ITTO20010738A1

ITTO20010738A1 - HEXAPODAL ROBOT INSECT-SHAPED, CAPABLE OF MOVING INDEPENDENTLY IN THE ENVIRONMENT FOLLOWING THE BEHAVIOR DESCRIBED BY THE UT

Info

Publication number: ITTO20010738A1
Application number: IT2001TO000738A
Authority: IT
Inventors: Luca Mini
Original assignee: Luca Mini
Priority date: 2001-07-26
Filing date: 2001-07-26
Publication date: 2001-10-26

Description

TITOLO: Robot giocattolo esapodale programmabile a forma di insetto, capace di muoversi autonomamente nell’ambiente seguendo il comportamento descritto dall’utilizzatore mediante l’utilizzo di un nuovo linguaggio di programmazione,. TITLE: Programmable hexapod toy robot in the shape of an insect, capable of moving autonomously in the environment following the behavior described by the user through the use of a new programming language.

DESCRIZIONE: DESCRIPTION:

La presente invenzione ha per oggetto un robot, a sei zampe, costruito prevalentemente con materiale plastico, funzionante a batterie. I robot attualmente conosciuti dal pubblico, presentano o una sola delle caratteristiche presenti nel mio robot, o al massimo due, ma nessuno di essi le contiene tutte contemporaneamente, né tanto meno alcuno di essi è in grado di essere implementato, modificato, o programmato direttamente dal produttore tramite collegamento Internet e l’utilizzo di software apposito, né alcuno di essi è costruito in modo tale da ottimizzare il rapporto costo/prestazioni. The present invention relates to a robot, with six legs, mainly built with plastic material, operating on batteries. The robots currently known to the public have either only one of the characteristics present in my robot, or at most two, but none of them contain them all at the same time, nor are any of them capable of being implemented, modified, or programmed directly. by the manufacturer via an Internet connection and the use of specific software, nor is any of them built in such a way as to optimize the cost / performance ratio.

Il robot è programmabile mediante un computer o utilizzando un accessorio esterno; il movimento ha luogo grazie a 3 servomeccanismi (Fig. 1 ai numeri: 1,2,3); che gestiscono i sei arti che consentono al robot di muoversi ed un ulteriore servomeccanismo (Fig.1 n°4) necessario al movimento della testa, all’interno della quale si trova la circuiteria necessaria per la misurazione delle distanze e per l’udito. The robot can be programmed using a computer or using an external accessory; the movement takes place thanks to 3 servomechanisms (Fig. 1 to the numbers: 1,2,3); that manage the six limbs that allow the robot to move and an additional servomechanism (Fig.1 n ° 4) necessary for the movement of the head, inside which there is the circuitry necessary for measuring distances and for hearing.

Come da Fig.1 il servomeccanismo centrale (n°3) agisce sulle zampe centrali (B,E) sollevandole ed abbassandole alternativamente in modo da sollevare una volta sulla zampa anteriore e posteriore (A,C) di destra e conseguentemente al passo successivo su quelle di sinistra (D,F). As shown in Fig. 1, the central servomechanism (n ° 3) acts on the central legs (B, E) by raising and lowering them alternately in order to lift once on the right front and rear paw (A, C) and consequently on the next step on those on the left (D, F).

I servomeccanismi 1 e 2 invece muovono le zampe anteriori e posteriori dei due lati (0,F) e (A,C) rispettivamente. Stavolta il movimento è longitudinale, il moto sul piano del robot è generato mediante il movimento coordinato dei tre servomeccanismi, si osservi che essendo questi indipendenti il robot può compiere tratti curvi più o meno ampi, e tratti rettilinei in avanti o indietro. Servomechanisms 1 and 2 instead move the front and rear legs of the two sides (0, F) and (A, C) respectively. This time the movement is longitudinal, the motion on the plane of the robot is generated by the coordinated movement of the three servomechanisms, it should be observed that, being these independent, the robot can perform more or less wide curved sections, and straight sections forward or backward.

Il robot, si muove solamente una volta programmato, nel linguaggio proprietario “RBL” (ROBOT BEHAVIORAL LANGUAGE) col quale si descrive il comportamento che il robot stesso deve assumere interagendo con Tambiente esterno, oltre alla possibilità di eseguire dei compiti precisi. The robot moves only once programmed, in the proprietary language "RBL" (ROBOT BEHAVIORAL LANGUAGE) which describes the behavior that the robot must assume when interacting with the external environment, as well as the ability to perform specific tasks.

