一种可DIY的编程教育类机器人玩具的制作方法

本实用新型涉及一种可DIY的编程教育类机器人玩具。

背景技术：

现阶段编程类的教育类玩具可拼装的较少，同时多种不同形态拥有的共用件就更少。DIY产品可以提高孩子的动手能力和想象力。缺少共用件数，生产成本就高。很多玩具模具成本也较高。

技术实现要素：

本实用新型就是针对上述问题提供一种可DIY的编程教育类机器人玩具，实现了编程教育类玩具可拼装的目的，同时三轮车和两轮车两种形态共用件数多；同时主体骨架采用铝合金冲压成型工艺，提高生产效率，降低生产成本。

本实用新型提供的技术方案是：

一种可DIY的编程教育类机器人玩具，包括主控盒、车轮、编码电机、超声波传感模块、红外巡线传感模块、螺栓、防松螺母和若干可DIY拼装成机器人玩具骨架的铝合金零件；所述铝合金零件包括全孔板、拐角板、L型板、中间支板和前部支板；所述全孔板、拐角板、L型板、中间支板和前部支板上均设有若干个螺栓孔；所述全孔板为长方形板，所述中间支板为U形板，所述主控盒、车轮、编码电机、超声波传感模块和红外巡线传感模块上均设有螺栓孔。

所述编码电机上的螺栓孔与拐角板上的螺栓孔对齐并通过螺栓和防松螺母连接固定，所述编码电机的旋转输出轴通过联轴器与二个车轮连接固定；所述超声波传感模块和红外巡线传感模块上的螺栓孔分别与L型板上的螺栓孔对齐并通过螺栓和防松螺母连接固定；所述主控盒上的螺栓孔与中间支板上的螺栓孔对齐并通过螺栓和防松螺母连接固定；在中间支板下方设有六角铜柱和具有球座的万向球，所述万向球座通过六角铜柱、螺栓和防松螺母与中间支板连接固定；所述全孔板、拐角板和L型板的螺栓孔分别与中间支板上的螺栓孔对齐并通过螺栓和防松螺母连接固定；所述二个车轮与万向球呈三角形分布。

所述编码电机上的螺栓孔与拐角板上的螺栓孔对齐并通过螺栓和防松螺母连接固定，所述编码电机的旋转输出轴通过联轴器与二个车轮连接固定；所述超声波传感模块上的螺栓孔与全孔板上的螺栓孔对齐并通过螺栓和防松螺母连接固定；所述全孔板上的螺栓孔与L板上的螺栓孔对齐并通过螺栓和防松螺母连接固定；所述主控盒上的螺栓孔与中间支板上的螺栓孔对齐并通过螺栓和防松螺母连接固定。

所述的主控盒上分布有编码电机通讯插口、超声波传感模块通讯插口和红外巡线传感模块通讯插口，所述编码电机通讯插口通过连接线和编码电机相连，所述超声波传感模块通讯插口通过连接线与超声波传感模块相连，所述红外巡线传感模块通讯插口通过连接线与红外巡线传感模块相连；所述主控盒上含有用于与手机蓝牙连接的蓝牙模块。

所述的主控盒上还分布有用于连接拓展功能模块的拓展功能插口。

所述主控盒内置有LED灯板和主控PCBA板，LED灯板与主控PCBA板插接。

所述的主控盒内的主控PCBA板上内置有陀螺仪。

本实用新型具有多种不同形态的共用件，各零件通过所述孔洞用螺钉防松螺母进行自由连接，可拼装不同形态如三轮车结构和二轮车结构的玩具，这种可DIY产品可以提高孩子的动手能力和想象力。本实用新型的结构零件采用铝合金板材冲压成型，提高生产效率，降低生产成本；所述防松螺母可以有效防止运动中的三轮车和二轮车零件松散。还可以连接类似断码屏、温湿度传感器等拓展功能模块，增强可玩性。

本实用新型通过手机蓝牙与所述主控盒上的蓝牙模块通信，可手机遥控操作，实现机器人避障、巡线、漫游等功能；可通过超声波传感模块采集障碍物的距离数据，根据采集的数据，由所述主控盒控制小车，来达到避障的功能；通过红外巡线传感模块采集巡线地图上的线条信息，根据采集的数据所述主控盒自动控制小车，沿着线条的轨迹运行；所述机器人在漫游功能时，所述的主控盒将自动开启避障功能，并控制小车自主移动，当检测到障碍物时，自动转向一定角度，继续行驶，来达到自由漫游的功能。

附图说明

图1为本实用新型的三轮车结构示意图；

图2为本实用新型的二轮车结构示意图；

图3为本实用新型的三轮车骨架前侧视图；

图4为本实用新型的三轮车骨架后侧视图；

图5为本实用新型的二轮车骨架结构示意图；

图6为本实用新型的主控盒结构示意图;

