可搭建任意構(gòu)型任意尺寸并實現(xiàn)自動求解的機器人教育應用平臺制造技術(shù)

一種機器人技術(shù)領(lǐng)域的可搭建任意構(gòu)型任意尺寸并實現(xiàn)自動求解的機器人教育應用平臺，包括機械模塊、電控模塊和App模塊，機械模塊包括機座模塊、多面體連桿、轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊、末端執(zhí)行器模塊，電控模塊包括電機、傳感器、控制器和連接線，App模塊包括模塊庫和算法庫。在本發(fā)明專利技術(shù)中，可以實現(xiàn)用戶根據(jù)自己的能力搭建任意構(gòu)型、任意尺寸的機器人，提供的App可以自動進行所設(shè)計機器人的運動學建模并且根據(jù)規(guī)劃的軌跡任務(wù)自動進行運動學求解。本發(fā)明專利技術(shù)安裝方便，可以實現(xiàn)機器人教育虛擬設(shè)計和實際搭建的結(jié)合，線上軌跡規(guī)劃和硬件實際運行的聯(lián)機，使用者完成了機器人從無到有，有了能用的受教育過程，極大地激發(fā)了使用者的創(chuàng)造潛力和發(fā)明專利技術(shù)激情。

A robot education application platform with arbitrary configuration and arbitrary size and automatic solution

A robot technology can build any configuration of any size and robot education application platform automatic solution, including mechanical module, control module and App module, mechanical module comprises a base module, connecting rod, the rotating joint polyhedron module, end effector module, the control module comprises a motor, sensor, controller and connecting line, App the module including the module library and algorithm library. In this invention, users can build arbitrary configuration and arbitrary size robot according to their ability. The App provided can automatically carry out the kinematics modeling of the designed robot and automatically solve the kinematics problem according to the planned track task. The invention has the advantages of convenient installation, can realize the combination of virtual robot education design and practical structures, on-line online trajectory planning and actual operation of the hardware, the user to complete the robot from scratch, the education process can be used, greatly stimulate the user's creative potential and create passion.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
可搭建任意構(gòu)型任意尺寸并實現(xiàn)自動求解的機器人教育應用平臺
本專利技術(shù)屬于機器人
，具體地說，是一種可以實現(xiàn)用戶任意搭建不同構(gòu)型、不同尺寸的機器人，同時可以自動進行運動學求解并實現(xiàn)給定軌跡任務(wù)的機器人教育應用平臺。
技術(shù)介紹
機器人與人工智能是當下時代的熱門技術(shù)，也是未來發(fā)展的趨勢。不論國際上還是國內(nèi)，不論政府還是家長都非常重視學生的人工智能教育。而人工智能的教育離不開強大的載體。人工智能教育的載體應該充分挖掘?qū)W生的創(chuàng)造潛力，提供各種可能性，讓學生去創(chuàng)造自己的機器人。經(jīng)過市場調(diào)研和文獻檢索，市場上已經(jīng)有一些教育機器人產(chǎn)品，但是這些產(chǎn)品的普遍的問題是只提供單一的產(chǎn)品，用戶購買的要么是一個機器人要么是一批零部件根據(jù)說明書可以組裝成特定的機器人，這不利于發(fā)揮用戶的創(chuàng)造潛力，不利于激發(fā)學生的專利技術(shù)激情。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對上述不足，提供一個機器人設(shè)計、制作、控制、應用的平臺，可以實現(xiàn)用戶根據(jù)自己的能力充分發(fā)揮自己的想象，搭建任意構(gòu)型、任意尺寸的機器人，提供的App可以自動進行所設(shè)計機器人的運動學建模并且根據(jù)規(guī)劃的軌跡任務(wù)自動進行運動學求解，App可以實現(xiàn)運動仿真，App與硬件聯(lián)機可以下載數(shù)據(jù)到硬件機器人，從而硬件機器人可以實現(xiàn)給定的規(guī)劃任務(wù)。