变形金刚机器人玩具及方法

专利名称：变形金刚机器人玩具及方法
变形金刚机器人玩具及方法本发明涉及变形玩具，具体说一种变形金刚机器人玩具及方法。 [背景技术]在日本实开平6-66789号公报中公开了变形玩具的一个示例，该变形玩具具有共用的光源，当形态变化时发光的部位不同。最近，提出了这样的变形玩具该变形玩具将分解其他机器人玩具得到的多个分解部件安装在成为核心的核心机器人玩具上而构成大型机器人玩具。专利文献1 日本实开平6-66789号公报但是，在现有的使用核心机器人玩具的变形玩具中，无论是作为核心机器人玩具的时候，还是作为大型机器人玩具的时候，可发光和/或产生声音的玩具几乎没有。这是由于当构成为在核心机器人玩具和大型机器人玩具这两者都设置发音装置和发光装置时，就会产生结构复杂化并且成本升高的问题。中国专利200680021295. 4公开一种变形玩具，提供能够在核心机器人玩具和大型机器人玩具这两者中共用发光装置和/或发音装置被安装在核心机器人玩具中，并且也能够与大型机器人玩具共用，结构复杂，功能不全，操作不方便。本发明为克服上述缺点，提供一种结构新颖的变形金刚机器人玩具及方法。通过可以随意对机器人的动作进行重新编排，更换原先动作的技术和蓝牙手柄和PC挂接蓝牙对机器人操控技术，使得爱好者自己对机器人进行编程的平台，机器人的动作、形态可以自由自主编排，能够多单元接听控制命令，从而降低实施成本，适应广大爱好者开拓自己的潜力，方便使用，安全可靠。为实现上述目的，设计一种变形金刚机器人玩具及方法，包括头部、躯干部、一对臂部和一对腿部通过分解部件安装成为核心的核心机器人玩具而构成大型机器人玩具及发光显示控制装置，其特征在于头部位于躯干部上，头部壳内设有三个上下排列的品字形结构的舵机，躯干部的左手臂支架内设有上下排列的两个舵机，躯干部的右手臂支架内设有上下排列的两个舵机，躯干部的胸部及腹部壳体内设有三个上下排列的品字形机构的舵机，躯干部的左右大腿、左右膝关节、左右小腿及左右脚分别设有四个舵机，所述的十八个舵机的信号线分别连接可编程逻辑控制器件(CPLD)上的十八根信号线，可编程逻辑控制器件的信号输入端连接主控电路的MCU(ARM9-2440)的信号输出端，所述的主控电路上分别设有USB动作文件下载模块、电源模块、NORFlash模块、NandFlash (1)模块、USB蓝牙通讯模块、SDRAM(I)模块、SDRAM(2)模块、USB下载口模块、NandFlash (2)模块，主控电路的 MCU (ARM9-2240)的串口通讯信号连接通讯电路RS485，所述通讯电路上分别设有红外收发模块和MCU(32F101C6)模块2。所述的一种变形金刚机器人玩具，其特征在于USB蓝牙通讯模块和蓝牙手柄游戏模块构成。所述的一种变形金刚机器人玩具，其特征在于USB动作文件下载模块和描态工具 (动作文件生成)模块4。所述的一种变形金刚机器人玩具，其特征在于红外收发模块上分别设有红外接收和红外发送模块。所述的一种变形金刚机器人玩具，其特征在于MCU(32F101C6)模块2上分别设有头部伸缩驱动模块和左右行走轮驱动控制模块及左右起落架驱动模块3，所述的头部伸缩驱动模块控制头部电机模块，所述的左右行走轮驱动控制模块左右行走电机。所述的一种变形金刚机器人玩具的方法，其特征在该方法控制如下(1)将欲执行任务控制模块1 (ARM9-2440)和模块4描态工具、模块5步态生成工具、模块2车行走驱动、 模块3起落架、模块6蓝牙手柄遥控通讯程序存入该计算机(RSIC) LINUX系统的程序存贮器中，⑵启动计算机工作，读取指令，点击电脑桌面图标，点击左上角“工程”下拉菜单，选择“新建工程”，在此界面，可选择文件保存地址和填写工程文件名称。