可重新配置的机器人系统的利记博彩app
【专利说明】可重新配置的机器人系统 相关申请的交叉引用
[0001] 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。
技术领域
[0002] 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。
【背景技术】
[0003] 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。
[0004] 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。
【发明内容】
[0005] 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（elemental building block)。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。
[0006] 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。
[0007] 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，给定的数字伺服模炔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。
[0008] 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。
[0009] 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。
[0010] 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。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 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。
[0016] 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。
[0017] 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。
[0018] 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。
[0019] 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）。
[0020] 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，轨迹可由机器人人物基本上实时地模仿。
[0021] 在动画生成器模式下，应用程序处理器（诸如智能电话或输入板）可以执行一个 应用程序，该应用程序使得用户能够通过操作预定构造的虚拟表示来生成根据预定的构造 构建的机器人人物的动画序列。动画生成器应用程序处理虚拟动作（其可包括伺服运动、 马达运动、照明图案和音频）以生成模仿预定构造的虚拟动作的机器人系统命令，并将这 些命令存储到动画文件中以便随后执行。
[0022] 在一些实施方式中，动画生成器应用程序包括虚拟生成器功能，其使得用户能够 创建重新配置的机器人的虚拟表示。动画生成器随后可被用来生成用于重新配置的机器人 人物的动画序列。
[0023] 在另一个方面，提供可重新配置的机器人系统，其包括至少两个数字伺服模块，其 中每个数字伺服模块包括位置控制马达和用于感测伺服位置的位置传感器；多个元件构造 块，元件构造块连接到所述数字伺服模块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结合以便构建不同配置的机器人人物。中央控制器经由多个 通信信道与数字伺服模块通信，每一个信道被细分成多个子信道。中央控制器经由相应的 子信道与每个给定的数字伺服模块通信。该系统利用发现过程，其中中央控制器在每个子 信道内周期性地传送发现信号，直到新附连的数字伺服模块传送应答到发现信号为止，此 时所述中央控制器识别新附连的数字伺服模块的存在。中央控制器经由逻辑子信道将伺服 位置指令传送到所识别的数字伺服模块并且从所识别的数字伺服模块接收伺服位置反馈。 中央控制器配置成以学习运动模式设置所述数字伺服模块，其中所述位置控制的关节可手 动操纵，并且在所述过程中，每个所选定的数字伺服模块将伺服马达位置周期性地传送到 记录每个数字伺服模块轨迹的中央控制器。中央控制器可随后将位置指令传送到数字伺服 模块，以重放所记录的伺服轨迹。
[0024] 在一些实施方式中，中央控制器包括麦克风和扬声器。中央控制器可以学习运动 模式录制音频并以与重放的伺服轨迹协调的方式重放录制的音频。
[0025] 在一些实施方式中，每个数字伺服模块包括LED以及每个数字伺服模块根据预定 的内部状态方案自主地设置LED的颜色。LED颜色可指示以下内部状态：（i)非附连的方 式；（ii)正常模式；和（iii)学习的运动模式。
[0026] 在另一方面，提供机器人系统，其包括至少两个数字伺服模块，其中每个数字伺服 模块包括位置控制马达和用于感测伺服位置的位置传感器；多个构造块元件，其中构造块 元件可与数字伺服模块连接来创建机器人人物的位置控制关节；用于使得机器人人物能够 进行轮式运动的至少两个轮模块；以及与数字伺服模块和轮模块通信并控制数字伺服模块 和轮模块的中央控制器。中央控制器可操作地将选定组的数字伺服模块设置在学习运动模 式下，其中相应组的位置控制关节可被激活以便手动操纵，并且其中每个所选定的数字伺 服模块将伺服马达位置周期性地传送到中央控制器。中央控制器被编程以便基于所选定的 数字伺服模块的伺服位置指引机器人人物轮模块的转向。
[0027] 机器人人物可包括肢体，以及所选定的数字伺服模块可提供肢体的位置控制关 节。肢体可由行走的用户抓握并且中央控制器可使得轮模块转向，使得所述机器人人物跟 随用户。
[0028] 在另一个方面，提供可重新配置的机器人系统，其包括至少两个数字伺服模块，其 中每个数字伺服模块包括位置控制马达和用于感测伺服位置的位置传感器。提供多个元件 构造块，元件构造块连接到所述数字伺服模块以便构建具有位置控制关节的机器人人物。 元件构造块可与数字伺服模块结合来构建不同配置的机器人人物。中央控制器经由多个通 信信道与数字伺服模块通信，每个信道被细分成多个子信道。中央控制器经由相应的子信 道与每个给定的数字伺服模块通信。中央控制器在每个子信道内周期性地传送发现信号， 直到新附连的数字伺服模块传送应答到发现信号为止，此时所述中央控制器识别新附连的 数字伺服模块的存在。中央控制器经由逻辑子信道将伺服位置指令传送到数字伺服模块并 且从数字伺服模块接收伺服位置反馈。控制应用程序在中央控制器或与中央控制器通信的 应用程序处理器中的至少一个上执行。控制应用程序使得用户能够通过控制所构建的机器 人人物的虚拟表示来控制数字伺服模块。控制应用程序还使得用户能够设计所构建的机器 人人物的虚拟表示，并执行下述过程，其中控制应用程序识别每个数字伺服模块并将所识 别的数字伺服模块与用户设计的虚拟表示下的位置相关联。
【附图说明】
[0029] 参照附图将更加容易地理解本发明的上述和其它方面，其中：
[0030] 图1是人形状机器人的图示，其由套件构建，所述套件包括元件构造块和与机器 人系统相关联的通