一种基于SWD接口的可编程机器人玩具的制作方法

本实用新型属于机器人玩具技术领域，具体涉及一种基于swd接口的可编程机器人玩具。

背景技术：

机器人是一种能够半自主或全自主工作的智能机器,具有感知、决策、执行等基本特征,可以辅助甚至替代人类完成危险、繁重、复杂的工作,提高工作效率与质量,服务人类生活,扩大或延伸人的活动及能力范围。

关于机器人的分类，国际上没有制定统一的标准，从不同的角度可以有不同分类。

按照控制方式分类，

①操作型机器人：能自动控制，可重复编程，多功能，有几个自由度，可固定或运动，用于相关自动化系统中。

②程控型机器人：按预先要求的顺序及条件，依次控制机器人的机械动作。

③示教再现型机器人：通过引导或其他方式，先教会机器人动作，输入工作程序，机器人则自动重复进行作业。

④数控型机器人：不必使机器人动作，通过数值、语言等对机器人进行示教，机器人根据示教后的信息进行作业。

⑤感觉控制型机器人：利用传感器获取的信息控制机器人的动作。

⑥适应控制型机器人：机器人能适应环境的变化，控制其自身的行动。

⑦学习控制型机器人：机器人能“体会”工作的经验，具有一定的学习功能，并将所“学”的经验用于工作中。

⑧智能机器人：以人工智能决定其行动的机器人。

教育机器人是一个新兴的概念,多年来,机器人领域的技术发展研究方向都是如何应用于生活中代替人们完成体力或是危险工作,而教育机器人则是以机器人为媒介,对人进行教育或是对机器人进行编程完成学习目标。教育机器人作为一个新兴产业,发展非常迅速,其主要形式为一些机器人启蒙教育工作室,对儿童到青年不同的人群进行机器人组装调试编程控制等方面的教学。大型的教育机器人公司也会承办一些从小学到大学组的机器人竞赛,通常包含窄足、交叉足场地竞步,体操表演比赛。对于机器人的推广有着极为重要的作用。

发明人在实际使用过程中发现，这些现有技术至少存在以下技术问题：

目前市面上已有各种各样用于教学的机器人小车及控制模块，但是这些小车结构功能单一，趣味性少。

另外，市场上可以买到的许多玩具，它们可以执行购买者通过使用遥控装置所指示的不同的动作。典型地，使用遥控装置导致玩具物体，比如遥控车，遥控系统只能控制其某一具体动作。遥控系统是用红外线或无线电操纵的，并且仅仅可以用来指示遥控车执行单个的或分离的动作，其在执行动作多样性方面受到限制。

技术实现要素：

为克服上述存在之不足，本实用新型的发明人通过长期的探索尝试以及多次的实验和努力，不断改革与创新，提出了一种基于swd接口的可编程机器人玩具，其可以实现动作可控、动作套路可反复编程，随动作播报语音，并且可采用swd供电。

为实现上述目的本实用新型所采用的技术方案是：提供一种基于swd接口的可编程机器人玩具，其包括中心控制处理单元、麦克纳姆轮、减速电机、传感器单元、底板和电源管理单元，所述中心控制处理单元、传感器单元、电源管理单元和麦克纳姆轮安装在底板上，所述麦克纳姆轮与减速电机相接并安装在底板四周，还包括机械臂单元、oled显示单元、音频输入/输出单元、键盘输入单元和swd接口单元，所述机械臂单元、oled显示单元、音频输入/输出单元、键盘输入单元和swd接口单元安装在底板上，所述中心控制处理单元通过swd接口单元与通用计算机相连。

根据本实用新型所述的一种基于swd接口的可编程机器人玩具，其进一步的优选技术方案是：所述底板包括上底板和下底板，上底板和下底板通过铜柱相接，并通过螺钉和螺母来固定。

根据本实用新型所述的一种基于swd接口的可编程机器人玩具，其进一步的优选技术方案是：所述减速电机可拆卸安装有霍尔效应编码器，并采用直流供电。

根据本实用新型所述的一种基于swd接口的可编程机器人玩具，其进一步的优选技术方案是：所述传感器单元由霍尔效应编码器、陀螺仪和超声波传感器组成。

根据本实用新型所述的一种基于swd接口的可编程机器人玩具，其进一步的优选技术方案是：所述机械臂单元包括机械臂和舵机控制板，并且机械臂为六自由度机械臂。

根据本实用新型所述的一种基于swd接口的可编程机器人玩具，其进一步的优选技术方案是：所述oled显示单元包括oled驱动电路和oled显示屏。

根据本实用新型所述的一种基于swd接口的可编程机器人玩具，其进一步的优选技术方案是：所述音频输入/输出单元包括音频输入电路和音频输出电路，此外，音频输入电路外接有麦克，音频输出电路外接有扬声器。

根据本实用新型所述的一种基于swd接口的可编程机器人玩具，其进一步的优选技术方案是：所述swd接口单元包括swd接口电路和jlink。

根据本实用新型所述的一种基于swd接口的可编程机器人玩具，其进一步的优选技术方案是：所述中心控制处理单元包括中央微处理器和时钟控制器，此外，中央微处理器采用的是stm32f103。

根据本实用新型所述的一种基于swd接口的可编程机器人玩具，其进一步的优选技术方案是：所述电源管理单元包括电源稳压电路和swd供电/电池供电自动切换电路。

相比现有技术，本实用新型的技术方案具有如下优点/有益效果：

1、采用了电池供电和swd供电切换的技术，有效地减少了电池的消耗；

2、采用了swd接口技术来更新语音内容、预置动作和系统参数，使该机器人玩具的功能实现更加灵活，交互性强，增强了玩具的趣味性，更容易被用户喜爱；

3、可以通过不同的指令集执行不同的任务，并带动用户进行锻炼，使该玩具不仅具备娱乐功能还具备了健身的功能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型的爆炸图。

