一种基于数字孪生的模块化机器人玩具与教具控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于数字孪生的模块化机器人玩具与教具控制系统：包括硬件模块，硬件模块包括机械硬件以及控制模块；机械硬件包括机器人躯干、A型结构动元、BL型结构动元、BR型结构动元、N型结构静元、S型附件以及F型附件；机器人躯干设有若干母端接口，机器人躯干的一侧设有USB接口，机器人躯干靠近母端接口的上下两侧对称设有解锁按钮，母端接口设有接口锁，机器人躯干内部设有锂电池以及主控模块；A型结构动元呈直筒形，两端分别设有公端以及母端，母端的外侧结构与母端接口结构相同，靠近母端的两侧对称设有解锁按钮；BL型结构动元呈直角弯曲L形，两端分别设有公端以及母端，靠近母端的两侧对称设有解锁按钮。靠近母端的两侧对称设有解锁按钮。靠近母端的两侧对称设有解锁按钮。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生的模块化机器人玩具与教具控制系统


[0001]本技术涉及基于数字孪生的模块化机器人玩具与教具控制系统
，具体是指一种基于数字孪生的模块化机器人玩具与教具控制系统。

技术介绍

[0002]目前国内市场缺乏高可玩性的机器人玩具，在售机器人玩具普遍存在儿童或青少年缺乏持续使用热情的问题；另外，机器人技术是国家未来的战略重点，国际上普遍缺乏机器人编程人才，而国内市场上缺乏高质量的机器人玩具、机器人知识学习与培训教具；国内高科技企业普遍缺乏用于机器人设计与开发的快速原型与验证工具。