La programmazione avviene utilizzando un canale seriale bidirezionale, che può usare come mezzo un cavo oppure un sistema radio a raggi infrarossi. Programming takes place using a bidirectional serial channel, which can use a cable or an infrared radio system as a means.

L’aspetto del robot, è ispirato ad una specie di coleottero presente in natura, il cerambice. The appearance of the robot is inspired by a species of beetle present in nature, the cerambice.

Nella Fig. 2, la lettera L indica il telemetro che fornisce al robot la capacità di rilevare distanze tra sé ed un ostacolo, limitatamente ad un certo valore legato al tipo di sensore utilizzato, pertanto può valutare le distanze degli oggetti che gli si parano davanti, fornendogli un certo margine di manovra. Le antenne (lettera I fig.3) sono in grado di informare il robot sulla presenza di eventuali ostacoli qualora si verifichi un contatto, sia pur lieve, tra le antenne e l’ostacolo stesso, di qualunque natura o dimensione esso sia. L’interazione tra utente e robot consente di apprendere i principi della programmazione attraverso un approccio ludico, ed è pertanto particolarmente adatto agli adolescenti, e a quanti intendono avvicinarsi alla spesso incomprensibile e complessa realtà della programmazione. In Fig. 2, the letter L indicates the rangefinder that provides the robot with the ability to detect distances between itself and an obstacle, limited to a certain value linked to the type of sensor used, therefore it can evaluate the distances of the objects facing it. , giving him some leeway. The antennas (letter I fig. 3) are able to inform the robot about the presence of any obstacles if there is contact, even if slight, between the antennas and the obstacle itself, of whatever nature or size it is. The interaction between user and robot allows you to learn the principles of programming through a playful approach, and is therefore particularly suitable for adolescents, and for those who intend to approach the often incomprehensible and complex reality of programming.

Nella pagina seguente si evidenzia come è costituito il sistema Robot: The following page shows how the Robot system is made up:

Il circuito elettronico che controlla e gestisce tutto il sistema, ha il sistema operativo ed il programma di gestione memorizzato in una memoria FLASH, ciò consente l’aggiornamento del firmware residente nel robot da parte dell’utente tramite internet od un altro mezzo di distribuzione e caricamento del software. The electronic circuit that controls and manages the whole system, has the operating system and the management program stored in a FLASH memory, this allows the user to update the firmware resident in the robot via the internet or another means of distribution and loading the software.

DESCRIZIONE DELLE PERIFERICHE: DESCRIPTION OF THE PERIPHERALS:

wisker sx, dx: “ Baffi switch per contatto wisker left, right: “Mustache switch for contact

zampe da 1 a 6 Microswitch che segnalano il contatto al suolo delle zampe (Fig.2 lettera M) paws from 1 to 6 Microswitches that signal the paws contact with the ground (Fig. 2 letter M)

servo dx, cen, sx Movimentazione delle zampe servo right, center, left Leg movement

servo eye Movimentazione del telemetro IR servo eye Handling of the IR rangefinder

Eye Telemetro IR Eye IR rangefinder

Battery Sensor Circuito di stato del pacco batterie (lettera H fig. 1) Battery Sensor Battery pack status circuit (letter H fig. 1)

Generic Analogie IF Interfaccia per ingressi analogici Generic Analogie IF Interface for analog inputs

Generic Digital IF Interfaccia di ingressi digitali Generic Digital IF Digital input interface

Serial IF Interfaccia di comunicazione seriale (di cui il canale di comunicazione può essere cavo, IR o radio) Sound Doppio canale acustico calettato sulla testa Serial IF Serial communication interface (of which the communication channel can be cable, IR or radio) Sound Double acoustic channel keyed on the head

Il firmware residente nella memoria Flash del microcontroller (fig. 1 lettera G) contiene: The firmware residing in the Flash memory of the microcontroller (fig. 1 letter G) contains:

1. Sistema operativo reai time proprietario per la gestione dei processi 1. Real time proprietary operating system for process management

2. Interprete di un metalinguaggio generato dal software sul computer e scaricato nella memoria RAM del robot 2. Interpreter of a metalanguage generated by the software on the computer and downloaded in the RAM memory of the robot

