可重新配置的机器人系统技术方案

一种系统包括可以若干排列组装以便构建机器人人物的数字伺服模块和构造块。中央控制器经由通信信道与模块通信，每个信道细分成若干子信道。该系统利用发现过程，其中所述中央控制器在每个子信道中周期性地传送发现信号，直到新附连的模块将应答传送到发现信号。中央控制器将位置命令传送到所识别的伺服模块，并从所识别的模块接收位置反馈。该系统使得人能够经由下述容易地对机器人人物进行编程：学习运动模式，在该模式中关节被操纵以及中央控制器记录用于每个伺服模块的轨迹；用户运动捕获模式，在该模式中用户的运动经由摄像机捕获以便生成伺服轨迹；和动画生成器模式，在该模式中所述机器人人物的虚拟表示可在屏幕上被操纵以便生成伺服轨迹。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求于2014年12月1日提交的号为62/086,179的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用以其整体并入本文。
本公开通常涉及玩具和/或娱乐设备的领域，并且更具体地涉及用于玩具和/或教育市场的机电系统。
技术介绍
用于玩具和/或教育市场的机器人人物是已知的。但是，大多数机器人人物不能由用户重新配置。在提供可重新配置的机器人系统或套件方面存在许多技术挑战。首先，这种系统需要用于识别其配置并允许用户来控制它和/或对其进行编程的机构(means)。第二，应当存在使得用户(特别是具有有限的编程技能或经验的那些用户)能够容易地对这种系统进行编程的方法。
技术实现思路
在一个方面，提供一种可重新配置的机器人系统。该系统包括多个数字伺服模块和多个元件构造块(elementalbuildingblock)。每个数字伺服模块包括伺服马达(包括伺服位置传感器)，以及所述元件构建块可与数字伺服模块连接以便构建具有位置控制关节的机器人人物。此外，元件构件块可以各种排列与数字伺服模块组合来构建不同配置的机器人人物，该不同配置可基于用于一个或多个预定构造的公众可用的指令或完全取决于用户的想象。中央控制器与数字伺服模块通信并控制数字伺服模块。中央控制器具有至少一个通信信道，其包括提供电源、接地(ground)和数据信号的输出端口。每个数字伺服模块包括输入端口和输出端口。数字伺服模块输入端口具有电源、接地和数据信号的插头。数字伺服模块输出端口具有电源、接地和数据信号插头。数字伺服模块输入数据信号插头与数字伺服模块输出数据信号插头电隔离。其中一个数字伺服模块的输入端口连接到中央控制器的输出端口，而其余的数字伺服模块按一定的顺序相互连接，使得一个数字伺服模块的输入端口连接到另一个数字伺服模块的输出端口。中央控制器和数字伺服模块被编程以执行其中中央控制器发现数字伺服模块的通信协议，并且其中所述数字伺服模块配置成在发现之前以串行方式沿着信道传送数据并且配置成在发现之后以准并行方式沿着信道传送数据。在串行配置中，给定的数字伺服模块可以接收和处理由中央控制器传送的数据包，而不必将数据包向下游发送到下一个相邻的数字伺服模块，如果存在的话。在准并行配置中，给定的数字伺服模块可以跟随通过模式设置其数据信号I/O端口，使得在接收到对应于数据包的数据流时，给定的数字伺服模块基本上立即将数据流向下游发送到下一个相邻连接的数字伺服模块，如果存在的话。数据包可被细分成多个有序子信道，每个子信道为分别定位在信道中的其中一个所述数字伺服模块提供数据流。数据包可包括模块反馈识别，并且响应于该模块反馈识别，仅所识别的数字伺服模块将应答包发送回到中央控制器。中央控制器和数字伺服模块可被编程以执行发现过程，其中：(a)每个数字伺服模块最初在串行配置下操作；(b)中央控制器在数据包的每个子信道内传送发现信号；(c)在接收到将至少一个发现信号封装到其中的数据包时，给定的数字伺服模块检测到承载发现信号的最低阶子信道，响应于中央控制器发现信号发送应答，进入到所述准并行配置下，并开始处理呈现在检测到的子信道上的命令；以及(d)在接收到发现应答时，中央控制器停止发送在最低阶子信道内的发现信号，最低阶子信道那时当前正在发送发现信号。发现过程可允许数字伺服模块是可热交换的和/或可允许机器人人物动态地重新配置。所述机器人系统还可包括数字LED模块，该数字LED模块包括发光二极管。数字LED模块具有输入端口并且可具有输出端口。数字LED模块输入端口具有电源、接地和数据信号插头。数字LED模块输出端口可具有电源、接地和数据信号插头。数字LED模块输入数据信号插头可与数字LED模块输出数据信号插头电隔离。数字LED模块可按一定的顺序与数字伺服模块连接。中央控制器、数字伺服模块和数字LED模块可被编程以实现下述通信协议，在该通信协议中数字伺服模块和数字LED模块在发现之前以串行方式配置并且在发现之后以准并行方式配置。数字伺服模块可经由数字伺服模块输出端口连接到标准的伺服单元。在这种情况下，数字伺服模块可配置成在输出端口信号线上输出常规伺服信号以便控制所连接的标准伺服单元。每个数字伺服模块可包括LED，且每个数字伺服模块可根据预定的内部状态方案自主地设置其LED的颜色。所述机器人系统还可以包括受控于中央控制器的模拟或数字轮模块以便移动所述机器人人物。在一些实施方式中，机器人系统使得用户能够通过发出语音命令或通过虚拟远程应用程序指引根据预定构造构建的机器人人物的动作(例如，运动、音频和/或照明图案)，该虚拟远程应用程序允许用户能够操纵预定构造的虚拟表示。因此，例如，诸如“抬高臂”或抬高虚拟表示的臂的语音命令导致物理臂的相应抬高。在一些实施方式中，语音命令识别软件和/或虚拟远程应用程序可由应用处理器来执行，所述应用处理器诸如通过有线或无线链路可操作地连接到中央控制器的智能电话或平板电脑。在其它实施方式中，这种功能可嵌入到中央控制器内。在一些实施方式中，机器人系统可使得编程技能或经验有限的人能够容易地对机器人人物进行编程以便以多种方式播放动画序列。这些包括学习的动作模式，用户动作捕获模式、动画生成器模式。在学习运动模式下，用户可以手动操纵机器人人物的位置控制关节。在这个过程中，每个数字伺服模块将其伺服位置周期性地传送到中央控制器，所述中央控制器记录用于每个数字伺服模块的轨迹(伺服位置的时间序列)。中央控制器随后可将位置命令传送到数字伺服模块，以便分别重放数字伺服模块的记录轨迹。该模式是特别有利的，因为它可对从不同的数字伺服模块和元件构造块布置所构建的各种机器人人物配置进行编程。中央控制器可包括麦克风和扬声器，以及中央控制器可记录学习运动模式下的音频。记录的音频可与重放的数字伺服轨迹协调地重放。此外，该系统还可记录在数字伺服模块和/或在数字LED模块中采用的发光二极管的轨迹(或模式)。在运动捕获模式下，应用程序处理器(诸如智能电话或输入板)可以执行应用程序，所述应用程序能经由附连的摄像机记录人手臂的运动并处理所捕获的视频图像以获得手臂运动轨迹。该轨迹然后转换成伺服位置指令，使得根据预定构造构建的机器人人物的动作模仿在所捕获的视频中看到的动作。当人的手臂运动被捕获、或储存以备以后重新播放时，轨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可重新配置的机器人系统，该系统包括：多个数字伺服模块，其中每个数字伺服模块包括伺服马达，所述伺服马达包括伺服位置传感器；以及多个元件构造块，所述元件构造块与数字伺服模块连接以便构建具有位置控制关节的机器人人物，其中元件构造块可与数字伺服模块组合来构建不同配置的机器人人物；中央控制器，所述中央控制器具有至少一个通信信道，所述至少一个通信信道包括提供电源、接地和数据信号的输出端口；其中每个数字伺服模块包括输入端口和输出端口，数字伺服模块输入端口具有电源、接地和数据信号的插头，数字伺服模块输出端口具有电源、接地和数据信号插头，数字伺服模块输入数据信号插头与数字伺服模块输出数据信号插头电隔离；其中所述数字伺服模块之一的输入端口连接到中央控制器的输出端口，而其余的数字伺服模块按一定的顺序相互连接，使得一个数字伺服模块的输入端口连接到另一个数字伺服模块的输出端口；以及其中中央控制器和数字伺服模块被编程以执行其中中央控制器发现数字伺服模块的通信协议，并且其中所述数字伺服模块配置成在发现之前以串行方式沿着信道传送数据并且配置成在发现之后以准并行方式沿着信道传送数据。

