和新手很难记住和理解程序语言的语法、逻辑关系和程序架构等非常专业的知识。现有技术公开了一些实物编程方法和系统，通过图像采集实物编程块的表面识别码，再转换为对应的功能语义序列，用户通过在摄像区域摆放具有识别码的实物模块来进行简单编程，这种实物化的编程方法虽然简单，但其仍然是一种乏味的程序，对于激发儿童及新手学习的效果上并不十分突出和有效。

除开儿童的启蒙和新手的教育外，人们生活中和工作中需要用到编程的情况依旧挺多的。特别是各种机器人表演都需要专业人员事先进行复杂的编程及输入，甚至需要经历较长过程的程序调制方可达到预期目标。然而这依然无法避免枯燥的编程作业，而且效率低下。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种机器人舞蹈的实物化编程模块，使得机器人能被实物化编程，灵活调试，更高效率地完成机器人舞蹈的程序设计和接入执行。

本实用新型的上述目的，其得以实现的技术解决方案为：一种机器人舞蹈的实物化编程模块，为面向机器人对接并程控两种以上舞蹈动作的子程序编辑器，所述机器人搭建有舵机、电机及主控板，且主控板一体集成设有CPU、主存器、实物编程积木下载接口和分别对应各个舵机、电机的输出端口，其特征在于：所述实物化编程模块设有相关联的动作编辑板、指令模块、微控板及其存储部，所述微控板连有外接数据交互的扩展接口，而所述动作编辑板设有对应舵机、电机且数量匹配的手动调控部以及M个定位寄存部、N个动作记录部；手动调控部调制舵机、电机定位，M个定位寄存器分别记录机器人M个位置状态下全部舵机的角度集合及电机的通断集合于存储部，且每个定位寄存器与下一个定位寄存器之间设有延时指令部，每个动作记录部择取全部定位寄存器的两种数据集合并结合延时指令编排整合存储为机器人的一个舞蹈动作子程序，并以唯一匹配的指令代码交互存储于主存器之中；其中M、N为大于2的整数全部。

进一步地，所述舵机、电机设于机器人各个关节处，所述手动调控部为一一对应调节舵机角度的旋钮、驱动电机通断的按钮。

进一步地，所述机器人的舞蹈动作至少包括下蹲、半蹲、起立、弯腰、抬头、低头、扭头、前踢腿、侧踢腿及其中几个动作的组合编排。

进一步地，所述实物编程积木下载接口外接实物编程积木，所述实物编程积木至少包括指令代码调用模块、重复模块，条件选择模块和延时模块。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的优点和技术效果：该实物化编程模块将传统编程语言的复杂语句简单化为简单的实物手动操作编程，大幅提高了对机器人的操控效率，而且实物化操作，对象响应更直观，动作到位精度高，能够避免编程语言抽象化的缺陷。

附图说明

图1为本实用新型实物化编程模块的整体架构示意图。

图2为本实用新型实物化编程模块应用于机器人舞蹈的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实例和附图对本实用新型技术方案作进一步说明。所举的实施例仅是对本实用新型产品或方法作概括性例示，有助于更好地理解本实用新型。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应该视为落在本实用新型的保护范围之内。

本创作者针对当前传统文本语言编程较为死板、抽象且效率低下等不足现状，创新提出了一种机器人舞蹈的实物化编程模块，并以此实现了编程作业的具象化，提高了“编程”的灵活性。

首先概括来看：本实用新型一种机器人舞蹈的实物化编程模块，为面向机器人对接并程控两种以上舞蹈动作的子程序编辑器。如图1所示，作为基础该机器人1搭建有对应动作的若干种响应部12及主控板11，且主控板11一体集成设有CPU111、主存器113、实物编程积木下载接口112和分别对应各个响应部的输出端口114。这里，CPU是机器人的核心处理单元，主要负责程序的编解码，而主存器则用于保存来自实物化编程模块的子程序数据。在CPU执行程序时，依次通过输出端口驱动各响应部，执行相应的动作。作为本申请的创新特征，上述实物化编程模块设有相关联的动作编辑板、微控板及其面向主控板的交互数据接口，而该动作编辑板21设有可选的拨档开关24及对应一种响应部且数量匹配的手动调控部211、212以及M个定位寄存部221、N个动作记录部23；该手动调控部调制定位响应部，M个定位寄存器分别记录机器人M个位置状态下全部响应部的数据集合，且每个定位寄存器与下一个定位寄存器之间设有延时指令部，包括与延时指令相匹配的操控按钮222、旋钮25，每个动作记录部择取全部定位寄存器的数据集合并结合延时指令编排整合为机器人的一个舞蹈动作子程序，并在与机器人接口互联后传送至主存器之中、供CPU调用执行。其中M、N为大于2的整数。而且，上述实物编程积木下载接口外接实物编程积木，而实物编程积木至少包括指令代码调用模块32、34、重复模块，条件选择模块33和延时模块31。需要说明的是，图1所示中主控板左侧的实物编程积木下载接口从功能上区分，可以理解为动作编辑下载接口更准确，专门对应接收动作编辑版的输出子程序。

基于上述实物化编程模块对机器人编辑两种以上舞蹈动作子程序，概括而言包括如下步骤：

Ⅰ、分解机器人任一种动作的M个位置状态及相邻两个位置状态间的时间间隔及逻辑关系，得到动作流程图；

Ⅱ、对应每个位置状态定义全部程控舵机、电机的状态数据集合并记录于各个定位寄存器之中；

Ⅲ、根据步骤Ⅰ所得的动作流程图择取全部定位寄存器并结合延时指令、整合存储为动作子程序；

Ⅳ、将动作子程序通过交互数据接口载入机器人中，并以唯一匹配的指令代码存储于主存器之中。在程序具体运行时，通过各种实物编程积木搭建程序运行的流程图，这里实物编程积木包括对应指令代码的指令代码调用模块。主控板在运行流程图时当触及指令代码部分，便直接调用主存器中对应指令代码的动作程序。从而使机器人做出相应的舞蹈动作。

由于本实用新型实物化编程模块具有多用途灵活的应用能力，为便于进一步直观理解本实用新型技术方案，以下便详细介绍机器人舞蹈编辑实施例的细节结构和具体编程方式。

机器人设计有至少包括下蹲、半蹲、起立、弯腰、抬头、低头、扭头、前踢腿、侧踢腿，甚至将这些动作中的几个组合编排能够形成连贯的舞蹈动作，从而提供了机器人操作者进行舞蹈编程的具象化工具。如图2所示，本实施例中该机器人设有主控板31，且舵机、电机为机器人各个关节处所设的舵机33、电机34，同时不难发现机器人头部设有表情板32（本申请对表情板的编程方面省略描述）。对应该些舵机、电机，上述手动调控部211为一一对应调节舵机角度的旋钮、驱动电机通断的按钮（未具体图示），能够对机器人全身每个舵机及电机实施单独控制和高精度调节。M个定位寄存器分别记录机器人M个位置状态下全部舵机的角度集合及电机的通断集合，每个动作记录部择取全部定位寄存器的角度集合和通断集合并结合延时指令编排整合存储为机器人的一种动作。

更具体的描述来看，假设需要编程机器人舞蹈中一个半蹲动作时，分解机器人任一种动作的M个位置状态及相邻两个位置状态间的时间间隔及逻辑关系，得到动作流程图；例如可将半蹲动作从直立、半蹲、直立分解为八个以上的机器人位置状态，并通过手动调控部控制各个舵机、电机至所需的分解位置，记录每个位置状态下全部舵机、电机的角度集合和通断集合并记录于各个定位寄存器之中；而后根据动作流程图择取相应的定位寄存器及指令模块，控制各个位置状态及其间的延时等，并在动作记录部中整合为一个半蹲动作的子程序（生成一长串二进制代码），该子程序交互存储与主控板中并被冠以唯一匹配的指令代码（接受外部的指令代码调用模块调取使用），并当实物化编程模块通过扩展接口与机器人的实物编程积木下载接口对接时，由机器人执行该子程序实施半蹲动作。

同理，通过上述实物具象化的编程操作，还可以编制起立、弯腰、抬头、低头、扭头、摆臂、扭腰、前跨、后撤步、侧踢腿等多种动作，并创作性地结合各类循环、延时指令模块实现完整的编舞。

综上实施例的详细介绍可以理解到，与现有技术相比，本实用新型具有十分突出的优点和技术效果：将传统编程语言的复杂语句简单化为简单的实物手动操作编程，大幅提高了对机器人的操控效率，而且实物化操作，对象响应更直观，动作到位精度高，能够避免编程语言抽象化的缺陷。

Claims (4)

1.一种机器人舞蹈的实物化编程模块，为面向机器人对接并程控两种以上舞蹈动作的子程序编辑器，所述机器人搭建有舵机、电机及主控板，且主控板一体集成设有CPU、主存器、实物编程积木下载接口和分别对应各个舵机、电机的输出端口，其特征在于：所述实物化编程模块设有相关联的动作编辑板、指令模块、微控板及其存储部，所述微控板连有外接数据交互的扩展接口，而所述动作编辑板设有对应舵机、电机且数量匹配的手动调控部以及M个定位寄存部、N个动作记录部；手动调控部调制舵机、电机定位，M个定位寄存器分别记录机器人M个位置状态下全部舵机的角度集合及电机的通断集合于存储部，且每个定位寄存器与下一个定位寄存器之间设有延时指令部，每个动作记录部择取全部定位寄存器的两种数据集合并结合延时指令编排整合存储为机器人的一个舞蹈动作子程序，并以唯一匹配的指令代码交互存储于主存器之中；其中M、N为大于2的整数全部。

2.根据权利要求1所述机器人舞蹈的实物化编程模块，其特征在于：所述舵机、电机设于机器人各个关节处，所述手动调控部为一一对应调节舵机角度的旋钮、驱动电机通断的按钮。

3.根据权利要求1所述机器人舞蹈的实物化编程模块，其特征在于：所述机器人的舞蹈动作至少包括下蹲、半蹲、起立、弯腰、抬头、低头、扭头、前踢腿、侧踢腿及其中几个动作的组合编排。

4.根据权利要求1所述机器人舞蹈的实物化编程模块，其特征在于，所述实物编程积木下载接口外接实物编程积木，所述实物编程积木至少包括指令代码调用模块、重复模块，条件选择模块和延时模块。