TWI228053B - Artificial intelligence robot toy and control method thereof - Google Patents

Description

.1228053 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係與人工智慧型機器人玩亘有 節馬達即可輕易組裝構成各種形態並可=用-種關 慧型機器人玩具。特別是，本發明所=智 人玩具及其控制方法，係可利用關Γ夕的人工备慧型機器 ，計土擴大複製而毫無障礙者。卩延伸順暢配合改形 【先前技術】 被歸d:尤其是需要動作的機器人玩具，大多 利用主力驅動馬達之高級型玩具，·及另—ΐ 玩具大多；Γ:ί 2 ΓΓ簡單型玩具。高級型機器人 作，藉以摔控制其殼体内部馬達之運 對於相卷ΐΓΐ即之動作。 機器人玩具^ ί=j作：：士而言’利用遙控器來控制 到任何樂趣。尤：使用悉操作者可能就感 玩具的各項功〜％ 使用者在多次操弄這種機器人 厭煩。所β，：二：：：會覺得興趣缺缺甚而開始感到 個共同缺點。 &機為人玩具通常都有生命期短促的一 而且，利用關松 獨產品售出，丄j動的機器人玩具一般都以一個整組的單 延伸應用到其 7 j位的總成結構多非相容，鮮少能夠 或機器人身上。；，品，例如：機器小狗、機器恐龍、 制電路等的機=Ί制關節用的相關電子電路與控 者負擔沉重。此外瘳丄需要一些高價特殊裝備，造成使用 —旦馬達或控制電路發生障礙或機器 1228053..

人結構發生折損，維修非常棘手。 【發明内容】 職是之故，提供一種能夠解決 組裝形狀又可伸可缩之機哭、处d碭而且成本低廉易方 所以，本發明具，應是業界共識。 玩具及其控制方法，其中要 味、f人工智慧型機器乂 具，係僅利用一種M…〔 動作之各類機器人玩 控制者。 #關即馬達即可輕易加以組裝、改形、; 機器人玩具及 ，可組構為一 減少。 機器人玩具及 或無秩序複 機器人玩具及 適當動作與反 實施方式及其 熟悉本技術領 瞭解。 型機器人玩具 卸以形成不同 中之一之總管 致令其他另一

本發明之另一目的在於描 ^t 』你％敌供一種人工智彗刑 其控制方法，其中之各邱杜 .^ 曰心支 猫☆时- 二τ之各口p件，包括腿部在内 恭早70，且八組裝時間與零件數量可大幅 盆护^吿丨丨古土 甘士 s '、 種人工日口慧型 方法，其中關節之額外延伸、改形、 衣’皆可輕易為之。 本發明之又一目的在於提供一 其控制古、土 甘rb々 μ 種人工·冬慧型 雇制方法，*中各型機器人機構均可執行 f於並深具價格競爭力與動作信賴度。 ::發：之其他目的與優、特點等，將在 域的χ ^ ^ W U闡明。相信對於 茲， f關圖式况明當可輕易 包杠士 本發明之人工智慧 形壯拖 ’稱4，用以組裝與拆 主處 设數個關卽機構部其 土疼理器單元板，用 别出機為人控制信號

五、發明說明（3) 關郎機構部具有 """ "' 係分設於除開c作方式；複數個關節控制部， r : :乂便在操作對應關；：郎機構部以外之各關節機構 早兀板之至少-種操作方t構部時，依據該總管主處理器 該總管主處理器Γ/万式傳送資料給予或接收資料來自 該複數個關節機構部以’及一種關節裝置，係用以結合 再者，該關節機椹却a》成各種形狀之機器人者。 引部，另—端設有開^括有··一下殼，其係在一端設有導 嵌入者；一與該下^ =丄外牆設有結合孔，以供關節裝置 元板或該關節控制二、、=以供穩定支撐該總管主處理器單 結合於殼體—^且°卩之殼體，該殼體設有一與該關節裝置 一可供該關節歩垂直方向突出並可轉動之齒輪軸，及 殼，該上入之嵌合部；-與該下殼結合之上 齒輪軸一蠕延袖Ϊ厂用以封閉該殼體之溝槽；及一自該 結合軸。 且牙透該上殼溝槽而與該關節裝置結合之 又’该關節控告部、# 不驅動電:一逆向電魔防止部，設有 談逆向雪茂向電壓輸入；一常態電壓部，用以轉換 ^ . &防止部所提供之不驅動電壓成為一且有常熊電 屋並予以輸出；-膚，用以遽除=該 輪出之漣波在内之雜訊電壓信號及提供一已過 "^氣壓檢測部，用以檢測從該逆向電麼防止部輸 入t不驅動電壓之電平及輸出其結果，·一馬達，係釺三於 闕二機構部之殼體且可順時鐘或逆時鐘旋轉者；二“驅 動^ ’依據該常態電壓部與逆向電壓防止部所獲得電壓而 第13頁 .1228053 五、發明說明（4) 以波寬調制方式（pwM)控制及駆 與馬達之轉轴相結合以調降該馬動達亥之\達/此一、齒值輪查部夂，係会 之轉速比至該齒輪軸，以及控制關匕亚傳達降低後 者；一旌鉍* i , 別關即機構部之運作方式 以感知該“；：轉=” J部提供之電壓所驅動，用 動部檢測該馬達之負載電流· 檢測部’透過該馬達驅 (A/D)轉換器係供轉換從該電壓至弟二之類比/數位 與該旋轉感知部分別輸出之信、该电流檢測部、 者；及，—主I ίΐ % n 成為數位信號並予再輸出

