一种教学机器人系统和组装方法技术方案

本申请提供一种教学机器人系统，包括：搭配模块、服务器、用户端和存储模块；搭配模块用于拼装成教学机器人，搭配单元中存储有对应的ID号；服务器用于根据搭配模块的ID号从存储模块中调用对应的搭配模块的驱动程序，接收所述用户端发送的基于图形对象的控制逻辑时序文件，根据所述控制逻辑时序文件生成控制程序，所述控制程序用于对所述教学机器人进行控制；用户端用于显示与搭配模块对应的图形对象以及接口，并接收用户对图形对象建立的连接关系和控制逻辑时序，生成所述控制逻辑时序文件，并将生成的所述控制逻辑时序文件发送至所述服务器。本发明专利技术允许灵活地利用各类搭配模块实现机器人硬件系统的拼装，将编程对象图形化，充分简化的代码化编程给学生带来的门槛。

【技术实现步骤摘要】
一种教学机器人系统和组装方法
本申请涉及机器人
，尤其涉及一种教学机器人系统和组装方法。
技术介绍
随着人工智能技术、计算机技术等相关技术的发展，对智能机器人的研究越来越多。在教育领域，许多大、中、小学院校已在学生中开设了机器人学方面的有关课程。机器人课程作为一种科学知识与实践课程，可以锻炼学生的创新能力、电子设计能力、程序编写能力，对学生科学素养的培养和提高起到了积极的作用，在众多大、中、小学学校得以推广，并以其“玩中学”的特点深受青少年的喜爱，机器人走入学校已经成为必定的趋势。教学机器人系统是一种适合大中小学生的具有开放式特征的实训实验平台，是多种高科技的融合。目前，教学机器人系统指的是由生产厂商专门开发设计的、以激发学生学习兴趣和培养学生综合能力为目标的机器人课程教具成品、套装或散件，它除了机器人机体本身之外，还有相应的控制和编程软件，以及教学课本等。教学机器人系统适应机器人教学课程的要求，已经成为中小学教育领域的必备教学用具。但是，现有技术的教学机器人都是由厂家按照固定的搭配组装方案所设计和生产的组件，每个组件本身的功能及其执行过程都是厂家预置的，整套组装之后形成的机器人所能够实现的功能也都是根据厂家预置而实现的固定功能，这样的教学机器人实际上只是能让学生完成照着说明书按部就班搭积木式的教学，无法让学生对机器人的功能和构成实现灵活、富有创造性的自主设计。除了硬件搭配不够灵活以外，众所周知机器人的功能实现还依赖于设计相应的控制程序，而对编程能力薄弱的中小学生来说，进行机器人控制程序的独立编程存在较大难度，不具有普遍适用性，这也不利于教学机器人在中小学学校的推广。
技术实现思路
有鉴于此，本申请的目的在于提出一种教学机器人系统和控制方法，来解决现有技术中由于教学机器人搭配固定、缺乏灵活性和独立设计的发挥空间，依赖于控制程序，对编程能力薄弱的中小学生不具有普遍适用性，不利于教学机器人在中小学学校的推广的技术问题。基于上述目的，在本申请的一个方面，提出了一种教学机器人系统，包括：搭配模块、服务器、用户端和存储模块；所述搭配模块用于拼装成教学机器人，并且每个所述搭配模块中存储有对应的ID号；所述服务器用于根据所述搭配模块的ID号从所述存储模块中调用对应的所述搭配模块的驱动程序，下发给所述搭配模块；并接收所述用户端发送的基于图形对象的控制逻辑时序文件，根据所述控制逻辑时序文件生成控制程序，所述控制程序用于对所述教学机器人进行控制；所述存储模块用于存储与所述搭配模块对应的驱动程序，还用于存储对应每个类型的搭配模块以及基本运算逻辑模块的图形对象配置文件，以及存储用于将所述控制逻辑时序文件转化为代码化的机器可执行的控制程序的代码化编译库；所述用户端用于显示与所述搭配模块对应的图形对象以及接口，并接收用户对所述图形对象建立的连接关系和控制逻辑时序，生成所述控制逻辑时序文件，并将生成的所述控制逻辑时序文件发送至所述服务器。