[发明专利]一种模块化教育机器人的设计方法

说明书

本发明创造提供了一种模块化教育机器人的设计方法，包括如下步骤：(1)进行机器人的模型构思；(2)运动规划及仿真设计，预先规定机器人初始状态和目标状态，然后进行初始状态至目标状态的轨迹序列设计，生成机器人的关节轨迹，完成运动任务；本发明不仅提高中小学生动手能力，还可以增强机器人概念；本发明以机构为主题的模块化可重构机器人，强调机器人机构创新，树立学生机器人观念，培养其创新能力，将会在机器人教学、课外实践等领域发挥重大作用，未来市场前景广阔。

技术领域

本发明创造属于机器人教育领域，尤其是涉及一种模块化教育机器人的设计方法。

背景技术

目前常见的教育机器人大多为乐高、慧鱼等教育机器人，作为结构化教学，可以多种结构件拼接，用于锻炼中小学生动手能力。目前国内已使用教育机器人，由于只是简单的按照说明书进行组装，不具有重构性，再加上没有专业的配套教材，只能作为中小学生的智能玩具；其中结构设计最巧妙的是德国慧鱼教育机器人，但教育重点是机械结构和科学原理，并没有涉及机器人概念中重要的机构、杆件等，因此比较适合做机械结构入门教学。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种可以针对中小学生建立概念、灌输机器人机构学、运动学、动力学基础知识为目的，提高学生动手能力、创新能力的模块化教育机器人的设计方法，以针对目前教育机器人成本高、组装不便及缺乏教育意义。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种模块化教育机器人的设计方法，包括如下步骤：

(1)所述的机器人各个部位模块化，并且每个部位均有若干个不同结构的模块组成；

(2)运动规划及仿真设计，预先规定机器人初始状态和目标状态，然后进行初始状态至目标状态的轨迹序列设计，生成机器人的关节轨迹；

(3)根据步骤(1)所述的模型构思确定机器人所需要的模块化结构件，通过连接件组装并修改，完成机器人结构的最终形态；

(4)机器人与上位机连接，对所述的机器人进行零点校准调整，然后根据步骤(2)所述的关节轨迹进行步态调试；

(5)最后进行实验验证，完成机器人最终结果形态。

进一步的，步骤(1)所述的模型构思方法包括模拟仿生、参考工业设备及智能家用电器。

进一步的，步骤(2)所述的运动仿真规划包括从初始位置到目标位置为机器人生成最优路径，或者为机械部件初始状态到目标状态生成出无碰撞运动轨迹。

进一步的，步骤(4)所述的步态调试包括通过软件程序修改控制舵机角度。

相对于现有技术，本发明创造所述的一种模块化教育机器人的设计方法具有以下优势：

本发明作为一种模块化、可重构，机构创新的新型模块化教育机器人，所述是一种模块化教育机器人设计理念，包括模块化、可重构、机构创新的特点。

本发明不仅提高中小学生动手能力，还可以增强机器人概念；本发明以机构为主题的模块化可重构机器人，强调机器人机构创新，树立学生机器人观念，培养其创新能力，将会在机器人教学、课外实践等领域发挥重大作用，未来市场前景广阔。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造实施例所述的运行流程图；

图2为本发明创造实施例所述的零件展示图；

图3为本发明创造实施例所述的四足小狗动作示意图；