CN211306325U - 用于编程学习的魔方机器人组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于编程学习的魔方机器人组件，由至少一个具有磁吸面的魔方组成，所述魔方包括长方体型且具有容纳腔室的壳体，壳体的至少一个侧面上设有磁吸装置和位于磁吸装置中间的通信装置，所述的通信装置包括设置在壳体的至少一个内侧壁上的通信板，通信板中部设有传输端口；所述通信装置还包括设置在通信板对应壳体侧壁上的通信针，通信针的外端伸出壳体外部，通信针的内端与传输端口相接触。本实用新型将魔方和编程学习融合成为用于编程学习的机器人，通过磁吸面贴合进行编程指令的传输，使得魔方的状态进行改变，能够方便且直观的学习到编程的方法和编程的思维，极大的提高了学习编程的便捷性。

Description

用于编程学习的魔方机器人组件

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，特别涉及一种用于编程学习的魔方机器人组件。

背景技术

机器人是一种按照人的意愿行动的机器，人们制造它，是为了减轻人的负担，假如我们要制作或者控制一个机器人，就需要学会和机器人对话，这就是编程，编程是一门和机器对话的语言。在编程的学习中，由于专业性强，难度大，往往使人们或学生学习不得要领。现有的编程学习，例如海龟画图、编程猫等都是依靠屏幕虚拟动画形象实现编程动作，检验编程思路的正确与否，现有的智能学习机器人多用于学习单片机指令，在机械结构上均只能采用单一的机器人结构加以使用，不能让使用者自由的通过简单的拼接组合成多种结构和形状的机器人，无法针对不同形状和构造的机器人根据使用者的需要方便的编写和向机器人输入有针对性的计算机程序，并同时通过实现对机器人的控制，以及实现机器人对周围环境信号进行识别和反应功能。因此，现有技术当中的机器人技术对于使用者在结构形状选择性、计算机程序编写使用的灵活性以及对环境识别反馈性上均有较大局限，不能给予使用者较大的自由发挥的空间，没有实现寓教于乐，限制了对其智力的有效开发，不适合学生学习编程，检验编程思路。魔方是一种集益智和趣味的游戏道具，深受孩子们的欢迎。如何将编程教学和魔方进行结合达到寓教于乐的目的，实现新颖有趣的人机互动，以提高编程学习的有效性是申请人亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种编程学习的模块化机器人控制方法、装置、系统及机器人。本实用新型将魔方和编程学习融合成为用于编程学习的机器人，通过磁吸面贴合进行编程指令的传输，使得魔方的状态进行改变，能够方便且直观的学习到编程的方法和编程的思维，极大的提高了学习编程的便捷性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案如下：用于编程学习的魔方机器人组件，由至少一个具有磁吸面的魔方组成，所述魔方包括长方体型且具有容纳腔室的壳体，壳体的至少一个侧面上设有磁吸装置和位于磁吸装置中间的通信装置，所述的通信装置包括设置在壳体的至少一个内侧壁上的通信板，通信板中部设有传输端口；所述通信装置还包括设置在通信板对应壳体侧壁上的通信针，通信针的外端伸出壳体外部，通信针的内端与传输端口相接触；所述魔方包括至少一个编程魔方和执行魔方；所述执行魔方上设有动作运行装置，动作运行装置连接有执行处理器，执行处理器分别与执行魔方各侧面上的通信装置连接；所述编程魔方上设有编程控制电路板，编程控制电路板分别与编程魔方各侧面上的通信装置连接；所述编程魔方的壳体侧面上还设置有编程装置，编程装置与编程控制电路板连接。

上述的用于编程学习的魔方机器人组件，所述通信板上还设有围绕传输端口呈环状的接地环以及多个呈环状分布的导电片；所述通信板和壳体的侧面之间设有接地金属片和电源金属片，所述的接地金属片的内端与接地环相接触，接地金属片的外端伸出壳体外部；所述电源金属片的内端与导电片相接触，电源金属片的外端伸出壳体外部。

前述的用于编程学习的魔方机器人组件，所述壳体的侧面中部设有传输孔，通信针嵌设在传输孔内；以传输孔为中心向外呈包围状分布有多个第一嵌设孔和第二嵌设孔，相邻的第二嵌设孔之间设有凸起的卡块，卡块上设有安装孔，磁吸装置设置在安装孔内；所述接地金属片上设有第一卡口和第二卡口，第一卡口和第二卡口均嵌设在第一嵌设孔内；所述电源金属片上分布有与第二嵌设孔相配合的凸型块，相邻凸型块之间设有与安装孔相配合的磁贴凸垫，所述磁吸装置嵌设在安装孔内并与磁贴凸垫相接触；相邻的魔方通过磁吸面进行贴合，所述卡块嵌入相邻魔方的相邻卡块之间，卡块上的磁吸装置与相邻魔方的电源金属片上的凸型块相接触，通信针之间相互接触，接地环之间相互接触，用于磁吸后形成通信连接。

