一種機器人舞蹈的實物化編程模塊的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種機器人舞蹈的實物化編程模塊，為面向機器人對接并程控兩種以上舞蹈動作的子程序編輯器，機器人搭建有舵機、電機及主控板。特別地，該實物化編程模塊設有相關聯的動作編輯板、指令模塊、微控板及其交互數據接口，動作編輯板設有對應舵機、電機且數量匹配的手動調控部以及定位寄存部、動作記錄部；通過手動調控部調制定位舵機、電機，定位寄存器分別記錄機器人各個位置狀態下全部舵機、電機的數據集合于存儲部，動作記錄部擇取若干定位寄存器的兩種數據集合并結合延時指令編排整合存儲為機器人的一個舞蹈動作子程序。本實用新型提高了對機器人的操控效率和直觀性，動作到位精度高，能夠避免編程語言抽象化的缺陷。
【專利說明】
一種機器人舞蹈的實物化編程模塊
技術領域
[0001]本實用新型屬于人機交互領域，具體涉及到對教學、生活各類機器人實施實物化編程的實現模塊。
【背景技術】
[0002]進入21世紀，信息技術推動下知識社會的形成及其對技術創新的影響進一步被認識，科學界進一步反思對創新的認識:技術創新是一個科技、經濟一體化過程，是技術進步與應用創新“雙螺旋結構”(創新雙螺旋)共同作用催生的產物，而且知識社會條件下以需求為導向、以人為本的創新2.0模式(創客)進一步得到關注。在這個世紀里，創客將成為世界的領導者，引領世界走向更加輝煌的一頁。
[0003]伴隨著當代中國乃至世界對創客的越來越關注，全民創客時代已經來臨。在互聯網時代的今天，計算機和網絡已經成為人們生活中必不可缺少的一部分。作為創客，也必須掌握一項基礎技能，就是“編程”。程序是計算機的大腦，也只有掌握“編程”的技能，然后才能夠參與到計算機創新制作過程中來。
[0004]傳統的編程通常是通過鍵盤輸入文本語言來完成。這種編程方式對于計算機初學者而言，理解和使用起來很不方便，主要原因是傳統編程語言中的語法和復雜指令，難以被理解和記憶，同時還需要進行大量輸入工作。而一般兒童和新手很難記住和理解程序語言的語法、邏輯關系和程序架構等非常專業的知識。現有技術公開了一些實物編程方法和系統，通過圖像采集實物編程塊的表面識別碼，再轉換為對應的功能語義序列，用戶通過在攝像區域擺放具有識別碼的實物模塊來進行簡單編程，這種實物化的編程方法雖然簡單，但其仍然是一種乏味的程序，對于激發兒童及新手學習的效果上并不十分突出和有效。
[0005]除開兒童的啟蒙和新手的教育外，人們生活中和工作中需要用到編程的情況依舊挺多的。特別是各種機器人表演都需要專業人員事先進行復雜的編程及輸入，甚至需要經歷較長過程的程序調制方可達到預期目標。然而這依然無法避免枯燥的編程作業，而且效率低下。
【發明內容】
[0006]本實用新型的目的在于提供一種機器人舞蹈的實物化編程模塊，使得機器人能被實物化編程，靈活調試，更高效率地完成機器人舞蹈的程序設計和接入執行。
[0007]本實用新型的上述目的，其得以實現的技術解決方案為:一種機器人舞蹈的實物化編程模塊，為面向機器人對接并程控兩種以上舞蹈動作的子程序編輯器，所述機器人搭建有舵機、電機及主控板，且主控板一體集成設有CPU、主存器、實物編程積木下載接口和分別對應各個舵機、電機的輸出端口，其特征在于:所述實物化編程模塊設有相關聯的動作編輯板、指令模塊、微控板及其存儲部，所述微控板連有外接數據交互的擴展接口，而所述動作編輯板設有對應舵機、電機且數量匹配的手動調控部以及M個定位寄存部、N個動作記錄部;手動調控部調制舵機、電機定位，M個定位寄存器分別記錄機器人M個位置狀態下全部舵機的角度集合及電機的通斷集合于存儲部，且每個定位寄存器與下一個定位寄存器之間設有延時指令部，每個動作記錄部擇取全部定位寄存器的兩種數據集合并結合延時指令編排整合存儲為機器人的一個舞蹈動作子程序，并以唯一匹配的指令代碼交互存儲于主存器之中；其中M、N為大于2的整數全部。
[0008]進一步地，所述舵機、電機設于機器人各個關節處，所述手動調控部為一一對應調節舵機角度的旋鈕、驅動電機通斷的按鈕。
