专利名称：人与机器人做算术游戏的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种实现人与机器人做算术游戏的装置。
背景技术：
工业机器人技术现在已发展到相当高的水平，能精确地重复空间定位，能变速空间运动，能经编程实现逻辑程序控制，能与外部计算机数据通讯等等，广泛地应用在国民经济各个领域。但是从科普的角度讲，机器人与人做算术游戏的装置目前还没有。
发明内容
本实用新型是为了解决现有技术中机器人只能完成高难度的动作，而不能普及应用的问题，而提供的一种从科普的角度出发实现人与机器人做算术游戏的装置。
本实用新型采取的技术方案是人与机器人做算术游戏的装置，其特点是，包括一机器人操作区、以参与者操作区、一中央控制部件；所述的机器人操作区包括机器人、机器人控制部件、机器人执行部件以及机器人操作台和设在该操作台内部的控制电路，其中机器人控制部件与中央控制部件之间通过I/O连线双向连接，机器人控制部件与机器人执行部件通过数据线双向连接，机器人操作台内部的控制电路通过I/O连线与中央控制部件之间双向连接；所述的参与者操作区包括操作平台及设在操作平台内部的参与者比赛界面模块，其中所述的操作平台包括与中央控制部件电连接的液晶显示器和输入部件，所述的参与者比赛界面模块通过数据线与中央控制部件双向连接。
上述人与机器人做算术游戏的装置，其中，所述的中央控制部件由主控计算机构成，其输入输出端连接一I/O模板；机器人控制部件和机器人操作台内部的控制电路通过I/O连线与该I/O模板双向连接。
上述人与机器人做算术游戏的装置，其中，所述的中央控制部件包括中央处理器、计时模块、通信接口模块、速度动态调整模块、数学题库、出题比赛模块、及评分模块；各模块与中央处理器通过数据线双向连接。
上述人与机器人做算术游戏的装置，其中，所述的中央控制部件还包括一分屏器，该分屏器外接一大屏幕和参与者操作平台的液晶显示器。
上述人与机器人做算术游戏的装置，其中，所述的中央控制部件还包括一音乐动画模块和一音响通讯接口；所述的音乐动画模块分别与中央处理器和音响通讯接口通过数据线双向连接，所述的音响通讯接口外接一音箱。
上述人与机器人做算术游戏的装置，其中，所述的输入部件包括输入键盘或轨迹球。
上述人与机器人做算术游戏的装置，其中，所述的机器人控制部件包括机器人控制功能模块、机器人动作模块、机器人通讯接口；所述的机器人控制功能模块通过I/O连线与中央控制部件的I/O通讯接口双向连接，该机器人控制功能模块的输出端与机器人动作模块的输入端连接；机器人动作模块的输出端与机器人通讯接口的输入端连接。
由于本实用新型采取了以上的技术方案，利用工业机器人的智能技术特性，让它作为比算术的游戏的一方，完成答题、按键、举牌等动作。通过会比算术的机器人这样一种带趣味的形式，对广大青少年寓教于乐之中。
本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图进一步给出。
图1是本实用新型的整体结构示意图。
图2是本实用新型各部件连接的电方框图。
图3是本实用新型较详细的电方框图。
具体实施方式
