一种积木式编程的教育机器人的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，尤其是一种积木式编程的教育机器人。

背景技术：

在青少年的机器人教育领域，一般使用文本式编程或图形化编程，但对于初学编程的青少年而言，使用文本编程或者图形编程都略显艰难，且整个编写程序的过程容易产生代码的错误，打击青少年的编程信心。为此出现的积木式编程用一种类似搭积木的方式，提高了青少年编程的兴趣，降低了机器人教育的难度。但目前存在的积木式编程方式仍存在着不足：

专利公开号为CN 105396295 A的发明专利公开了《一种面向儿童的空间编程机器人玩具》，该发明通过在地面上进行积木块的排列，形成一条长轨道，使用积木块所贴有的NFC标签、条形码或二维码对指令进行识别，最终完成积木式的编程。但该方案仍存在不足：使用NFC标签、条形码或二维码进行识别的方式需要对应特殊的传感器，成本较高，而且标签进行自制也比较困难。

专利公开号为CN 105363223 A的发明专利公开了《基于NFC的智能可编程积木玩具》，该发明使用NFC天线阵列对积木块的NFC标签进行识别，该方式更是提高了硬件的成本，整个系统较为复杂，此外该方案所容纳的积木块也非常有限。

上述的发明都存在一个共同的不足就是只能通过电子设备内部的程序进行语法检查，而积木块本身没有进行语法检查的功能。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供了一种积木式编程的教育机器人。

本发明的目的可以通过如下技术方案实现：

一种积木式编程的教育机器人，包括积木块和机器人车体，所述积木块的嵌合位置设置有拼接部件，根据拼接部件能够将多个积木块拼接成积木长条，所述积木长条从机器人车体的指令识别码读取装置中穿过，并且所述积木块的表面贴有指令识别码；所述机器人车体包括指令识别码读取装置、外接电子模块接口、液晶显示模块、电机模块、单片机控制板和电源模块，其中，所述指令识别码读取装置用于读取积木块表面的指令识别码；外接电子模块接口用于连接外部的传感器、执行器电子模块；液晶显示模块用于显示机器人内部预设的提示；电机模块作为机器人的动力，实现机器人的运动或者对积木条的拉动；单片机控制板作为机器人的主控板，主要实现对各个传感器电子模块信息的读取以及执行电子模块的控制，上述的指令识别码读取装置、外接电子模块接口、液晶显示模块、电机模块均连接到单片机控制板上，由单片机控制板进行控制；电源模块用于给机器人车体供电。

优选的，所述积木块根据功能的不同分为以下模块：程序开始模块、程序结束模块、条件模块、数字模块、传感器模块以及执行模块。

优选的，所述指令识别码的指令标签包括：定位标志、指令描述文字、模块类型标志、模块识别码以及指令描述图案。

优选的，所述指令识别码读取装置包括一个红外传感器构成的定位模块，用于确定所输入积木块的位置；四个红外传感器构成的模块识别码读取模块，用于读取所输入积木块上的模块识别码；一个RGB颜色传感器所构成的模块类型读取模块，用于读取所输入积木块上的模块类型标志，确定积木块所属的功能模块，通过读取指令标签上的模块类型标志以及模块识别码，能够唯一确定该积木块所表示的程序指令。

优选的，所述积木长条能够由手拉动或者机器人车体内部的电机模块控制传动装置拉动而穿过指令识别码读取装置。

优选的，所述积木长条能够由普通卡纸或者其他类型的载体替换来实现机器人车体对指令识别码的读取。

优选的，所述模块类型标志由彩色块构成，所述模块识别码由黑白色块构成，或者由通孔与非通孔构成。

优选的，所述积木块的拼接部件根据积木块模块的不同具有不同的设定形状。

优选的，所述外接电子模块接口连接的外部传感器、执行器电子模块包括声音传感器、光线传感器以及蜂鸣器。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明使用积木块的编程方式，使得青少年儿童可以在不使用电脑或者手机的条件下进行编程，提高了青少年编程的兴趣，降低了机器人教育的难度。

2、本发明的积木块之间使用特殊的拼合方式进行基本的语法检查，进一步的使用机器人内部程序进行语法检查，有利于机器人编程的初学者建立语法检查的意识。

3、本发明使用简单的红外传感器以及颜色传感器进行程序指令的读取，相对于使用二维码、条形码、NFC等识别码的成本更低，识别码更加直观。

4、本发明所使用的识别码非常简单，因而即使使用普通的纸张也可以容易自制，使用时只需要将自制的识别码贴到作为载体的积木块上即可，降低了积木块丢失所带来的影响。

附图说明

图1为本发明的实施例采用的积木块的截面图。

图2为本发明的实施例采用的积木块的拼接模型。

图3为本发明的实施例所公开的指令标签样例。

图4为本发明的机器人读取积木长条的模型。

图5为本发明的指令识别码读取装置的结构图。

图6为本发明所采用的各种类型的指令标签样例，其中图6(a)为程序开始模块的指令标签样例，图6(b)为程序结束模块的指令标签样例，图6(c)为条件模块的指令标签样例，图6(d)为数字模块的指令标签样例，图6(e)为执行模块的指令标签样例，图6(f)为传感器模块的指令标签样例。