点击“保存”。之后有一个提示，点击确定，点击“脚本”下拉菜单，选择“保存”，完成第一步新建工程的程序计数器；(3)连接机器人，点击“Motion”，此时可尝试拖动模拟界面中的滚动条，当所执行指令为打开指令时，程序计数器被更新为打开指令之后指令的地址，机器人跟随指令运动，则表明连接成功，从而启动控制动作过程操作；(4)调整零位，设计动作点击“动作”下拉菜单， 选择“新建”，输入零位动作文件名，调整机器人各关节角度至合适位置，添加到动作指令列表中，成为一个动作。继续添加更多动作，也可使用“动作”菜单中的导入功能。指令列表中各个动作的顺序，间隔时间可进行编辑。指令列表编辑完成后，可点击“测试”，屏幕内3D 机器人可以在任意角度定位下，进行模拟仿真。最后点击“保存”，在此界面，点击“生成视频”，可以保存刚刚模拟的录像。( 脚本编辑点*“&ript”，进入脚本编辑界面。首先设计关键帧(即机器人可处于的静止姿态)。右键单击空白处，添加关键帧；双击关键帧，修改名称等属性，右键单击空白处，添加动作。双击动作，修改名称，选择对应于遥控器的按键和动作文件；用鼠标点击并拖动关键帧或动作图标旁的白色方块至一个动作或关键帧，确定关键帧和动作之间的变化顺序，确定脚本的流程。完成全部脚本的编辑；(6)下载工程文件点击“工程”菜单，选择“保存工程”，将工程文件保存在选择好的地址，选择“下载”，将完整的工程文件下载到控制器中，完成全部编程任务。本发明创造同现有技术相比，结构新颖、造型独特，提供一种让爱好者自己对机器人进行编程的平台，机器人的动作、形态可以自由自主编排，能够多单元接听控制命令，是一种新颖，灵活，智能性强的机器人；该方法实施成本低，适应广大爱好者开拓自己的潜力， 方便使用，安全可靠。

图1、图2是本发明的人形态立体图；图3是本发明的车形态主视图；图4是图3的侧视图；图5是图3的俯视图；图6是本发明的各组件分布图7是本发明的舵机分布图；图8是图6的A-A剖面图；图9是本发明推进器结构示意图；图10是图9的侧视图；图11是图9的俯视图；图12是图9中齿轮减速机构结构图；图13是图9的中电机位置示意14是图9中形成开关位置示意图；图15是图9的展开状态图；图16是本发明的胸部结构示意17为机器人控制总框图；图18为机器人模块连接关系图；
图19为模块4编程流程图；图20为编程步骤新建工程示意图；图21为编程步骤工程命名示意图；图22为编程步骤连接机器人示意图；图23为编程步骤新建动作示意图；图M为编程步骤动作命名示意图；图25为编程步骤编辑动作指令序列示意图；图沈为编程步骤添加关键帧示意图；图27为编程步骤修改关键帧属性示意图；图28为编程步骤添加动作示意图；图四为编程步骤修改动作属性示意图；图30为编程步骤编辑脚本示意图；图31为编程步骤编辑脚本示意图；图32为编程步骤下载至控制器示意图.以下结合附图进一步说明本发明实施方式。变形金刚机器人的人形与车形的变换，人形变换成车形，机器人接收到变车命令 (如模块4中T0-CAR)后，人深蹲，如模块4中左膝关节14，右膝关节1，向前方运动，左起落架20，右起落架21起落，左行走轮22，右行走轮23着地，腰部关节7伸展，左手臂关节10， 右手臂关节5向后运动，而后着地，左万象轮对，右万象轮25着地，头部沈缩回，左手臂关节10，右手臂关节5向机身收拢，车灯打开。此时一部跑车就成形。