專利名稱：單片機控制的機器人組裝玩具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單片機控制的機器人組裝玩具，可以組裝制作不同功能、不同造型的多種類型機器人，用戶不用編程就可控制不同的機器人運作，屬于機器人組裝玩具領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在多數(shù)電動玩具都是遙控玩具，前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)，技術(shù)含量不高，有些可發(fā)聲、發(fā)光或可表演的高檔玩具也都只是自行表演，從開始到結(jié)束只有一套動作，用戶不能參與；機器人的組裝制作多限于學校、科研院所，機器人制作的連線較為復雜，編寫程序復雜，價格昂貴，普通人特別是普通青少年想學習制作機器人實在是件不容易的事情。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于將機器人的制作技術(shù)引入玩具行業(yè)，提供一種用戶可參與組裝的、能夠組裝多個不同功能不同形式的、連線簡單、用戶不用編程就可以控制的、且由單片機作為中央處理器的機器人組裝玩具，以此提升玩具的科技含量，降低普通人學習制作機器人的門檻，提升參與者的興趣和樂趣，降低生產(chǎn)成本，使普通家庭可以接受。為達到發(fā)明目的，需要解決以下技術(shù)問題1、簡化機器人的連線，使普通人容易掌握。單片機與外圍設(shè)備的連線是一般人學習機器人制作的一個門檻。由于單片機本身較為復雜，各個接口功能不同，只有專業(yè)人士才搞得懂，所以只有最大程度的簡化連線，讓普通人像插電源一樣連接機器人的各個電路板，機器人制作成為玩具才有可能。2、使用戶不編程也能控制機器人運行，降低學習難度。沒有程序控制就不能稱其為機器人，所以編程是必需的。但編寫程序也是很難的， 普通人不經(jīng)過專業(yè)學習也無法掌握。本發(fā)明方案采取預先設(shè)置程序的方法，達到了使普通人不用編程也能控制機器人的目的。3、一個單片機電路板能夠分別控制多個不同類型機器人的運行。機器人組裝玩具應(yīng)能夠組裝出多種類型的機器人是不言而喻的，但要使一塊單片機電路板在用戶不編程的情況下可以控制這些組裝出的不同的機器人卻是一個難題。本發(fā)明采取多鍵控制的方法較好的解決了這一問題。這一問題的解決，實現(xiàn)了一套玩具能組裝控制多個機器人、提高用戶興趣和樂趣、降低組裝玩具的材料成本的目的。為達到發(fā)明目的，本發(fā)明從提出的技術(shù)問題入手，采取了以下技術(shù)措施一、為用戶提供一套機器人的組裝散件，包括用單片機作為中央處理器的主電路板、傳感器電路板、機器人搭接件(用以搭接機器人的骨架)、車輪、電機、電池等散件。用戶不僅可以搭裝機器人的骨架，還可以搭裝機器人的電路控制部分，真正的組裝制作機器人。 所提供的組裝散件可以搭接出多個不同功能、不同造型的機器人，用以提高用戶的興趣和樂趣。
二、在以單片機為中央處理器的主電路板上加裝數(shù)個電機驅(qū)動電路模塊，以此去掉電機驅(qū)動板與單片機之間的連線，簡化機器人組裝的連線。電機是機器人使用最多的外圍設(shè)備之一。一般的都把電機驅(qū)動電路模塊做成一個單獨的板，再與單片機電路板相連接，這樣連接起來比較復雜也很麻煩。現(xiàn)在把電機驅(qū)動電路模塊與單片機做在一個電路板上，去掉了電機驅(qū)動板與單片機之間的外部連線，連線簡單了，用戶學習的門檻也降低了。加裝電機驅(qū)動電路模塊的數(shù)量要根據(jù)所設(shè)計的機器人的功能和造型而定。本套組裝玩具應(yīng)選用微型電機(額定電壓9V以下)作為外部設(shè)備，由于微型電機驅(qū)動電路模塊有很多也較規(guī)范，可以根據(jù)需要選擇，所以電機驅(qū)動電路模塊容易與單片機主板做在一起。