供之運作方式輸出一PWM信號鱼—士H處理為早兀板獒 馬達驅動部控制馬達之運轉及、八方向（DIR)信號以透過該 轉換器所獲得之電壓電平、计出該第一至第三A/D 等電壓電平、電流電平、轉速平、與轉速比’並將該 部之該總管主處理器單元板。匕^ ^給設於某一關節機構 又’依據本發明一設外而A 型機器人玩具之控制方法]本發明另提供一種人工智慧 據旋轉感知部所提供之關節$的實施步驟包括：（a)根 的現今位置；（b)根據所決定的構5,之現今位置，決定關節 理器單元板提供的標的位置，的關/現今位置與總管主處 差變動率及執行該變動率之又侍其誤差；（C )計出該誤 總管主處理器單元板算出馬例差動控制算術；（d)由該 之馬達電流；及（e)決定該檢應^用^電壓，及檢測該電壓下 若「是」，則切斷馬達電壓，/、# 「电流是否超出界限電流？ (a)之後的步驟。 右 否」，則反覆實施步驟

第14頁 1228053 五、發明說明（5) 依據本發明之設計，只需使用單獨—種 組構各種形狀的機器人玩具。 S即馬達即可輕易 因^，製作上僅需低成本即可達成各項 機器人結構皆可輕易加以擴大 '組裝、盥=，而且，各種 序的複製也不受限。 人控制，即使無秩 以上的大體敘述與以下的實施方式說明 一步的說明可參閱申請專利範圍。 勺可加以驗證，進 【實施方式】 以下係配合相關參考圖式，舉出若干 明，且將儘可能以同一標號賦予相同以資說 對照之利。 A相似兀件以收快速 第1圖係本發明一人工智慧型機器人玩且 與3b圖係本發明人工知彗 /、之方塊圖；第3a 前之立體視R · a曰心孓枝印人玩具—關節機構部組合 體視圖，及，第4a、4b至7a、7b圖係用^士人#扣 節機構部之筮 r & 口你用以結合該關 盥第3a 至第十一關節部之組構立體視圖。如第工 Z厂且’勺1 之本發明實施例中，—人工智慧型機哭 护ί 2 S Ϊ有：複數個可組合及可拆解以建構各種機器人 ^供於芦即機構部40 ; 一設於該複數個任一關節機構部4〇 二’、雨出機；為人控制信號致使另一關節機構部產生某一特 =動，^式之總管主處理器單元板1 〇 ;複數個分設於其餘 關節機構部之關節控制部20，該等關節控制部係基於該 管主，理器單元板10之動作方式而以至少一種方式操作 對應關節機構部以傳送資料給或接收資料從該總管主處理

1228053 ， 1 # 五、發明說明（6) 器單元板1 0者；及用以連結該等複數個關節機構部4 〇以形 成各種形狀機器人之複數個關節裝置（包括第一至第十一 關節部5 0〜6 0 )。 如第3a與3b圖所示，一關節機構部40包括有：一下殼41之 一端設有導引部41 a ’另端設有一面對該導引部$ 1 a之開口 部41b，及形成於該下殼外壁且向上凸出以便安插第二至 第五關節部5 1〜5 4之兩結合孔4 1 c ; 一與該下殼4 1結合之殼 體4 2，該殼體4 2 —侧面結合有該總管主處理器單元板1 〇或 該關節控制部2 0，其一端係與一垂直突起且具有一螺孔 4 2c之可旋轉齒輪轴42a相結合以利該第二至第五關節部5! 〜54實施結合或脫離之動作，另，該殼體42具有一矩形嵌 合部42b其一端面呈開放狀以供第一至第三關節部50〜53及 第六、第七、與第十一關節部55, 5 6, 60實施可脫離式之嵌 合與連結，又，該殼體4 2另在該嵌合部4 2 b之兩側壁上分 別垂直設置一螺孔45a，46a並利用螺栓45, 46穿入其中與之 結合，再以螺帽從下方固鎖之；一上殼4 3係透過四只螺拴 與該下殼41結合，該上殼43之一端設有一溝槽43a，該溝 槽4 3 a之造型係刻意配合該上殼4 3以封閉該殼體4 2者； 及，一五角形結合軸47係自該齒輪轴42a —端延伸而得， 其並突出於該上殼43之溝槽43a之外’該結合軸在其上部 之中心位置設有一螺孔4 7a以供該第一、第五、第九、與 第十關節部50, 54, 58, 59實施可脫離式之結合。 請再次參閱第1圖。該關節控制部2 0包括有：一逆向電壓 防止部2 1設有總管主處理器單元板之不驅動電壓以防逆向