[0009]進一步地，所述機器人的舞蹈動作至少包括下蹲、半蹲、起立、彎腰、抬頭、低頭、扭頭、前踢腿、側踢腿及其中幾個動作的組合編排。
[0010]進一步地，所述實物編程積木下載接口外接實物編程積木，所述實物編程積木至少包括指令代碼調用模塊、重復模塊，條件選擇模塊和延時模塊。
[0011]與現有技術相比，本實用新型具有如下的優點和技術效果:該實物化編程模塊將傳統編程語言的復雜語句簡單化為簡單的實物手動操作編程，大幅提高了對機器人的操控效率，而且實物化操作，對象響應更直觀，動作到位精度高，能夠避免編程語言抽象化的缺陷。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型實物化編程模塊的整體架構示意圖。
[0013]圖2為本實用新型實物化編程模塊應用于機器人舞蹈的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合具體實例和附圖對本實用新型技術方案作進一步說明。所舉的實施例僅是對本實用新型產品或方法作概括性例示，有助于更好地理解本實用新型。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應該視為落在本實用新型的保護范圍之內。
[0015]本創作者針對當前傳統文本語言編程較為死板、抽象且效率低下等不足現狀，創新提出了一種機器人舞蹈的實物化編程模塊，并以此實現了編程作業的具象化，提高了“編程”的靈活性。
[0016]首先概括來看:本實用新型一種機器人舞蹈的實物化編程模塊，為面向機器人對接并程控兩種以上舞蹈動作的子程序編輯器。如圖1所示，作為基礎該機器人I搭建有對應動作的若干種響應部12及主控板11，且主控板11 一體集成設有CPU111、主存器113、實物編程積木下載接口 112和分別對應各個響應部的輸出端口 114。這里，CPU是機器人的核心處理單元，主要負責程序的編解碼，而主存器則用于保存來自實物化編程模塊的子程序數據。在CPU執行程序時，依次通過輸出端口驅動各響應部，執行相應的動作。作為本申請的創新特征，上述實物化編程模塊設有相關聯的動作編輯板、微控板及其面向主控板的交互數據接口，而該動作編輯板21設有可選的撥檔開關24及對應一種響應部且數量匹配的手動調控部211、212以及M個定位寄存部221、N個動作記錄部23;該手動調控部調制定位響應部，M個定位寄存器分別記錄機器人M個位置狀態下全部響應部的數據集合，且每個定位寄存器與下一個定位寄存器之間設有延時指令部，包括與延時指令相匹配的操控按鈕222、旋鈕25，每個動作記錄部擇取全部定位寄存器的數據集合并結合延時指令編排整合為機器人的一個舞蹈動作子程序，并在與機器人接口互聯后傳送至主存器之中、供CHJ調用執行。其中M、N為大于2的整數。而且，上述實物編程積木下載接口外接實物編程積木，而實物編程積木至少包括指令代碼調用模塊32、34、重復模塊，條件選擇模塊33和延時模塊31。需要說明的是，圖1所示中主控板左側的實物編程積木下載接口從功能上區分，可以理解為動作編輯下載接口更準確，專門對應接收動作編輯版的輸出子程序。
[0017]基于上述實物化編程模塊對機器人編輯兩種以上舞蹈動作子程序，概括而言包括如下步驟:
[0018]1、分解機器人任一種動作的M個位置狀態及相鄰兩個位置狀態間的時間間隔及邏輯關系，得到動作流程圖；
[0019]Π、對應每個位置狀態定義全部程控舵機、電機的狀態數據集合并記錄于各個定位寄存器之中；
[0020]m、根據步驟I所得的動作流程圖擇取全部定位寄存器并結合延時指令、整合存儲為動作子程序；
[0021]IV、將動作子程序通過交互數據接口載入機器人中，并以唯一匹配的指令代碼存儲于主存器之中。在程序具體運行時，通過各種實物編程積木搭建程序運行的流程圖，這里實物編程積木包括對應指令代碼的指令代碼調用模塊。主控板在運行流程圖時當觸及指令代碼部分，便直接調用主存器中對應指令代碼的動作程序。從而使機器人做出相應的舞蹈動作。
[0022]由于本實用新型實物化編程模塊具有多用途靈活的應用能力，為便于進一步直觀理解本實用新型技術方案，以下便詳細介紹機器人舞蹈編輯實施例的細節結構和具體編程方式。
