离线机器人动作编写方法技术领域
本发明涉及一种机器人控制技术领域，更具体地，涉及一种离线机器人动作编写方法。
背景技术
机器人，特别是人形机器人一直是玩具开发领域的热门产品，其天然地成为儿童、青少年喜爱的玩具。另一方面，在青少年教育领域，机器人可以作为一种教学用具，通过实物演示的方式传授有关机械、电子方面的科学知识，还可以以机器人为基础开设手工实习类的实操课程，教授机器人的工作原理和制作过程，通过该课程一方面可以普及科学知识，一方面能够锻炼学员的实际动手能力，实践证明这样的课程具有较好的社会接受度。本发明的设计人具有机械自动化研发的经验，并且从事教育事业多年，越来越意识到机器人是一种很好的寓教于乐的载体，应当充分发挥其教育、娱乐作用，本发明正是基于这样的背景展开的。
现有的机器人玩具或教学用具能够实现的动作较为单一，通常仅能实现有限的动作，而且，机器人能够实现的动作在机器人出厂时被预置在机器人的存储器中，操控机器人的人难以对其进行更改，因而操作人员对机器人的操控有限，当这种机器人作为教学用具使用时，机器人与学员之间的交互不够。
现有技术中已经存在能够对机器人的动作进行编写的技术，然而这些技术需要结合大量的控制学和运动学知识，并且在实现上需要机器人与计算机连接，通过计算机将编写的动作写入机器人，因而无论在实现原理上还是技术操作上都远超过中小学生能够接收的范围，较难将这样系统性的动作编写技术通过实操课程传授给学员。
基于此，需要一种简单地能够实现机器人的动作编写的方法。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题提供一种离线机器人动作编写方法，所述方法是直观的、且简便易于操作的。
本发明的另一目的是提供一种离线机器人动作编写方法，通过所述方法能够超越机器人预先设置好的动作数量，实现更多、更复杂的动作。
本发明的再一目的是提供一种离线机器人动作编写方法，所述方法不需要连接电脑上的应用程序(即离线)即可实现动作编写。
为实现上述目的，本发明提供了一种离线机器人动作编写方法，通过操作遥控器的按键实现机器人的动作编写。
根据本发明的一个优选实施例，所述方法包括如下步骤：
提供机器人，所述机器人包括无线通讯模块和多个步进电机，其中所述多个步进电机用于控制机器人的多个自由度；
提供遥控器，所述遥控器包括无线通讯模块和多个按键，所述遥控器的无线通讯模块被配置为与所述机器人的无线通讯模块进行通讯，从而实现机器人和遥控器的信号交换；
开启机器人和遥控器，使所述机器人的无线通讯模块与所述遥控器的无线通讯模块建立通讯连接；
利用遥控器的按键操纵所述机器人的多个步进电机均回到初始位置；
利用遥控器的按键操纵多个步进电机进入各自的第一位置，并将多个步进电机的各自的第一位置作为第一数据组存储在遥控器中；
重复前一步骤，操纵多个步进电机进入各自的第二位置至第N位置，并将多个步进电机的各自的第二位置至第N位置分别作为第二数据组至第N数据组存储在遥控器中；
将第一数据组至第N数据组作为数据阵列存储为机器人的动作包，从而完成机器人的动作编写。
根据本发明的一个优选实施例，所述遥控器的按键至少包括步进电机切换键、电机正转键和电机反转键，所述步进电机切换键用于切换对各个步进电机的控制，所述电机正转键用于使被控制的电机正转，所述电机反转键用于使被控制的电机反转，其中操纵多个步进电机进入各自的第一位置、第二位置……或第N位置的步骤还包括按压步进电机切换键以便控制多个步进电机中的不同的步进电机。
根据本发明的一个优选实施例，所述第一数据组、第二数据组……第N数据组中的每一个数据组中的数据分别对应于多个步进电机中的每一个步进电机相对于初始位置的旋转角度。
根据本发明的一个优选实施例，所述方法还包括数据校验步骤，所述数据校验步骤比较后一数据组与前一数据组中的对应的数据的差值。
根据本发明的一个优选实施例，所述方法还包括预警步骤，当在所述数据校验步骤中，后一数据组与前一数据组中的对应的数据的差值大于预设阈值时，遥控器发出警报音，提示用户后一数据组不能被存储。
根据本发明的一个优选实施例，将机器人的立正站立的状态设置为多个步进电机的初始位置。
根据本发明的一个优选实施例，所述机器人为十自由度机器人，所述多个步进电机为十个步进电机。
根据本发明的一个优选实施例，所述遥控器包括：
上部面板，所述上部面板上设有按键孔和开关孔，所述上部面板上还设有螺钉孔；
中间面板；
下部面板；
多个垫块，所述垫块设置在上部面板与中间面板之间以及中间面板与下部面板之间，
其中，所述中间面板和所述下部面板上分别设有与所述上部面板上的螺钉孔数量相等的螺钉孔，螺钉穿过上部面板、中间面板和下部面板并且穿过位于上部面板与中间面板之间的垫块以及位于中间面板与下部面板之间的垫块，从而将上部面板、中间面板和下部面板连接固定，
所述遥控器还包括控制电路板和开关，所述控制电路板固定设置于上部面板与中间面板之间，所述按键位于所述上部面板上的按键孔中，所述开关位于所述上部面板上的开关孔中，并且按键和开关分别与控制电路板电气连接。
根据本发明的一个优选实施例，所述遥控器同时具有动作编写、遥控、电机复位和对频功能。
本发明提供了一种离线机器人动作编写方法，其能够直观地、易于操作地实现机器人的动作编写，并且通过所述方法能够扩展或替代预先设置在机器人的存储设备中的动作，可以根据操作人的意愿任意编写机器人动作，从而实现更多、更复杂的动作，最重要地，这种离线机器人编写方法不需要与电脑连接，仅通过手持遥控器即可实现动作编写，动作编写过程完全可视，机器人在编写过程中反映出来的动作即是机器人的最终动作，因此机器人与操作人员的交互更好。
综合上述优点可见，本发明适于在教学应用和玩具市场中普及。
附图说明
图1为用于实现离线机器人动作编写方法的遥控器的立体结构图；
图2为根据本发明的实施例的离线机器人动作编写方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明的示例性的实施例，其中相同或相似的标号表示相同或相似的元件。另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。
根据本发明总体上的构思，本发明提供了一种离线机器人动作编写方法，通过操作遥控器的按键实现机器人的动作编写。
下面首先描述用于实现离线机器人动作编写方法的遥控器，如图1所示，提供了一种用于机器人的遥控器，所述遥控器包括：
上部面板21，所述上部面板21上设有按键孔和开关孔，所述上部面板21上还设有螺钉孔25；
中间面板22；
下部面板23；
多个垫块24，所述垫块24设置在上部面板21与中间面板22之间以及中间面板22与下部面板23之间，
其中，所述中间面板22和所述下部面板23上分别设有与所述上部面板21上的螺钉孔25数量相等的螺钉孔25，螺钉穿过上部面板21、中间面板22和下部面板23并且穿过位于上部面板21与中间面板22之间的垫块24以及位于中间面板22与下部面板23之间的垫块24，从而将上部面板21、中间面板22和下部面板23连接固定，
所述遥控器还包括控制电路板、按键和开关11，所述控制电路板固定设置于上部面板21与中间面板22之间，所述按键位于所述上部面板21上的按键孔中，所述开关11位于所述上部面板21上的开关孔中，并且按键和开关11分别与控制电路板电气连接。
本发明通过三个面板构成遥控器的壳体，三个面板具有相同的平面形状，因而结构简单，并且相同的平面形状例如可以通过线切割完成，从而避免了使用复杂的模具，因而减低了成本。优选地，三个面板以及上面的孔位由学员在教学实践过程中通过使用线切割机自行获得，该课程与后续的机器人教学形成系列的课程，这充实了教学内容并且节省了制作遥控器的人工成本。
在一个优选实施例中，所述遥控器还包括无线通讯模块12，并且所述上部面板21上还设有引线孔，所述无线通讯模块12设置在所述上部面板21上并且通过所述上部面板21上的引线孔与控制电路板电气连接。利用无线通讯模块可以实现遥控器与机器人的无线通讯连接，将控制动作信号传输给机器人并接受机器人发送的信号。
在一个优选实施例中，所述多个垫块24的数量为8个，并且所述上部面板21、所述中间面板22和所述下部面板23上分别具有四个螺钉孔25。
优选地，所述按键包括动作按键和功能按键。进一步优选地，所述动作按键的数量为8个，并且所述功能按键的数量为2个。在一个具体实施例中，动作按键包括分别由附图标记1-8表示的动作按键1、动作按键2、动作按键3、动作按键4、动作按键5、动作按键6、动作按键7、动作按键8，它们用于实现机器人的不同动作或者动作组合。功能按键包括由附图标记9和10表示的功能按键1、功能按键2。
在进一步优选的实施例中，所述上部面板21、所述中间面板22和所述下部面板23具有相同的平面形状。所述平面形状选自椭圆形、圆形和四边形中的一种。替代地或者附加地，所述平面形状的圆周呈流线形以适于操作者握持所述遥控器，如图1所示。替代地或者附加地，所述平面形状的圆周具有光滑的边缘，以避免线切割后的毛刺边缘刺伤人手，该光滑的边缘可以通过打磨获得。
进一步地，所述无线通讯模块12设置在所述平面形状的对称中心线上。
