本發(fā)明涉及機器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種積木式編程的教育機器人。

背景技術(shù)：

在青少年的機器人教育領(lǐng)域，一般使用文本式編程或圖形化編程，但對于初學編程的青少年而言，使用文本編程或者圖形編程都略顯艱難，且整個編寫程序的過程容易產(chǎn)生代碼的錯誤，打擊青少年的編程信心。為此出現(xiàn)的積木式編程用一種類似搭積木的方式，提高了青少年編程的興趣，降低了機器人教育的難度。但目前存在的積木式編程方式仍存在著不足：

專利公開號為CN 105396295 A的發(fā)明專利公開了《一種面向兒童的空間編程機器人玩具》，該發(fā)明通過在地面上進行積木塊的排列，形成一條長軌道，使用積木塊所貼有的NFC標簽、條形碼或二維碼對指令進行識別，最終完成積木式的編程。但該方案仍存在不足：使用NFC標簽、條形碼或二維碼進行識別的方式需要對應(yīng)特殊的傳感器，成本較高，而且標簽進行自制也比較困難。

專利公開號為CN 105363223 A的發(fā)明專利公開了《基于NFC的智能可編程積木玩具》，該發(fā)明使用NFC天線陣列對積木塊的NFC標簽進行識別，該方式更是提高了硬件的成本，整個系統(tǒng)較為復雜，此外該方案所容納的積木塊也非常有限。

上述的發(fā)明都存在一個共同的不足就是只能通過電子設(shè)備內(nèi)部的程序進行語法檢查，而積木塊本身沒有進行語法檢查的功能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種積木式編程的教育機器人。

本發(fā)明的目的可以通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種積木式編程的教育機器人，包括積木塊和機器人車體，所述積木塊的嵌合位置設(shè)置有拼接部件，根據(jù)拼接部件能夠?qū)⒍鄠€積木塊拼接成積木長條，所述積木長條從機器人車體的指令識別碼讀取裝置中穿過，并且所述積木塊的表面貼有指令識別碼；所述機器人車體包括指令識別碼讀取裝置、外接電子模塊接口、液晶顯示模塊、電機模塊、單片機控制板和電源模塊，其中，所述指令識別碼讀取裝置用于讀取積木塊表面的指令識別碼；外接電子模塊接口用于連接外部的傳感器、執(zhí)行器電子模塊；液晶顯示模塊用于顯示機器人內(nèi)部預(yù)設(shè)的提示；電機模塊作為機器人的動力，實現(xiàn)機器人的運動或者對積木條的拉動；單片機控制板作為機器人的主控板，主要實現(xiàn)對各個傳感器電子模塊信息的讀取以及執(zhí)行電子模塊的控制，上述的指令識別碼讀取裝置、外接電子模塊接口、液晶顯示模塊、電機模塊均連接到單片機控制板上，由單片機控制板進行控制；電源模塊用于給機器人車體供電。

優(yōu)選的，所述積木塊根據(jù)功能的不同分為以下模塊：程序開始模塊、程序結(jié)束模塊、條件模塊、數(shù)字模塊、傳感器模塊以及執(zhí)行模塊。

優(yōu)選的，所述指令識別碼的指令標簽包括：定位標志、指令描述文字、模塊類型標志、模塊識別碼以及指令描述圖案。

優(yōu)選的，所述指令識別碼讀取裝置包括一個紅外傳感器構(gòu)成的定位模塊，用于確定所輸入積木塊的位置；四個紅外傳感器構(gòu)成的模塊識別碼讀取模塊，用于讀取所輸入積木塊上的模塊識別碼；一個RGB顏色傳感器所構(gòu)成的模塊類型讀取模塊，用于讀取所輸入積木塊上的模塊類型標志，確定積木塊所屬的功能模塊，通過讀取指令標簽上的模塊類型標志以及模塊識別碼，能夠唯一確定該積木塊所表示的程序指令。

優(yōu)選的，所述積木長條能夠由手拉動或者機器人車體內(nèi)部的電機模塊控制傳動裝置拉動而穿過指令識別碼讀取裝置。

優(yōu)選的，所述積木長條能夠由普通卡紙或者其他類型的載體替換來實現(xiàn)機器人車體對指令識別碼的讀取。

優(yōu)選的，所述模塊類型標志由彩色塊構(gòu)成，所述模塊識別碼由黑白色塊構(gòu)成，或者由通孔與非通孔構(gòu)成。

優(yōu)選的，所述積木塊的拼接部件根據(jù)積木塊模塊的不同具有不同的設(shè)定形狀。

優(yōu)選的，所述外接電子模塊接口連接的外部傳感器、執(zhí)行器電子模塊包括聲音傳感器、光線傳感器以及蜂鳴器。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果：

1、本發(fā)明使用積木塊的編程方式，使得青少年兒童可以在不使用電腦或者手機的條件下進行編程，提高了青少年編程的興趣，降低了機器人教育的難度。

2、本發(fā)明的積木塊之間使用特殊的拼合方式進行基本的語法檢查，進一步的使用機器人內(nèi)部程序進行語法檢查，有利于機器人編程的初學者建立語法檢查的意識。

3、本發(fā)明使用簡單的紅外傳感器以及顏色傳感器進行程序指令的讀取，相對于使用二維碼、條形碼、NFC等識別碼的成本更低，識別碼更加直觀。

4、本發(fā)明所使用的識別碼非常簡單，因而即使使用普通的紙張也可以容易自制，使用時只需要將自制的識別碼貼到作為載體的積木塊上即可，降低了積木塊丟失所帶來的影響。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的實施例采用的積木塊的截面圖。

圖2為本發(fā)明的實施例采用的積木塊的拼接模型。

圖3為本發(fā)明的實施例所公開的指令標簽樣例。

圖4為本發(fā)明的機器人讀取積木長條的模型。

圖5為本發(fā)明的指令識別碼讀取裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖6為本發(fā)明所采用的各種類型的指令標簽樣例，其中圖6(a)為程序開始模塊的指令標簽樣例，圖6(b)為程序結(jié)束模塊的指令標簽樣例，圖6(c)為條件模塊的指令標簽樣例，圖6(d)為數(shù)字模塊的指令標簽樣例，圖6(e)為執(zhí)行模塊的指令標簽樣例，圖6(f)為傳感器模塊的指令標簽樣例。

附圖標注說明：1-程序開始模塊、2-條件模塊、3-傳感器模塊、4-執(zhí)行模塊、5-程序結(jié)束模塊、6-定位標志、7-指令描述文字、8-模塊類型標志、9-模塊識別碼、10-指令描述圖案、11-識別碼讀取裝置、12-機器人車體外殼、13-外接電子模塊接口、14-液晶顯示模塊、15-積木長條、111-四個紅外傳感器所構(gòu)成的模塊識別碼讀取模塊、112-一個紅外傳感器所構(gòu)成的定位模塊、113-一個RGB顏色傳感器所構(gòu)成的模塊類型讀取模塊。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例：