[0023]機器人設計有至少包括下蹲、半蹲、起立、彎腰、抬頭、低頭、扭頭、前踢腿、側踢腿，甚至將這些動作中的幾個組合編排能夠形成連貫的舞蹈動作，從而提供了機器人操作者進行舞蹈編程的具象化工具。如圖2所示，本實施例中該機器人設有主控板31，且舵機、電機為機器人各個關節處所設的舵機33、電機34，同時不難發現機器人頭部設有表情板32(本申請對表情板的編程方面省略描述)。對應該些舵機、電機，上述手動調控部211為一一對應調節舵機角度的旋鈕、驅動電機通斷的按鈕(未具體圖示)，能夠對機器人全身每個舵機及電機實施單獨控制和高精度調節。M個定位寄存器分別記錄機器人M個位置狀態下全部舵機的角度集合及電機的通斷集合，每個動作記錄部擇取全部定位寄存器的角度集合和通斷集合并結合延時指令編排整合存儲為機器人的一種動作。
[0024]更具體的描述來看，假設需要編程機器人舞蹈中一個半蹲動作時，分解機器人任一種動作的M個位置狀態及相鄰兩個位置狀態間的時間間隔及邏輯關系，得到動作流程圖；例如可將半蹲動作從直立、半蹲、直立分解為八個以上的機器人位置狀態，并通過手動調控部控制各個舵機、電機至所需的分解位置，記錄每個位置狀態下全部舵機、電機的角度集合和通斷集合并記錄于各個定位寄存器之中；而后根據動作流程圖擇取相應的定位寄存器及指令模塊，控制各個位置狀態及其間的延時等，并在動作記錄部中整合為一個半蹲動作的子程序(生成一長串二進制代碼)，該子程序交互存儲與主控板中并被冠以唯一匹配的指令代碼(接受外部的指令代碼調用模塊調取使用)，并當實物化編程模塊通過擴展接口與機器人的實物編程積木下載接口對接時，由機器人執行該子程序實施半蹲動作。
[0025]同理，通過上述實物具象化的編程操作，還可以編制起立、彎腰、抬頭、低頭、扭頭、擺臂、扭腰、前跨、后撤步、側踢腿等多種動作，并創作性地結合各類循環、延時指令模塊實現完整的編舞。
[0026]綜上實施例的詳細介紹可以理解到，與現有技術相比，本實用新型具有十分突出的優點和技術效果:將傳統編程語言的復雜語句簡單化為簡單的實物手動操作編程，大幅提高了對機器人的操控效率，而且實物化操作，對象響應更直觀，動作到位精度高，能夠避免編程語言抽象化的缺陷。
【主權項】
1.一種機器人舞蹈的實物化編程模塊，為面向機器人對接并程控兩種以上舞蹈動作的子程序編輯器，所述機器人搭建有舵機、電機及主控板，且主控板一體集成設有CPU、主存器、實物編程積木下載接口和分別對應各個舵機、電機的輸出端口，其特征在于:所述實物化編程模塊設有相關聯的動作編輯板、指令模塊、微控板及其存儲部，所述微控板連有外接數據交互的擴展接口，而所述動作編輯板設有對應舵機、電機且數量匹配的手動調控部以及M個定位寄存部、N個動作記錄部;手動調控部調制舵機、電機定位，M個定位寄存器分別記錄機器人M個位置狀態下全部舵機的角度集合及電機的通斷集合于存儲部，且每個定位寄存器與下一個定位寄存器之間設有延時指令部，每個動作記錄部擇取全部定位寄存器的兩種數據集合并結合延時指令編排整合存儲為機器人的一個舞蹈動作子程序，并以唯一匹配的指令代碼交互存儲于主存器之中；其中M、N為大于2的整數全部。2.根據權利要求1所述機器人舞蹈的實物化編程模塊，其特征在于:所述舵機、電機設于機器人各個關節處，所述手動調控部為一一對應調節舵機角度的旋鈕、驅動電機通斷的按鈕。3.根據權利要求1所述機器人舞蹈的實物化編程模塊，其特征在于:所述機器人的舞蹈動作至少包括下蹲、半蹲、起立、彎腰、抬頭、低頭、扭頭、前踢腿、側踢腿及其中幾個動作的組合編排。4.根據權利要求1所述機器人舞蹈的實物化編程模塊，其特征在于，所述實物編程積木下載接口外接實物編程積木，所述實物編程積木至少包括指令代碼調用模塊、重復模塊，條件選擇模塊和延時模塊。
【文檔編號】B25J9/16GK205600737SQ201620434746
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月13日
【發明人】趙敬雙
【申請人】蘇州樂派特機器人有限公司, 趙敬雙