玩具机器人的机器人控制系统的制作方法

本发明的公开涉及一种机器人控制系统，本发明的公开特别涉及一种用于玩具机器人的具有nfc终端与标签的机器人控制系统，从而控制玩具机器人的移动。

背景技术：

随着对玩具创造性和教育性应用的意向的增强，已经开发出来了玩具的许多种功能，例如使用积木组装各种各样的结构、装配具有遥控驱动电机的玩具机器人、使用机器人控制程序控制玩具机器人等等。

但是，供婴儿或者儿童使用的玩具机器人需要简单且容易的控制系统，因为婴儿或者儿童很难理解字符或者句子以及使用控制程序。

韩国专利no.10-1513546公开了一种用于玩具机器人的通过指令输入的驱动控制，申请号为10-2015-0074387的韩国公开专利公开了一种使用应用程序和逻辑模块的玩具机器人控制系统。但是，对婴儿或者儿童来说，现有技术很难控制玩具机器人。

因此，对婴儿或者儿童来说，使用起来相对容易和简单的玩具机器人控制系统是有必要的

技术实现要素：

本发明的提出是为了解决相关技术中的上述问题。本发明提供了一种能够通过将标签插入到nfc终端来控制玩具机器人的机器人控制系统。

根据一个示例性实施例，一种机器人控制系统包括标签部和nfc终端。标签部具有多个标签，并且每个标签存储有与玩具机器人的特定移动相匹配的移动数据。nfc终端接收插入在nfc终端内的标签的移动数据。nfc终端包括主体、多个插入部和终端控制器。插入部在主体内彼此间隔开。标签插入到插入部中。终端控制器将移动数据传送给玩具机器人。

在一个示例性实施例中，可以基于插入到插入部中的标签的指令接收移动数据，而且玩具机器人可以根据来自于标签的移动数据的指令进行移动。

在一个示例性实施例中，终端控制器可以控制分别设置在插入部下面的一根或者多根天线，并且可以接收插入到插入部中的其中一个标签的移动数据。

在一个示例性实施例中，终端控制器可以包括天线部和开关电路部。天线部可以具有多根天线，每一根天线或者每组天线可以设置在其中一个插入部上，而且可以通过识别标签来接收移动数据。开关电路部可以具有多个开关电路，用于控制每一根天线或者每组天线。

在一个示例性实施例中，所述终端控制器可以包括用于控制nfc终端与标签部之间的通信的nfc控制器，以及用于控制开关电路部和存储移动数据的天线控制器。

在一个示例性实施例中，所述nfc终端可以在连续接收移动数据的过程中存储移动数据，并基于接收到的移动数据的顺序将移动数据传送给玩具机器人。

在一个示例性实施例中，所述玩具机器人可以包括通信部和控制器，所述通信部用于接收移动数据，所述控制器用于分析移动数据，以向玩具机器人发送控制信号，使其进行特定移动。

在一个示例性实施例中，当其中一个标签插入到其中一个插入部中时，由于施加在插入部底部的压力，玩具机器人的驱动输出可以发生改变，当其中一个标签插入到其中一个插入部中时，由于其中一个标签的旋转，玩具机器人的驱动方向可以发生改变。

