模块式运动学构造套件制造技术

一种构造套件，包括多个建构模块，其中，所述建构模块的至少一个是功能式的并且适用于执行特定行为。在一些实施例中，各所述建构模块包括至少一个连接面，其适用于将数据或电力从第一建构模块的第一面传递到第二建构模块的第一面。在某些其它实施例中，所述建构模块的各连接面电连接于其它各面。所述套件包括至少一个连接器，其适用于将所述至少一个功能式模块结合到至少一个其它模块，同时在所述功能式模块与所述至少一个其它模块之间提供高达三个自由度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】模块式运动学构造套件优先权和相关申请本申请要求转让到科罗拉多州ModularRoboticsIncorporatedofBoulder公司的、于2012年10月31日提交的美国临时专利申请号61/553,305的优先权。申请号61/553,305的详细内容以其全文并为所有合适目的而通过引用并入本申请。本申请涉及于2012年1月24日根据35USC§371(c)(1)在美国专利商标局提交、并分配美国序列号13/386,707的美国专利申请公开号2012/0122059。申请序列号13/386,707的详细内容也以其全文并为所有合适目的而通过引用并入本申请。
本专利技术的诸方面总体涉及科学、技术、工程和数学的学习，具体涉及一种机器人学构造套件，其利用模块式部件形成完整的构造。
技术介绍
存在各种系统、套件和玩具，供儿童用以构造机器人和对其编程。但尚不存在这样一种系统，该系统容许人们利用模块式块件和其它部件、同时能够使机器人得以构建而无需复杂的编程技术和高度专业化的知识。虽然存在一些用于构造机器人的现有系统，其为集中式的(centralized)，具有控制机器人操作的一台计算机，但是这些现有系统不体现分布式计算模型，并且不容许初学者实施机器人的模块式构造。包含多于一个计算节点的少数玩具是无源娱乐产品，并且在它们与物理世界的互动模式上是有限的。机械电子学通常已知为机械工程、电子/电气工程、计算机科学、软件工程、控制工程和系统设计的组合，用于设计和制造有用的产品。无论此术语如何定义，本专利技术的诸方面将机械电子学引用为多学科的工程领域。转让到科罗拉多州ModularRoboticsIncorporatedofBoulder公司的美国专利申请号2012/0122059解决了这些问题之中的一些并且容许构造简单的机械。然而，该申请中所描述的专利技术没有提供高度定制化，并且在这类构造中所能实现的机械电子学方面是有限的。这牵涉功能性和机械适应性两方面。目前，在智能构造块与无自动力式砖体(比如LEGOTM砖体)之间存在显著空缺，其酌留余地给简易可重新配置型的、带机械和电气功能的结构。见Schweikardt和M.D.Gross所著的"ABriefSurveyofDistributedComputationalToys(浅论分布式计算型玩具)"，其发表在2007DIGITEL:TheFirstIEEEInternationalWorkshoponDigitalGameandIntelligentToyEnhancedLearning(第一届关于数字游戏和智力玩具增强式学习的IEEE国际研讨会),Jhongli,Taiwan,2007。需要的是一种模块式构造套件，其提供带公共接口的单元以构建城堡、电气电路、遥控车、自主型有腿机器人和许多其它有趣的有源创建物。
技术实现思路
在一个实施例中，一种构造套件包括：多个建构模块，其中，所述建构模块中的至少一个是功能式的，并且适用于执行特定行为。所述套件包括至少一个连接器，其适用于将所述至少一个功能式模块结合到至少一个其它模块，同时在所述功能式模块与所述至少一个其它模块之间提供高达三个自由度。在某些实施例中，所述至少一个连接器能够使至少电压流至所述至少一个功能式模块和从其流出。在另外一个实施例中，一种用于构造套件中的功能式建构模块，所述功能式建构模块包括：外壳，其确定多个角部；至少一个电子部件，其安装在所述外壳内；至少一个凹入磁触头表面，其定位成接近所述多个外壳角部的至少一个；和至少一个导电连接器。在某些实施例中，所述至少一个导电连接器适用于接合在所述至少一个凹型触头表面中，并且适用于在所述功能式建构模块与第二建构部件之间提供高达三个自由度。在其它实施例中，所述至少一个导电连接器能够使至少电压流至所述至少一个电子部件和从其流出。在又一个实施例中，一种构造套件包括多个建构模块，其中，所述建构模块的至少一个是功能式的并且适用于执行特定行为。在一些实施例中，各所述建构模块包括：至少一个连接面，其适用于将数据或电力从第一建构模块的第一面传递到第二建构模块的第一面。在某些其它实施例中，所述建构模块的各连接面电连接于其它各面。所述套件包括至少一个连接器，其适用于将所述至少一个功能式模块结合到至少一个其它模块，同时在所述功能式模块与所述至少一个其它模块之间提供高达三个自由度。其它实施例将由本领域技术人员在结合附图和权利要求阅读以下说明书之后所知晓。附图说明本专利技术的各种方面和实施例由以下附图结合随附描述而示出，在附图中：图1是根据本专利技术的一些方面、呈机器人玩具形式的一种完整构造的透视图；图2示出根据本专利技术的一些方面、可定制化研发块的一个实施例；图3示出根据本专利技术的一些方面、优化的产品块的一个实施例；图3A是根据本专利技术的一些方面、产品块的分解视图；图3B是一种可以利用一些块构建的等效电路的示意图。