[發明專利]一種模塊化教育機器人的設計方法

在審

• 申請號: 201711411208.2
• 申請日: 2017-12-23
• 公開（公告）號: CN108161918A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 劉召;宋立濱;王增喜;陳懇;劉莉;陳洪安;張煒
• 申請（專利權）人: 清研華宇智能機器人（天津）有限責任公司
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08;B25J9/16;G09B25/02
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 李成運

本發明創造提供了一種模塊化教育機器人的設計方法，包括如下步驟：(1)進行機器人的模型構思；(2)運動規劃及仿真設計，預先規定機器人初始狀態和目標狀態，然后進行初始狀態至目標狀態的軌跡序列設計，生成機器人的關節軌跡，完成運動任務；本發明不僅提高中小學生動手能力，還可以增強機器人概念；本發明以機構為主題的模塊化可重構機器人，強調機器人機構創新，樹立學生機器人觀念，培養其創新能力，將會在機器人教學、課外實踐等領域發揮重大作用，未來市場前景廣闊。

技術領域

本發明創造屬于機器人教育領域，尤其是涉及一種模塊化教育機器人的設計方法。

背景技術

目前常見的教育機器人大多為樂高、慧魚等教育機器人，作為結構化教學，可以多種結構件拼接，用于鍛煉中小學生動手能力。目前國內已使用教育機器人，由于只是簡單的按照說明書進行組裝，不具有重構性，再加上沒有專業的配套教材，只能作為中小學生的智能玩具；其中結構設計最巧妙的是德國慧魚教育機器人，但教育重點是機械結構和科學原理，并沒有涉及機器人概念中重要的機構、桿件等，因此比較適合做機械結構入門教學。

發明內容

有鑒于此，本發明創造旨在提出一種可以針對中小學生建立概念、灌輸機器人機構學、運動學、動力學基礎知識為目的，提高學生動手能力、創新能力的模塊化教育機器人的設計方法，以針對目前教育機器人成本高、組裝不便及缺乏教育意義。

為達到上述目的，本發明創造的技術方案是這樣實現的：

一種模塊化教育機器人的設計方法，包括如下步驟：

(1)所述的機器人各個部位模塊化，并且每個部位均有若干個不同結構的模塊組成；

(2)運動規劃及仿真設計，預先規定機器人初始狀態和目標狀態，然后進行初始狀態至目標狀態的軌跡序列設計，生成機器人的關節軌跡；

(3)根據步驟(1)所述的模型構思確定機器人所需要的模塊化結構件，通過連接件組裝并修改，完成機器人結構的最終形態；

(4)機器人與上位機連接，對所述的機器人進行零點校準調整，然后根據步驟(2)所述的關節軌跡進行步態調試；

(5)最后進行實驗驗證，完成機器人最終結果形態。

進一步的，步驟(1)所述的模型構思方法包括模擬仿生、參考工業設備及智能家用電器。

進一步的，步驟(2)所述的運動仿真規劃包括從初始位置到目標位置為機器人生成最優路徑，或者為機械部件初始狀態到目標狀態生成出無碰撞運動軌跡。

進一步的，步驟(4)所述的步態調試包括通過軟件程序修改控制舵機角度。

相對于現有技術，本發明創造所述的一種模塊化教育機器人的設計方法具有以下優勢：

本發明作為一種模塊化、可重構，機構創新的新型模塊化教育機器人，所述是一種模塊化教育機器人設計理念，包括模塊化、可重構、機構創新的特點。

本發明不僅提高中小學生動手能力，還可以增強機器人概念；本發明以機構為主題的模塊化可重構機器人，強調機器人機構創新，樹立學生機器人觀念，培養其創新能力，將會在機器人教學、課外實踐等領域發揮重大作用，未來市場前景廣闊。

附圖說明

構成本發明創造的一部分的附圖用來提供對本發明創造的進一步理解，本發明創造的示意性實施例及其說明用于解釋本發明創造，并不構成對本發明創造的不當限定。在附圖中：

圖1為本發明創造實施例所述的運行流程圖；

圖2為本發明創造實施例所述的零件展示圖；

圖3為本發明創造實施例所述的四足小狗動作示意圖；