為說明單片機與電機驅(qū)動電路模塊的連接方法，這里特別提供了一張“單片機主板相關(guān)設(shè)計示例圖”作為附圖。需要說明的是這張圖只是對涉及發(fā)明的相關(guān)部分進行了舉例，并不是完整的設(shè)計，圖中的設(shè)計也只是一種選擇。其中電機驅(qū)動電路模塊D-MOTOR可以是橋式，也可以是其他電路，所以在這里只用了一個抽象的方塊來表示；所有連接單片機的端口也不是固定的，可以根據(jù)需要設(shè)計選擇。下面以附圖為例說明電機驅(qū)動電路模塊與單片機做在一塊電路板上的方法該示例使用89s51單片機作為中央控制器，并加裝了一個電機驅(qū)動電路模塊 D-MOTOR ；D-MOTOR 的輸入端 IN_1、IN_2 連接 89s51 的 p0. 5、p0. 6 兩個端口，輸出端 0UT_1、 0UT-2連接電機插口 motorl，外接的電機只要直接插在motorl上就可以了。用戶所要做的工作就是把電機插在單片機主板上，很簡單。三、在單片機主板上加裝數(shù)個按鍵以便使一塊主板可以控制多個不同的機器人。一般一套組裝玩具只配有一塊單片機主板，要用一塊主板控制多種不同的機器人，就需要在主板設(shè)計上加以改進。本發(fā)明通過在單片機主板上加裝數(shù)個機器人運行控制鍵，使每個運行鍵控制一種機器人，達到了此目的。加裝的機器人運行控制鍵的個數(shù)與該套機器人組裝玩具能夠組裝出的機器人種類個數(shù)相同，比如該套玩具能組裝3種機器人，就加3個，能組裝5種機器人，就加5個。下面以附圖為例說明其加裝方法在主板左側(cè)加裝了 2個機器人運行控制鍵KEYl、KEY2，分別與89s51的ρ 1. 5、ρ 1. 6 相連，這樣就可以控制2個不同的機器人工作。使用方法是按下KEYl時，第一個機器人工作，按下ΚΕΥ2時，第二個機器人工作，以此類推。四、預先設(shè)計好數(shù)種機器人的功能、搭建方法，編寫每一種機器人的控制程序輸入單片機，從而實現(xiàn)使普通人不編程也能控制機器人運行、降低學習難度的目的。在設(shè)計好數(shù)種機器人的功能、搭建方法后，要編寫出這數(shù)種機器人的相應(yīng)的控制程序輸入單片機，這樣用戶就不用編程也能控制機器人了。編寫程序的方法與單片機編程方法一致，一般程序員都能編寫，這里不做舉例。五、為實現(xiàn)機器人的智能功能，還應(yīng)在玩具中配備數(shù)個傳感器，并在單片機主板上加裝數(shù)個傳感器接口，以連接傳感器。傳感器的數(shù)量和類型與預先設(shè)計好的數(shù)種機器人的功能、搭建方法有關(guān)，附圖示例中加裝了一個傳感器接口 外部的傳感器CG插到插口 cgl 上，cgl與單片機ρ2. 3相連。工作原理當傳感器CG檢測到相應(yīng)的信號時(參考“實施方式舉例”)，會把信息通過插口傳給單片機，由單片機進行處理。六、機器人搭接件的材質(zhì)可以是塑料或金屬，形狀可以根據(jù)機器人的功能、樣式來定，選材上盡量考慮價廉物美的材料，對電機、傳感器等的精度要求也不是太高，所以本發(fā)明的機器人組裝玩具材料成本不會太高，這樣就降低了玩具的生產(chǎn)成本，使一般家庭都能買的起。


附圖為“單片機主板相關(guān)設(shè)計示例圖”。需要說明的是這張圖只是對涉及發(fā)明的相關(guān)部分進行了設(shè)計舉例，并不是完整單片機主板電路圖，圖中的設(shè)計也只是一種選擇。其中電機驅(qū)動電路模塊D-MOTOR可以是橋式，也可以是其他電路，所以在這里只用了一個抽象的方塊表示電機驅(qū)動電路模塊；所有連接單片機的端口也不是固定的，可以根據(jù)需要設(shè)計選擇；電機驅(qū)動電路模塊、電機接口插座、機器人運行控制鍵、傳感器接口插座、傳感器、 電機等的數(shù)量都可以根據(jù)設(shè)計需要添加。89s51 單片機，可以根據(jù)需要選擇型號；KEYl 第一個機器人運行控制鍵；KEY2 第二個機器人運行控制鍵；