第16頁 1228053 五 '發明說明（7) 電歷輸入該總管主處理器i ;心Η - 【壓部22係用 :壓成為一具 523係用以濾 言號 從該逆 $ 〃、结果； w下 ㈣係屬 二二寬 乂及控制關 言亥據波部23 動者；一透 流檢測部 9, 33係供轉 旋轉感知部 ;及，一主 提供之運作 該馬達驅動 三A/D轉換 轉速比，並 於某一關節 第17頁 1228053 五、發明說明（8) " ' -- 如第3a與3b圖所示，該齒輪部31包括有：一第一齒輪31& 係結合於該馬達3〇之轉轴且突出於該殼體42之上表面轉 動；一與該第一齒輪3 la相契合之第二齒輪3 lb ;及，一第 三齒輪31c係設於關節機構部4〇之齒輪軸42a且與該第二齒 輪3 1 b相契合以降低轉速比者。 再如第4a圖所示，該第一關節部50係一具有特定長度的筒 形軸·’其一端設有一五角形嵌合槽5〇a，另一端則設有一 矩形嵌合片50b，藉使該關節部50得以透過一關節^構部 之溝槽43a後嵌設於其五角形結合軸47，及透過另一關 節機構部之導引部41a嵌入該另一關節機構部之嵌合部 此外，5亥第一關節部5 0尚具有一穿透前述嵌合槽5 〇 a 後直達該嵌合片5〇b之垂直穿孔5〇c。 j如第4b與4c圖所示，該第二及第三關節部51，52各具有 一板鉗形嵌合口 51b，52b，且其一軸端各設有一軸孔/ 51c，52c而另一軸端則各設有一矩形嵌合片51 a， 52a，如 ，三則該等關節部得以透過關節機構部4〇之導引部4la而 甘欠設於另一關節機構部之齒輪軸42a與嵌合部42b。此處， 山為。亥第一關節部5 ;[之軸為一直軸’所以其嵌合口 & 1乜至 ^合片51a之長度稍短，而該第三關節部52之軸為一曲 疋以其肷合口52b至嵌合片52a之長度較長。 如第5 a圖所示，該第四關節部5 3軸之兩端部各具有一板 捫1驭合口 5 3 a，5 3 b，如此，該關節部之兩端得以透過一 二即機構部40之導引部41a及另一關節機構部之導引部41a 而分別嵌設於兩齒輪轴42a上。又，該第四關節部53之兩

1228053 五、發明說明（9) 嵌合口 53a，53b互呈90度角。 又如第5b圖所示，該第五關铲加R> 形嵌合槽54a與-板钳形嵌：口°之；端各別分設-五角 關節機構部40之溝槽43a而二〜糟使其一端得以透過 ^47 ^ ^ ^ # ^ ；4° f ^ 關節機構部之齒輪軸42a。同檨汐® &肷合於6亥另 二1 二穿越至編甘形嵌合口…之垂直 二54d ’…於該鼓合口…同側且與該 孔5“ 直父之軸孔5 4 c。 又如第6a^b®所示，㈣六及第七關節部％ 56各在盆 端分別設有矩形嵌合片55a，55b，56a，5讣。當—關 即機構部40與另一關節機構部結合時，該等矩形嵌合p 55a，55b或56a，56b會被一 一嵌設於嵌合部*^。^3 第六關節部55其兩嵌合片55a， 55b之間的距離較短，而 七關節部5 6其兩欲合片5 6a， 5 6b之間的距離則較手。 又如=圖所示，該第人關節部57為—具有—U度之近 似一角形板體，其设有彼此呈90〇之兩矩形嵌合口 57^ 57b以供結合一關節機構部40與另一關節機構^之用= 又’该兩矩形礙合口 57a， 57b共同的特徵在於· 1 皆呈開放狀。 、·，、表面 又如第7a與7b圖所示，該第九及第十關節部58， 59係用以 嵌入關節機構部4 0之結合轴3 1 a而具有輪或翼的功At/、，g以 各設有一自其中心部突出之五角形嵌合槽58a， 59a。此 外，該第九與第十關節部58， 59另各具有一穿透該