技术实现思路

[0003]本技术要解决的技术问题是克服上述技术的缺陷，提供一种基于数字孪生的模块化机器人玩具与教具控制系统。
[0004]为解决上述技术问题，本技术提供的技术方案为一种基于数字孪生的模块化机器人玩具与教具控制系统：包括硬件模块，所述硬件模块包括机械硬件以及控制模块；
[0005]所述机械硬件包括机器人躯干、A型结构动元、BL型结构动元、BR型结构动元、N型结构静元、S 型附件以及F型附件；
[0006]所述机器人躯干设有若干母端接口，所述机器人躯干的一侧设有USB接口，所述机器人躯干靠近母端接口的上下两侧对称设有解锁按钮，所述母端接口设有接口锁，所述机器人躯干内部设有锂电池以及主控模块；
[0007]所述A型结构动元呈直筒形，两端分别设有公端以及母端，所述母端的外侧结构与母端接口结构相同，靠近母端的两侧对称设有解锁按钮；
[0008]所述BL型结构动元呈直角弯曲L形，两端分别设有公端以及母端，靠近母端的两侧对称设有解锁按钮，所述BL型结构动元的公端位于L形的短边的端部；
[0009]所述BR型结构动元呈直角弯曲L形，两端分别设有公端以及母端，靠近母端的两侧对称设有解锁按钮，所述BR型结构动元的公端位于L形的长边的端部；
[0010]所述N型结构静元呈直筒形，两端分别设有公端以及母端，靠近母端的两侧对称设有解锁按钮；
[0011]所述S型附件呈球形，设有公端，为橡胶或塑料材质，作为末端足部直接与地面或环境接触；
[0012]所述F型附件呈扁形，设有公端，为橡胶或塑料材质，作为末端足部直接与地面或环境接触；
[0013]所述A型结构动元、BL型结构动元以及BR型结构动元均以公端为固定段，母端所在的其余部段相对公端可以旋转；所述N型结构静元、S型附件以及F型附件均为整体固定段；
[0014]所述控制模块包括机器人躯干控制模块、动元控制模块、静元及附件控制模块；
[0015]所述机器人躯干控制模块包括主控模块、蓝牙模块、锂电池、近场接收模块；所述
主控模块负责运行主控程序，通过蓝牙模块向所有与机器人躯干连接的部件下发控制指令并接收信息反馈；所述锂电池与机器人躯干上的每个母端接口连通，且为与机器人躯干连接的所有部件供电；
[0016]所述动元控制模块包括近场发射模块、主控模块、蓝牙模块、电机控制模块、电机、近场接收模块；所述近场发射模块用于发送身份信息、存在信息；所述主控模块用于运行动元自身的主控程序，以及协调其他各模块的运行；所述蓝牙模块用于与机器人躯干通信，接收机器人躯干的控制指令并发送信息反馈；所述电机控制模块为底层硬件模块，驱动并运行电机的基础控制程序；所述电机为执行部件，驱动动元的固定段与旋转段相对转动；所述近场接收模块用于接收与之连接的其他部件发送的身份信息与存在信息；
[0017]所述静元及附件控制模块包括近场发射模块、通信控制模块、近场接收模块；所述近场发射模块用于发送身份信息、存在信息；所述通信控制模块用于协调近场发射模块、近场接收模块的运行以及传递信息；所述近场接收模块用于接收与之连接的其他部件发送的身份信息与存在信息；
[0018]作为改进，所述机器人躯干的母端接口数量为七个。
[0019]作为改进，所述公端设有六角柱，所述六角柱的一柱面设有卡位凹槽，外端面设有两个输电插孔，所述公端与级联的母端插接配合，所述解锁按钮用于解锁拔出级联的公端。
[0020]作为改进，所述近场接收模块靠近母端，所述近场发射模块靠近公端。
[0021]本技术与现有技术相比的优点在于：
[0022]模块化自由度：以躯干为主，采用一主多从的架构，动元模块就是最基础的自由度，创作空间大，作为玩具或教具，在运动空间中具备前所未有的灵活性；
[0023]数字孪生：运用数字孪生技术，在智能手机、电脑、PC端做到所见即所得，仿真运动与控制操作一体化，大大降低了本机器人系统作为玩具的复杂度，少年儿童容易上手，同时提升了作为教具的展示度；
[0024]高扩展性：本机器人系统的形态多样性随模块的增加呈几何级数增长，并且可扩展各类传感器、执行附件，能够实现的玩乐性或功能十分丰富；
[0025]长期乐趣与教育功能：综合上述有益效果，作为玩具与教具的生命周期极长，是一款能“从小玩到大”、“从小学到大”的玩具和教具；
附图说明
[0026]图1是本技术一种基于数字孪生的模块化机器人玩具与教具控制系统的结构示意图一。
[0027]图2是本技术一种基于数字孪生的模块化机器人玩具与教具控制系统的结构示意图二。
[0028]图3是本技术一种基于数字孪生的模块化机器人玩具与教具控制系统的机器人躯干的结构示意图。
[0029]图4是本技术一种基于数字孪生的模块化机器人玩具与教具控制系统的A型结构动元的结构示意图。
[0030]图5是本技术一种基于数字孪生的模块化机器人玩具与教具控制系统的BL型结构动元的结构示意图。
[0031]图6是本技术一种基于数字孪生的模块化机器人玩具与教具控制系统的BR型结构动元的结构示意图。
[0032]图7是本技术一种基于数字孪生的模块化机器人玩具与教具控制系统的N型结构静元的结构示意图。
[0033]图8是本技术一种基于数字孪生的模块化机器人玩具与教具控制系统的S型附件的结构示意图。
[0034]图9是本技术一种基于数字孪生的模块化机器人玩具与教具控制系统的F型附件的结构示意图。
[0035]图10是本技术一种基于数字孪生的模块化机器人玩具与教具控制系统的系统框架图。
[0036]图11是本技术一种基于数字孪生的模块化机器人玩具与教具控制系统的F型附件的模块框架图。
[0037]图12是本技术一种基于数字孪生的模块化机器人玩具与教具控制系统的F型附件的软件框架图。
[0038]如图所示：1、机器人躯干，2、A型结构动元，3、BL型结构动元，4、BR型结构动元，5、N型结构静元，6、S型附件，7、F型附件，8、母端接口，9、USB接口，10、解锁按钮，11、公端，12、母端， 13、六角柱，14、卡位凹槽，15、输电插孔。
具体实施方式
[0039]下面结合附图对本技术一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的模块化机器人玩具与教具控制系统，其特征在于：包括硬件模块，所述硬件模块包括机械硬件以及控制模块；所述机械硬件包括机器人躯干(1)、A型结构动元(2)、BL型结构动元(3)、BR型结构动元(4)、N型结构静元(5)、S型附件(6)以及F型附件(7)；所述机器人躯干(1)设有若干母端接口(8)，所述机器人躯干(1)的一侧设有USB接口(9)，所述机器人躯干(1)靠近母端接口(8)的上下两侧对称设有解锁按钮(10)，所述母端接口(8)设有接口锁，所述机器人躯干(1)内部设有锂电池以及主控模块；所述A型结构动元(2)呈直筒形，两端分别设有公端(11)以及母端(12)，所述母端(12)的外侧结构与母端接口(8)结构相同，靠近母端(12)的两侧对称设有解锁按钮(10)；所述BL型结构动元(3)呈直角弯曲L形，两端分别设有公端(11)以及母端(12)，靠近母端(12)的两侧对称设有解锁按钮(10)，所述BL型结构动元(3)的公端(11)位于L形的短边的端部；所述BR型结构动元(4)呈直角弯曲L形，两端分别设有公端(11)以及母端(12)，靠近母端(12)的两侧对称设有解锁按钮(10)，所述BR型结构动元(4)的公端(11)位于L形的长边的端部；所述N型结构静元(5)呈直筒形，两端分别设有公端(11)以及母端(12)，靠近母端(12)的两侧对称设有解锁按钮(10)；所述S型附件(6)呈球形，设有公端(11)，为橡胶或塑料材质，作为末端足部直接与地面或环境接触；所述F型附件(7)呈扁形，设有公端(11)，为橡胶或塑料材质，作为末端足部直接与地面或环境接触；所述A型结构动元(2)、BL型结构动元(3)以及BR型结构动元(4)均以公端(11)为固定段，母端(12)所在的其余部段相对公端(11)可以旋转；所述N型结构静元(5)、S型附件(6)以及F型附件(7)均为整体固定段；所述控制模...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈幸，
申请(专利权)人：上海罗博拓机器人科技有限公司，
类型：新型
国别省市：