图4A–4E示出根据本专利技术的一些方面、单元块的各种实施例；图5A–5D示出根据本专利技术的一些方面、电池块的一个实施例；图6A–6D示出根据本专利技术的一些方面、轴承块的一个实施例；图7A–7D示出根据本专利技术的一些方面、连续旋转块的一个实施例；图8A–8D示出根据本专利技术的一些方面、角度伺服块的一个实施例；图9A–9D示出根据本专利技术的一些方面、线性延伸伺服块的一个实施例；图10A–10D示出根据本专利技术的一些方面、旋钮块的一个实施例；图11示出根据本专利技术的一些方面、思考块的一个实施例。图11A–11C示出根据本专利技术的一些方面、思考块可采用的功能的一些替代实施例；图12示出根据本专利技术的一些方面的USB块；图13A–13C示出根据本专利技术的一些方面、柔性连接块的实施例的一个对称式半体；图13D示出用于在此描述的、包括所述柔性连接块和单元块的一些所述块的功能简图的实施例；图14A–14C示出根据本专利技术的一些方面、L形块的一个实施例；图15A–17J示出根据本专利技术的一些方面构造的其它块元件的其它实施例；图18A–18B示出根据本专利技术的附加方面构造的块元件的附加实施例；和图19A–19B示出根据本专利技术的另外附加方面构造的块元件的附加实施例。具体实施方式本专利技术的诸方面利用低成本的机械电子学砖体、块和其它部件(功能式且无源的)以容许使用者在教育、娱乐和科学中探索应用。虽然在本申请中公开的实施例确定地意图用于简单的教育和纯粹的娱乐环境中，但是也存在其它方面，其可应用到更复杂的和制度化的学习环境，比如大学或私人研究和开发组织。在此描述的系统的部件有时称为“块”或“模块”。意图不是：通过将它们之中的任一个称为块或模块来限制各种构造部件的物理特性。相反地，意图是：给予这类部件可能的最宽泛的解释。如从以下各种实施例和描述可见，这类部件可采取各种各样的形状之一，其中一些并不类似“块”形状，并且其中一些可能无法正常解释为“模块”。意图是：这些术语的使用被解释为涵盖任何在此描述的构造部件及它们的等同物。本专利技术的诸方面也实现一种用于对机器人和并行通信主体进行构造和编程的分散式模块系统。机器人学构造套件用作：供儿童在科学、技术、工程和数学中参加解决问题和创新思维的平台，有时统称为STEM。通过从看似简单的一组封装机器人的运动学的、电子的、和软件元件的模块而设计和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种构造套件，包括：多个建构模块，其中，所述建构模块中的至少一个是功能式建构模块并且适用于执行特定行为；至少一个连接器，所述至少一个连接器适用于将所述至少一个功能式建构模块结合到至少一个其它模块，同时在所述至少一个功能式建构模块与所述至少一个其它模块之间提供高达三个自由度，所述至少一个连接器能够使至少电压流至所述至少一个功能式建构模块和从所述至少一个功能式建构模块流出；其中，所述至少一个功能式建构模块与所述至少一个其它模块的互连形成一种构造。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.31 US 61/553,3051.一种构造套件，包括：多个建构模块，其中，所述建构模块中的至少一个是功能式建构模块并且适用于执行特定行为；多个连接器，所述多个连接器中的每个适用于将所述至少一个功能式建构模块的角部结合到至少一个其它模块的角部，同时在所述功能式建构模块与所述至少一个其它模块之间提供高达三个自由度，所述多个连接器中的每个能够使至少电压流至所述至少一个功能式建构模块和从所述至少一个功能式建构模块流出，所述多个连接器中的每个提供电气返回路径而不是电源路径，并且连接器都不适于连接所述至少一个其它模块的角部用于提供电源路径；其中，所述至少一个功能式建构模块与所述至少一个其它模块的互连形成一种构造。2.如权利要求1所述的构造套件，其中，所述至少一个其它模块是无源模块，其适用于接合于所述至少一个功能式建构模块。3.如权利要求1所述的构造套件，其中，所述功能式建构模块包括嵌入式器件，其处理指令以指示所述功能式建构模块来执行所述特定行为。4.如权利要求1所述的构造套件，其中，所述多个连接器中的每个是导电球。5.如权利要求1所述的构造套件，其中，所述多个建构模块的所述至少一个是大体立方体形状的，并且包括接近于它各角部的凹入磁触头。6.如权利要求4所述的构造套件，其中，所述多个建构模块中的所述至少一个包括适用于接收所述多个连接器中的一个连接器的至少一个凹型电气触头。7.如权利要求1所述的构造套件，其中，所述至少一个其它模块是第二功能式模块，其适用于接合于所述至少一个功能式建构模块的面和至少一个角部。8.如权利要求1所述的构造套件，其中，所述至少一个功能式建构模块进一步包括可重新编程的软件，以能够使最终使用者重新编程所述功能式建构模块的所述特定行为。9.一种用于构造套件中的功能式建构模块，所述功能式建构模块包括：外壳，所述外壳限定多个角部；至少一个电气部件，其安装在所述外壳内；凹入磁触头表面，其定位成接近于外壳的所述多个角部中的每一个；导电连接器，适用于接合在每个凹入磁触头表面中，并且适用于在所述功能式建构模块与第二建构模块的角部之间提供高达三个自由度，每个导电连接器能...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·施韦卡特，J·希勒，
申请(专利权)人：模块化机器人公司，
类型：发明
国别省市：美国;US