在一些实施例中，所述搭配模块包括以下三类搭配单元：感知单元、控制单元和执行单元；所述感知单元用于感知周围环境信号，所述控制单元用于根据所述周围环境信号控制所述执行单元执行所述控制程序中相应的动作。在一些实施例中，所述感知单元包括：存储子单元，用于存储所述感知单元的ID号，所述ID号用于表示所述感知单元的类型；感知子单元，包括传感器以及传感器的支撑电路；通信子单元，用于与所述服务器建立通信链路，将所述感知单元的ID号发送至服务器，以及接收服务器下行传输的针对本感知单元的驱动程序。在一些实施例中，所述控制单元包括：存储子单元，用于存储所述控制单元的ID号，所述ID号用于表示所述控制单元的类型，以及接收并存储所述服务器发送的控制程序；控制子单元，用与根据所述服务器发送的控制程序对感知单元的传感器输出的感知信号进行识别和判断，并且对所述执行单元进行控制；通信子单元，用于与所述服务器建立通信链路，将所述控制单元的ID号发送至服务器，以及接收服务器下行传输的针对本控制单元的驱动程序，还接收服务器生成的控制程序。在一些实施例中，所述执行单元包括：存储子单元，用于存储所述执行单元的ID号，所述ID号用于表示所述执行单元的类型；动作子单元，用于使所述执行单元执行所述控制程序指示的相关动作；通信子单元，用于与所述服务器建立通信链路，将所述执行单元的ID号发送至服务器，以及接收服务器下行传输的针对本执行单元的驱动程序。在一些实施例中，所述感知单元包括：存储子单元，用于存储所述感知单元的ID号，所述ID号用于表示所述感知单元的类型；感知子单元，包括传感器以及传感器的支撑电路；其中，所述存储子单元可以是RFID存储器。在一些实施例中，所述控制单元包括：存储子单元，用于存储所述控制单元的ID号，所述ID号用于表示所述控制单元的类型；控制子单元，用与根据所述服务器发送的控制程序，对感知单元的传感器输出的感知信号进行识别和判断，并且对所述执行单元进行控制；识别子单元，用于对与本控制单元连接的其他搭配单元的ID号进行识别；通信子单元，用于与所述服务器建立通信链路，将所述控制单元自己以及控制单元识别的其它搭配模块的ID号发送至服务器，以及接收服务器下行传输的针对各个搭配模块的驱动程序，还接收服务器生成的控制程序。在一些实施例中，所述执行单元包括：存储子单元，用于存储所述执行单元的ID号，所述ID号用于表示所述执行单元的类型，所述存储子单元可以是RFID存储器；动作子单元，用于使所述执行单元执行所述控制程序指示的相关动作。在一些实施例中，所述服务器根据所述ID号从存储模块调用与各个搭配模块对应的图形对象配置文件并传输给用户端；用户端根据该图形对象配置文件在图形化界面显示与各搭配模块对应的图形对象，图形对象显示每个搭配模块的ID号、类型以及每个搭配模块的IO接口。在一些实施例中，所述用户端根据用户在图形化界面上针对搭配模块以及基本运算逻辑的图形对象建立的连接关系和设置的控制逻辑时序，生成控制逻辑时序文件，可以将该控制逻辑时序文件上传至服务器。基于上述目的，在本申请的另一个方面，提出了一种教学机器人的组装方法，包括：选取搭配单元并组装为机器人系统；通过服务器获取各搭配单元的ID号，对各搭配单元的类型进行识别并从存储模块中调用对应的驱动程序；通过服务器将搭配单元对应的图形对象配置文件发送至用户端；在用户端显示与各搭配单元对应的图形对象，图形对象包括各搭配单元的ID号、类型以及IO接口；根据用户在用户端上的对所述图形对象建立的连接关系和控制逻辑时序生成控制逻辑时序文件，可以将该控制逻辑时序文件上传至服务器，服务器编译该控制逻辑时序文件而生成控制程序；通过服务器将所述控制程序下发给机器人系统。