图2是本实用新型的原理框图。

图中标记分别为：1.机械臂底盘；2.上底板；3.电机支架；4.减速电机；5.麦克纳姆轮；6.红外传感器；7.下底板；8.螺钉；9.舵机控制板；10.电机驱动板；11.主控电路板；12.铜柱；13.螺母；14.机械臂关节；15.舵机；16.openmv。

具体实施方式

为使本实用新型目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中可以不对其进行进一步定义和解释。

实施例：

如图1所示，本实用新型一种基于swd接口的可编程机器人玩具，包括机械臂底盘1、上底板2、电机支架3、减速电机4、麦克纳姆轮5、红外传感器6、下底板7、螺钉8、舵机控制板9、电机驱动板10、主控电路板11、铜柱12、螺母13、机械臂关节14、舵机15、openmv16。

本实用新型可分为机械装置、传感器单元、六自由度机械臂单元、中心控制处理单元、oled显示单元、音频输入/输出单元、键盘输入单元、电源管理单元和swd接口单元。

机械装置具有4支含霍尔效应编码器的减速电机4、4个麦克纳姆轮5、下底板7、高精度陀螺仪以及相应的控制电路，用以实现机器人玩具的全向精准运动。

传感器单元由霍尔效应编码器、高精度陀螺仪和超声波传感器组成，其中霍尔效应编码器和高精度陀螺仪用于精准控制机器人运动，超声波传感器用于机器人避障。

六自由度机械臂单元包括六自由度机械臂和舵机控制板，用于抓取物体。

中心控制处理单元包括中央微处理器(stm32f103)和时钟控制器，根据机器人运动状态信息对减速电机进行控制从而控制机器人运动，并通过音频输入/输出单元同时播放机器人运动的口令。

swd接口单元包括swd接口电路和jlink,可以实现通过swd供电、对中心控制处理单元进行编程和系统参数设定，以及更新机器人玩具的语音和指令集。

oled显示单元包括oled驱动电路和oled显示屏，用于显示系统时间和参数；键盘输入单元包括有按键，用于设定并修改时间和系统参数。

更进一步地，上底板2和下底板7构成了本实用新型的底板，上底板2和下底板7通过铜柱相接，并通过螺钉8和螺母13来固定。在上底板2上面固定安装有机械臂底盘1，在机械臂底盘1上可拆卸安装有机械臂关节14、舵机15和openmv16。

同时，在下底板7上还安装有舵机控制板9、电机驱动板10和主控电路板11，电机驱动板10用以驱动机器人玩具通过麦克纳姆轮5到达指定位置，舵机控制板9和主控电路板11用以控制机械臂关节14完成预设指令。openmv16主要用于视觉测距(被测目标上贴有apriltag)，用于实时更新位置信息。

本实用新型一种基于swd接口的可编程机器人玩具，通过如下步骤进行控制：

(1)在中心控制处理单元存储不同种类的机器人动作指令集；

(2)在机械装置中，减速电机4配有霍尔效应编码器，中心控制处理单元可输出pwm波对减速电机4调速，采用单片机定时器的正交解码功能对减速电机4上的霍尔效应编码器进行读取，可做到反馈测速；

(3)底盘由含测速编码器的减速电机4驱动的麦克纳姆轮5驱动并结合陀螺仪，可以实现任意位置迅速到位，实时测出机器人所在位置；

(4)中心控制处理单元通过与减速电机4的接口电路配合来控制减速电机4转动或停止、正转或反转；

(5)通过上述2、3和4步骤，当减速电机4转动到预先设定的位置时，中心控制处理单元可以控制减速电机4停止、继续转动或者反转，从而系统可以实现机器人运动的准确定位和控制。

同时，电源管理单元可以实现电池供电和swd供电的切换。在电池供电时，如果外接到swd接口上，则该系统自动切换至swd供电。

此外，中央处理控制单元通过swd接口单元可与通用计算机相连，可以通过计算机对存储的口令语音、动作指令集、系统参数(如时间、闹钟、体操套路、口令类型等)进行更新，还可通过键盘输入单元来设定时间、闹钟、体操套路、口令类型等。oled显示单元则用来显示时间、闹钟及系统参数。

工作原理：

(a)首先在中心控制处理单元中存储有不同种类的机器人动作指令集，然后中心控制处理单元可以通过控制电路控制机械装置，使机器人完成预设指令；

同时，在机器人执行指令的过程中，中心控制处理单元可输出pwm波对机械装置中的减速电机4调速，采用单片机定时器的正交解码功能对减速电机4上的霍尔效应编码器进行读取，从而做到反馈测速。

(b)另外，设置在底盘上的陀螺仪可以实时测出机器人所在位置，同时底盘由含测速编码器的减速电机4驱动的麦克纳姆轮5驱动，可以实现任意位置迅速到位，当减速电机4转动到预先设定的位置时，中心控制处理单元可以控制减速电机4停止、继续转动或者反转，从而系统可以实现机器人运动的准确定位和控制。

(c)中央处理控制单元通过swd接口单元可与通用计算机相连，可以通过计算机对存储的口令语音、动作指令集、系统参数(如时间、闹钟、体操套路、口令类型等)进行更新，还可通过键盘输入单元来设定时间、闹钟、体操套路、口令类型等。

(d)电源管理单元可以实现电池供电和swd供电的切换。在电池供电时，如果外接到swd接口上，则该系统自动切换至swd供电。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除