在一个示例性实施例中，每个插入部可以包括设置在插入部底部的用于吸收标签压力的吸收单元和用于测量施加在吸收单元上的压力的应变计。

在一个示例性实施例中，每个插入部可以进一步包括设置在插入部一侧的旋转感应器，旋转感应器用于检测每一个标签的旋转。

在一个示例性实施例中，每个标签可以包括图像，所述图像用于显示与标签的移动数据相匹配的玩具机器人的移动。

在一个示例性实施例中，当标签插入到插入部中时，nfc终端或者玩具机器人可以发出与玩具机器人的移动相匹配的声音。

在一个示例性实施例中，当标签插入到插入部中时，nfc终端可以将与标签匹配的移动数据发送给移动终端。

根据本发明的示例性实施例，用户手握具有特定移动图像的标签，并将标签插入到nfc终端上，然后与移动相匹配的声音被发出，并特定的移动被执行。

此外，用户可能会对通过将各种标签插入到nfc终端上从而改变玩具机器人的移动感兴趣，通过将标签的图像与玩具机器人的移动相匹配，可以对用户进行教育。

而且，由于用户体验了标签图像与玩具机器人移动之间的模式，用户可以变得更加具有创造力地去改变插入到nfc终端上的标签的顺序。

并且，标签是轻便的、便携的，因此，用户可以在其每一个位置上改变标签的顺序，用户也可以通过玩具机器人发出的声音在语言上得到教育。

附图说明

图1是示出根据本发明的一个示例性实施例所示的机器人控制系统的框图；

图2和图3是示出标签和nfc终端的立体图；

图4是示出图2和图3中的插入部和标签的立体图；

图5是示出玩具机器人的立体图；

图6是示出与nfc终端相连的移动终端的显示器的前视图；

图7是示出图2中的终端控制器的框图；

图8是示出图1中nfc终端的pcb板的设计图；和

图9是示出用于驱动图1中机器人控制系统的方法的流程图。

具体实施方式

以下参考所附附图，通过说明本发明的实施例，对本发明进行更全面的描述。本发明可以实施为多种不同的形式，但不应被解释为仅限于本发明阐述的实施例。相反，提供的这些实施例能使本发明的公开是彻底的、完整的，并且本发明的公开向本领域技术人员充分地表达了本发明的范围。在附图中，为了清晰度，层和区域的尺寸以及相对尺寸可能被扩大。需要理解的是，尽管第一、第二、第三等术语在本文中可以用于描述各种元件、组件、区域、层和/或零件，但这些元件、组件、区域、层和/或零件不应受到这些术语的限制。这些术语只用来区分一个元件、一个组件、一个区域、一个层或者一个零件与另一个区域、另一个层或者另一个零件。因此，在不背离本发明的教导的情况下，下文详述的第一元件、第一组件、第一区域、第一层或者第一零件可以被称为第二元件、第二组件、第二区域、第二层或者第二零件。

以下参考所附附图，对本发明的示例性实施例进行详细地说明。

图1是示出根据本发明的一个示例性实施例所示的机器人控制系统的框图。图2和图3是示出标签和nfc终端的立体图。图4是示出图2和图3中的插入部和标签的立体图。图5是示出玩具机器人的立体图。图6是示出与nfc终端相连的移动终端的显示器的前视图。

参考图1至图5，机器人控制系统100包括标签部200、nfc(nfc：nearfieldcommunication，近场通讯)终端300和玩具机器人400。标签部200包括多个标签210，220，230，240，…，250。nfc终端300包括主体310、插入部320、开关部330和终端控制器340。玩具机器人400包括通信部410和控制器420。

插入部320包括底板321、侧板322、吸收单元323、旋转传感器324和应变计325。开关部330包括启动开关331和停止开关332。玩具机器人400像多个移动430，440，450，460，…，470那样移动，这些移动430，440，450，460，…，470分别与标签210，220，230，240，…，250对应。

标签部200通过使用近场通讯与nfc终端进行数据的传送和接收。当用户手握第一至第n标签210，220，230，240，…，250中的一个标签，并且使所述其中一个标签与nfc终端300接触时或者当用户在围绕nfc终端300的预定距离内移动时，存储在其中一个标签中的其中一个移动数据被发送给nfc终端300，nfc终端300再将移动数据发送给玩具机器人400。在下文中，所述用户可以是婴儿或者儿童。

通信部410接收移动数据，并将移动数据发送给控制器420。控制器420接收并分析移动数据，从而驱动机器人400中的其中一个驱动电机，这样机器人400就能够基于移动数据进行移动。

机器人400基于分别与第一至第n标签210，220，230，240，…，250的移动数据相匹配的第一至第n移动430，440，450，460，…，470进行移动。

nfc终端300包括板状的主体310和设置在主体310表面上的多个插入部320。所述插入部的形状可以是圆形。开关部330设置在主体310的较下面部分，开关部330包括分别设置在主体310较下面部分的两侧的启动开关331和停止开关332。

插入部320可以足够大，以便于用户将标签插入其中。与玩具机器人400的移动相匹配的图像可以显示在标签的表面。

当第一标签110插入到插入部320中、并且启动开关331被按下时，第一标签110的移动数据存储在nfc终端300中。在启动开关331被按下之后，当停止开关332被按下时，存储在nfc终端300中的移动数据相继传送至玩具机器人400。

可以基于用户的年龄来关闭或者开启启动开关331和停止开关332，第一至第n标签可以具有各种各样的尺寸和形状。

参考图5，当第一标签110的移动数据意指向前移动时，控制器420分析由通信部410接收到的移动数据的含义，并驱动玩具机器人400中的至少一个电机执行使玩具机器人400向前移动的操作。

此外，扬声器可以设置在nfc终端300上，因此可以产生与玩具机器人400的移动相匹配的声音。

当用户使用其中一个标签并将该标签插入到插入部320中时，与玩具机器人400的各种移动相匹配的声音被发出。在这里，标签具有与玩具机器人400的移动相匹配的图像，因此，用户可能会对分别与标签上的图像相匹配以及与机器人400的移动相匹配的各种声音感兴趣。所以，用户可以通过理解声音、图像和移动之间的关系而受到教育。