在一些实施例中，通过用户端接收并解析服务器发送的搭配单元的图形对象配置文件，显示与各搭配单元对应的图形对象以及各搭配单元的接口；接收用户对所述图形对象的接口进行连接，以及对图形对象支持的控制逻辑选项以及IO接口的输入输出选项进行选择，从而配置针对每个搭配单元的控制逻辑时序，生成所述控制逻辑时序文件。在一些实施例中，通过所述用户端显示表示各种基本运算逻辑的图形对象，并且通过将搭配单元的图形对象与基本运算逻辑的图形对象建立连接，表示控制逻辑时序本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种教学机器人系统，其特征在于，包括：搭配模块、服务器、用户端和存储模块；所述搭配模块用于拼装成教学机器人，并且每个所述搭配模块中存储有对应的ID号；所述服务器用于根据所述搭配模块的ID号从所述存储模块中调用对应的所述搭配模块的驱动程序，下发给所述搭配模块；并接收所述用户端发送的基于图形对象的控制逻辑时序文件，根据所述控制逻辑时序文件生成控制程序，所述控制程序用于对所述教学机器人进行控制；所述存储模块用于存储与所述搭配模块对应的驱动程序，还用于存储对应每个类型的搭配模块以及基本运算逻辑模块的图形对象配置文件，以及存储用于将所述控制逻辑时序文件转化为代码化的机器可执行的控制程序的代码化编译库；所述用户端用于显示与所述搭配模块对应的图形对象以及接口，并接收用户对所述图形对象建立的连接关系和控制逻辑时序，生成所述控制逻辑时序文件，并将生成的所述控制逻辑时序文件发送至所述服务器。

【技术特征摘要】
1.一种教学机器人系统，其特征在于，包括：搭配模块、服务器、用户端和存储模块；所述搭配模块用于拼装成教学机器人，并且每个所述搭配模块中存储有对应的ID号；所述服务器用于根据所述搭配模块的ID号从所述存储模块中调用对应的所述搭配模块的驱动程序，下发给所述搭配模块；并接收所述用户端发送的基于图形对象的控制逻辑时序文件，根据所述控制逻辑时序文件生成控制程序，所述控制程序用于对所述教学机器人进行控制；所述存储模块用于存储与所述搭配模块对应的驱动程序，还用于存储对应每个类型的搭配模块以及基本运算逻辑模块的图形对象配置文件，以及存储用于将所述控制逻辑时序文件转化为代码化的机器可执行的控制程序的代码化编译库；所述用户端用于显示与所述搭配模块对应的图形对象以及接口，并接收用户对所述图形对象建立的连接关系和控制逻辑时序，生成所述控制逻辑时序文件，并将生成的所述控制逻辑时序文件发送至所述服务器。2.根据权利要求1所述的教学机器人系统，其特征在于，所述搭配模块包括以下三类搭配单元：感知单元、控制单元和执行单元；所述感知单元用于感知周围环境信号，所述控制单元用于根据所述周围环境信号控制所述执行单元执行所述控制程序中相应的动作。3.根据权利要求2所述的教学机器人系统，其特征在于，所述感知单元包括：存储子单元，用于存储所述感知单元的ID号，所述ID号用于表示所述感知单元的类型；感知子单元，包括传感器以及传感器的支撑电路；通信子单元，用于与所述服务器建立通信链路，将所述感知单元的ID号发送至服务器，以及接收服务器下行传输的针对本感知单元的驱动程序。4.根据权利要求2所述的教学机器人系统，其特征在于，所述控制单元包括：存储子单元，用于存储所述控制单元的ID号，所述ID号用于表示所述控制单元的类型，以及接收并存储所述服务器发送的控制程序；控制子单元，用与根据所述服务器发送的控制程序对感知单元的传感器输出的感知信号进行识别和判断，并且对所述执行单元进行控制；通信子单元，用于与所述服务器建立通信链路，将所述控制单元的ID号发送至服务器，以及接收服务器下行传输的针对本控制单元的驱动程序，还接收服务器生成的控制程序。5.根据权利要求2所述的教学...

【专利技术属性】
技术研发人员：付芃棵，
申请(专利权)人：付芃棵，
类型：发明
国别省市：重庆,50