0如何可与元件构造块组 装来构建枢转致动器10的一个实施方式。
[0072] 该元件构造块包括第一和第二托架50、52(图5A、图，第一和第二托架50、52 可相对于彼此枢转或旋转，从而提供枢转关节。第一托架50包括后壁50A和侧壁50B、50C， 后壁50A和侧壁50B、50C限定用于安置马达壳体102的开口 50D。马达壳体102具有两个 向外延伸的凸缘114,用于经由一个或多个紧固件（诸如螺栓和螺母）将壳体102安装到第 一托架侧壁50C上。如在图5B和5C中所看到的那样，包括上半部和下半部116A、116B的 半圆形外壳116围绕马达壳体凸缘114和第一托架侧壁50C中的一个安装并安装在马达壳 体凸缘114和第一托架侧壁50C中的该个上。如图?中所看到的那样，第二托架52具有 后壁52A和两个侧壁52B，52C。侧壁52B包括一体形成的互连特征，诸如用于连接到配合的 第二互连特征的孔52D，配合的第二互连特征诸如一体地形成在伺服输出臂112中的突起 112A。为U形形式的第二托架52优选由挠曲性的弹性制材料诸如塑料制成，该挠曲性的弹 性制材料允许其侧壁52B、52C稍微挠曲以便允许第二托架52在输出臂112和第一托架50 的上方卡口适配。一个或多个紧固件也可用于将第二托架52固定到伺服输出臂112和/ 或第一托架50。
[0073] 所述第一托架50的后壁50A和第二托架50的后壁52A可分别包括孔50E，52E，用 于使用套件紧固件将枢转致动器10互连到其它构造块。
[0074] 2. 2樽拟伺服樽块
[0075] 模拟伺服模块（未示出）是常规的脉冲比例伺服，其包括用于包括电源、接地和数 据信号线的三线连接电缆的至少一个三插头输入连接器。常规的标准伺服数据信号是以约 50赫兹的频率重复的从约0. 5毫秒至约2. 5毫秒的正脉冲范围（并且更典型地在约0. 9至 2.1毫秒的范围内）。常规伺服单元将其输出轴设置成与脉冲宽度成比例。在物理上，模拟 伺服模块如果不与数字伺服单元相同就会是类似的，并以相同或相似的方式用于组装枢转 致动器10。
[0076] 模拟伺服模块由中央控制器400或者数字伺服模块100直接驱动。如在下面更详 细论述的那样，数字模块可以菊花链状连接在一起，但模拟模块不能串联连接到彼此，从而 限制了在机器人系统内可包括的模拟模块的数量。
[0077] 2. 3数字LED樽块
[0078] 图6是数字LED模块200的硬件电路图。数字LED模块200具有类似于数字伺服 模块100的控制配置，除了伺服马达和其驱动电路之外。更具体地，数字LED模块100包括 至少一种颜色的LED 200-D1、优选第二颜色的LED 200-D2、微控制器200-U1、优选分别提 供输入和输出端口以便分别连接到输入和输出三线电缆110A、110B的两个I/O通信端口 200-J1和200-J2、以及电压调节器200-U2。
[0079] 微控制器200-U1同样优选地编程以便与中央控制器400和其它系统模块通信，根 据数字通信协议执行由中央控制器400提供的命令，并且将同步或是不同步的反馈提供给 中央控制器400。
[0080] 微控制器200-U1控制LED 200-DU200D2的打开、关闭及其颜色，其可经由信号 200-LED_Rl、200-LED_Gl、200-LED_Bl、和 200-LED_R2,200-LED_G2 和 200-LED_B2 通过红 色、绿色和蓝色光的相对强度控制。
