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一种机器人教育平台

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本发明涉及一种机器人教育平台,它包括一箱体,箱体内设置有:机械组件,包括搭建机器人骨架用的结构件、连接件和标准件;传感单元,包括行程开关模块、红外寻迹模块、红外接收模块、光敏传感单元和温敏传感单元;任务软件光盘,在操作时安装在一计算机中;控制单元,包括单片机、输入输出接口和USB接口;驱动单元,包括电机驱动模块、直流电机、舵机和数码管显示模块;执行单元,包括接收控制单元发出的控制指令并执行的按键模块、开关模块、LED灯模块和蜂鸣器模块;接口转换单元,包括连接传感单元和执行单元的三针接口,以及连接控制单元的十针接口。本发明适用于课程教学中的各种操作实验,同时适用于各种机器人竞赛活动或者家庭教育、家庭娱乐场合。

针对上述问题,本发明的目的是提供一种扩展性强,易于学习,适合人群范围广的机器人教育平台。

图27是本发明的驱动单元中电机驱动模块与电机和舵机的连接示意图

5)操作者根据实验要求,利用任务软件光盘7在计算机中编写相应的任务程序,并将任务程序下载控制单元4中。

图33是本发明的使用状态图

针对上述问题,本发明的目的是提供一种扩展性强,易于学习,适合人群范围广的机器人教育平台。

6)取下USB线,将控制单元4中的供电选择开关44拨到靠近电源8的一端,采取电源8供电。

如图32所示,执行单元6中的蜂鸣器模块64包括一安装板,安装板上设置有下拉电阻641、蜂鸣器642和两数字量接口643。下拉电阻641的一端接地,另一端焊接蜂鸣器642的第一端。蜂鸣器642与下拉电阻641的接点电连接两数字量接口643,两数字量接口643均通过接口转换单元3与控制单元4中的输入输出接口42电连接。当控制单元4中的单片机41输入的电平小于0.8V时,蜂鸣器641不发声;当输入的电平高于2.4V,蜂鸣器641发声。

4)将控制单元4上的USB接口43通过一数据线电连接安装有任务软件光盘7的计算机,并将供电选择开关44拨到靠近USB接口43的一端,采取USB供电方式。

机械组件1中的连接件12包括方轴、支柱121、车轮固定件122、轴固定套123、联轴器124、齿轮125和齿条126。方轴的长度设置为24mm、48mm、80mm、135mm的多根,实验时根据需要进行选取。图11、12所示,支柱121包括一基座1211,基座1211上设置有三个凸台1212,且三个凸台1212的中心分别设置一通孔,中间的凸台1212是插设方轴的方通孔(如图11所示)或圆通孔(如图12所示),两侧的凸台1212均是圆通孔。三个凸台1212上相邻孔的孔距与上述结构件111中的圆孔孔距相同为12mm(下面均以12mm为例,但不限于此)。如图13所示,车轮固定件122的台面1221呈正六边形,台柱1222底部设置有一插设方轴用的中心方形盲孔,台柱1222的侧面径向开设有一顶丝孔1223,与方形盲孔相通,当方轴插入方孔后,再通过顶丝孔1223旋入一顶丝,即可将方轴紧固在车轮上。

如图20所示,传感单元2中的红外寻迹模块22包括一安装板,安装板上设置有红外发射器221、红外接收器222、电位器223、比较器224、模拟量接口225和数字量接口226。红外发射器221发射红外光用于照射外界物体。红外接收器222接收经外界物体反射回来的红外光,其一端接地GND,信号端电连接比较器224的一输入端和模拟量接口225。电位器223中预设有反射距离临界值,其电连接比较器2M的另一输入端,将反射距离临界值输入比较器224。比较器2M的输入端电连接红外接收器222的信号端,以将实际反射距离值与预设值进行比较。比较器224的输出端电连接数字量接口226,以将比较结果输出,实际反射距离值大于预设值时,输出高电平值5V;实际反射距离值小大于预设值时,输出低电平值0V。数字量接口2¾的输出端通过接口转换单元3与控制单元4电连接,给控制单元4输送电压数值。模拟量接口225直接将电压信号通过接口转换单元3输送给控制单元4,该电压信号范围为0〜5V。电源8给红外发射器221、红外接收器222、电位器223和比较器2M供电。