前述的用于编程学习的魔方机器人组件，所述的通信针包括呈凸字型的通信壳，通信壳的底端设有与传输端口连接的通信触点，通信壳内设有与通信触点相连接的伸缩传输针。

前述的用于编程学习的魔方机器人组件，所述编程魔方的壳体的侧面上设置有显示模块，显示模块与编程控制电路板连接；所的编程装置为编码器，编程装置连接有设置在壳体上的数值旋钮，所述数值旋钮所调整的数值经编码器在显示模块中显示。

前述的用于编程学习的魔方机器人组件，所述动作运行装置包括在壳体的侧面上开设的两个滚动口，滚动口上设有转动轴，转动轴上套设有辊轮和从动齿轮；所述滚动口之间设有支架孔，支架孔上安装有电机支架，电机支架上安装有驱动电机；所述驱动电机的输出端设有与从动齿轮相啮合的主动齿轮。

前述的用于编程学习的魔方机器人组件，所述的魔方还包括至少一个的感知魔方，感知魔方内具有感知模块和感知处理器；所述感知模块用于获取外界信号，经感知处理器处理转化成感知信号；所述感知魔方通过与执行魔方磁吸贴合，两者的通信装置接触连接，感知魔方的感知信号通过通信装置传输至执行魔方的执行处理器，执行处理器读取与感知信号相对应的驱动指令，并控制动作运行装置根据驱动指令执行相应的驱动动作。

前述的用于编程学习的魔方机器人组件，所述的感知模块为传感器，包括亮度传感器、距离传感器或温度传感器中的一种。

前述的用于编程学习的魔方机器人组件，所述执行魔方和感知魔方之间还连接有思考魔方，思考魔方内具有思考处理器，所述思考处理器用于处理感知信号，包括相反处理、隔断处理、取大处理、取小处理、传导处理和阈值处理。

与现有技术相比，本实用新型通过魔方和魔方相互之间磁吸贴合，实现相邻魔方的编程指令的传输和输出，本实用新型通过采用通信针单向通信的方式，使得魔方在磁吸贴合后可以根据编程的对驱动信号进行调节，实现算法、顺序、因果、循环、分支、条件、调试等编程方法的具现化，用于程序结构清楚剖析；本实用新型通过磁吸贴合后编程魔方和执行魔方相互之间进行通信，通过编程魔方用于编码程序或导入程序，并通过程序运行输出驱动信号，执行魔方中的执行处理器读取与驱动信号对应的驱动指令，并控制驱动模块根据驱动指令执行相应的驱动动作；本实用新型通过执行魔方根据驱动指令进行行动变化，用于对编程方法运行结果的表现，方便学会任务分解、抽象、算法、调试、达到目的的编程思维，从而极大的提高了学习编程的便捷性和有效性。此外，本实用新型还通过设置电源魔方，用于向相邻的魔方进行供电；同时电源魔方的处理器经通信针获取连接的魔方信息(魔方的数量和种类)并反馈至电源，根据连接的魔方信息调节电源的供电参数。本实用新型还设置感知魔方，由感知魔方用于获取外界信号，经过处理转化为具有数值、状态或时间属性的第二动作指令，而执行魔方可以接收到感知魔方的第二动作指令并执行，执行魔方可以依据第二动作指令进行状态、数值或时间的变化，进行程序反馈，方便由外界的信号来进行编码程序运行后的表达，使得程序运行的结果更加容易体现。本实用新型还设置了思考魔方，思考魔方可以处理第一动作指令或第二动作指令，并具有相应的隔断功能，防止感知魔方相互之间的第一数字信号混淆，实现程序结构的可运行性；本实用新型还提供了以多面体结构的为主体的机器人框架，通过优化了多面体结构中侧面的构造，使得通信装置嵌设在传输孔内，通信装置中的接地金属片和电源金属片可以非常适配的卡设在侧面上，并将磁吸装置设置在安装孔和磁贴凸垫之间，安装非常的稳固且适配。本实用新型通过将通信针中的伸缩传输针与通信壳之间相互可以伸缩配合，使得在通信针相互连接是具有更稳定的接触，而且可以防止长期使用时，由于表面磨损导致接触不灵的现象。