3. Gestore della comunicazione seriale 3. Serial communication manager

4. Algoritmi di gestione dei sensori quali: 4. Sensor management algorithms such as:

□ Telemetro IR □ IR rangefinder

□ Zampe □ Paws

□ Wiskers □ Wiskers

□ Sensori acustici □ Acoustic sensors

□ Altri □ Others

6. Algoritmi di obstacle avoidance 6. Obstacle avoidance algorithms

7. Algoritmo per l’aggiornamento del firmware da parte dell’utente 7. Algorithm for updating the firmware by the user

8. Autodiagnosi 8. Self-diagnosis

ACCESSORI PREVISTI NEL SISTEMA: ACCESSORIES PROVIDED IN THE SYSTEM:

□ Rx/Tx seriale radio □ Rx / Tx radio serial

□ Sensori audio □ Audio sensors

□ Sistema di programmazione indipendente dal pc □ PC independent programming system

□ Software per pc evoluto e per sperimentazioni di intelligenza artificiale e nuovi sensori □ Software for advanced pc and for artificial intelligence experiments and new sensors

□ Sensori di luce □ Light sensors

□ Led pilotati dal controller □ Led driven by the controller

□ Scheda audio (amplificatore altoparlante) per sintesi sonore □ Sound card (speaker amplifier) for sound synthesis

□ Sensori IR □ IR sensors

Ogni robot ha associato un numero di serie memorizzato nella memoria Flash alla fabbricazione che lo identifica completamente, ed è tale che il robot sia unico e pertanto sia possibile usare una licenza del software per ogni robot senza bisogno di ulteriori protezioni del software. Each robot has associated a serial number stored in the Flash memory with the manufacturing that completely identifies it, and it is such that the robot is unique and therefore it is possible to use a software license for each robot without the need for additional software protections.

Ciò significa che con il software evoluto per sperimentazione, per ogni copia, si potrà programmare un solo Robot o più di uno purché nell’insieme vi sia il robot per cui il software è stato acquistato. This means that with the advanced software for experimentation, for each copy, only one robot or more than one can be programmed as long as the robot for which the software was purchased is included in the set.

Il firmware, gestirà un report degli errori interni e li notificherà al pc il quale ne terrà traccia in un file interno. Questo file potrà essere in seguito utilizzato dall’azienda produttrice, alla prima e successive connessioni con internet dell’utilizzatore, ciò al fine di rilevare eventuali anomalie del prodotto e nel caso, consentirne la conoscenza al produttore per apportare le migliorie ove riterrà opportuno ( per es. correzioni di bugs nel sistema operativo). The firmware will manage a report of internal errors and notify them to the PC which will keep track of them in an internal file. This file may later be used by the manufacturer, at the first and subsequent connections with the user's internet, in order to detect any anomalies of the product and, if necessary, allow the manufacturer to know about them in order to make improvements where he deems appropriate (for e.g. bug fixes in the operating system).

Claims

CLAIMS: 1. Radio link with the computer to detect interactions with the sensors, as well as other parameters relating to the operation of the robot itself in real time.

2. A form similar to that of an insect existing in nature, the cerambice

3. Possibility of interfacing with both digital and analog sensors

4. Sensors (switches) that allow the robot to determine if it is resting on a surface in order to be able to move and take the steps correctly

5. A self-protection system allows the robot to avoid, as far as possible, circumstances that could cause it to malfunction or break even though the user program gives it the command to perform harmful actions.

6. Software system to allow it to assume a certain behavior with respect to interactions with the environment (revealed by the sensors installed)

7. It is able to assess the distance from obstacles and always decide what to do according to the user program.

8. Ability to update functionality via internet, floppy, or other means of software distribution.

9. Possibility for the user to create their own sensors and actuators and to be able to easily interface them to the robot by using the appropriate software.

10. Control of the robot via the Internet.

11. Possibility of cooperation between robots equipped with the radio link for group games.

12. Movement of the 6 legs obtained with 3 servomechanisms that allow it to move freely on a plane or in the presence of small slopes and / or roughness.

13. Equipped with a proprietary real-time operating system that allows it to perform multiple tasks at the same time.

14. Ability to execute a program that defines a goal while maintaining its behavior (reaction to external agents detected by the sensors it is equipped with)