而且，数字字母320分别显示在插入部320的较下面部分，玩具机器人400基于插入部320的数字字母320的顺序进行移动。因此，基于插入到插入部320的标签的顺序分析移动数据，并且可以基于插入到插入部320的标签的顺序改变玩具机器人400的移动。

当用户理解标签上的图像与玩具机器人的移动之间的关系时，用户可以改变插入到插入部320的标签的顺序，从而改变玩具机器人400的移动。因此，用户可能会更加感兴趣并受到更好的教育。

标签是轻便的、便携的，因此用户可以在用户的每一个位置上改变标签的顺序，通过玩具机器人400发出的声音，用户可以在语言方面得到教育。

例如，玩具机器人400基于插入在插入部320中的第一标签210向前移动，玩具机器人400的扬声器可以发出移动的声音或者动物的声音，以使用户产生兴趣。

底板321设置在插入部320的底部，侧板322设置在插入部320的一侧，因此标签可以正确地插入并固定在插入部320中。

吸收单元323凸出于底板321，在标签插入到插入部320的情况下，可以吸收标签的碰撞。吸收单元323测量用户将标签插入到插入部320中时所施加的压力，并将测得的压力信息传送给玩具机器人400。

当测得的压力被传送给玩具机器人400时，玩具机器人400的控制器420分析测得的压力。因此，随着压力的增加，控制器420可以增加玩具机器人400的驱动输出。此外，随着压力的降低，控制器420可以减少玩具机器人400的驱动输出。

由于玩具机器人400的驱动输出基于用户施加的压力而发生改变，用户可以改变施加的压力并使玩具机器人执行各种各样的运动。

旋转传感器324设置在侧板322上。当用户旋转插入在插入部中的标签时，旋转传感器324检测标签的旋转，并将测得的旋转数据传送给玩具机器人400。

此外，当旋转数据发送过来时，玩具机器人400可以被预设为停止运行。可选地，玩具机器人400可以被预设为根据旋转数据的方向进行旋转。而且，当旋转数据传来时，玩具机器人400可以被预设为提高声音或者降低声音。因此，可以基于用户施加的标签的旋转，改变玩具机器人400的运动。

如图5所示，当第一标签210的移动数据意指玩具机器人400向前移动、且第一标签210插入到插入部320中时，控制器420均匀地驱动分别与第一和第二转轮401和420相连的电机，从而使玩具机器人400向前移动。

在这里，当用户增加第一标签210的压力时，吸收单元323测量压力的变化，控制器420从而可以增加对电机的驱动输出。因此，玩具机器人400的移动速度得到提高。

可选地，当用户旋转第一标签210时，旋转感应器324检测第一标签210的旋转，因此如果玩具机器人400被预设为根据旋转数据的方向进行旋转，那么控制器420可以控制电机，以使玩具机器人400按照用户的旋转方向进行旋转。

可选地，标签210至250中的其中一个标签可以具有弹性，以吸收碰撞。此外，当应变计325设置在标签210至250中的其中一个标签上时，设置有应变计325的标签可以起到吸收单元323的功能。例如，设置有应变计325的标签可以测量压力，因此控制器420可以基于在设置有应变计325的标签中测得的压力，来控制玩具机器人400的移动。

在这里，应变计325可以只设置在标签210至250中的其中一个标签上，那么，玩具机器人400的控制可以更加简化。而且，可以更容易地制造机器人控制系统，并且可以降低制造机器人控制系统的成本价格。

诸如智能手机、平板电脑和笔记本电脑的移动终端700，可以连接至nfc终端300，因此可以通过控制移动终端700将移动数据传送至nfc终端300，而不需要使用标签部200。

在这里，传送至nfc终端300的移动数据通过通信部410传送至玩具机器人400，因此玩具机器人400可以基于移动数据来运行。

在具有用于驱动玩具机器人400的应用程序的移动终端700中，用户可以拖动图标720、730、740、750和760，并发出各种各样的指令以控制玩具机器人400的移动。可以将具有移动指令的图标上的指令传送至玩具机器人400，因此玩具机器人400可以基于图标上的指令移动。

举例来说，当用户拖动意指向前移动的图标730时，移动数据通过通信部410被传送至玩具机器人400，因此玩具机器人400可以向前移动。

图7是示出图2中的终端控制器的框图。图8是示出图1中nfc终端的pcb板的设计图。

参考图7，终端控制器340包括天线控制器350、nfc控制器360、开关电路部370和天线部380。

开关电路部370包括第一至第n开关电路371、372、…、373。天线部380包括1-1至1-m天线381、…、383，2-1至2-k天线384、…、386，和n-1至n-l天线387、…、389。