附图说明

图1是通信装置的爆炸结构示意图；

图2是通信板的结构示意图；

图3是通信装置的另一外形结构示意图；

图4是通信针的结构示意图；

图5是编程魔方的结构示意图；

图6是编程魔方的内部结构示意图；

图7是编码装置的结构示意图；

图8是执行魔方的动作运行装置结构示意图；

图9是执行魔方的壳体结构示意图；

图10是执行魔方与编程魔方磁吸的连接示意图；

图11是感知魔方的内部结构示意图；

图12是思考魔方的内部结构示意图；

图13是感知魔方、思考魔方和执行魔方磁吸连接示意图。

附图标记：

1、编程魔方；2、感知魔方；3、思考魔方；4、执行魔方；5、磁吸装置；6、通信装置；7、感知模块；8、感知处理器；9、思考处理器；10、动作运行装置；11、执行处理器；12、编程控制电路板； 13、传输孔；14、第一嵌设孔；15、第二嵌设孔；16、安装孔；17、通信环；18、电源金属片；19、第一卡口；20、第二卡口；21、通信弹片；22、凸型块；23、磁贴凸垫；24、磁吸装置；25、壳体；26、通信板；27、传输端口；28、通信针；29、接地环；30、导电片；31 编程装置；32、通信壳；33、通信触点；34、伸缩传输针；35、显示模块；36、数值旋钮；37、滚动口；38、转动轴；39、辊轮；40、从动齿轮；41、支架孔；42、电机支架；43、驱动电机；44、主动齿轮； 45、限位凸起；46、卡位块；47、限位槽口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。

实施例：用于编程学习的魔方机器人组件，所述魔方包括由磁吸多面的壳体24组成的一编程魔方1和一个的执行魔方4；如图1-2 所示，所述魔方包括长方体型且具有容纳腔室的壳体24，所述壳体 24侧面上设有磁吸装置5和位于磁吸装置5中间的通信装置6，通信装置6之间相互连接；所述的通信装置6包括设置在壳体24的至少一个内侧壁上的通信板26，通信板26中部设有传输端口27；所述通信装置6还包括设置在通信板26对应壳体24侧壁上的通信针28，如图4所示，所述的通信针28包括呈凸字型的通信壳32，通信壳32 的底端设有与传输端口27连接的通信触点33，通信壳32内设有与通信触点33相连接的伸缩传输针34，将通信针28中的伸缩传输针 34与通信壳32之间相互可以伸缩配合，使得在通信针28相互连接是具有更稳定的接触，而且可以防止长期使用时，由于表面磨损导致接触不灵的现象。所述通信针28的外端伸出壳体24外部，通信针28的内端与传输端口27相接触，所述壳体24侧面中部设有传输孔 13，通信装置6嵌设在传输孔13内；以传输孔13为中心向外呈包围状分布有多个第一嵌设孔14和第二嵌设孔15，相邻的第二嵌设孔15 之间设有凸起的卡块25，卡块25上设有安装孔16，磁吸装置5设置在安装孔16内；所述通信板26上还设有围绕传输端口27呈环状的接地环29以及多个呈环状分布的导电片30；所述通信板26和壳体 24的侧面之间设有接地金属片17和电源金属片18，所述的接地金属片17的内端与接地环29相接触，接地金属片17的外端伸出壳体24 外部；所述电源金属片18的内端与导电片30相接触，电源金属片 18的外端伸出壳体24外部；所述接地金属片17上设有第一卡口19 和第二卡口20，第一卡口19和第二卡口20均嵌设在第一嵌设孔14 内；所述第二卡口20上还设有接地弹片21；所述电源金属片18上分布有与第二嵌设孔15相配合的凸型块22，相邻凸型块22之间设有与安装孔16相配合的磁贴凸垫23，所述磁吸装置5嵌设在安装孔 16内并与磁贴凸垫23相接触。在另一种实施例当中，如图3所示，将第二嵌设孔15的形状设置成圆形，与之配合的凸型块22同样设置成了圆形，并在壳体上设置限位凸起45和卡位块46，将电源金属片 18嵌设在卡位块之间，使限位槽口47卡设在限位凸起内，形成配合，使得电源金属片18更加的稳定。相邻的魔方通过磁吸面进行贴合，所述卡块25嵌入相邻魔方的相邻卡块之间，卡块25上的磁吸装置5 与相邻魔方的电源金属片18上的凸型块22相接触，通信针28之间相互接触，接地环29之间相互接触，用于磁吸后形成通信连接。如图5-6所示，所述编程魔方1上设有编程控制电路板12，编程控制电路板12分别与编程魔方1各侧面上的通信装置6连接；所述编程魔方1的壳体侧面上还设置有编程装置31，编程装置31与编程控制电路板12连接，如图7所示，所述的编程装置31为编码器，编码器的型号为EC1103S旋钮编码器，其中EC11-A端接P17，中间的C端接GND,EC11-B端接P30,两侧的端口一端接电源，一端接GND；通过数值旋钮进行编码器的数值调节，产生不同的脉冲信号。当然在另一种实施例中，所述的编程装置可以是与电脑连接的USB数据接口，通过USB数据接口将电脑程序之间传输至编程魔方1中。如图8所示，所述执行魔方4上设有动作运行装置10，动作运行装置10连接有执行处理器11，执行处理器11分别与执行魔方4各侧面上的通信装置 6连接；如图9所示，所述动作运行装置10包括在壳体24的侧面上开设的两个滚动口37，滚动口37上设有转动轴38，转动轴38上套设有辊轮39和从动齿轮40；所述滚动口37之间设有支架孔41，支架孔41上安装有电机支架42，电机支架42上安装有驱动电机43；所述驱动电机43的输出端设有与从动齿轮40相啮合的主动齿轮44。如图10所示，所述编程魔方1包括编程调节魔方101和编程贴片魔方102，通过通信模块的连接，编程调节魔方101对编程贴片魔方102 内的驱动信号进行调节，调节完毕后，编程贴片魔方102与执行魔方 4磁吸贴合，编程贴片魔方102通过通信模块6将驱动信号传输至执行魔方4的执行处理器11，执行处理器11读取与驱动信号对应的驱动指令，控制动作运行装置10根据驱动指令执行相应的驱动动作。