如图1所示,本发明包括一箱体(图中未示出),箱体内设置有机械组件1、传感单元2、一接口转换单元3、一控制单元4、一驱动单元5、一执行单元6、一任务软件光盘7和一电源8。通过机械组件1能够将传感单元2、接口转换单元3、控制单元4、驱动单元5、执行单元6和电源8组装成一机器人。该机器人中的传感单元2感知自身状况和外界环境的变化,并通过接口转换单元3传递给控制单元4。任务软件光盘7安装在一与本发明配合使用的计算机中,使用时在计算机上显示一图形化编程界面,操作者通过图形化编程界面制定出一项符合实验需要的任务程序,然后通过一数据线9将任务程序存储至控制单元4中。控制单元4相当于人的大脑,即机器人的指挥中心。控制单元4按照任务程序对传感单元2检测到的信息进行分析、判断、推理和决策,得出一控制指令,并将控制指令输送给驱动单元5和执行单元6,使驱动单元5驱动机械组件1或使执行单元6完成相应的任务程序,电源8为各用电设备供电。

4的方形通孔和顶丝孔;所述联轴器的两端分别设置有插设所述方轴和电机或舵机输出轴的台阶孔和顶丝孔;所述齿轮的盘面上设置有插设所述方轴的中心方孔,围绕所述中心方孔设置有若干圆孔,每一所述圆孔与所述中心方孔之间的中心距与所述结构件上各圆孔之间的孔距相同;所述齿条的一面设置有若干与所述结构件连接的螺纹孔,另一面设置有与所述齿轮啮合的齿纹;所述机械组件中的标准件包括顶丝、螺钉、螺母、螺丝、铜柱、万向轮和电池盒的一种以上。

图M是本发明的接口转换单元中三针接口的示意图

所述传感单元中的行程开关模块包括行程开关、下拉电阻和数字量接口,所述下拉电阻的两端分别接地和所述行程开关;所述行程开关与下拉电阻的接点依次电连接所述数字量接口、接口转换单元和控制单元;所述传感单元中的红外寻迹模块包括红外发射器、红外接收器、预设有反射距离临界值的电位器、比较器、模拟量接口和数字量接口;所述红外接收器、比较器、数字量接口构成的串联电路通过接口转换单元电连接所述单元,所述电位器接所述比较器的输入端,所述红外接收器和所述接口转换单元之间接入所述模拟量接口;所述传感单元中的红外接收模块包括红外接收三极管、预设有红外光强的临界值的电位器、比较器、模拟量接口和数字量接口;所述红外接收三极管、比较器、数字量接口构成的串联电路通过接口转换单元电连接所述单元,所述电位器接所述比较器的输入端,所述红外接收三极管和所述接口转换单元之间接入所述模拟量接口;所述传感单元中的光敏传感单元包括光敏电阻、预设有光强临界值的电位器、比较器、模拟量接口和数字量接口;所述光敏电阻、比较器、数字量接口构成的串联电路通过接口转换单元电连接所述单元,所述电位器接所述比较器的输入端,所述光敏电阻和所述接口转换单元之间接入所述模拟量接口;所述单元中的温敏传感单元包括温敏电阻、电位器、比较器、模拟量接口和数字量接口;所述温敏电阻、比较器、数字量接口构成的串联电路通过接口转换单元电连接所述单元,所述电位器接所述比较器的输入端,所述温敏电阻和所述接口转换单元之间接入所述模拟量接口。

一种机器人教育平台

本实用新型涉及一种机器人教育平台,它包括一箱体,箱体内设置有:机械组件,包括搭建机器人骨架用的结构件、连接件和标准件;传感单元,包括行程开关模块、红外寻迹模块、红外接收模块、光敏传感单元和温敏传感单元;任务软件光盘,在操作时安装在一计算机中;控制单元,包括单片机、输入输出接口和USB接口;驱动单元,包括电机驱动模块、直流电机、舵机和数码管显示模块;执行单元,包括接收控制单元发出的控制指令并执行的按键模块、开关模块、LED灯模块和蜂鸣器模块;接口转换单元,包括连接传感单元和执行单元的三针接口,以及连接控制单元的十针接口。本实用新型适用于课程教学中的各种操作实验,同时适用于各种机器人竞赛活动或者家庭教育、家庭娱乐场合。