图7为本实用新型的外部连线图；

图8为1本实用新型主控盒的电路框图。

具体实施方式

参见图1-7，本实用新型包括：主控盒101、车轮102、编码电机103、超声波传感模块104、红外巡线传感模块105和若干可DIY拼装的铝合金零件300及400；所述三轮车100与二轮车200上的主控盒101、车轮102、编码电机103、超声波传感器104以及若干可DIY拼装的铝合金零件均共用。

如图8所示，本实用新型控制部分包括电源单元、蓝牙通讯单元、传感器单元、MCU单元（ATMEGA2560）、驱动单元及扩展单元，本实用新型以单片机作为控制核心，接收并处理蓝牙传输的控制指令和传感器的数据，控制编码电机、蜂鸣器和LED。同时将系统的运行状态通过蓝牙传输反馈给手机端操作软件。主控盒提供系统升级接口和其他扩展接口（六路扩展接口、USB升级接口等），方便拓展。

本实用新型由电源单元中的6节AA电池供电，通过DC-DC降压电路，用于单片机及外围电路供电。本实用新型采用4.0标准协议的蓝牙模块（蓝牙4.0模块）通过uart通讯口进行数据的通讯，手机端与主控盒建立连接后，根据协议标准传输控制信号及反馈信号。

传感器包括六轴陀螺仪传感器（MPU6500）、超声波传感器、巡线传感器及温度传感器组成。六轴陀螺仪包含3轴加速度计、3轴角速度计和运动处理单元，用于检测系统的运动及姿态检测；超声波传感器由发射和接收探头组成，由系统控制发射超声波，接收探头接收反射回的超声波，通过发射和接收时间计算与障碍物的距离；巡线传感器由两组红外发射和接收光电开关组成，巡线的地图有白色线和黑色线，小车在前行中不间断发射极发射红外光，地图上的白色线能够反射更多的红外光，黑色线会吸收红外光，因此接收极接收到不同的信号，从而控制小车运动。此原理用于地图的黑白线区分；温度传感器是一个热敏电阻（热敏器件），用于检测周围环境温度的变化。

驱动单元包括2路编码电机（编码电机1、编码电机2）的驱动、蜂鸣器的驱动及彩色LED灯的驱动。其中编码电机带有霍尔传感器，能够反馈给系统当前电机速度信号。

所述铝合金零件包括全孔板306、拐角板305、L型板304、中间支板307、前部支板310；所述全孔板、拐角板、L型板、中间支板和前部支板上均设有若干个螺栓孔301；所述全孔板306为长方形板，所述中间支板307为U形板，所述主控盒101、车轮102、编码电机103、超声波传感模块104和红外巡线传感模块105上均设有螺栓孔301。

所述的三轮车结构零件300和二轮车结构零件400的所有铝合金件可以共用；各零件通过所述孔洞301用螺栓302防松螺母303进行自由连接。所述结构三轮车结构零件300和二轮车结构零件400采用铝合金板材冲压成型，提高生产效率，降低生产成本；所述防松螺母303可以有效防止运动中的三轮车和二轮车零件松散。

所述三轮车的编码电机103与铝合金拐角板305通过螺栓302连接固定，所述编码电机103的旋转输出轴通过联轴器108与车轮102连接固定；所述超声波传感模块104与红外巡线传感模块105通过螺栓302和防松螺母303与铝合金L板304连接固定后再固定在铝合金前部支板310上；所述主控盒101通过螺栓302连接固定在两个中间支板307上；所述万向球309通过六角铜柱308和螺栓302连接固定在中间支板307之下；所述三轮车骨架零件300铝合金件通过螺栓302和防松螺母303连接固定。

所述二轮车的编码电机103与的铝合金拐角板305通过螺栓302连接固定，所述编码电机103的旋转输出轴通过联轴器108与车轮102连接固定；所述超声波传感模块104与全孔板306间通过螺栓302和防松螺母303相连；所述全孔板306与L板304间通过螺栓302连接固定；所述主控盒101通过螺栓302固定在中间支板307上。

所述的主控盒101上分布有编码电机103通讯插口504、超声波传感模块104通讯插口502、红外巡线传感模块105通讯插口503，所述编码电机103通讯插口504通过连接线107和编码电机103相连，所述超声波传感模块104通讯插口502通过连接线107与超声波传感模块104相连，所述红外巡线传感模块105通讯插口503通过连接线107与红外巡线传感模块105相连；所述主控盒101上含有用于与手机蓝牙连接的蓝牙模块500。其它插口501可以连接类似断码屏、温湿度传感器等拓展功能模块，增强可玩性；

所述的主控盒101上还分布有用于连接拓展功能模块的拓展功能插口501。

所述主控盒101内置有LED灯板505和主控PCBA板，LED灯板与主控PCBA板插接。

所述的主控盒101内的主控PCBA板上内置有陀螺仪506。