[0081] 两个I/O通信端口 200-J1和200-J2也同样线接到数字伺服模块100的I/O端 口，因为端口 200-J1的插头#1没有连接到端口 200-J2的插头#1，使得输入和输出通信电 缆110A、110B的数据信号线60D保持电隔离。每个端口 200-J1和200-J2的插头#2意旨 用于连接到连接电缆的电源线60P并且在点200-V_M0T处连接到一起。点200-V_M0T连接 到电压调节器200-U2的输入端，其提供给微控制器U1供电的调节功率信号200-VDD。每个 端口 200-J1和200-J2的插头#3意旨用于连接到连接电缆110A、110B的接地线60G并且 一起连接到数字LED模块200中的共同接地。
[0082] 在一些实施例中，输出端口 200-J2也可以省略。在这样的实施例中，没有其它的 数字模块会附连到数字LED模块的下游。
[0083] 数字LED模块200可具有一个以上的LED (其并联连接），并可以用于使拟人化的 眼睛运动。例如，图2A的局部分解视图示出集成到外壳70内的数字LED模块200。数字 LED模块200具有印刷电路板（PCB)(未示出），其容纳在外壳70的容置部72内。输入电 缆110A连接到PCB。外壳70还包括两个间隔开的翼部部分74,两个间隔开的翼部部分74 内安装两个LED 200-D1和200-D2。两个LED 200-D1和200-D2可安装以便照射到双眼结 构78的凹入的半透明表面76上。
[0084] 2. 4樽拟LED樽块
[0085] 模拟LED模块（未示出）构成一个以上的LED，其由中央控制器400上的某些输出 端口上的设定电压直接控制。
[0086] 2. 5樽拟轮樽块
[0087] 模拟轮模块300在图2B的局部分解视图中示出，并包括旋转直流马达302,其具有 用于电源和接地的两线输入304。直流马达302具有输出轴306,并且供应到马达的电流量 控制所述输出轴的速度。如图2B中所示，轮308可安装到输出轴306。机器人人物可采用 两个模拟轮模块300来驱动两个轮，控制所述两个轮以使机器人人物向前、向后移动和/或 通过改变一个轮相对于另一个轮的速度使其转动。
[0088] 2. 6数字轮樽块
[0089] 该系统还可以采用数字轮模块300'，其在图7中以示意性框图的形式示出，其 将包括微控制器300-U1，分别提供输入和输出端口以便分别连接到输入和输出三线电缆 310A、310B的两个I/O通信端口 300-J1和300-J2,电压调节器300-U2,用于驱动直流马 达302的马达驱动器电路300-D1，与驱动器电路相关联的用于电流反馈目的的电流检测器 300-R1，以及位置或速度传感器300-P1，诸如霍尔效应传感器或绝对编码器，以提供反馈， 如下面更详细论述的那样。
[0090] 类似于先前所述的数字模块，微控制器300-U1优选编程以便与中央控制器400和 其它系统模块进行通信，根据数字通信协议执行由中央控制器400提供的命令，并将同步 或不同步的反馈提供给中央控制器400。
[0091] 2. 7中央棹制器
[0092] 图8示出中央控制器400的一个实施方式的示意性硬件框图。
[0093] 中央控制器400包括数字信号处理器（DSP) 402,其可操作地连接到： ?实时时钟404 ? USB 端□ 406 ?多个三插头I/O端口 408 ?与电流传感器411相关联的两个直流马达驱动器电路410 ?功率控制器412 ?音频放大器和扬声器414 ?麦克风416 ?至少一个SPI闪存418 ? SPI连接器420 ?至少一个手动致动的按钮或开关422 ?至少一个发光二极管（LED) 426
[0094] 马达驱动器电路410是机载驱动器，其用于驱动小型直流马达，诸如用于驱动轮 308的旋转直流马达302。这些电路在其意旨部署模拟轮模块300(如在图1和图2中） 以使得机器人人物运动的情况下是有用的。在一些实施方式中，如果意旨部署数字轮模块 300'，则马达驱动器电路410和相关联的电流传感器411可以被省略，其中数字轮模块300' 具有用于驱动直流马达302的必需电路。