附图标注说明：1-程序开始模块、2-条件模块、3-传感器模块、4-执行模块、5-程序结束模块、6-定位标志、7-指令描述文字、8-模块类型标志、9-模块识别码、10-指令描述图案、11-识别码读取装置、12-机器人车体外壳、13-外接电子模块接口、14-液晶显示模块、15-积木长条、111-四个红外传感器所构成的模块识别码读取模块、112-一个红外传感器所构成的定位模块、113-一个RGB颜色传感器所构成的模块类型读取模块。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例：

本实施例提供了一种积木式编程的教育机器人，包括积木块和机器人车体，其中积木块的截面图如图1所示，根据积木块形状的不同设定有不同的功能模块，包括：程序开始模块1、条件模块2、传感器模块3、执行模块4、以及程序结束模块5，所述积木块的嵌合位置设置有拼接部件，根据拼接部件能够将多个积木块拼接成积木长条，所述积木长条从机器人车体的指令识别码读取装置中穿过，如图2所示，并且所述积木块的表面贴有指令识别码，所述机器人车体包括指令识别码读取装置、外接电子模块接口、液晶显示模块、电机模块、单片机控制板和电源模块，其中，所述指令识别码读取装置用于读取积木块表面的指令识别码；外接电子模块接口用于连接外部的传感器、执行器电子模块，如声音传感器、光线传感器、蜂鸣器；液晶显示模块用于显示机器人内部预设的提示，如显示机器人当前的运行状态；电机模块作为机器人的动力，实现机器人的运动或者对积木条的拉动；单片机控制板作为机器人的主控板，主要实现对各个传感器模块信息的读取以及执行器的控制，上述的指令识别码读取装置、外接电子模块接口、液晶显示模块、电机模块均连接到单片机控制板上，由单片机控制板进行控制；电源模块用于给机器人供电。

其中，所述积木块根据功能的不同分为以下模块：程序开始模块、程序结束模块、条件模块、数字模块、传感器模块以及执行模块。

其中，所述指令识别码的指令标签包括：定位标志、指令描述文字、模块类型标志、模块识别码以及指令描述图案。本实施例的指令标签样例如图3所示，包括定位标志6、指令描述文字7、模块类型标志8、模块识别码9以及指令描述图案10。本发明所采用的各种类型的指令标签样例如图6(a)-图6(f)所示。

其中，所述指令识别码读取装置包括：一个红外传感器构成的定位模块112，用于确定所输入积木块的位置；四个红外传感器构成的模块识别码读取模块111，用于读取所输入积木块上的模块识别码；一个RGB颜色传感器所构成的模块类型读取模块113，用于读取所输入积木块上的模块类型标志，确定积木块所属的功能模块，通过读取指令标签上的模块类型标志以及模块识别码，能够唯一确定该积木块所表示的程序指令。本实施例的指令识别码读取装置的结构图如图5所示。

其中，所述积木长条能够由手拉动或者机器人车体内部的电机模块控制传动装置拉动而穿过指令识别码读取装置。

其中，所述积木长条能够由普通卡纸或者其他类型的载体替换来实现机器人车体对指令识别码的读取。

其中，所述模块类型标志由彩色块构成，所述模块识别码由黑白色块构成，或者由通孔与非通孔构成。

其中，所述积木块的拼接部件根据积木块模块的不同具有不同的设定形状。

其中，所述外接电子模块接口连接的外部传感器、执行器电子模块包括声音传感器、光线传感器以及蜂鸣器。

在本实施例中，只需要将积木块按照一定的规范拼接成如图2所示的积木长条，然后按照如图4所展示的机器人读取积木长条的模型，包括：识别码读取装置11、机器人车体外壳12、外接电子模块接口13、以及液晶显示模块14，它们共同构成了机器人车体，再在机器人车体上设置积木长条15，通过手拉动或者机器人车体内部的电机模块控制传动装置拉动积木长条穿过机器人上方的指令识别码读取装置，使得积木长条完全从指令识别码读取装置中穿过即可完全的将所编写的程序读入机器人内部，然后按下机器人上的按键进行程序的运行即可。

以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。