天线控制器350由微控制器单元(mcu：microcontrollerunit，微控制器单元)驱动。天线控制器350通过开关电路部370选择1-1至1-m天线381、…、383，2-1至2-k天线384、…、386和n-1至n-l天线387、…、389中的至少一根天线，并控制天线部380的电波识别范围。nfc控制器360被设计为使用一些专用电路和从天线部380中被选择的天线上识别标签部200的移动数据。

1-1至1-m天线381、…、383，2-1至2-k天线384、…、386，和n-1至n-l天线387、…、389中的其中一根天线可以识别第一至第n标签210至250中的其中一个标签，1-1至1-m天线381、…、383，2-1至2-k天线384、…、386，和n-1至n-l天线387、…、389中的每一根天线均设置在每一个插入部320上，用于接收移动数据。

因此，当用户将第一至第n标签210至250中的其中一个标签插入到其中一个插入部320中时，1-1至1-m天线381、…、383，2-1至2-k天线384、…、386，和n-1至n-l天线387、…、389中的其中一根天线识别第一至第n标签210至250中的其中一个标签，天线控制器350、nfc控制器360、开关电路部370和天线部380运行。

第一至第n开关电路371至373由天线控制器350控制。1-1至1-m天线381、…、383可以由第一开关电路371来控制，2-1至2-k天线384、…、386可以由第二开关电路372来控制。进一步地，n-1至n-l天线387、…、389可以由第n开关电路373来控制。

天线的数量可以取决于标签的数量。天线的接收强度可以根据需要而改变，也可以通过放大电路进行放大。

第一至第n开关电路371，372，…，373中的每一个开关电路可以连接至至少一个天线。1-1至1-m天线381、…、383，2-1至2-k天线384、…、386，和n-1至n-l天线387、…、389中的其中至少一根天线可以设置在每一个插入部320上，用于检测标签210至250中的其中一个标签的插入。

1-1至1-m天线381、…、383，2-1至2-k天线384、…、386，和n-1至n-l天线387、…、389中的每一根天线可以有序或者无序地排列在插入部320上。当第一至第n标签210至250中的其中一个标签插入到其中一个插入部320中时，1-1至1-m天线381、…、383，2-1至2-k天线384、…、386，和n-1至n-l天线387、…、389中的其中一根天线被触发。

如图7所示，1-1至1-m天线381、…、383的天线组，2-1至2-k天线384、…、386的天线组，以及n-1至n-l天线387、…、389的天线组分别连接至第一至第n开关电路371至373。当第一标签210插入到设置有1-1天线381的插入部320中时，通过天线控制器350使第一开关电路371运行，1-1天线381被触发。因此，被触发的天线381接收第一标签210的移动数据，并将所述数据保存至天线控制器350。

1-1至1-m天线381、…、383，2-1至2-k天线384、…、386，和n-1至n-l天线387、…、389中的每一根天线均由开关电路部370控制，且当第一至第n标签210至250中的其中一个标签插入到插入部320中时被触发。

而且，第一标签210可以插入到其中一个插入部320中，第二标签220可以插入到一个与第一标签210相邻的插入部320中。1-1天线381设置在插入有第一标签210的插入部320上，1-2至1-m天线382、…、383，2-1至2-k天线384、…、386，和n-1至n-l天线387、…、389中的其中一根天线设置在插入有第二标签220的插入部320上。那么，1-2至1-m天线382、…、383，2-1至2-k天线384、…、386，和n-1至n-l天线387、…、389中的其中一根天线可以识别第一标签210。

在这里，当2-1天线384识别第一标签210时，其中所述2-1天线384为1-2至1-m天线382、…、383，2-1至2-k天线384、…、386和n-1至n-l天线387、…、389中的其中一根天线，天线控制器350仅仅开启第一开关电路371，如此，第一标签210的移动数据被接收和存储，以防止天线部380错误地运行。

而且，当1-2天线382识别第一标签210时，其中所述1-2天线382为1-2至1-m天线382、…、383，2-1至2-k天线384、…、386和n-1至n-l天线387、…、389中的其中一根天线，第一开关电路371仅仅触发1-1天线381，而不触发1-2至1-m天线382至383，以接收第一标签210的移动数据。