进一步地，如图11所示，所述的魔方还包括至少一个的感知魔方2和执行魔方4，感知魔方2内具有感知模块7和感知处理器8，执行魔方4内具有动作运行装置10和执行处理器11；所述感知模块 7用于获取外界信号，经感知处理器8处理转化成感知信号，所述感知模块7为传感器，用于感知和采集外部环境参数，根据预设的需求传感器可以采用亮度传感器、距离传感器或温度传感器，上述传感器均可采用本领域最为常规的、最为普通的、可市售获得的传感器品牌或型号，比如亮度传感器可以采用illumination亮度感应传感器，温度传感器可以采用Omega温度传感器，距离传感器可以采用PCR 雷达距离传感器。比如illumination亮度感应传感器上课以用于随时感应周围的亮暗程度，利用它自带的模拟光电池，检测前方的光强并给出相应的数值；所述感知魔方2通过与执行魔方4磁吸贴合，两者的通信装置6接触连接，感知魔方2的感知信号通过通信装置6 传输至执行魔方4的执行处理器11，执行处理器11读取与感知信号相对应的驱动指令，并控制动作运行装置10根据驱动指令执行相应的驱动动作。

再进一步地，如图13所示，所述执行魔方4和感知魔方2之间还连接有思考魔方3，如图12所示，所述思考魔方3内设置有思考处理器9，思考处理器9分别与思考魔方3各侧面上的通信装置6连接；在感知魔方2获取外界传感信息时，将其转化成第一感知信号并输出，思考魔方3接收到的数字信号后按照烧录的程序对其进行相应处理相反、最大、最小、阈值，形成第二感知信号并传输至执行魔方4，执行魔方4接收到第二感知信号，并读取与第二感知信号对应的驱动指令，控制动作运行装置10根据驱动指令执行相应的驱动动作。当然，在另外一种实施例中，感知魔方2与执行魔方4直接连接，执行魔方4接收到第一感知信号，并读取与第一感知信号对应的驱动指令，控制动作运行装置10根据驱动指令执行相应的驱动动作。

Claims (9)

1.用于编程学习的魔方机器人组件，其特征在于：由至少一个具有磁吸面的魔方组成，所述魔方包括长方体型且具有容纳腔室的壳体(24)，壳体(24)的至少一个侧面上设有磁吸装置(5)和位于磁吸装置(5)中间的通信装置(6)，所述的通信装置(6)包括设置在壳体(24)的至少一个内侧壁上的通信板(26)，通信板(26)中部设有传输端口(27)；所述通信装置(6)还包括设置在通信板(26)对应壳体(24)侧壁上的通信针(28)，通信针(28)的外端伸出壳体(24)外部，通信针(28)的内端与传输端口(27)相接触；所述魔方包括至少一个编程魔方(1)和执行魔方(4)；所述执行魔方(4)上设有动作运行装置(10)，动作运行装置(10)连接有执行处理器(11)，执行处理器(11)分别与执行魔方(4)各侧面上的通信装置(6)连接；所述编程魔方(1)上设有编程控制电路板(12)，编程控制电路板(12)分别与编程魔方(1)各侧面上的通信装置(6)连接；所述编程魔方(1)的壳体侧面上还设置有编程装置(31)，编程装置(31)与编程控制电路板(12)连接。

