一种用于搭建足式机器人的电子积木的制作方法

本发明涉及电子积木领域，特别是涉及一种用于搭建足式机器人的电子积木。

背景技术：

积木颗粒可以按照使用者的意思加以组合、堆叠而形成各种结构与造型，因此可以对使用者的逻辑以及空间概念加以训练，目前积木颗粒已被广泛用于教育及休闲娱乐。

目前市面上乐高式的拼装玩具有很多，这些玩具大多都是通过积木颗粒之间叠加的方式搭建不同主题的玩具模型。针对年龄段较高的小朋友，乐高推出的mindstormsnxt系列的机器人主题套装，其传感器与主控端通过接口连接外部导线相接通。国内一些大的玩具生产商推出的机器人套件也基本都是通过连接线的方式连接各电子器件。通过外部导线的连接方式势必需要一个良好的接头以及相配合的接口，这可能会导致传感器模块体积会比较大，不利于模型的搭建；小朋友误操作也可能会破坏接口，使传感器与主控端接触不良。

另外国外littlebits所采用的是磁石的方式，将两个传感器模块通过磁石粘合在一起，使两模块上的金属弹片相互接触导通从而产生互动。但磁石式的连接方式目前只能横向扩展功能，各模块之间无法采用常规的积木叠加方式堆叠组合，故无法搭建立体模型。

因此，需要提供一种结构简单、堆叠组合方便的积木模块，且各模块之间可以导通，使通过叠加的方式搭建的积木模型可以与使用者产生互动。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种用于搭建足式机器人的电子积木，用于解决或部分解决现有的电子积木堆叠组合不方便且不能与使用者进行互动的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于搭建足式机器人的电子积木，包括：主机模块和关节模块；所述主机模块的侧面上间隔设置有多个连接接口，所述关节模块包括两个转动连接的积木模块，且两个积木模块通过内部的铰链结构相连，所述铰链结构与舵机相连，所述关节模块的一端设置与所述连接接口相匹配的连接插头、另一端设置连接接口，所述主机模块与上位机无线连接。

在上述方案的基础上，一种用于搭建足式机器人的电子积木还包括：旋转模块；所述旋转模块的一端设置连接接口、另一端设置连接插头，所述旋转模块一端连接接口的长度方向与另一端连接插头的长度方向垂直，所述旋转模块用于调节关节之间的转向。

在上述方案的基础上，一种用于搭建足式机器人的电子积木还包括：延长模块；所述延长模块的一端设置连接接口、另一端设置连接插头，所述延长模块一端连接接口的长度方向与另一端连接插头的长度方向相同，所述延长模块用于调节关节之间的长度。

在上述方案的基础上，一种用于搭建足式机器人的电子积木还包括：足尖模块；所述足尖模块的一端设置连接插头，所述足尖模块的另一端呈锥形，所述足尖模块设置在末端。

在上述方案的基础上，所述连接接口包括截面呈t型或燕尾型的滑槽；所述连接插头包括与所述滑槽相匹配的凸块。

在上述方案的基础上，在所述滑槽和所述凸块上分别设置电连接器，所述电连接器与内部电路相连。

在上述方案的基础上，所述电连接器包括：弹簧连接器；所述弹簧连接器的弹簧触点呈斜坡状，且所述滑槽上弹簧连接器的弹簧触点坡面朝向滑槽入口。

在上述方案的基础上，一种用于搭建足式机器人的电子积木还包括：传感器模块和驱动器模块；所述传感器模块内部设置有传感器，所述驱动器模块内部设置有驱动器。

在上述方案的基础上，所述主机模块的顶面上设置连接接口，所述主机模块在顶面连接脖子模块、头部模块和手部模块中的至少一个。

在上述方案的基础上，所述主机模块为多边形棱柱；所述足尖模块的另一端包裹设置橡胶垫片或粗布垫片。

(三)有益效果

本发明提供的一种用于搭建足式机器人的电子积木，设置主机模块和关节模块可将积木模块拼接形成足式机器人；在关节模块内部设置铰链结构和舵机，可自动控制关节模块进行转动，使得关节模块可作为关节部位实现机器人的行走等运动；主机模块与上位机无线连接，可对机器人远程操控进行互动；该电子积木组合简单、拼接方便，可进行互动，提高电子积木的趣味性。