第19頁 1228053 五、發明綱（10) '~ '— 形嵌合槽58a，59a之轴孔58b，59b。 =後，如第〜圖所示，該第十—關節部6〇係嵌設於關 構=40之肷合部42b以做為機器人玩具的一腳，且其軸♦、 I °又有Γ矩形肷合片6〇a與一面積較該矩形嵌合片60a更為 以下係配^參考圖式第圖，提供若干具有上述構造 之本發明貫施例返詳予說明。 ° L，種關節機構部去構築需要動 :之各種機的人玩具者，其中，殼體42係與一側設有導引 口 Mia另側設有開口部41b之下殼41相結合，且該殼體^容 置有馬達30、齒輪部31、&關節控制部2〇，或改以總管主 處理器單，板1〇等納入，之後，再將上殼43蓋在下殼Ο上 /上λ又4 3下设4 1、及殼體4 2係利用四支螺栓加以固 定而形成一個關節機構部4〇。此際，與齒輪部31之第三齒 輪31c結合之結合軸47係定位於該上殼〇之溝槽43a，而該 殼體42之齒輪軸42a與矩形嵌合部42b係分別突向該下殼41 之導引部4 1 a與開口部$ 1乜。 ^，用複數個具有上述結構之關節機構部來構築一種個人 喜歡的機器人玩具，則需要如第4至7圖所示之第一至第十 一關節部5 0〜6 〇。 第4 A圖所不之第一關節部5 〇，其一軸端形成五角形嵌合槽 ’另一軸端設有矩形嵌合片50b。該第一關節部50係如 第10a與10^圖所示，用以連結一關節機構部4〇之結合轴47 與另一關節機構部之嵌合部42b。易言之，如第10a圖所

第20頁 1228053 發明說明（11) 不’該第一關節部5 0係先透過其嵌合槽5 〇 a嵌設於該關節 機構部4 0之結合轴4 7上，然後利用螺栓4 8穿透該第一關節 部50之搬合槽5〇a而鎖固於該結合軸47之螺孔47a，則該第 一關節部50已然結合於該關節機構部4〇之結合軸47。之 後’將該第一關節部50之嵌合片5〇 b嵌入另一關節機構部 之鼓合部42b，再將兩螺栓45, 46分別螺入形成於該嵌合部 42b之螺孔45a，46a，最後再鎖上螺帽即可如第1 〇b圖所 示，完成兩個關節機構部的結合’。 第4b與4c圖所示之第二及第三關節部51，52分別在一軸端 上设有板钳形嵌合口 51b，52b及另一軸端上設有矩形嵌合 片 51a，52a，其係如第 83,81)，133，131)圖 所示’用以結合一關節機構部4 〇之齒輪軸4 2 a與另一關節 機構部之嵌合部42b。換言之，如第8a與13a圖所示，該第 二及第三關節部51，52係先利用本身的嵌合口 5ib，52b搭扣 在一關節機構部4 0之齒輪軸4 2 a上，然後，將一螺栓4 9插 入及鎖住該嵌合口 51b，52b上的軸孔51c，52c與對應於該等 軸孔5 1 c，5 2 c之該齒輪軸4 2 a螺孔4 2 c，以確保第二及第二 關節部5 1，5 2不至於脫離該齒輪轴4 2a。之後，將第二及第 三關節部51，52之敌合片51a，52a以如同該第一關節部5〇的 方式結合，而完成第8b與13b圖所示的組合作業。 第5 a圖所示的第四關節部5 3在兩轴端分別形成有板甜带& 合口 5 3 a， 5 3 b。第四關節部5 3係如第1 7圖所示用以連、纟士人 關節機構部40之it輪軸42a與另一關節機構部之齒輪轴Ό — 42a。又，該兩嵌合口 53a，53b之嵌接方式可比照第一與

第21頁 1228053 (12) 五、發明說明 第二關節部51，52之結合於該齒輪轴42a者。 圖所示的第五關節部54上述第四關節部53相似，亦在 其兩軸端分別形成一五角形嵌合槽54a與一板鉗形嵌合口 54b。該第五關節部54係如第9a與9b圖所示，其五角形欲 合槽54a之一端係穿過—關節機構部之溝槽43a後，嵌合於 結合軸47，而板鉗形嵌合口…之另端則透過另一關節機 構部之導引部4 la而與一齒輪軸❿結合。此際，該五角形 嵌合槽54a之結合方式係與第一關節部5〇之五角形嵌合槽 〇 a之、、’α a方式相同，而該板鉗形嵌合口 $ 4 b之結合方式則 ”第二關節部51之板鉗形嵌合口 51b結合於一齒輪軸42a之 方式無異。 與6b圖所不之第六、第七關節部5 5, 5 6之兩轴端分別 ^^ =形嵌合片553,551)，與563,561)。該兩關節部55,56係 第11a，11b，與15a，15b圖所示，兩端分別嵌入一關節 去構部及另一關節機構部之矩形嵌合部42b而完成連結 ,,此處，第六關節部55兩端矩形嵌合片55a，55b之間的 =比第七關節部56兩端矩形嵌合片56a，5讣之間的軸距 箆，。又，兩關節部5 5，5 6與關節機構部之結合方式，盥 關節部51之矩形嵌合片51a嵌設於一矩形嵌合部42b之 万式相同。 t圖戶!不之第八關節部57具有兩個彼此呈9◦。互相垂直 圖形嵌合口57a，57b。該第八關節部57係如第14a與i4b 5 s不，以可旋轉方式連結一關節機構部40之齒輪軸42a 另一關節機構部之結合轴47。換言之，在第一關節部5〇

第22頁 ^28053- 五、發明說明（13) 之敗合槽5 0 a與第二關節部5 1之喪合口 5 1 b依前述方法結合 後，次將該第八關節部5 7之兩矩形嵌合口 5 7a，5 7b分別強 ，嵌入第一與第二關節部50, 51之矩形嵌合片5〇b， 51a， 藉以完成如第14b圖所示的組裝結果。 第與7b圖所示之第九輪狀關節部58與第十翼狀關節部 已9 ’各在其中心部分別設有突出之五角形嵌合槽$ 8 a， a。该兩關節部5 8，5 9係如第1 2 a，1 2 b與1 6 a，1 6 b圖所示， $別谈設於一關節機構部4〇之結合轴47做為輪或翼之用。 結合動作的第一步是，先將兩個關節機構部靠在一起，然 ^以螺栓分別鎖入結合孔4丨c以固定兩關節機構部。之 1 ，將第九與第十關節部58, 59之嵌合槽58&， 59a嵌設於 该兩關節機構部之結合軸47後，再以螺栓鎖入前述嵌合槽 結3果。593，軸，58b，59b而完成第12b與16b圖所示之組裝 Jn綠值得一提的是，與關節機構部40結合的第十關節部 第7’ Ϊ動時特別有利⑨高度落差不大之步階攀爬。 6〇β，*/斤_不第&十%—關節部6〇之一軸端設有矩形嵌合片 形滚動部!積^該矩形欲合片6〇a寬闊之半球 示，用、山> x弟十一關節部6 0係如第1 8 a與1 8 b圖所 具移動^敗關節機構部40之嵌合部42b。當機器人玩 之結人12動部6〇b具有腳部功能。又，該嵌合片60a :i線該ϊ數：::節機構部4〇係透過兩電源線、-單獨之 、線以形成串列式或平行式接合而佈設於

1228053 五、發明說明（14) 該總管主處理器單元板1 0之上者。 Ξ 2 Μ ί等弟一開始至第十—為止之關節部5°〜60，可視 =構f之機器人形狀予以選擇性採用，以 。、俟一；如第19與2〇圖所示需要動作的機 f =/、、、且衣70成後，右擬透過一只開關（圖中未示）開始 :ιΠ白則由設於某一關節機構部之該總管主處理器單元 Ϊ主ί 口該？I複數個關節機構部40内之關節控制部2〇 構邱當下的位置。亦即，設若該關節機 接收埠㈤，讀取其關節早兀板透過本身一線之 部，則透過該單元板本身4之=若該關節機構部40為足 距離；又若該關節機構部收埠（Rx) ’讀取其移動 士白. υ為尾部或頭部，則透過單亓柘 =-線之接二埠(RX)，讀取其移動角度。j透…板 達ί止ϊ機構部40之動作模式(操作模式)設定為馬 理器單元板透過本身一線之傳送）。後，該總管主處 下達-個命令後，再透過 ：( x)向各關即機構部40 構部40之即時位置資料與電^之接收物X)接&各關節機 = 的位置後，該總管主處理器單元 之位置與速度，然後將計出的二=罢二异-，標的 度值，亦即關節運動角度)遵：：的位置與取樣時間（速 (Tx)傳送出去。之後，將兮=信協定透過其傳送埠 式(操作模式)設定為位置。=節構部4〇之動作模 姨式（position sense .1228053 五、發明說明（15) mode)，及下達一個命令給各關節機構部40。易言之，在 送出標的位置資料與速度值時，可直接收到即時位置資料 與即時電流，藉以確定舊位置與新位置之間有否發生變 動，及確定新電流之狀態。又，在這之後，設計有一利用 該已碟定之位置變動與電流狀態資訊之新動作。俟此—新 動作完成時，可以反覆執行適合新動作用以計算各關節機 構部之次一標的位置與速度之步驟，亦即，計算關節移動 角度之步驟。 同時，若透過一開關起動時，設置於各該關節機構部4〇之 關節控制部20之主處理器單元24會先採取將變數起始化的 步驟（S1 0 )。 ' 起始動作後，該主處理器單元24會透過該第三A/D轉換器 33與旋轉感知部32確定該齒輪部31之最新輪出位詈 (S1 2)，及計算該總管主處理器單元板1〇所提供之最新標 的位置與已確定之當下位置間誤差（S14)。接下來是計^ 前述誤差之變動率（S16)與執行比例式差動控制算術 ^ (S18)。 其後係透過該逆向電壓防止部2 1、電壓檢測部2 5、鱼第一 A/D轉換器26對一個由該總管主處理器單元板1〇提供的不 驅動電壓加以檢測（S20)，其並藉由該比例式差動控制管 術值與所檢測之不驅動電壓電平，計出一施加於該^達;〇 之實際電壓。其次是調制該實際電壓電平成為pwM信號， 及透過该馬達驅動4 2 7兵方向（j) I r )信號以便利用該p ^ μ信 號驅動該馬達30(S22)。 口