2.根据权利要求1所述的用于编程学习的魔方机器人组件，其特征在于：所述通信板(26)上还设有围绕传输端口(27)呈环状的接地环(29)以及多个呈环状分布的导电片(30)；所述通信板(26)和壳体(24)的侧面之间设有接地金属片(17)和电源金属片(18)，所述的接地金属片(17)的内端与接地环(29)相接触，接地金属片(17)的外端伸出壳体(24)外部；所述电源金属片(18)的内端与导电片(30)相接触，电源金属片(18)的外端伸出壳体(24)外部。

3.根据权利要求2所述的用于编程学习的魔方机器人组件，其特征在于：所述壳体(24)的侧面中部设有传输孔(13)，通信针(28)嵌设在传输孔(13)内；以传输孔(13)为中心向外呈包围状分布有多个第一嵌设孔(14)和第二嵌设孔(15)，相邻的第二嵌设孔(15)之间设有凸起的卡块(25)，卡块(25)上设有安装孔(16)，磁吸装置(5)设置在安装孔(16)内；所述接地金属片(17)上设有第一卡口(19)和第二卡口(20)，第一卡口(19)和第二卡口(20)均嵌设在第一嵌设孔(14)内；所述电源金属片(18)上分布有与第二嵌设孔(15)相配合的凸型块(22)，相邻凸型块(22)之间设有与安装孔(16)相配合的磁贴凸垫(23)，所述磁吸装置(5)嵌设在安装孔(16)内并与磁贴凸垫(23)相接触；相邻的魔方通过磁吸面进行贴合，所述卡块(25)嵌入相邻魔方的相邻卡块之间，卡块(25)上的磁吸装置(5)与相邻魔方的电源金属片(18)上的凸型块(22)相接触，通信针(28)之间相互接触，接地环(29)之间相互接触，用于磁吸后形成通信连接。

4.根据权利要求1所述的用于编程学习的魔方机器人组件，其特征在于：所述的通信针(28)包括呈凸字型的通信壳(32)，通信壳(32)的底端设有与传输端口(27)连接的通信触点(33)，通信壳(32)内设有与通信触点(33)相连接的伸缩传输针(34)。

5.根据权利要求1所述的用于编程学习的魔方机器人组件，其特征在于：所述编程魔方(1)的壳体(24)的侧面上设置有显示模块(35)，显示模块(35)与编程控制电路板(12)连接；所的编程装置(31)为编码器，编程装置(31)连接有设置在壳体上的数值旋钮(36)，所述数值旋钮(36)所调整的数值经编码器在显示模块(35)中显示。

6.根据权利要求1所述的用于编程学习的魔方机器人组件，其特征在于：所述动作运行装置(10)包括在壳体(24)的侧面上开设的两个滚动口(37)，滚动口(37)上设有转动轴(38)，转动轴(38)上套设有辊轮(39)和从动齿轮(40)；所述滚动口(37)之间设有支架孔(41)，支架孔(41)上安装有电机支架(42)，电机支架(42)上安装有驱动电机(43)；所述驱动电机(43)的输出端设有与从动齿轮(40)相啮合的主动齿轮(44)。

7.根据权利要求1所述的用于编程学习的魔方机器人组件，其特征在于：所述的魔方还包括至少一个的感知魔方(2)，感知魔方(2)内具有感知模块(7)和感知处理器(8)；所述感知模块(7)用于获取外界信号，经感知处理器(8)处理转化成感知信号；所述感知魔方(2)通过与执行魔方(4)磁吸贴合，两者的通信装置(6)接触连接，感知魔方(2)的感知信号通过通信装置(6)传输至执行魔方(4)的执行处理器(11)，执行处理器(11)读取与感知信号相对应的驱动指令，并控制动作运行装置(10)根据驱动指令执行相应的驱动动作。

8.根据权利要求7所述的用于编程学习的魔方机器人组件，其特征在于：所述的感知模块(7)为传感器，包括亮度传感器、距离传感器或温度传感器中的一种。

9.根据权利要求7所述的用于编程学习的魔方机器人组件，其特征在于：所述执行魔方(4)和感知魔方(2)之间还连接有思考魔方(3)，思考魔方(3)内具有思考处理器(9)，所述思考处理器(9)用于处理感知信号，包括相反处理、隔断处理、取大处理、取小处理、传导处理和阈值处理。

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