附图说明

图1为本发明实施例中主机模块的示意图；

图2为本发明实施例中关节模块的连接示意图；

图3为本发明实施例中旋转模块的示意图；

图4为本发明实施例中旋转模块与关节模块连接的示意图；

图5为本发明实施例中延长模块的示意图；

图6为本发明实施例中延长模块与关节模块连接的示意图；

图7为本发明实施例中四足机器人的示意图；

图8为本发明实施例中六足机器人的示意图；

图9为本发明实施例中足式机器人中传感器模块的示意图；

图10为本发明实施例中足式机器人中驱动器模块的示意图。

附图标记说明：

1—主机模块；21—连接接口；22—连接插头；

3—旋转模块；4—关节模块；5—延长模块；

6—足尖模块；7—电连接器；8—传感器模块；

9—驱动器模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

根据本发明实施例提供一种用于搭建足式机器人的电子积木，该电子积木包括：主机模块1和关节模块4；参考图1，主机模块1的侧面上间隔设置有多个连接接口21，关节模块4包括两个转动连接的积木模块，且两个积木模块通过内部的铰链结构相连，铰链结构与舵机相连，关节模块4的一端设置与连接接口21相适应的连接插头22、另一端设置连接接口21，主机模块1与上位机无线连接。

本实施例提供的一种用于搭建足式机器人的电子积木，各积木模块通过拼接可形成足式机器人，且可对该足式机器人进行远程控制。该电子积木主要包括主机模块1和关节模块4。主机模块1作为足式机器人的身体模块。

关节模块4与主机模块1通过连接插头22和连接接口21结构的配合实现机械连接和电气连接。可在主机模块1的侧面一周连接多个关节模块4作为足部。关节模块4一端的连接插头22与主机模块1侧面上的连接接口21相连，可传递电信号和力矩。

通过内部电路，关节模块4和主机模块1连接至一个总线上。主机模块1与上位机无线连接，例如可通过蓝牙连接。主机模块1采集数据并向关节模块4发出命令。可远程对机器人进行编程等操作。

关节模块4内部设置铰链结构。可设置关节模块4包括两个积木模块，两个积木模块在内部通过一个180度铰链连接。且两个积木模块转动连接，使得两个积木模块可在铰链结构的带动下相对转动。即关节模块4的两端可发生相对转动。在关节模块4的内部嵌入设置一个微型舵机对铰链结构的转动进行驱动。

关节模块4自身可发生转动，可作为机器人的关节，便于机器人的移动。参考图2，且多个关节模块4可以在端部通过连接接口21和连接插头22依次进行级联，可形成多自由度的四肢。可通过对每个舵机进行控制调节进而对每个关节模块4的运动进行控制，从而实现对机器人移动的控制。

本实施例提供的一种用于搭建足式机器人的电子积木，设置主机模块1和关节模块4可将积木模块拼接形成足式机器人；在关节模块4内部设置铰链结构和舵机，可自动控制关节模块4进行转动，使得关节模块4可作为关节部位实现机器人的行走等运动；主机模块1与上位机无线连接，可对机器人远程操控进行互动；该电子积木组合简单、拼接方便，可进行互动，提高电子积木的趣味性。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图3，一种用于搭建足式机器人的电子积木还包括：旋转模块3；旋转模块3的一端设置连接接口21、另一端设置连接插头22，旋转模块3一端连接接口21的长度方向与另一端连接插头22的长度方向垂直，旋转模块3用于调节关节之间的转向。

旋转模块3的两端分别设置连接接口21和连接插头22，用于与其他积木模块相连。且旋转模块3两端的连接接口21和连接插头22方向不一样，可改变两端连接的积木模块的转向。通过旋转模块3可改变足式机器人足部的转向，便于机器人保持平稳且提高机器人的灵活性。

例如，参考图4，在旋转模块3的两端分别连接两个关节模块4，该两个关节模块4的可转动方向是不同的，即旋转模块3改变了两端关节模块4的转向，可提高机器人的灵活性、适用性和稳定性。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图5，一种用于搭建足式机器人的电子积木还包括：延长模块5；延长模块5的一端设置连接接口21、另一端设置连接插头22，延长模块5一端连接接口21的长度方向与另一端连接插头22的长度方向相同，延长模块5用于调节关节之间的长度。

参考图6，设置延长模块5对各部位的长度进行调节。延长模块5可为普通的电子积木模块，可用于与其他模块拼接实现电信号和力矩的传递即可。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图7，一种用于搭建足式机器人的电子积木还包括：足尖模块6；足尖模块6的一端设置连接插头22，足尖模块6的另一端呈锥形，足尖模块6设置在末端。

设置足尖模块6连接在足式机器人足部的末端。足尖模块6可只在一端设置连接插头22结构，用于与其他模块的连接。足尖模块6的另一端可设置为锥形，作为足式机器人的足尖，与地面接触。

在足尖模块6的另一端锥形表面可设置不同材质的垫片，如橡胶、粗布等，以调整摩擦力适应不同的地面。

进一步地，电子积木中的关节模块4、旋转模块3和延长模块5可以按照任意数量、任何顺利进行拼接，对各模块的具体设置位置不做限定。

在上述实施例的基础上，进一步地，连接接口21包括截面呈t型或燕尾型的滑槽；连接插头22包括与滑槽相匹配的凸块。

在上述实施例的基础上，进一步地，在滑槽和凸块上分别设置电连接器7，电连接器7与内部电路相连。

本实施例基于上述实施例，提供一种具体的积木模块间连接接口21和连接插头22的结构。连接接口21可为截面呈t型或燕尾型的滑槽。连接插头22可为凸块。凸块可从滑槽一端滑入，滑槽可对凸块进行卡合定位，进而实现两个积木模块间的机械连接。