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五、發明說明（16) 當該馬達3 0被驅動時’會帶動關節機M 呵機構部4 〇之齿輪邱3 至第三齒輪31a，31b，與31c旋轉，而、乐 U ^ ，而透過第一至第 節部5 0〜6 0以結合於齒輪轴4 ?。α λ , 第 J &避第一 i第+ 關節部50〜60以結合於齒輪軸42a盥姓人土 王示丁 機構部則負責追縱該總管主處理界單;;二^47之對應關節 位置。 早7^板“所提供之標的 :中’若關節機構部相當於手部’則可以用來追縱標的位 置的是關節角&;若關節機構部相當於足部，則可以 二蹤標的位置的是移動距離；又若關節機構部於 j頭部’ m可以用來追蹤標的位置的是左右擺 角产： 在馬達30與齒輪部31驅使各關節機構部4〇動作 ς 單元24係透過前述電流檢測部28與第：aW 換。來檢測馬達電流（524)，並確定其是否 μ — =限電流(S26)。若電流果然超限，則 24立刻切斷輪入該馬達3〇之電壓（S28) ; =單元24要去確定是否為界限電流且料則該主^ ^ repetltlve routlne tlme e1 apse)!ms ^ ^ ^ 單-彳右未超出該重複程序耗時之界限，則該主處理哭 “步：持待命(standby)狀態’否則，反覆執行⑽Γ以 果在追蹤该總管主處理器單元板i 0 中發生岔斷的情況_〇)，則設在各; 瑝rp t之關節控制部20之該主處理器單元24會透過i i/ 收貝科，亚將操作模式做後述之歸類（S44)。 " μ主處理器單元24會改變操作模式變數與標的位置

1228053 五、發明說明（17) (S46)，也會改變其傳送埠（Τχ)為一 〜 在正常狀況下’該主處理器單元24 車(：^ 做為輸入埠以接收從 J用5亥傳达埠（Τχ) 料，伯Τ：赍、雷Α 心g處理益早兀板1 0送出的眘 一 书運作若被阻斷時，該主處理哭罩？、 該傳送埠（Tx)成為—輸 二早兀24就會改變 果。 Α輸Λ埠，以^ H料格式之操作結 :人在改交该傳送埠（Τχ )為輸出埠後，嗜主處理哭 24會去檢測馬達3〇的現 早兀 部40之現今位置盥兮 ^ 1 ，榀測對應關節機構 於ΐ埴，蔣备、、H/、 達電流，然後經由該已改變的 (:50)。於送出^果傳送給前述總管主處理11單元板10 單元4接Wifi測到的現今位置與電流後，該主處理器 末的動作是把該傳送埠（Tx)重新變為一輸人埠 (S52)而完成此—岔斷操作。 重啊义為輸入埠 上述操作模式可歸類為：位置感知模式(posh— ㈣、馬達停止運轉模式d〇Wn mode)、停止供電 模式power down mode)、以及輪圈動作模式（wheel巳以 mode ) ° 該位置感去柄式運作時，馬達3 〇之操作在於位 控制範〜332.3q，於收受—位置控制命令後，現今位 置與電流值即被傳送出去。 該馬達停亡運轉模式運作時，馬達沒有動力，&用者可利 用本身力里去改，交馬達位置，但於收到命令時，會回復現 在位置與電流至該總管主處理器單元板i 〇。此一模式之操 作如同感知^ ’主要提供外力以改變位置之用。 1228053 五、發明說明（18) 該停止供電模式運作時，口 極小化。在該停止供:可將馬達系統與系統電力之耗電 於收到命令時，抑二包之模式中，該等對應關節機構部4 0 處理器單元板丨〇。從、/、續別標誌與位置回報給該總管主 要時選擇性降低該等 x、、、悤管主處理為、單元板1 0可於必 最後，該輪圈動作模式===機構部40之動力。 時鐘方向或逆時鐘方1 A乍時，由馬達帶動輪圈做3 6 0〇順 命令後，會傳出；^韓ΐ ί轉並控制該輪圈速度，於接收到 又，上沭所古：t。& 〇現在位置資料。 1 0之命令。 -妾收來自該總管主處理器單元板 攸以上可知，本發明與不允 擴充細駐品犯# h τ從用者在一組機器人玩具上 忙兄、'且衣而形成各型機器人 /、丄 龍、機器人等，之傳统枯蓺士 /、如機益小狗、機器恐 數個同一if M i 技&不相同，甚而可能僅使用複 機器人玩具。 L人、，且衣成各種需要動作之 二上：述：本發：之機器人玩具不但會帶給使用者愛與趣 至能利用早獨一種關節機構部且以低廉成本儘最大 ^供具有多項功能之各型機器人玩具。再I，利用本 2月的精巧設計，使用者可不必顧慮機器人玩具之組裝順 序’儘管隨意添加擴張無礙。 t 士 ’對於熟悉本技術領域的人士而言，本發明的基本理 心备可運用於其他不同的方式，故本發明提示之實施例僅 七、例證而非用以限制其實施範圍者，惟任何引伸之變化仍 應受申請專利範圍各申請項之節制。