[0095] 三插头的I/O端口 408中的每一个连接到DSP 402的不同的I/O信道。如先前所 论述的那样，一个插头意旨用于连接到电源线60P，一个插头意旨用于连接到接地线60G， 以及一个插头意旨用于连接到数据信号线60D。如先前所论述的那样，数据信号插头/线电 隔离。
[0096] 功率控制器412将DSP 402与电源诸如例如可再充电电池接口连接。
[0097] USB端口 406使得中央控制器402能够与计算设备进行通信，计算设备诸如用于应 用程序处理目的的计算机、输入板或智能手机。
[0098] 3. 0通信协议
[0099] 3. 1网络柘朴
[0100] 图9示出机器人系统的网络拓扑结构。中央控制器400具有由I/O端口 408提供 的多个信道450 (各个信道被指定为450A、450B、…、450N)。为了限制延迟问题，可在任何 给定信道内串行链接的数字模块的数量被限制到优选不超过四个模块。每个模块经由三线 三线链路60连接到其相邻模块，诸如当连接到相邻的下游数字模块（诸如数字伺服模块 100的输入电缆110A)的三线输入电缆时由一个数字模块的三线输出电缆（诸如数字伺服 模块100的输出电缆110B)提供。如先前所论述的那样，每个链路60分别包括电源、接地 和数据信号线60P、60G和60D。任何相邻链路60的电源线60P电互连，以及任何相邻链路 60的接地线60G串联地互连。然而，任何相邻链路60D的数据信号线不电互连；也就是说， 在发现之前，在给定链路60的数据信号线60D上的任何信号不被瞬时传播到相邻链路（多 个）60的数据信号线60D。
[0101] 如将在下面更详细论述的那样，每个信道450最初以串联模式操作以便于发现数 字模块的目的。在这种模式下，数字模块将从中央控制器400接收数据包，处理该数据包， 并确定是否将该数据包传送到下游数字模块。然而，一旦数字模块由中央控制器400发现， 信道在该点以准并行的方式表现，其原因在于每个被发现的数字模块将其数据信号输入和 输出插头（例如，100-J1的插头#1和100-J2的插头#1)以跟随通过模式设置，以便所有 数据都基本上在同一时间呈现给信道的每个数字模块。该方案是有利的，因为该系统意旨 作为一种使用低成本的低速电子器件的低成本设备。此外，信道的通信速率通常还相对缓 慢地操作，例如，在只有2400波特的最大速度下操作。通过这样低的通信速度，将会存在滞 后，因为串联中的每个数字模块在将数据包的内容传送到下游之前进行累加，造成在远端 数字模块处的相当大的延迟。但是，到准并行模式的转变降低延迟并提高控制响应性。
[0102] 模拟伺服模块（ASM) 100'不包括经由数字通信协议进行通信所需的逻辑，因此只 能被放置在紧接数字伺服模块100 (诸如ASM 100' -NC)下游或紧接中央控制器400下游 的信道端部处。数字伺服模块100的微控制器100-U3和中央控制器400的DSP 402分别 编程以便通过将常规伺服PCM信号传送通过数据信号线60D来控制所连接的模拟伺服模块 100,。
[0103] 3. 2链路协议
[0104] 图10示出从中央控制器400到数字模块的数据包600的格式。数据包600包括 标题字602、多个子信道数据字604 (分别为604A-604N)、以及包括校验半字节606和模块 反馈ID(MFID)半字节608的字。每个字优选被配以一个起始位、八个数据位、一个停止位。 如所示的数据包600是专门针对模块的最大允许数量为四个的情况配置的。本领域技术人 员将理解的是，在其它实施方式中，数据包的格式可与示出的有所不同。其它数据包结构也 是可能的。
[0105] 从数字模块到中央控制器的应答数据包610优选格式化为单个字，该单个字包括 一个起始位612和一个响应字节614,如图11所示。