一种模块式编程仿真机器人的制作方法

本发明涉及机器人编程仿真技术领域，具体涉及一种模块式编程仿真机器人。

背景技术：

机器人学的研究推动了许多人工智能思想的发展，有一些技术可在人工智能研究中用来建立世界状态的模型和描述世界状态变化的过程。其他传统的编程方式充满枯燥代码、图标填满屏幕，让人感到枯燥乏味。也不适合孩子的心理物征。本申请的实物编程机器人将模块作为载体，应用人工智能技术解决实物编程的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种模块式编程仿真机器人，用于解决背景技术中所提出的技术问题。

一种模块式编程仿真机器人，所述机器人通过多个多面体磁吸拼装组成，所述多面体包括态势感知类模块、数据处理类模块、编程类模块和执行类模块；其中，

所述态势感知类模块用于采集周围的环境态势数据；

所述数据处理类模块用于对所述环境态势数据进行处理，生成第一执行指令；

所述编程类模块用于接收环境态势数据和用户输入的控制指令，根据所述环境态势数据和/或输入指令进行编程，生成第二控制指令；

所述执行类模块用于执行所述第一执行指令或第二执行指令，完成执行动作。

进一步，所述态势感知类模块包括距离感应模块、温度感应模块、亮度感应模块、旋钮模块、指南针模块和颜色编码模块中的至少一种；其中，

所述距离感应模块用于感应前方物体与机器人之间的距离，将前方物体与机器人之间的距离转换为距离信号；

所述温度感应模块用于感知外界温度，将外界温度值转换为温度信号；

所述亮度感应模块用于感知周围的亮暗程度，将亮暗程度转换为亮度信号；

所述旋钮模块用于产生输出信号，输出信号的大小通过旋钮进行调节；

所述指南针模块用于测量地磁角度感知机器人的前进方向；

所述颜色编码模块用于采集外界不同颜色，输出动作指令。

进一步，所述数据处理类模块包括相反模块、隔断模块、选择模块、阈值模块、传导模块、条件模块、蓝牙模块和电源模块中的至少一种；其中，

所述相反模块用于将接收到的大信号变成小信号输出；

所述隔断模块用于提供断路信号分隔机器人的不同功能部分；

所述选择模块用于对多路信号输入进行选择；

所述阈值模块用于判断输入信号的大小，当输入信号大于阈值时，传输输人信号；当输入信号小于阈值时，阻断输入信号；

所述传导模块用于对输入信号进行传导；

所述条件模块用于对条件进行判断，大于等于条件值时，输出第一套动作执行指令，小于条件值时，执行第二套动作控制指令；

所述蓝牙模块用于与上位机进行通信连接，对数据处理类模块进行编程；

所述电源模块用于提供电能。

进一步，所述选择模块包括取大模块和取小模块；

所述取大模块连接两个及两个以上态势感知类模块时，输出信号相对较大的态势感知类模块的信号；

所述取小模块连接两个及两个以上态势感知类模块时，输出信号相对较小的态势感知类模块的信号。

进一步，所述编程类模块包括呈立方体状的基体、录入装置、磁吸装置、定位装置和控制装置；

所述磁吸装置设置在所述基体侧壁上；

所述录入装置包括集成的录入针、读写板、读取芯片、写入芯片、计算芯片和中央处理芯片；

所述定位装置包括与所述磁吸装置对应连接的连接槽；

所述控制装置包括控制板、控制芯片、电源开关、提示灯和显示屏，所述、控制板、控制芯片、电源开关、提示灯和显示屏集成在电路板上，所述电路板安装在基体内。

进一步，所述磁吸装置包括柱形磁铁。

进一步，所述编程类模块包括调节模块、声控编码模块、动作贴片模块和循环贴片模块；其中，

所述调节模块用于调整不同动作的参数；

所述声控编码模块用于接收语音指令，根据语音指令进行信号输出；

所述动作贴片模块用于对执行类模块进行基础改变、模式改变、强度改变和时间改变；所述动作贴片模块执行第一个动作，直到触发设定的信号后再执行后面的动作，若未达到触发条件，则跳过该动作不执行，按照动作顺序，触发一次执行一个动作；

所述循环贴片模块用于循环执行命令。

进一步，所述执行类模块包括轮子模块、旋转模块、七彩灯模块和音乐模块中的至少一种；其中，

所述轮子模块用于所述机器人实现位移；

所述旋转模块用于带动所述机器人转动；

所述七彩灯模块用于发出不同颜色的灯光；

所述音乐模块用于播放不同音符的声音。

进一步，所述轮子模块包括呈立方体状的基体、设置在所述基体内的马达以及两组转动安装在所述基体内的辊轮，所述马达驱动所述辊轮转动。

进一步，所述旋转模块包括呈立方体状的基体和转动安装在所述基体一个侧面上的旋转面。

本发明的有益效果体现在：

本发明提供一种模块化、可编程仿真的机器人，把电脑中的代码做成实物编程模块，采用实物化、模块化、形象化、互动化的方式教学,既保护孩子的视力，又促进多感官参与，更符合低龄儿童特点的编程学习方式。无需电脑、无需识码就能让儿童感受到编程的乐趣，培养编程思维，收获到分析问题、解决问题的方法和能力，提高儿童独有的专注力和创造力，促进儿童多感官、跨学科学习。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例提供的一种模块式编程仿真机器人的模块结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种模块式编程仿真机器人的编程类模块的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种模块式编程仿真机器人的编程类模块的内部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1所示，本发明实施例提供的一种模块式编程仿真机器人，机器人通过多个多面体磁吸拼装组成。多面体包括态势感知类模块1、数据处理类模块2、编程类模块3和执行类模块4，通过拼搭和对执行类模块4编程，可以学习算法—顺序—因果—循环—条件等编程方法，学会任务分解-抽象-算法-编程-调试的编程思维。态势感知类模块1、数据处理类模块2、编程类模块3和执行类模块4可以具有不同的表面颜色，通过表面颜色进行功能区分，方便儿童识别、操作。其中，态势感知类模块1用于采集周围的环境态势数据。数据处理类模块2用于对环境态势数据进行处理，生成第一执行指令。编程类模块3用于接收环境态势数据和用户输入的控制指令，根据环境态势数据和/或输入指令进行编程，生成第二控制指令。执行类模块4用于执行第一执行指令或第二执行指令，完成执行动作。

具体的，态势感知类模块1包括距离感应模块、温度感应模块、亮度感应模块、旋钮模块、指南针模块和颜色编码模块中的至少一种。

其中，距离感应模块用于感应前方物体与机器人之间的距离，将前方物体与机器人之间的距离转换为距离信号。前方物体与机器人之间的距离越短，距离感应模块输出的距离信号值越大。

温度感应模块用于感知外界温度，将外界温度值转换为温度信号。温度越高，输出的温度信号值越大。

亮度感应模块用于感知周围的亮暗程度，将亮暗程度转换为亮度信号。亮度越高，亮度信号数值越大。设定日间亮度值最大。

旋钮模块用于产生输出信号，输出信号的大小通过旋钮进行调节。旋钮模块包括呈立方体状的基体和设置在所述基体上的旋钮，本实施例中，顺时针旋转旋钮，输出信号变大，逆时针方向旋转旋钮，输出信号变小。

指南针模块用于测量地磁角度感知机器人的前进方向。

颜色编码模块用于采集外界不同颜色，输出动作指令。颜色编码模块用色彩编码来对应执行类模块4的动作。在所有的上述态势感知类模块1中，颜色编码模块的优先级别最高。

具体的，数据处理类模块2包括相反模块、隔断模块、选择模块、阈值模块、传导模块、条件模块、蓝牙模块和电源模块中的至少一种。

其中，相反模块用于将接收到的大信号变成小信号输出。例如，相反模块接收到的信号输入值为1，那么经过相反模块后，输出数值就变成8(即9-1＝8)。

隔断模块用于提供断路信号分隔机器人的不同功能部分。

选择模块用于对多路信号输入进行选择。选择模块可以连接多个相同或不同的态势感知类模块1，在多个态势感知类模块1同时向选择模块输出信号时，选择模块选择其中一路信号传输。

阈值模块用于判断输入信号的大小，当输入信号大于阈值时，传输输人信号；当输入信号小于阈值时，阻断输入信号。阈值模块用于进行条件判断。

传导模块用于对输入信号进行传导；

条件模块用于对条件进行判断，大于等于条件值时，输出第一套动作执行指令，小于条件值时，执行第二套动作控制指令；

蓝牙模块用于与上位机进行通信连接，对数据处理类模块2进行编程。蓝牙模块还用于远程控制执行类模块4。

电源模块用于提供电能，电源模块具有充电接口，可以重复对电源模块内的电池充电。

进一步，本实施例中，选择模块包括取大模块和取小模块。其中，取大模块连接两个及两个以上态势感知类模块1时，输出信号相对较大的态势感知类模块1的信号；取小模块连接两个及两个以上态势感知类模块1时，输出信号相对较小的态势感知类模块1的信号。

具体的，如图2-图3所示，编程类模块3包括呈立方体状的基体5、录入装置6、磁吸装置7、定位装置8和控制装置。磁吸装置7设置在基体5侧壁上。录入装置6包括集成的录入针、读写板、读取芯片、写入芯片、计算芯片和中央处理芯片。定位装置8包括与磁吸装置7对应连接的连接槽。控制装置包括控制板、控制芯片、电源开关、提示灯和显示屏，控制板、控制芯片、电源开关、提示灯和显示屏集成在电路板9上，电路板9安装在基体5内。具体的，磁吸装置7包括柱形磁铁。两个多面体之间通过柱形磁铁磁吸在连接槽内进行拼接。

进一步，编程类模块3包括调节模块、声控编码模块、动作贴片模块和循环贴片模块。其中，所述调节模块用于调整不同动作的参数。所述声控编码模块用于接收语音指令，根据语音指令进行信号输出。所述动作贴片模块用于对执行类模块进行基础改变、模式改变、强度改变和时间改变；所述动作贴片模块执行第一个动作，直到触发设定的信号后再执行后面的动作，若未达到触发条件，则跳过该动作不执行，按照动作顺序，触发一次执行一个动作。所述循环贴片模块用于循环执行命令。

具体的，本实施例中，执行类模块4包括轮子模块、旋转模块、七彩灯模块和音乐模块中的至少一种。其中，轮子模块用于机器人实现位移。旋转模块用于带动机器人转动。七彩灯模块用于发出不同颜色的灯光。音乐模块用于播放不同音符的声音。

具体的，轮子模块包括呈立方体状的基体、设置在基体内的马达以及两组转动安装在基体内的辊轮，马达驱动辊轮转动。旋转模块包括呈立方体状的基体和转动安装在基体一个侧面上的旋转面。

综上所述，本发明提供一种模块化、可编程仿真的机器人，把电脑中的代码做成实物编程模块，采用实物化、模块化、形象化、互动化的方式教学,既保护孩子的视力，又促进多感官参与，更符合低龄儿童特点的编程学习方式。无需电脑、无需识码就能让儿童感受到编程的乐趣，培养编程思维，收获到分析问题、解决问题的方法和能力，提高儿童独有的专注力和创造力，促进儿童多感官、跨学科学习。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。