Claims (1)

1. l228〇53 ^、申請專利範圍 1 · 一種人工 複數個關節 器人者； 一設於該複 板’係用以 具有一特定 複數個關節 部以外之各 依據該總管 給予或接收 一種關節裴 種形狀之機 2·如申請專 其中該關節 智慧型 機構部 數個關 輪出機 的操作 控制部 關節機 主處理 資料來 置，係 器人者 利範圍 機構部 機器人玩具，包括. ，係供組裝與拆卸以 v成不同形狀之機 節機構部其中之— 器人控制信號致令其:s主處理器單元 方式者； /、另一關節機構部 ，係分設於除開前述已琴h 構部，以便在操作對 t定之關節機構 器單元板之至少節機構部時， 自該總管主處理哭罝^作方式傳送資料 用以結合該複數個關節 ，及 。 嗎構部以形成各 第1項所述之人工智慧型機器人玩具， 包括： 下设’其係在一端設有導引部，另一端設有開口，外牆 沒有結合孔，以供該關節裝置嵌入者； 一與該下殼結合以供穩定支撐該總管主處理器單元板或該 關節控制部之殼體，該殼體設有一舆該關節裝置結合於殼 體一端且在垂直方向突出並可轉動之齒輪軸，及一可供該 關節裝置嵌入之嵌合部； 一與該下殼結合之上殼，該上殼一側設有/用以封閉該殼 體之溝槽；及 一自該齒輪軸一端延伸且穿透該上殼溝槽而與該關節裝置 結合之結合軸。

   第30頁 /、、申睛專利範圍 3发利範圍第1項所述之人工智《型機 二中5亥關郎控制部進而包括： 日心型機器人玩具， —逆向電壓防止部，設有 、 常態電壓部， —电1以防逆向電壓輸入. 動電壓成為I! 玄逆向電壓防止部❹^ -據波：電平之數位電壓並予不驅 —壓信號及提供-已過溏電屋；。輪出之漣波在内 動= 用以檢剛從該逆向電厂堅防止部r入之 —甩&之電平及輪出其結果； 兀邛輸入之不驅 旋轉：；係、、a於關節機構部之殼體且可順時鐘或逆時鐘 以，動部，係依據該常態 " 獲侍電壓而以波寬調制方 〃迚白電壓防止部所 一齒輪部，係與馬遠之赫^(4 M)控制及驅動該馬達； 並傳達降低後之轉速比至二目二:以調降該馬達之轉速比 之運作方式者，· ^輪軸，以及控制關節機構部 知轉感知部，你由兮、务、丄 知該齒輪部之轉動者w ^提供之電屡所驅動’用以感 ^電流檢測部’係透過該馬達驅動部檢測該馬達之負載電 第一至第三之類比/數位f 測部、該電流檢測部、盘哕換器係供轉換從該電壓檢 為數位信號並予再輸出者Ϊ ^轉感知部分別輸出之信號成 一主處理器單元係根據該總管主處理器單元板提供之運作 1228053 六、申請專利範圍 方式輸出一 PWM信號與一方向（D I R)信號以透過該馬達驅動 部控制馬達之運轉及分別計出該第一至第三A/D轉換器所 獲得之電壓電平、電流電平、與轉速比，並將該等電壓電 平、電流電平、轉速比傳送給設於某一關節機構部之該總 管主處理器單元板。 4. 如申請專利範圍第1項所述之人工智慧型機器人玩具， 其中該總管主處理器單元板與該複數個主處理器單元係透 過單一傳送埠與單一接收埠而形成串列連結，以傳送或接 受資料者。 5. 如申請專利範圍第1項所述之人工智慧型機器人玩具， 其中該關節裝置在其一軸端形成一板钳形散合口，另一轴 端形成一矩形嵌合片，以便透過一關節機構部之導引部而 嵌設於另一關節機構部之齒輪轴及嵌合部。 6. 如申請專利範圍第5項所述之人工智慧型機器人玩具， 其中該關節裝置之板鉗形嵌合口以軸為準係相對於該矩形 嵌合片呈一預定之傾斜角度者。 7. 如申請專利範圍第5項所述之人工智慧型機器人玩具， 其中該關節裝置之板鉗形嵌合口以軸為準係與該矩形嵌合 片呈一直線者。 8. 如申請專利範圍第1項所述之人工智慧型機器人玩具， 其中該關節裝置係一具有特定長度之筒形軸，該筒形轴之 一端設有一五角形散合槽而另端設有一矩形敌合片，藉使 該關節裝置得以透過一關節機構部溝槽而嵌設於其結合 軸，及嵌入另一關節機構部之矩形嵌合部。

