[發(fā)明專利]一種教育機(jī)器人平臺技術(shù)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310159328.3
• 申請日: 2013-05-03
• 公開（公告）號: CN104128925A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 伍印
• 申請（專利權(quán)）人: 伍印
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種教育機(jī)器人平臺，特別涉及一種教育機(jī)器人平臺技術(shù)。

背景技術(shù)

20世紀(jì)50年代，機(jī)器人誕生以來，機(jī)器人技術(shù)迅速發(fā)展。機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展過程中，機(jī)器人在教育領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸展開，教育機(jī)器人由此誕生。《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》中提出建立創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，以適應(yīng)國家和社會發(fā)展需要。機(jī)器人教學(xué)所代表的素質(zhì)教學(xué)表現(xiàn)出了無可比擬的教育價值。因此，機(jī)器人教學(xué)或者教學(xué)機(jī)器人的研發(fā)工作都有極大的挖掘價值和發(fā)展前景。在各教育機(jī)器人廠商以及機(jī)器人培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的推動下，近年來教育機(jī)器人受到了越來越多人的歡迎，教育機(jī)器人事業(yè)蓬勃發(fā)展。

日本、美國等國家早在上世紀(jì)六十年代就開始了對機(jī)器人教學(xué)的研究，之后就在中小學(xué)開始了機(jī)器人教學(xué)。而我國教育機(jī)器人行業(yè)起步于上世紀(jì)九十年代，國內(nèi)大多教育機(jī)器人生產(chǎn)商從日本、美國、德國引入技術(shù)或是抄襲國外的機(jī)器人設(shè)計，臺灣好小子機(jī)器人、上海廣茂達(dá)/未來伙伴、廣州中鳴、南京紫光等國內(nèi)知名的幾家教育機(jī)器人生產(chǎn)商均模仿了丹麥樂高、美國VEX的結(jié)構(gòu)設(shè)計。另一方面，隨著創(chuàng)客運(yùn)動的興起，國外的Arduino電子原型平臺受到了越來越多人的關(guān)注，也有了來自中國的團(tuán)隊研發(fā)了Makeblock這樣基于Arduino平臺開發(fā)的產(chǎn)品。但是，我國教育機(jī)器人行業(yè)依舊缺少獨(dú)樹一幟的民族品牌。

無論是丹麥樂高、美國VEX、德國慧魚又或是其仿制品都或多或少存在著結(jié)構(gòu)拼接困難、功能單一、程序?qū)崿F(xiàn)困難、實時性差等幾方面的問題。而教育機(jī)器人面向的對象為青少年，因此需要解決動手難度高和編程困難等諸多方面的問題。

鑒于此，本設(shè)計提出一款易于二次開發(fā)、可擴(kuò)展性強(qiáng)的多功能智能機(jī)器人平臺——IOOROBOX。IOROBOX平臺包括：結(jié)構(gòu)組件、電子原型平臺以及軟件系統(tǒng)三部分。該機(jī)器人平臺面向青少年設(shè)計，具有標(biāo)準(zhǔn)化、可擴(kuò)展、使用靈活等特點(diǎn)，適合青少年用于二次開發(fā)或是各級學(xué)校用于機(jī)器人教學(xué)活動。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是針對以上現(xiàn)有技術(shù)不足而提供了一種教育機(jī)器人平臺技術(shù)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：本設(shè)計所提出的教育機(jī)器人以期應(yīng)用于機(jī)器人教學(xué)活動，或是作為基礎(chǔ)平臺以方便青少年的二次開發(fā)。該平臺可應(yīng)用于包含機(jī)器人控制、物聯(lián)感知、智能家居在內(nèi)的各領(lǐng)域，以期能有助于營造社會科技熱潮、推動素質(zhì)教學(xué)和促進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)。

本設(shè)計命名為IOROBOX，有以下兩個方面寓意：

一方面，“IOROBOX”即為“I?own?the?robotics?toolbox.”研發(fā)團(tuán)隊希望該平臺能夠普及到社區(qū)、學(xué)校、家庭，在平臺設(shè)計時追求實用價值。無論是面向物聯(lián)網(wǎng)的GSM模塊，還是面向智能家居的藍(lán)牙通信、繼電控制模塊，又或是面向智能控制的各類傳感器、執(zhí)行器部件，設(shè)計過程中均考慮其實際應(yīng)用中的價值。

另一方面，“I”即為“idea”，“O”即為“operation”。研發(fā)團(tuán)隊希望IOROBOX平臺能幫助沒有技術(shù)基礎(chǔ)的青少年實現(xiàn)自己的創(chuàng)意想法，并希望這種創(chuàng)意想法最終能轉(zhuǎn)化為生活所需的應(yīng)用。

結(jié)構(gòu)組件作為機(jī)器人平臺的肢體，是機(jī)器人不可或缺的一部分。本設(shè)計所提出的機(jī)器人平臺沒有固定化機(jī)器人肢體結(jié)構(gòu)，而是采取積木式設(shè)計。結(jié)構(gòu)組件包含板、條等常規(guī)部件和電機(jī)固定件等專用部件，用戶利用各類結(jié)構(gòu)部件可以實現(xiàn)任意拼接。

特別地，IOROBOX的結(jié)構(gòu)部件未選擇大多數(shù)教育機(jī)器人生產(chǎn)商所采用的塑料或者金屬，而采用亞克力板。亞克力板極佳的透明度和耐候性等特質(zhì)，讓IOROBOX平臺的結(jié)構(gòu)部件兼具舒適的外觀和優(yōu)質(zhì)的功能。而標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計，不僅讓結(jié)構(gòu)組件具有獨(dú)立于平臺以外使用的靈活性，讓結(jié)構(gòu)組件具有極佳的可擴(kuò)展性。

電子系統(tǒng)作為機(jī)器人平臺的組織器官，決定了機(jī)器人平臺所具備的功能。由于IOROBOX的電子系統(tǒng)并非面向?qū)Ｒ还δ茉O(shè)計，而是采用平臺式設(shè)計思想；因此，在設(shè)計時尤為注意。首先，根據(jù)控制信號的屬性不同，將傳感器、執(zhí)行器分為IO、AD、COM三大類。主控板上分別預(yù)留三類模塊的接口，而與之對應(yīng)的三芯信號線和5芯雙向mini?USB線均具有方便用戶插拔的特點(diǎn)。電子系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計方式，使之具有良好的可擴(kuò)展性，基于標(biāo)準(zhǔn)化的電氣接口和通信標(biāo)準(zhǔn)，研發(fā)團(tuán)隊或是用戶可再制作更多的IO類、AD類和COM類電子部件和編寫程序。

因此，與國外的Arduino開源電子原型平臺相比，lOROBOX電子系統(tǒng)也具有良好的開放性和可擴(kuò)展性；此外IOROBOX電子系統(tǒng)根據(jù)信號屬性將電子部件分類以及采用三芯信號線和5芯雙向mini?USB線的方式，更加方便用戶的學(xué)習(xí)和使用。