机器人在车形，接收到变车命令，不于理睬，车无论处于运动状态，还是停止状态，当接收到变成人形的命令(如模块4中UP)时，车先停止，车灯熄灭，左手臂关节10，右手臂关节5向外、向前运动，腰部关节7收拢，左手臂关节10，右手臂关节5离地，左小腿关节15，右小腿关节17向后运动， 左脚关节18，右脚关节16伸展着地，左万象轮对，右万象轮25离地，左膝关节14，右膝关节1，向前方运动，左起落架20，右起落架21回收，腰部关节7伸展，左膝关节14，右膝关节1伸展，人就站立。机器人动作编排，如模块4，描态工具图2，建立一个工程，工程的下拉菜单脚本和动作，就动作而言先给要编排的动作提个名字如LAUGH，然后拖动关节8中的滑块，当拖动滑块的时刻，滑块中的数据就发生变化，如果机器人和描态工具模块4是连接的，就会看到机器人的脑袋在随着拖动在向左或者向右旋转；同时下面的列表会有相应的数据出现；实现上述头部转动的速度，可以有时间设定，即毫秒为计数单位；假如编排一个相对多一点的动作，比仿说抬左腿，拖动关节15滑块，此时关节15滑块的数据在变化，Ml M18对应数据有的部分也在发生变化，当停止的时刻，一组数据就完成了 ；那么一个动作就完成了，那么把数据形成的文件下载到机器人上，动作的代码文件就完成了，动作之间是可以添加和插入的。作完动作与蓝牙手柄控制对应，如描态工具的图块之间的连接图；图块之间有一定的顺序，机器人在上电的时刻是处于初始的状态，即图中的INIT块，蓝牙手柄的按键与与绿色图标是对应的，假设蓝牙手柄上的按键1对应与图标的HELL0，从INIT开始，你按一下按键1，机器人就做一个问候的动作，在按一下按键1，机器人又回到INIT状态，其他的动作实现同样。所用的舵机可选用FUTABA S9206舵机。机器人处于人形的走路时的姿势和形态，是通过模块5，按照仿生的原理，通过对模拟人的动作进行对机器人行走的分析，主要考虑行走时运动学和平衡来进行编程，此部分的实现是利用MATLAB软件仿生，得到运动的相关参数，比如左腿向前迈，看到相应关节的参数发生变化，而得到的数据，我们将相应的参数根据算法进行修正，在通过软件来编写相应动作的代码，而后将代码编译成LINUX操作系统可执行的文件，接着把文件下载到机器人里面，这样机器人行走的姿态和形态就实现了。蓝牙手柄和PC挂接蓝牙对机器人操控技术，蓝牙手柄是通过蓝牙协议传输数据， 机器人里同样有蓝牙模块，在LINUX的操作系统下按照蓝牙协议进行数据传输，上面的步骤提到生成动作的每个文件都有名称，此时把文件名称编上号，此每个编号对按键是对应的，按键的编号一般是不动的，那么若添加动作，就把动作文件放到对应的编号下，然后在系统的运行下调用。PC机外挂接蓝牙，实现数据的传输同蓝牙手柄，PC机上有个界面，就是把手柄的形状通过图形展示，按键的命令格式等同于蓝牙手柄上的按键，虚拟按键实现的功能也等同于蓝牙手柄上的按键。
权利要求
1.一种变形金刚机器人玩具，包括头部、躯干部、一对臂部和一对腿部通过分解部件安装成为核心的核心机器人玩具而构成大型机器人玩具及发光显示控制装置，其特征在于头部位于躯干部上，头部壳内设有三个上下排列的品字形结构的舵机，躯干部的左手臂支架内设有上下排列的两个舵机，躯干部的右手臂支架内设有上下排列的两个舵机，躯干部的胸部及腹部壳体内设有三个上下排列的品字形机构的舵机，躯干部的左右大腿、左右膝关节、左右小腿及左右脚分别设有四个舵机，所述的十八个舵机的信号线分别连接可编程逻辑控制器件上的十八根输出信号线，可编程逻辑控制器件的信号输入端连接主控电路的MCU的信号输出端，所述的主控电路上分别设有USB动作代码下载模块、电源模块、 NORFlash 模块、NANDFlash(I)模块、USB 蓝牙配对模块、SDRAM(I)模块、SDRAM(2)模块、USB 下载口模块、蓝牙通讯模块、NANDFlashQ)模块，主控电路的MCU的串口信号线连接通讯电路模块RS485上，所述通讯电路上分别设有红外收发模块和MCU控制模块2。