请参阅图1，这是本实用新型的整体结构示意图。本实用新型包括一机器人操作区1、一参与者操作区2、一中央控制部件3；机器人操作区1包括机器人11和操作台12。机器人1所选用的是FANUC的工业机器人，经过一定的造型设计包装后，被安置在展览馆的展厅、或科普馆的厅室、或某个固定场所。本实施例是安置在科技馆的展厅内。为安全起见，被安置在一个玻璃屏障14内。机器人1的面前是一个操作台2，操作台2上设有一排0-9的数字按钮，机器人按这些按钮的动作都预先编程设定好的。答题时用手指灵巧点击数字按钮，答案输入完毕按确认键。本实用新型预先设计构造一个数学题库，内有多种题型的算题，整个题库可分为初、中、高三级，以满足不同青少年对象的水平。上位机随机出题后，显示在屏幕上，游客和机器人可同时回答。机器人根据答案分别按数字键回答。回答正确加分，错误无分。一轮五题后比较双方的输赢。为了增加趣味，题目的型式、难易程度、游戏规则都可以多种多样。
参与者操作区2设在玻璃屏障的外面，包括操作台21，操作台上设有显示器22、轨迹球23。参与者例如游客6的位置在玻璃屏障的外面，位于机器人对面，游客座位前有显示器、轨迹球等。
答题方式用轨迹球去点击显示屏上的模拟数字键(0-9)，答案输入完毕，按模拟的确认键。
请参阅图2。所述的机器人操作区1包括机器人11、机器人控制部件13以及机器人操作台12和设在该操作台内部的机器人操作控制电路15，其中机器人控制部件13与中央控制部件3之间通过I/O连线4双向连接，机器人控制部件13与机器人11之间通过数据线双向连接，机器人操作台12内部的控制电路通过I/O连线5与中央控制部件3之间双向连接；所述的参与者操作区包括操作平台及设在操作平台内部的参与者比赛界面模块24，其中所述的操作平台21包括与中央控制部件电连接的液晶显示器22和输入部件，所述的参与者比赛界面模块通过数据线与中央控制部件双向连接。本实施例中输入部件是轨迹球23。
所述的中央控制部件3由主控计算机构成，其输入输出端连接一I/O模板38；机器人控制部件和机器人操作台内部的控制电路15通过I/O连线5与该I/O模板双向连接。
请参阅图3，这是本实用新型具体部件的电方框图。所述的中央控制部件3包括中央处理器31、计时模块32、通信接口模块33、速度动态调整模块34、数学题库35、出题比赛模块36、评分模块37；各模块与中央处理器通过数据线双向连接。
本实用新型的人与机器人做算术游戏的装置中，所述的机器人控制部件13包括机器人控制功能模块131、机器人动作模块132、机器人通讯接口133；所述的机器人控制功能模块通过I/O连线4与中央控制部件的I/O通讯接口38双向连接，该机器人控制功能模块的输出端与机器人动作模块的输入端连接；机器人动作模块的输出端与机器人通讯接口的输入端连接。
为了能使除参与者以外的其他公众了解比赛的情况，本实用新型还安装了一大屏幕显示器6，为使输出阻抗匹配，在所述的中央控制部件的中央处理器的输出端连接一一拖四的分屏器7，由该分屏器外接一大屏幕9和一参与者操作平台的液晶显示器22。大屏幕安装在机器人旁边的墙面上，供游客观看比赛。大屏幕和显示器显示内容相同。
为增加比赛的情趣和活跃气氛，本实用新型在所述的中央控制部件内还设置了一音乐动画模块38和一音响通讯接口39；所述的音乐动画模块38分别与中央处理器31和音响通讯接口39通过数据线双向连接，所述的音响通讯接口外接一音箱8。
本实用新型实施例的人与机器人比算术装置是一个展项，置于科技展馆内。该展项设计的是一个机器人和一名游客进行比算术的场景。其比赛现场是一个面积为31平方米的扇形区域。
比赛的题目类型为1)加、减、乘、除的计算题；2)比智慧比反应的趣味题。所有题型都放在数学题库中，由计算机随机抽取。
比赛开始前，显示屏上出现初级、中级、高级(适应不同青少年的计算水平)三个按钮，由游客任选一个，则进入比赛。机器人和游客一起等待出题。
大屏幕随机显示题目，计时器开始计时；机器人和游客必须一起在规定时间内作答，谁先答对，谁就得分(一定要按下确认键答案才有效)；超时就视作放弃。