可在滑槽和凸块的中间部位分别开设贯穿积木模块侧壁的开口。在开口处设置电连接器7。电连接器7与积木模块内部的电路相连。连接接口21处的电连接器7与连接插头22处的电连接器7应位置相对应。在凸块与滑槽相连时，接口处的电连接器7与插头处的电连接器7接触，实现两个积木模块的电气连接。

在上述实施例的基础上，进一步地，电连接器7包括：弹簧连接器；所述弹簧连接器的弹簧触点呈斜坡状，且所述滑槽上弹簧连接器的弹簧触点坡面朝向滑槽入口。

可采用有极性的弹簧连接器用于电气连接。在两个积木模块的表面分别设置弹簧连接器。在一个积木模块上的凸块滑入另一个积木模块上的滑槽中时，滑槽上的弹簧连接器上边缘在凸块的压力下沿正向压下弹簧，滑入后保持弹力，使得两个电子积木模块上的弹簧连接器紧密连接。

在凸块滑出时，因为滑槽上的弹簧连接器具有一个缓冲斜坡，使弹簧触点可以向回收起。弹簧连接器的弹簧触点通过压力接触，可保证电气连接的稳定性。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图9和图10，一种用于搭建足式机器人的电子积木还包括：传感器模块8和驱动器模块9；传感器模块8内部设置有传感器，驱动器模块9内部设置有驱动器。

传感器模块8一端设置连接接口21，另一端设置连接插头22，可与其他积木模块拼接连接。传感器模块8可以内嵌任意形式的传感器，比如声音、距离传感器等，安装在机器人上，通过接入的iic总线可以获取其数据。

驱动器模块9一端设置连接接口21，另一端设置连接插头22，可与其他积木模块拼接连接。驱动器模块9可以内嵌任意形式的驱动器，比如屏幕、喇叭等，安装在机器人上，通过接入的iic总线可以发送命令使其动作。

设置传感器模块8和驱动器模块9使足式机器人更加智能，且便于进行交互。

在上述实施例的基础上，进一步地，主机模块1的顶面上设置连接接口21，主机模块1在顶面连接脖子模块、头部模块和手部模块中的至少一个。

在上述实施例的基础上，进一步地，主机模块1为多边形棱柱；足尖模块6的另一端包裹设置橡胶垫片或粗布垫片。

主机模块1作为机器人的身体，关节模块4、旋转模块3、延长模块5和足尖模块6在主机模块1的侧面可相连拼接为机器人的足部。还可在主机模块1的顶部搭建机器人的其他部位。

参考图8，主机模块1采用多边形棱柱，比如八棱柱、六棱柱设计，在每个侧面都有连接接口21，并且在上表面有不限个数的连接接口21，可以连接任意积木，搭建出包括但不限于四足、六足、八足、脖子、头、手等不同结构。

在上述各实施例的基础上，进一步地，一种足式机器人由上述各实施例中所述的电子积木搭建而成，包括：作为身体的主机模块1；在主机模块1的侧面连接多个关节模块4作为关节；在主机模块1侧面的每个接口处可依次连接任意个关节模块4。

关节模块4远离主机模块1的一端可连接旋转模块3，改变关节的转向。旋转模块3的另一端可依次连接关节模块4和/或延长模块5。在足尖部位连接足尖模块6。足尖模块6的锥形端与地面接触。可在机器人任何需要延长的部位连接延长模块5。

关节模块4含有一个180度铰链，内嵌一个微型舵机进行驱动，充当机器人的关节。多个关节模块4可以通过两端的公母口进行级联，形成多自由度的四肢。通过不同的接口布局，延长模块5可以调节关节之间的长度，旋转模块3可以调节关节之间的转向。足尖模块6用于足部末端，呈锥形，尖部可以更换为不同材质的垫片，如橡胶、粗布等，调整摩擦力以适应不同的地面。

在主机模块1的侧面四周通过各模块间的拼接连接可形成多足机器人。各积木模块通过连接接口21和连接插头22的配合实现机械连接和电气连接。进一步地，还可在主机模块1的顶部连接其他任意模块，搭建出包括但不限于四足、六足、八足、脖子、头、手等不同结构。

本实施例提供的一种用于搭建足式机器人的电子积木以及一种利用该电子积木搭建出的足式机器人，可以用于教育、娱乐等多个领域。积木模块之间通过具有弹簧接插件的公口和母口相连接，传递电信号与力矩。

通过内部电路，所有的积木连接至一个iic总线，其中身体模块作为主机，采集数据并向其他积木发出命令。相邻积木间采用本地串口相互通信，确认彼此间的拓扑关系。身体模块通过蓝牙连接至上位机，可以对机器人进行编程等操作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。