2.如权利要求1所述的一种变形金刚机器人玩具，其特征在于USB蓝牙通讯模块和蓝牙游戏手柄构成。
3.如权利要求1所述的一种变形金刚机器人玩具，其特征在于USB动作文件下载模块和动作文件生成的描态工具模块4。
4.如权利要求1所述的一种变形金刚机器人玩具，其特征在于红外收发模块上分别设有红外接收和红外发送模块。
5.如权利要求1所述的一种变形金刚机器人玩具，其特征在于MCU模块2上分别设有头部伸缩驱动模块和左右行走轮驱动控制模块及左右起落架驱动模块3，所述的头部伸缩驱动模块控制头部电机模块，所述的左右行走轮驱动控制模块左右行走电机。
6.一种变形金刚机器人玩具的方法，其特征在该方法控制如下(1)将欲执行任务控制模块1和模块4描态工具、模块5步态生成工具、模块2车行走驱动、模块3起落架、模块6 蓝牙手柄遥控的通讯程序存入该计算机LINUX系统的程序存贮器中，(2)启动计算机工作， 读取指令，点击电脑桌面图标，点击左上角“工程”下拉菜单，选择“新建工程”，在此界面，可选择文件保存地址和填写工程文件名称。点击“保存”。之后有一个提示，点击确定，点击 “脚本”下拉菜单，选择“保存”，完成第一步新建工程的程序计数器；C3)连接机器人，点击 “Motion”，此时可尝试拖动模拟界面中的滚动条，当所执行指令为打开指令时，程序计数器被更新为打开指令之后指令的地址，机器人跟随指令运动，则表明连接成功，从而启动控制动作过程操作；(4)调整零位，设计动作点击“动作”下拉菜单，选择“新建”，输入零位动作文件名，调整机器人各关节角度至合适位置，添加到动作指令列表中，成为一个动作。继续添加更多动作，也可使用“动作”菜单中的导入功能。指令列表中各个动作的顺序，间隔时间可进行编辑。指令列表编辑完成后，可点击“测试”，屏幕内3D机器人可以在任意角度定位下，进行模拟仿真。最后点击“保存”，在此界面，点击“生成视频”，可以保存刚刚模拟的录像。( 脚本编辑点击“kript”，进入脚本编辑界面。首先设计关键帧(即机器人可处于的静止姿态)。右键单击空白处，添加关键帧；双击关键帧，修改名称等属性，右键单击空白处，添加动作。双击动作，修改名称，选择对应于遥控器的按键和动作文件；用鼠标点击并拖动关键帧或动作图标旁的白色方块至一个动作或关键帧，确定关键帧和动作之间的变化顺序，确定脚本的流程。完成全部脚本的编辑；(6)下载工程文件点击“工程”菜单，选择 “保存工程”，将工程文件保存在选择好的地址，选择“下载”，将完整的工程文件下载到控制器中，完成全部编程任务。
全文摘要
本发明涉及变形玩具，具体说一种变形金刚机器人玩具及方法，其特征在于头部位于躯干部上，头部壳内设有三个上下排列的品字形结构的舵机，躯干部的左手臂支架内设有上下排列的两个舵机，躯干部的右手臂支架内设有上下排列的两个舵机，躯干部的胸部及腹部壳体内设有三个上下排列的品字形机构的舵机，躯干部的左右大腿、左右膝关节、左右小腿及左右脚分别设有四个舵机，主控电路的MCU的串口信号线连接通讯电路模块RS485上，本发明创造同现有技术相比，结构新颖、提供一种让爱好者自己对机器人进行编程的平台，机器人的动作、形态可以自由自主编排，能够多单元接听控制命令，是一种新颖，灵活，智能性强的机器人；该方法实施成本低，方便使用，安全可靠。
文档编号G06F9/44GK102416265SQ20111026696
公开日2012年4月18日 申请日期2011年9月9日 优先权日2011年9月9日
发明者周剑 申请人:周剑