图17是本实用新型的结构件中齿轮的结构示意图

图7是本实用新型的结构件中平面钢条的结构示意图

所述传感单元中的行程开关模块包括行程开关、下拉电阻和数字量接口,所述下拉电阻的两端分别接地和所述行程开关;所述行程开关与下拉电阻的接点依次电连接所述数字量接口、接口转换单元和控制单元;所述传感单元中的红外寻迹模块包括红外发射器、红外接收器、预设有反射距离临界值的电位器、比较器、模拟量接口和数字量接口;所述红外接收器、比较器、数字量接口构成的串联电路通过接口转换单元电连接所述单元,所述电位器接所述比较器的输入端,所述红外接收器和所述接口转换单元之间接入所述模拟量接口;所述传感单元中的红外接收模块包括红外接收三极管、预设有红外光强的临界值的电位器、比较器、模拟量接口和数字量接口;所述红外接收三极管、比较器、数字量接口构成的串联电路通过接口转换单元电连接所述单元,所述电位器接所述比较器的输入端,所述红外接收三极管和所述接口转换单元之间接入所述模拟量接口;所述传感单元中的光敏传感单元包括光敏电阻、预设有光强临界值的电位器、比较器、模拟量接口和数字量接口;所述光敏电阻、比较器、数字量接口构成的串联电路通过接口转换单元电连接所述单元,所述电位器接所述比较器的输入端,所述光敏电阻和所述接口转换单元之间接入所述模拟量接口;所述传感单元中的温敏传感单元包括温敏电阻、电位器、比较器、模拟量接口和数字量接口;所述温敏电阻、比较器、数字量接口构成的串联电路通过接口转换单元电连接所述单元,所述电位器接所述比较器的输入端,所述温敏电阻和所述接口转换单元之间接入所述模拟量接口。

如图19〜23所示,本实用新型传感单元2包括行程开关模块21、红外寻迹模块22、红外接收模块23、光敏传感单元24和温敏传感单元25。如图19所示,行程开关模块21包括一安装板,安装板上设置有一行程开关211、一下拉电阻212和两数字量接口213。下拉电阻212的一端接地GND,另一端焊接行程开关211的第一端。行程开关211与下拉电阻212的接点电连接两数字量接口213,两数字量接口213均通过接口转换单元3与控制单元4电连接。行程开关211第二端通过控制单元4电连接电源8,电源8给行程开关211供电。当下拉电阻212不动作时,行程开关211无动作,则数字量接口213给控制单元4输

图9是本实用新型的结构件中L形角架的结构示意图

如图28所示,驱动单元5中的数码显示管模块54包括4位8段显示管541、编码

如图19〜23所示,本实用新型传感单元2包括行程开关模块21、红外寻迹模块22、红外接收模块23、光敏传感单元24和温敏传感单元25。如图19所示,行程开关模块21包括一安装板,安装板上设置有一行程开关211、一下拉电阻212和两数字量接口213。下拉电阻212的一端接地GND,另一端焊接行程开关211的第一端。行程开关211与下拉电阻212的接点电连接两数字量接口213,两数字量接口213均通过接口转换单元3与控制单元4电连接。行程开关211第二端通过控制单元4电连接电源8,电源8给行程开关211供电。当下拉电阻212不动作时,行程开关211无动作,则数字量接口213给控制单元4输

7阻、LED灯和数字量接口,所述下拉电阻的两端分别接地和所述LED灯,所述LED灯与下拉电阻的接点依次电连接所述数字量接口、接口转换单元和控制单元;所述执行单元中的蜂鸣器模块包括下拉电阻、蜂鸣器和数字量接口,所述下拉电阻的两端分别接地和所述蜂鸣器,所述蜂鸣器与下拉电阻的接点依次电连接所述数字量接口、接口转换单元和控制单元。

本实用新型机械组件1中的标准件13包括顶丝、螺钉、螺母、螺丝、铜柱、万向轮和电池盒等。标准件13为本领域常用的零部件,可以在市场上直接购买。

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

上述各实施例仅用于说明本实用新型,其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的,凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进,均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

图18是本实用新型的结构件中齿条的结构示意图 图 19 是本实用新型的传感单元中行程开关模块的方框示意图 图 20 是本实用新型的传感单元中红外寻迹模块的方框示意图 图 21 是本实用新型的传感单元中红外接收模块的方框示意图 图 22 是本实用新型的传感单元中光敏传感单元的方框示意图 图 23 是本实用新型的传感单元中温敏传感单元的方框示意图 图 24 是本实用新型的接口转换单元中三针接口的示意图 图 25 是本实用新型的接口转换单元中十针接口的示意图 图 26 是本实用新型的控制单元的方框示意图 图 27 是本实用新型的驱动单元中电机驱动模块与电机和舵机的连接示意图 图 28 是本实用新型的驱动单元中数据显示管模块的方框示意图 图 29 是本实用新型执行单元中按键模块的方框示意图 图 30 是本实用新型的执行单元中开关模块的方框示意图 图 31 是本实用新型的执行单元中LED灯模块的方框示意图 图 32 是本实用新型的执行单元中蜂鸣器模块的方框示意图

如图1〜18所示,本实用新型的机械组件1包括结构件11、连接件12和标准件13。