本實施例提供了一種積木式編程的教育機器人，包括積木塊和機器人車體，其中積木塊的截面圖如圖1所示，根據(jù)積木塊形狀的不同設(shè)定有不同的功能模塊，包括：程序開始模塊1、條件模塊2、傳感器模塊3、執(zhí)行模塊4、以及程序結(jié)束模塊5，所述積木塊的嵌合位置設(shè)置有拼接部件，根據(jù)拼接部件能夠?qū)⒍鄠€積木塊拼接成積木長條，所述積木長條從機器人車體的指令識別碼讀取裝置中穿過，如圖2所示，并且所述積木塊的表面貼有指令識別碼，所述機器人車體包括指令識別碼讀取裝置、外接電子模塊接口、液晶顯示模塊、電機模塊、單片機控制板和電源模塊，其中，所述指令識別碼讀取裝置用于讀取積木塊表面的指令識別碼；外接電子模塊接口用于連接外部的傳感器、執(zhí)行器電子模塊，如聲音傳感器、光線傳感器、蜂鳴器；液晶顯示模塊用于顯示機器人內(nèi)部預(yù)設(shè)的提示，如顯示機器人當前的運行狀態(tài)；電機模塊作為機器人的動力，實現(xiàn)機器人的運動或者對積木條的拉動；單片機控制板作為機器人的主控板，主要實現(xiàn)對各個傳感器模塊信息的讀取以及執(zhí)行器的控制，上述的指令識別碼讀取裝置、外接電子模塊接口、液晶顯示模塊、電機模塊均連接到單片機控制板上，由單片機控制板進行控制；電源模塊用于給機器人供電。

其中，所述積木塊根據(jù)功能的不同分為以下模塊：程序開始模塊、程序結(jié)束模塊、條件模塊、數(shù)字模塊、傳感器模塊以及執(zhí)行模塊。

其中，所述指令識別碼的指令標簽包括：定位標志、指令描述文字、模塊類型標志、模塊識別碼以及指令描述圖案。本實施例的指令標簽樣例如圖3所示，包括定位標志6、指令描述文字7、模塊類型標志8、模塊識別碼9以及指令描述圖案10。本發(fā)明所采用的各種類型的指令標簽樣例如圖6(a)-圖6(f)所示。

其中，所述指令識別碼讀取裝置包括：一個紅外傳感器構(gòu)成的定位模塊112，用于確定所輸入積木塊的位置；四個紅外傳感器構(gòu)成的模塊識別碼讀取模塊111，用于讀取所輸入積木塊上的模塊識別碼；一個RGB顏色傳感器所構(gòu)成的模塊類型讀取模塊113，用于讀取所輸入積木塊上的模塊類型標志，確定積木塊所屬的功能模塊，通過讀取指令標簽上的模塊類型標志以及模塊識別碼，能夠唯一確定該積木塊所表示的程序指令。本實施例的指令識別碼讀取裝置的結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

其中，所述積木長條能夠由手拉動或者機器人車體內(nèi)部的電機模塊控制傳動裝置拉動而穿過指令識別碼讀取裝置。

其中，所述積木長條能夠由普通卡紙或者其他類型的載體替換來實現(xiàn)機器人車體對指令識別碼的讀取。

其中，所述模塊類型標志由彩色塊構(gòu)成，所述模塊識別碼由黑白色塊構(gòu)成，或者由通孔與非通孔構(gòu)成。

其中，所述積木塊的拼接部件根據(jù)積木塊模塊的不同具有不同的設(shè)定形狀。

其中，所述外接電子模塊接口連接的外部傳感器、執(zhí)行器電子模塊包括聲音傳感器、光線傳感器以及蜂鳴器。

在本實施例中，只需要將積木塊按照一定的規(guī)范拼接成如圖2所示的積木長條，然后按照如圖4所展示的機器人讀取積木長條的模型，包括：識別碼讀取裝置11、機器人車體外殼12、外接電子模塊接口13、以及液晶顯示模塊14，它們共同構(gòu)成了機器人車體，再在機器人車體上設(shè)置積木長條15，通過手拉動或者機器人車體內(nèi)部的電機模塊控制傳動裝置拉動積木長條穿過機器人上方的指令識別碼讀取裝置，使得積木長條完全從指令識別碼讀取裝置中穿過即可完全的將所編寫的程序讀入機器人內(nèi)部，然后按下機器人上的按鍵進行程序的運行即可。

以上所述，僅為本發(fā)明專利較佳的實施例，但本發(fā)明專利的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明專利所公開的范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明專利的技術(shù)方案及其發(fā)明專利構(gòu)思加以等同替換或改變，都屬于本發(fā)明專利的保護范圍。