此外，当第一标签210和第三标签230分别插入到设置有1-1天线381的插入部和设置有1-n天线383的插入部中，然后第二标签220插入到设置有1-2天线382的插入部中时，终端控制器340控制第一开关电路371使不触发1-1天线381和1-3天线383，但触发1-2天线382，那么，只有来自于第二标签220的移动数据被接收到。

相应地，天线控制器350控制第一至第n开关电路371至373，以使天线部380无干扰地准确识别第一至第n标签210至250。而且，第一至第n开关电路371至373中的每一个开关电路均可以触发或者不触发1-1至1-m天线381、…、383，2-1至2-k天线384、…、386和n-1至n-l天线387、…、389中的每一根天线，这样，只有插入到插入部中的标签被识别，插入到与其相邻的插入部中的标签则不被识别。

图8中所示的pcb板包括在nfc终端300之中。在pcb板上，1-1至1-m天线381、…、383，2-1至2-k天线384、…、386和n-1至n-l天线387、…、389分别设置在插入部320上。

1-1至1-m天线381、…、383，2-1至2-k天线384、…、386和n-1至n-l天线387、…、389中的每一个天线作为多层线圈设置在插入部320上。

开关电路部370设置在天线部380的一侧，第一至第n开关电路371、372、…、373控制1-1至1-m天线381、…、383，2-1至2-k天线384、…、386和n-1至n-l天线387、…、389中的其中一根天线。

虽然没有显示在图中，但是1-1至1-m天线381、…、383，2-1至2-k天线384、…、386和n-1至n-l天线387、…、389中的其中至少一根天线设置在一个插入部320上，因此插入到插入部中的标签可以被更加准确地识别。

图9是示出用于驱动图1中机器人控制系统的方法的流程图。

参考图9，当机器人控制系统100开始运行时，初始化标签部200、nfc终端300和玩具机器人400(步骤s101)。

第一至第n标签210至250中的其中一个标签被插入到插入部320中，以选择玩具机器人400的移动(步骤s102)。

被选择的移动触发nfc终端300和天线控制器350，原始移动数据存储至天线控制器350中(步骤s103)。

在nfc终端300被触发后，nfc控制器320被触发(步骤s104)。

第一至第n开关电路371至373被控制，从而使1-1至1-m天线381、…、383，2-1至2-k天线384、…、386，和n-1至n-l天线387、…、389中的至少一根天线持续地被触发，所述至少一根天线用于识别第一至第n标签210至250中的至少一个标签(步骤s105)。

通过被触发的天线，识别插入到至少一个插入部320中的第一至第n标签210至250中的至少一个标签(步骤s106)。

然后第一至第n标签210至250中的至少一个标签被触发(步骤s107)。

然后终端控制器340读取移动数据，所述移动数据包括在插入到插入部320中的第一至第n标签210至250中的至少一个标签内(步骤s108)。

当无法识别第一至第n标签210至250中的至少一个标签的次数不少于三次时，再次选择1-1至1-m天线381、…、383，2-1至2-k天线384、…、386，和n-1至n-l天线387、…、389。然后，当识别到第一至第n标签210至250中的至少一个标签插入到插入部320的次数在两次之内时，执行下一个步骤(步骤s110)。

当没有从插入到插入部320中的第一至第n标签210至250上识别出移动数据时，意味着标签没有插入到插入部中，则执行下一个步骤(步骤s110)。

当插入到插入部320中的第一至第n标签210至250中的至少一个标签被触发时，移动数据存储至天线控制器350(步骤s111)。

然后，不触发nfc控制器3600，并使其变成处于等待模式(步骤s112).

nfc终端300输出存储在天线控制器350上的移动数据，并将移动数据传送至玩具机器人400的通信部410。控制器420对移动数据进行分析，玩具机器人400根据移动数据进行移动(步骤s113)。

根据本发明的示例性实施例，用户手握具有特定移动图像的标签，并将标签插入到nfc终端上，然后与移动相匹配的声音被发出，特定的移动被执行。

此外，用户可能会对通过各种标签插入到nfc终端上从而改变玩具机器人的移动感兴趣，通过将标签的图像与玩具机器人的移动相匹配，可以对用户进行教育。

而且，由于用户体验了标签图像与玩具机器人移动之间的模式，用户可以变得更加具有创造力地去改变插入到nfc终端上的标签的顺序。

并且，标签是轻便的、便携的，因此，用户可以在其每一个位置上改变标签的顺序，用户也可以通过玩具机器人发出的声音在语言上得到教育。

上述已描述了本发明的示例性实施例及其优点，需要注意的是，在不背离本发明的精神和所附权利要求书限定的范围的情况下，可以作出各种各样的改变、替换和改进。