D-MOTOR 電機驅(qū)動電路模塊；pi. 5，pi. 6，ρ0· 5，ρ0· 6，ρ2· 3 單片機端 Π ；ΙΝ_1、ΙΝ_2 電機驅(qū)動電路模塊輸入端；0UT_1、0UT-2 電機驅(qū)動電路模塊輸出端；motor 1 電機接口插座；cgl:傳感器接口插座；MOTOR 電機；CG 傳感器；虛線表示單片機主板以外的設(shè)備。實施方式舉例一、設(shè)計機器人功能、造型機器人一有人來時機器人招手1、材料準備搭建一個機器人手臂裝置，一個單片機電路主板，一個電機，一個紅外傳感器。2、組裝及連線將電機裝在機器人手臂上，機器人前面放置傳感器，主板、電機、傳感器的連接如附圖所示。機器人二 一個車庫門，車回來時車庫門打開，2分鐘后自動關(guān)閉1、材料準備搭建一個車庫門，一個單片機電路主板，一個電機，一個紅外傳感器。2、組裝及連線將電機裝在車庫門上，門前放置傳感器，主板、電機、傳感器的連接如附圖所示。二、設(shè)計好上面兩類機器人后，寫出相應(yīng)的兩個控制程序輸入單片機。三、操作方法與機器人控制原理(參照附圖)按下機器人運行控制鍵“KEY1”，將控制鍵信號傳給單片機pi. 5端口 ；這時如果有人靠近“機器人一”，傳感器“CG”就會將“有人”的信號傳給單片機p2. 3端口，單片機接到信號后，會通過p0. 5和p0. 6端口發(fā)出電機“旋轉(zhuǎn)”命令，經(jīng)“IN_1”和“IN_2” 口傳給電機驅(qū)動電路模塊“D-M0T0R”，電機驅(qū)動電路模塊經(jīng)“0UT_1 ”和“0UT_2” 口控制插在端口“motorl” 上的電機“MOTOR”旋轉(zhuǎn)，電機帶動“機器人一”做擺手動作；人走后，同樣的端口，傳感器會將“人走”的信號傳給單片機，單片機接到信號后，將電機“停止”的命令傳給電機控制模塊， 電機控制模塊再控制電機停止，“機器人一”就不擺手了。 按下機器人運行控制鍵“KEY2”，將控制鍵信號傳給單片機pi. 6端口 ；這時如果用小燈(模仿車燈)照射“機器人二”的傳感器“CG”時，傳感器“CG”就會將“有車”的信號傳給單片機P2. 3端口，單片機接到信號后，會通過p0. 5和p0. 6端口發(fā)出電機“旋轉(zhuǎn)”命令， 經(jīng)“ IN_1，，和“ IN_2” 口傳給電機驅(qū)動電路模塊“D-M0T0R”，電機驅(qū)動電路模塊經(jīng)“0UT_1，，和 “0UT_2” 口控制插在端口 “motorl ”上的電機“MOTOR”旋轉(zhuǎn)，電機帶動“機器人二”做打開車庫門的動作，2分鐘后，單片機發(fā)出“反轉(zhuǎn)”的命令給電機驅(qū)動電路模塊，電機驅(qū)動電路模塊控制電機反轉(zhuǎn)，“機器人二”做關(guān)閉車庫門的動作，車庫門關(guān)閉。
權(quán)利要求
1.一種單片機控制的機器人組裝玩具，包括用于組裝的電路板、機器人搭接件、車輪、 電機，電池等散件，其特征在于所述的電路板有使用單片機作為中央處理器的主電路板， 還有傳感器電路板，單片機中有預先編寫好的數(shù)個機器人的控制程序；
2.如權(quán)力要求1所述的單片機控制的機器人組裝玩具，其特征在于，使用單片機作為中央處理器的主電路板，包括數(shù)個機器人運行控制鍵；
3.如權(quán)力要求1所述的單片機控制的機器人組裝玩具，其特征在于，使用單片機作為中央處理器的主電路板，包括數(shù)個電機驅(qū)動電路模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單片機控制的機器人組裝玩具，可以組裝制作不同功能、不同造型的多種類型機器人，用戶不用編程就可控制不同的機器人運作。
文檔編號G05B19/042GK102475969SQ20101056223
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月20日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:張海英