【技术特征摘要】
2014.12.01 US 62/086,179;2015.07.17 US 14/802,9711.一种可重新配置的机器人系统，该系统包括：
多个数字伺服模块，其中每个数字伺服模块包括伺服马达，所述伺服
马达包括伺服位置传感器；以及
多个元件构造块，所述元件构造块与数字伺服模块连接以便构建具有
位置控制关节的机器人人物，其中元件构造块可与数字伺服模块组合来构
建不同配置的机器人人物；
中央控制器，所述中央控制器具有至少一个通信信道，所述至少一个通
信信道包括提供电源、接地和数据信号的输出端口；
其中每个数字伺服模块包括输入端口和输出端口，数字伺服模块输入端
口具有电源、接地和数据信号的插头，数字伺服模块输出端口具有电源、
接地和数据信号插头，数字伺服模块输入数据信号插头与数字伺服模块输
出数据信号插头电隔离；
其中所述数字伺服模块之一的输入端口连接到中央控制器的输出端口，
而其余的数字伺服模块按一定的顺序相互连接，使得一个数字伺服模块的
输入端口连接到另一个数字伺服模块的输出端口；以及
其中中央控制器和数字伺服模块被编程以执行其中中央控制器发现数
字伺服模块的通信协议，并且其中所述数字伺服模块配置成在发现之前以
串行方式沿着信道传送数据并且配置成在发现之后以准并行方式沿着信道
传送数据。
2.根据权利要求1所述的可重新配置的机器人系统，其特征在于在串行配
置中，给定的数字伺服模块将接收和处理由中央控制器传送的数据包，而
不必将数据包向下游发送到下一个相邻的数字伺服模块，如果存在的话。
3.根据权利要求2所述的可重新配置的机器人系统，其特征在于在准并行
配置中，给定的数字伺服模块以跟随通过模式设置其数据信号I/O端口，
使得在接收到对应于数据包的数据流时，给定的数字伺服模块基本上立即
将数据流向下游发送到下一个相邻连接的数字伺服模块，如果存在的话。
4.根据权利要求3所述的可重新配置的机器人系统，其特征在于数据包被

\t细分成多个有序子信道，每个子信道为分别定位在信道中的所述数字伺服
模...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·J·阿杜按，R·A·加尔扎，F·J·加尔扎，
申请(专利权)人：斯平玛斯特有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA