[發明專利]一種教育機器人結合環境的實物編程方法

在審

• 申請號: 201710053412.5
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN106781869A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 郭長琛
• 申請（專利權）人: 智童時刻（廈門）科技有限公司
• 主分類號: G09B19/00
• 分類號: G09B19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種機器人實物編程方法，尤其是一種教育機器人結合環境的實物編程方法。

背景技術

現有市場涉及的兒童編程，主要分為兩類，第一類是以scratch為主，Scratch是由麻省理工學院推出的編程工具，是適合于全世界兒童學習編程和交流的工具和平臺，該平臺采用Java構建，作品可以隨意發布到互聯網和光盤U盤上，Scratch利用圖形化界面，把編程需要的基本技巧囊括其中，包括建模，控制，動畫，事件，邏輯，運算等等，這個軟件的特點是：使用者可以不認識英文單詞，也可以不會使用鍵盤，構成程序的命令和參數通過積木形狀的模塊來實現，用鼠標拖動模塊到程序編輯欄就可以了，中間的黃色部分是編輯好的程序代碼，左邊是可以用來選擇的功能模塊，右邊上部是程序預覽和運行窗口，右邊下部是角色窗口，以可視化的軟件編程為主要方法；第二類為Cubetto和Makey Makey，Cubetto一個可以編程的積木玩具，來自于英國倫敦的Primo Toys最近發布了一款旨在于在非電腦顯示屏幕的情景下教導三歲多的孩童編程思維的木質玩具，MaKey MaKey是由麻省理工媒體實驗室的兩名學生Jay Silver和Eric Rosenbaum研發的，是一個極其簡單的電路板，可以讓任何物體成為一個計算機輸入設備，以分離的電路拼插設備作為輸入端，向機器人輸入編程內容。這兩類方法，對低齡兒童都有較大難度，且很難將兒童最熟悉的周邊環境和物品帶入到整個編程里。

發明內容

本發明提供一種教育機器人結合環境的實物編程方法，打造一種實物實景的編程方法，允許兒童通過其感興趣的實際物體，將其作為輸入端，向機器人表達其希望其執行的步驟，并通過觀察機器人在實地場景里執行的情況，進行調整和再次執行，依此循環。

本發明具體采用如下技術方案實現：

一種教育機器人結合環境的實物編程方法，包括以下步驟：

1)設定任務背景，通過故事繪本和任務卡片來設定任務背景；

2)編程規劃，需要根據任務要求，完成以下內容：

a、布置實地場景，放置有校驗節點的校驗標志(標志類)；

b、放置卡片和有標志的物品(輸入類)；

c、設定要完成任務所需的步驟和順序；

3)編程操作，按步驟2)設定的步驟順序，逐步輸入指令，相關參數插入到執行的代碼里，生成執行步驟；

4)機器人實施，機器人根據輸入的步驟順序，開始逐步執行腳本，遇到有需要主動校驗的節點，開始主動校驗，校驗方式包括在一定范圍的自主搜索；遇到有需要被動校驗的節點，則暫停執行腳本，給出提示，并等待符合條件的輸入；遇到干擾物，則執行預設或缺省的處理方案；主動/被動校驗失敗或超時，則返回步驟3)編程操作，要求進行調整；

5)校驗節點，包括主動校驗和被動校驗，

所述主動校驗包括：

視覺校驗，要求通過攝像頭完成對周邊視覺標志物的檢索，進行固定角度的檢索或、全角度的檢索和一定距離范圍的檢索，標志物基于灰度、條碼、二維碼和視覺特征進行設計；

射頻校驗，要求通過射頻采集設備，對周邊的被動式的無源短距射頻設備進行采集，包括固定角度的檢索、全角度的檢索和一定距離范圍的檢索；

地面特征校驗，確定有符合特定波動規則的地面物品存在；

紅外校驗，確定附近有障礙物，或是有懸空的斷崖存在。

超聲波校驗，確定附近有一定高度和寬度的障礙物；

所述被動校驗包括：

觸摸，有指定的觸摸輸入；

聲音，有指定的特征聲音輸入；

6)任務完成，如果步驟執行完成，且所有校驗節點都符合要求，則任務完成。

作為優選，所述步驟3)編程操作，所述輸入指令包括線性的指令和非線性的指令。

本發明提供的一種教育機器人結合環境的實物編程方法，其有益效果在于：通過實物實景的編程方式，結合實物編程卡和兒童所處的環境，以更加具象化的互動來提升兒童學習的樂趣，幫助孩子開發創造性思維，充分利用兒童的認知特點，進行分層次的編程學習，把抽象的編程思維用形象的環境和實物展現出來。

附圖說明

圖1是本發明實物編程方法的流程圖；

圖2是符合移動特征的地面結構示意圖；

圖3是線性指令的執行步驟流程圖；

圖4是無校驗節點的非線性編排的指令執行步驟流程圖；

圖5是有校驗節點的非線性編排的指令執行步驟流程圖。

具體實施方式