通过本发明的遥控器，三个面板之间具有间隙，能够通过间隙看到控制电路板与按键、开关等的连接关系(特别是当面板为玻璃等透明材质时)，从而有利于学员了解遥控器的内部结构和工作过程，激发学员探索控制原理的兴趣。由于遥控器的简单的结构，在组装时仅需要将遥控器的电子部件在上部面板上安装就位，通过螺钉、垫块将上部面板、中间面板和下部面板螺接固定，而不需要复杂的组装过程，因而非常适于在教学应用中使用。
根据本发明的实施例的离线机器人动作编写方法，如图2所示，所述方法包括如下步骤：
提供机器人，所述机器人包括无线通讯模块和多个步进电机，其中所述多个步进电机用于控制机器人的多个自由度；
提供遥控器，所述遥控器包括无线通讯模块和多个按键，所述遥控器的无线通讯模块被配置为与所述机器人的无线通讯模块进行通讯，从而实现机器人和遥控器的信号交换；
开启机器人和遥控器，使所述机器人的无线通讯模块与所述遥控器的无线通讯模块建立通讯连接；
利用遥控器的按键操纵所述机器人的多个步进电机均回到初始位置；
利用遥控器的按键操纵多个步进电机进入各自的第一位置，并将多个步进电机的各自的第一位置作为第一数据组存储在遥控器中；
重复前一步骤，操纵多个步进电机进入各自的第二位置至第N位置，并将多个步进电机的各自的第二位置至第N位置分别作为第二数据组至第N数据组存储在遥控器中；
将第一数据组至第N数据组作为数据阵列存储为机器人的动作包，从而完成机器人的动作编写。
优选地，所述遥控器的按键至少包括步进电机切换键、电机正转键和电机反转键，所述步进电机切换键用于切换对各个步进电机的控制，所述电机正转键用于使被控制的电机正转，所述电机反转键用于使被控制的电机反转，其中操纵多个步进电机进入各自的第一位置、第二位置……或第N位置的步骤还包括按压步进电机切换键以便控制多个步进电机中的不同的步进电机。这里，例如功能按键1可以作为电机切换键，替代地，动作按键2、动作按键4、动作按键6和动作按键8分别控制机器人的不同步进电机，例如，当本发明的机器人为十自由度机器人时，可以使用动作按键2、动作按键4、动作按键6和动作按键8控制四个步进电机，当按下功能按键1后，动作按键2、动作按键4、动作按键6和动作按键8切换为控制另四个步进电机，以此类推。而动作按键1、动作按键3可分别作为电机正转键和电机反转键，被构造为控制当下控制的步进电机(例如动作按键2和动作按键4对应的电机)的正转和反转，同样地，动作按键5、动作按键7可分别作为电机正转键和电机反转键，被构造为控制当下控制的步进电机(例如动作按键6和动作按键8对应的电机)的正转和反转。这里功能按键2可以作为存储按键，用于存储机器人当下位置对应的数据组，即每一个步进电机相对于初始位置的旋转角度。
具体地，所述第一数据组、第二数据组……第N数据组中的每一个数据组中的数据分别对应于多个步进电机中的每一个步进电机相对于初始位置的旋转角度。
作为本发明的一个优选实施例，所述方法还包括数据校验步骤，所述数据校验步骤比较后一数据组与前一数据组中的对应的数据的差值；进一步地，所述方法还包括预警步骤，当在所述数据校验步骤中，后一数据组与前一数据组中的对应的数据的差值大于预设阈值时，遥控器发出警报音，提示用户后一数据组不能被存储。
需要说明的是，将机器人的立正站立的状态设置为多个步进电机的初始位置，然而，本发明并不限于此，也可以将其它状态设置为初始位置。优选地，所述机器人为十自由度机器人，所述多个步进电机为十个步进电机；所述遥控器同时具有动作编写、遥控、电机复位和对频功能。
通过本发明提供的离线机器人动作编写方法，可以直观地、易于操作地实现机器人的动作编写，由于所述方法能够扩展或替代预先设置在机器人的存储设备中的动作，因此可以根据操作人的意愿任意编写机器人动作，由此实现更多、更复杂的动作。最重要地，这种离线机器人编写方法不需要与电脑连接，仅通过手持遥控器即可实现动作编写，动作编写过程完全可视，机器人在编写过程中反映出来的动作即是机器人的最终动作，因此机器人与操作人员的交互更好。
综合上述优点可见，本发明适于在教学应用和玩具市场中普及。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化。本发明的适用范围由所附权利要求及其等同物限定。
附图标记列表：
1动作按键1
2动作按键2
3动作按键3
4动作按键4
5动作按键5
6动作按键6
7动作按键7
8动作按键8
9功能按键1
10功能按键2
11开关
12无线通讯模块
21上部面板
22中部面板
23下部面板
24垫块
25螺钉孔。