[发明专利]模块式运动学构造套件

说明书

优先权和相关申请

本申请要求转让到科罗拉多州Modular Robotics Incorporated of Boulder公司的、于2012年10月31日提交的美国临时专利申请号61/553,305的优先权。申请号61/553,305的详细内容以其全文并为所有合适目的而通过引用并入本申请。本申请涉及于2012年1月24日根据35USC§371(c)(1)在美国专利商标局提交、并分配美国序列号13/386,707的美国专利申请公开号2012/0122059。申请序列号13/386,707的详细内容也以其全文并为所有合适目的而通过引用并入本申请。

技术领域

本发明的诸方面总体涉及科学、技术、工程和数学的学习，具体涉及一种机器人学构造套件，其利用模块式部件形成完整的构造。

背景技术

存在各种系统、套件和玩具，供儿童用以构造机器人和对其编程。但尚不存在这样一种系统，该系统容许人们利用模块式块件和其它部件、同时能够使机器人得以构建而无需复杂的编程技术和高度专业化的知识。虽然存在一些用于构造机器人的现有系统，其为集中式的(centralized)，具有控制机器人操作的一台计算机，但是这些现有系统不体现分布式计算模型，并且不容许初学者实施机器人的模块式构造。包含多于一个计算节点的少数玩具是无源娱乐产品，并且在它们与物理世界的互动模式上是有限的。

机械电子学通常已知为机械工程、电子/电气工程、计算机科学、软件工程、控制工程和系统设计的组合，用于设计和制造有用的产品。无论此术语如何定义，本发明的诸方面将机械电子学引用为多学科的工程领域。

转让到科罗拉多州Modular Robotics Incorporated of Boulder公司的美国专利申请号2012/0122059解决了这些问题之中的一些并且容许构造简单的机械。然而，该申请中所描述的发明没有提供高度定制化，并且在这类构造中所能实现的机械电子学方面是有限的。这牵涉功能性和机械适应性两方面。目前，在智能构造块与无自动力式砖体(比如LEGO^TM砖体)之间存在显著空缺，其酌留余地给简易可重新配置型的、带机械和电气功能的结构。见Schweikardt和M.D.Gross所著的A Brief Survey of Distributed Computational Toys(浅论分布式计算型玩具)，其发表在2007DIGITEL:The First IEEE International Workshop on Digital Game and Intelligent Toy Enhanced Learning(第一届关于数字游戏和智力玩具增强式学习的IEEE国际研讨会),Jhongli,Taiwan,2007。需要的是一种模块式构造套件，其提供带公共接口的单元以构建城堡、电气电路、遥控车、自主型有腿机器人和许多其它有趣的有源创建物。

发明内容

在一个实施例中，一种构造套件包括：多个建构模块，其中，所述建构模块中的至少一个是功能式的，并且适用于执行特定行为。所述套件包括至少一个连接器，其适用于将所述至少一个功能式模块结合到至少一个其它模块，同时在所述功能式模块与所述至少一个其它模块之间提供高达三个自由度。在某些实施例中，所述至少一个连接器能够使至少电压流至所述至少一个功能式模块和从其流出。

在另外一个实施例中，一种用于构造套件中的功能式建构模块，所述功能式建构模块包括：外壳，其确定多个角部；至少一个电子部件，其安装在所述外壳内；至少一个凹入磁触头表面，其定位成接近所述多个外壳角部的至少一个；和至少一个导电连接器。在某些实施例中，所述至少一个导电连接器适用于接合在所述至少一个凹型触头表面中，并且适用于在所述功能式建构模块与第二建构部件之间提供高达三个自由度。在其它实施例中，所述至少一个导电连接器能够使至少电压流至所述至少一个电子部件和从其流出。

在又一个实施例中，一种构造套件包括多个建构模块，其中，所述建构模块的至少一个是功能式的并且适用于执行特定行为。在一些实施例中，各所述建构模块包括：至少一个连接面，其适用于将数据或电力从第一建构模块的第一面传递到第二建构模块的第一面。在某些其它实施例中，所述建构模块的各连接面电连接于其它各面。所述套件包括至少一个连接器，其适用于将所述至少一个功能式模块结合到至少一个其它模块，同时在所述功能式模块与所述至少一个其它模块之间提供高达三个自由度。

其它实施例将由本领域技术人员在结合附图和权利要求阅读以下说明书之后所知晓。

附图说明