本專利技術(shù)是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的，本專利技術(shù)包括機械模塊、電控模塊和App模塊，機械模塊包括基座模塊、多面體連桿模塊、轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊、末端執(zhí)行器模塊，機座模塊上安裝有基座多面體，多面體連桿模塊的各個面上均布置多邊形安裝孔，兩個關(guān)節(jié)多面體分別安裝在轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊的兩端，關(guān)節(jié)多面體上均布置多邊形安裝孔，一個末端多面體布置在末端執(zhí)行器模塊上，末端多面體上布置多邊形安裝孔，基座多面體的尺寸與多面體連桿模塊上多邊形安裝孔的尺寸相匹配；電控模塊包括電機、傳感器、控制器和連接線，控制器為DSP嵌入式結(jié)構(gòu)，控制器包括wifi連接模塊或藍牙連接模塊、電機控制模塊、電源模塊，電機與轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊相連接；App模塊包括模塊庫、算法庫和軌跡規(guī)劃模塊，App模塊安裝在用戶手機或電腦內(nèi)；多面體連桿模塊、轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊、末端執(zhí)行器模塊之間通過多面體銷相連接，App模塊通過wifi或藍牙與控制器中的wifi或藍牙連接模塊相連接。進一步地，在本專利技術(shù)中，多面體連桿模塊和轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊均為多個，多面體連桿模塊均為八面體結(jié)構(gòu)，多邊形安裝孔均為六邊形安裝孔，兩個關(guān)節(jié)多面體的中心線相互平行且與轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊的中心線垂直。本專利技術(shù)包括一套可自由拼接的機械模塊，一套可與機械模塊快速組裝的電控模塊，一個提供設(shè)計、規(guī)劃、求解功能的App。機械模塊包括機座模塊、不同的多面體連桿、轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊、末端執(zhí)行器模塊，這些模塊可以由多面體銷任意地連接起來，從而可以構(gòu)成各種構(gòu)型、各種尺寸的機器人。電控模塊包括多個電機、傳感器、控制器以及連接線等，電機及可以方便地連接到轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊。控制器為DSP嵌入式結(jié)構(gòu)，包括wifi或藍牙連接模塊、電機控制模塊、電源模塊等。App包含了模塊庫、算法庫和軌跡規(guī)劃模塊。模塊庫是指與硬件機械模塊尺寸完全一樣的虛擬構(gòu)件，用戶使用App通過拖拽等簡單操作可以虛擬搭建與實際硬件同構(gòu)型同尺寸的機器人。設(shè)計搭建好的機器人用戶可以保存到本地也可以發(fā)送到服務(wù)器云端與其他用戶共享。利用軌跡規(guī)劃模塊用戶可以輸入字符、選擇照片等操作對末端軌跡進行規(guī)劃，App可以自動進行運動學求解并進行仿真動畫演示。進一步用戶可以將App與機器人硬件的控制器通過wifi或藍牙進行連接，將App計算的關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)下載到機器人硬件，從而實現(xiàn)機器人轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊按計算好的角度旋轉(zhuǎn)，末端可以實現(xiàn)規(guī)劃的軌跡。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下有益效果為：用戶可以自由搭建任意構(gòu)型任意尺寸的機器人，極大地激發(fā)了用戶的創(chuàng)作激情，App的算法庫都可以自動進行運動學求解，因此可以規(guī)劃精細的任務(wù)，如寫字、繪畫等。實現(xiàn)了機器人教育虛擬設(shè)計和實際搭建的結(jié)合，線上軌跡規(guī)劃和硬件實際運行的聯(lián)機。使用者完成了機器人從無到有，有了能用的受教育過程，極大地激發(fā)了使用者的創(chuàng)造潛力和專利技術(shù)激情附圖說明圖1為本專利技術(shù)中基座模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本專利技術(shù)中轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本專利技術(shù)中多面體連桿模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本專利技術(shù)中末端執(zhí)行器模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本專利技術(shù)中一種三自由度串聯(lián)機械臂的實施實例圖；圖6為本專利技術(shù)一種人形機器人的實施實例圖；其中：1、基座模塊，2、轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊，3、多面體連桿模塊，4、末端執(zhí)行器模塊，5、電控模塊，6、基座多面體，7、關(guān)節(jié)多面體，8、末端多面體，9、多邊形安裝孔。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)的實施例作詳細說明，本實施例以本專利技術(shù)技術(shù)方案為前提，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本專利技術(shù)的保護范圍不限于下述的實施例。