   第32頁 1228053 六、申請專利範圍 9. 如申請專利範圍第1項所述之人工智慧型機器人玩具， 其中該關節裝置之兩轴端分別設有一板鉗形欲合口，藉使 該關節裝置兩端得以透過一關節機構部之導引部與另一關 節機構部之導引部而分別嵌設於兩齒輪軸上。 10. 如申請專利範圍第9項所述之人工智慧型機器人玩 具，其中該關節裝置之兩嵌合口之間係呈9 0度角。 11. 如申請專利範圍第1項所述之人工智慧型機器人玩 具，其中該關節裝置之一端具有一五角形嵌合槽另端具有 一矩形嵌合片之轴，該關節裝置兩端可分別透過一關節機 構部之溝槽嵌設於其結合轴，及透過另一關節機構部之導 引部而嵌設於其齒輪軸。 12. 如申請專利範圍第1項所述之人工智慧型機器人玩 具，其中該關節裝置之兩轴端分別設有一矩形嵌合片，所 以當兩關節機構部相結合時，該關節裝置之一矩形嵌合片 可嵌入另一關節機構部之嵌合部。 13. 如申請專利範圍第1 2項所述之人工智慧型機器人玩 具，其中該關節裝置具有一短轴，即，兩嵌合片之間的距 離較短。 14. 如申請專利範圍第1 2項所述之人工智慧型機器人玩 具，其中該關節裝置具有一長轴，即，兩嵌合片之間的距 離較長。 15. 如申請專利範圍第1項所述之人工智慧型機器人玩 具，其中該關節裝置具有一突出於其中心部之五角形嵌合 槽，藉使該關節裝置兩端得以分別嵌設於關節機構部之結

   第33頁 1228053 六、申請專利範圍 合轴上。 1 6如申請專利範 具，其令該闕節穿項所述之人工智慧型機器人玩 !7·如申請專利範輪狀造型者。 具，其尹該闕節袭 項所述之人工智慧型機器 18·如中請專利二二，—翼狀造型者。 具’其中該關節裝置人工智慧型機器人玩 一面積較大且鱼兮七入軸端設有—矩形嵌合月，另端# 了，轉使該闕節裝成口定斜角之半球形滚動叹 具’其中該闕節裝置人工智慧型機器人玩 二口，轉以結合-關節機；：：：有，度角之兩矩形嵌 (b)根據所決定的關節現今 供一標的位置，以獲得龙"/、總管主處理器單元板提 術 (C)·計出該誤差變動率及執以動率之b • 反切任们开 (d)由該總管主處理器單元板曾 該電壓下之馬達電流；及 斤出馬達應用電壓，及檢測 / _、冰宕访仏、、^ w 一 ， 動率之比例差動控制算 切斷 、e)決定該檢測之電流是否 馬達電壓，若「否」， 出奋界限電流?若「是」" 焉知步驟（a)以後之步驟 第34頁 1228053 六、申請專利範圍 21. 如第2 0項所述之方法，該法尚包括以下步驟： 自該總管主處理器單元板發生岔斷時， 改變目前的操作模式變數與標的值； 改變傳送埠為一輸出埠，及傳送已檢測之關節現今位置與 馬達電流值；及 傳送已檢測之關節現今位置與馬達電流值之動作後，改變 該傳送埠為一輸入埠。

   第35頁