，该虚拟远程应用 程序使得用户能够通过操纵预定构造的虚拟表示来控制预定的构造。这可用于对预定的构 造进行即时或直接的控制，或用作对于编程经验有限的那些人而言用于创建动画的一种手 段。
[0170] 4. 4. 2.1 直接控制
[0171] 直接控制应用程序的一个实例参照图14的用户界面屏幕760论述。直接的控制 应用程序示出预定构造的虚拟表示762,该预定构造诸如图中的机器人20以及各种游标 764A-764C，这使得用户能够虚拟操纵虚拟表示762的臂766、768和头部770。模拟的运动 由直接控制应用程序处理，以产生通过中央控制器中继的基本上同时的命令，以便以其基 本上立即复制臂766、768和/或头部770运动的方式定位数字伺服模块100。图标772使 得显示旋转，以便允许用户更容易地在模拟的三维空间中视觉看到和操纵虚拟表示762。图 标774控制模拟轮模块300。更具体地，当用户触摸这些图标774之一时，直接控制应用程 序指令中央控制器400使得相应的模拟轮模块在激活的图标方向上移动。直接控制应用程 序还通过允许用户进行下述操作来控制任何数字伺服模块或数字LED模块的LED模式，即 允许用户首先触摸相应的虚拟伺服770或眼睛结构780,然后激活图标776,该图标将呈现 出颜色轮，所述颜色轮将使得用户能够设置LED的颜色和/或闪光模式。直接控制应用程序 指令中央控制器400来控制相应的数字伺服模块LED 100-D1或数字LED模块LED 200-D1 以便复制模拟。
[0172] 4. 4. 2. 2动画生成器
[0173] 动画生成器应用程序的一个实例参照图15的用户界面屏幕800进行论述。用户 界面类似于图14中所示的用户界面，但是添加了伺服轨迹时间轴740和音频时间轴742,其 分别与"记录"图标802和"播放"图标804相关联，以使当用户经由游标764A-764C操纵虚 拟表示762时，使得用户能够分别记录和回放虚拟手臂766、768和头部770的轨迹以及记 录任何可能存在的音频。任何数字伺服模块或数字LED模块的LED也可如前所述记录。生 成的动画文件可被保存，或另一种这样的文件可被下载，分别由"保存"和"下载"图标806 和808所指示的那样。动画也可由用户通过将时间轴游标810移动到时间轴上的任何点来 编辑，其中虚拟表示762的可移动骨架元件在对应于沿着时间指示器812的伺服位置的位 置下显示。此时，用户可覆盖（override)动画的一部分，例如，通过移动臂766,从而产生用 于相应伺服的新轨迹。这使得用户能够组合单独记录的轨迹。备选地，用户可通过擦除时 间轴游标810 (即，使得时间轴游标810迅速来回往复）、释放空间来记录动画的新部分来删 除动画的一部分。在时间轴被分割时虚拟表不762未以完全相同的方式定位的情况下，动 画生成器应用程序供应插入（intervening)伺服轨迹以便在终止和开始位置之间平稳地 移动。
[0174] 当动画生成器应用程序播放动画文件时，应用程序使虚拟表示762运动，并将对 应的伺服位置和其它控制命令传送到中央控制器，其相应地控制所述预定的构造。
[0175] 4. 4. 2. 3可重新配置的人形
[0176] 如前所述，用户可重新配置预定的构造。例如，在图3中所示的机器人人物20'由 图1中所示的预定构造构建。在一些实施方式中，应用程序处理器可包括形象生成器应用 程序，其使得用户能够设计重新配置的机器人的虚拟表示，其中用户设计的虚拟表示可用 于直接控制或生成动画文件来控制重新配置的机器人。
[0177] 重新配置的机器人的用户设计的虚拟表示可通过各种设计应用程序进行配置。
[0178] 在一个实施方式中，用户可以通过使用诸如图16中所示的"简笔画（stick) "设计 应用程序900来设计重新配置的机器人的虚拟表示。该应用程序900提供多个图标，该图 标允许用户在三维空间内绘制重新配置的机器人的物理布局的简笔画表示。图标902控制 显示屏幕的空间取向。（请注意，图16如图所示只示出在一个平面上的显示屏幕。）图标 904A、904B、904C表示静态主体元件，诸如线、正方形和圆形，其可如绘图软件领域内公知的 那样定制尺寸和连接到一起，以使得用户能够以与重新配置的机器人成比例并表示该重新 配置的机器人的方式创建简笔画绘图。例如，图16中所示的简笔画绘图910模拟图3中所 示的机器人人物20'的基本骨架结构。图标904D、904E表示数字和/或模拟模块，诸如数 字伺服模块100和数字LED模块200。该应用程序900使得用户能够在简笔画绘图910中 对模块进行物理定位和取向。例如，数字伺服模块100具有运动的操作范围，因此必须相对 于主体元件取向。