實施例如圖1至圖6所示，本專利技術(shù)包括機械模塊、電控模塊和App模塊，機械模塊包括基座模塊1、轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊2、多面體連桿模塊3、末端執(zhí)行器模塊4，機座模塊1上安裝有基座多面體6，多面體連桿模塊3的各個面上均布置多邊形安裝孔9，兩個關(guān)節(jié)多面體7分別安裝在轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊2的兩端，關(guān)節(jié)多面體7上均布置多邊形安裝孔9，一個末端多面體8布置在末端執(zhí)行器模塊4上，末端多面體8上布置多邊形安裝孔9，基座多面體6的尺寸與多面體連桿模塊3上多邊形安裝孔9的尺寸相匹配；電控模塊5包括電機、傳感器、控制器和連接線，控制器為DSP嵌入式結(jié)構(gòu)，控制器包括wifi或藍牙連接模塊、電機控制模塊、電源模塊，電機與轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊相連接；App模塊包括模塊庫、算法庫和軌跡規(guī)劃模塊，App模塊安裝在用戶手機或電腦內(nèi)；轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊2、多面體連桿模塊3、末端執(zhí)行器模塊4之間通過多面體銷相連接，App模塊通過無線網(wǎng)路或藍牙與控制器中的wifi或藍牙連接模塊相連接；多面體連桿模塊3和轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊2均為多個，多面體連桿模塊3為八面體結(jié)構(gòu)且每個面上均有六邊形安裝孔9，兩個關(guān)節(jié)多面體7的中心線相互平行且與轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊2的中心線垂直。圖5是本專利技術(shù)的一種三自由度串聯(lián)機械臂實施實例。這個實例的搭建方法如下：首先，多面體連桿模塊3，下端固定在基座模塊1上，上端與一個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊2的一個關(guān)節(jié)多面體7連接一起；而后，三個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊2通過兩個多面體連桿模塊3相互連接；最后，末端執(zhí)行器模塊4通過末端多面體8與一個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊2相連接。這樣就構(gòu)成了一個具有三條平行轉(zhuǎn)動軸線的三自由度平面機構(gòu)。用戶使用這個機器人可以了解平面機構(gòu)的基本原理，制作最簡單的機械臂，進行書寫繪畫等多種趣味性的操作，增強用戶對機器人知識的理解和學習機器人的興趣。圖6是本專利技術(shù)的一種人形機器人實施實例。這個實例的搭建方法如下：首先多個多面體連桿模塊3相互連接構(gòu)成了軀干，然后以軀干作為基座按照搭建三自由度串聯(lián)機械臂的方法將雙手和雙腿連接到軀干上，即可完成人形機器人的搭建。用戶在App上搭建一個相同尺寸和構(gòu)型機器人，就可以通過在App上規(guī)劃人形機器人的走、跑、跳、蹲等簡單動作也可以通過簡單動作的組合規(guī)劃復雜的舞姿任務(wù)，App將會自動進行機器人運動學的求解并實現(xiàn)仿真動畫演示。用戶將App的數(shù)據(jù)通過wifi下載到硬件機器人即可實現(xiàn)機器人的真實動作。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種可搭建任意構(gòu)型任意尺寸并實現(xiàn)自動求解的機器人教育應用平臺，其特征在于，包括機械模塊、電控模塊和App模塊，機械模塊包括基座模塊、多面體連桿模塊、轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊、末端執(zhí)行器模塊，機座模塊上安裝有基座多面體，多面體連桿模塊的各個面上均布置多邊形安裝孔，兩個關(guān)節(jié)多面體分別安裝在轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊的兩端，關(guān)節(jié)多面體上均布置多邊形安裝孔，一個末端多面體布置在末端執(zhí)行器模塊上，末端多面體上布置多邊形安裝孔，基座多面體的尺寸與多面體連桿模塊上多邊形安裝孔的尺寸相匹配；電控模塊包括電機、傳感器、控制器和連接線，控制器為DSP嵌入式結(jié)構(gòu)，控制器包括wifi連接模塊或藍牙模塊、電機控制模塊、電源模塊，電機與轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊相連接；App模塊包括模塊庫、算法庫和軌跡規(guī)劃模塊，App模塊安裝在用戶手機或電腦內(nèi)；多面體連桿模塊、轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊、末端執(zhí)行器模塊之間通過多面體銷相連接，App模塊通過無線網(wǎng)路或藍牙與控制器中的wifi或藍牙連接模塊相連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種可搭建任意構(gòu)型任意尺寸并實現(xiàn)自動求解的機器人教育應用平臺，其特征在于，包括機械模塊、電控模塊和App模塊，機械模塊包括基座模塊、多面體連桿模塊、轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊、末端執(zhí)行器模塊，機座模塊上安裝有基座多面體，多面體連桿模塊的各個面上均布置多邊形安裝孔，兩個關(guān)節(jié)多面體分別安裝在轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊的兩端，關(guān)節(jié)多面體上均布置多邊形安裝孔，一個末端多面體布置在末端執(zhí)行器模塊上，末端多面體上布置多邊形安裝孔，基座多面體的尺寸與多面體連桿模塊上多邊形安裝孔的尺寸相匹配；電控模塊包括電機、傳感器、控制器和連接線，控制器為DSP嵌入式結(jié)構(gòu)，控制器包括wifi連接模塊或藍牙模塊、電機控制模塊、電源模塊，電機與轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊相連接；App模塊包括模塊庫、算法庫和軌跡規(guī)劃模塊，App模塊安裝在用戶手機或電腦內(nèi)；多面體連桿模塊、轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊、末端執(zhí)行器模塊之間通過多面體銷相連接，Ap...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孟祥敦，潘陽，
申請(專利權(quán))人：孟祥敦，
類型：發(fā)明
國別省市：上海,31