每道题答完1)二人输入的答案都会在大屏幕上显示。由计算机自动进行评分。大屏幕和游客面前的显示器都会显示该题的正确答案、得分、谁先回答以及是否答对等。
2)若是游客抢先回答了，机器人还会抽取它面前的对、错牌，用可爱的声音告诉游客“回答正确！”或者“回答错误！”。
一轮比赛共为五题。
每轮结束后大屏幕上会宣布比赛成绩；而机器人在现场音乐的伴奏下会有相应的动作表演。
当然还可制定各种各样的算题形式和游戏规则，以增加游戏的趣味性。
权利要求1.人与机器人做算术游戏的装置，其特征在于，包括一机器人操作区、以参与者操作区、一中央控制部件；所述的机器人操作区包括机器人、机器人控制部件、机器人执行部件以及机器人操作台和设在该操作台内部的控制电路，其中机器人控制部件与中央控制部件之间通过I/O连线双向连接，机器人控制部件与机器人执行部件通过数据线双向连接，机器人操作台内部的控制电路通过I/O连线与中央控制部件之间双向连接；所述的参与者操作区包括操作平台及设在操作平台内部的参与者比赛界面模块，其中所述的操作平台包括与中央控制部件电连接的液晶显示器和输入部件，所述的参与者比赛界面模块通过数据线与中央控制部件双向连接。
2.根据权利要求1所述的人与机器人做算术游戏的装置，其特征在于，所述的中央控制部件由主控计算机构成，其输入输出端连接一I/O模板；机器人控制部件和机器人操作台内部的控制电路通过I/O连线与该I/O模板双向连接。
3.根据权利要求1所述的人与机器人做算术游戏的装置，其特征在于，所述的中央控制部件包括中央处理器、计时模块、通信接口模块、速度动态调整模块、数学题库、出题比赛模块、及评分模块；各模块与中央处理器通过数据线双向连接。
4.根据权利要求1所述的人与机器人做算术游戏的装置，其特征在于，所述的中央控制部件还包括一分屏器，通过该分屏器外接一大屏幕和一参与者操作平台的液晶显示器。
5.根据权利要求1所述的人与机器人做算术游戏的装置，其特征在于，所述的中央控制部件还包括一音乐动画模块和一音响通讯接口；所述的音乐动画模块分别与中央处理器和音响通讯接口通过数据线双向连接，所述的音响通讯接口外接一音箱。
6.根据权利要求1所述的人与机器人做算术游戏的装置，其特征在于，所述的输入部件包括输入键盘或轨迹球。
7.根据权利要求1所述的人与机器人做算术游戏的装置，其特征在于，所述的机器人控制部件包括机器人控制功能模块、机器人动作模块、机器人通讯接口；所述的机器人控制功能模块通过I/O连线与中央控制部件的I/O通讯接口双向连接，该机器人控制功能模块的输出端与机器人动作模块的输入端连接；机器人动作模块的输出端与机器人通讯接口的输入端连接。
专利摘要本实用新型涉及一种人与机器人做算术游戏的装置，其特点是，包括一机器人操作区、一参与者操作区、一中央控制部件；机器人操作区包括机器人、机器人控制部件、机器人执行部件以及机器人操作台和控制电路，其中机器人控制部件与中央控制部件双向连接，机器人控制部件与机器人执行部件双向连接，控制电路与中央控制部件之间双向连接；参与者操作区包括操作平台及设在操作平台内部的参与者比赛界面模块，其中操作平台包括与中央控制部件电连接的液晶显示器和输入部件，参与者比赛界面模块与中央控制部件双向连接。利用工业机器人的智能特性，让它作为比算术游戏的一方，完成答题、按键、举牌等动作，对广大青少年寓教娱乐之中。
文档编号G06F17/00GK2702391SQ20042001991
公开日2005年5月25日 申请日期2004年2月4日 优先权日2004年2月4日
发明者胡学增, 梁兆正, 许永顺, 张亦弛, 周玲, 宋颖, 周宜, 钟根荣 申请人:上海科技馆