[0179] 在另一实施方式中，常规的CAD应用程序（未示出）可用于允许用户实质上由单 个元件构造块的三维表示来虚拟构建重新配置的机器人。该实施方式可提供重新配置的机 器人的综合表示，但可能会需要更多的时间投入来创建虚拟表示。
[0180] 在另一实施方式中，用户可获得重新配置的机器人的一幅或多幅图片，并且具有 识别骨骼结构的图像处理应用程序（未示出）。用户可通过将图片的部分进行分段来辅助 图像处理应用程序。图像处理应用程序还可以识别电子模块并在该过程中由用户协助。
[0181] 然而在实施之后，形象生成器应用程序还必须将重新配置的机器人的用户设计的 虚拟表示与电子模块的电气配置相关联。例如，图17示出在图3中所示的重新配置的机器 人人物20'中电子模块100、200、300如何可互连到中央控制器400。如前所述，发现过程使 得中央控制器400能够动态地识别每个单独的数字模块，例如，10A、10B、10C，等等。为了将 每个电子模块与用户设计的虚拟表示相关联，形象生成器应用程序可执行一个过程，在该 过程中其给用户指示每个电子模块，例如通过照亮相关联的LED或简单地致动伺服马达或 直流马达，允许用户在用户设计的虚拟表示中选择对应的模块，从而将电气结构映射到物 理结构。例如，图18示出了相关过程的结果，其中图17中所示的单个电子模块10A、10B、 10C等已被映射到简笔画绘图910中的相应物理位置。从而映射过程使得动画生成器应用 程序能够控制适当的电子模块，以便在重新配置的机器人中实现用户设计的虚拟表示的虚 拟操作或设置（诸如简笔画绘图910)。
[0182] 本发明的原理并不限于如参照所附图示论述的具体实例。还可具有其它实施例或 实践其它实施方式，它们采用本发明的原理，并且落入如所附权利要求所限定的本发明的 精神和范围内。
【主权项】
1. 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。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块之一提供数据流。5. 根据权利要求4所述的可重新配置的机器人系统，其特征在于数据包包括模块反馈 识别，并且响应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。6. 根据权利要求1所述的可重新配置的机器人系统，其包括： 数字LED模块，其包括发光二极管； 其中数字LED模块包括输入端口和输出端口，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 数据信号插头与数字LED模块输出数据信号插头电隔离； 其中数字LED模块可按一定的顺序与数字伺服模块连接；以及 其中中央控制器、数字伺服模块和数字LED模块可被编程以实现所述通信协议，在所 述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。7. 根据权利要求1所述的可重新配置的机器人系统，其特征在于每个数字伺服模块可 经由数字伺服模块输出端口连接到标准的伺服单元，并且其中数字伺服模块配置成在输出 端口信号线上输出常规伺服PCM信号以便控制所连接的标准伺服单元。8. 根据权利要求1所述的可重新配置的机器人系统，其特征在于机器人人物的位置控 制关节可被手动操纵，以及所述中央控制器可操作地将每个数字伺服模块设置在学习运动 模式下，其中： 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；以及 中央控制器记录用于每个数字伺服模块的轨迹。9. 根据权利要求1所述的可重新配置的机器人系统，其包括： 模拟轮模块，其包括直流马达； 其中所述中央控制器包括至少一个直流马达驱动电路，所述直流马达驱动电路可连接 到所述轮模块以便驱动其直流马达。10. 根据权利要求1所述的可重新配置的机器人系统，其包括数字轮模块，所述数字轮 模块具有直流马达和用于感测直流马达的运动的运动传感器，并且其中： 在学习运动模式下，中央控制器记录轮模块直流马达的轨迹，所述轮模块直流马达与 所记录的数字伺服模块轨迹相关连；以及 中央控制器控制数字轮模块，以便与重放数字伺服模块轨迹协调来重放直流马达轨 迹。
【专利摘要】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。
【IPC分类】G05B19/042
【公开号】CN105652738
【申请号】
【发明人】C·J·阿杜按, R·A·加尔扎, F·J·加尔扎
【申请人】斯平玛斯特有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2015年10月16日