技术领域

本实用新型涉及机器人编程工具技术领域，更具体涉及一种实体积木编程装置。

背景技术

Scratch是麻省理工学院的“终身幼儿园团队”开发的图形化编程工具，主要面对儿童和青少年开放。Scratch中可通过鼠标操控积木的模块来实现编程，实现指挥机器人动作的目的。由于长时间使用移动终端会对儿童视力造成伤害，近年来实体编程积木逐渐出现，并受到消费者的青睐。

目前的实体编程积木包括一个主控积木和若干动作积木，主控积木通过GND接口和GPIO接口与动作积木一一串联，通过不断地插入动作积木，在主控中生成编程编码，蓝牙将编程代码传送给编程机器人，最后编程机器人执行编程代码，按顺序做出编程的动作。

根据调查发现：现有实体编程积木的动作积木只能实现有限的几个固定动作，无法做出高级和复杂的动作，而且升级功能差、玩法单一、对小朋友的吸引力逐渐降低。另一方面，现有实体编程积木中积木与积木之间需要的GPIO接口数量非常多、体积大、质量无法很好保证；动作积木是封闭式的不开放，无法根据实际需要对功能进行扩展。例如，在LED编程积木中，编程代码发出使处理器点亮LED灯的指令，但灯光只有白色的，不能像真正Scratch中设置的LED灯具有红蓝绿三种。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种具有升级扩展口的实体积木编程装置，以解决现有实体编程积木动作简单、玩法单一、需要的GPIO接口数量太多、体积大、质量无法很好保证和无法根据实际需要对功能进行扩展的问题，进一步提高编程积木的可玩性。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。

一种具有升级扩展口的实体积木编程装置，包括设有接触式电路接口的主控积木、若干通过接触式电路接口与主控积木连接的动作积木和若干通过扩展电路接口与动作积木连接的扩展积木；所述主控积木内设置有用于采集动作积木信息的信号采集模块、用于根据信号采集模块采集的信号发出控制指令的主控制器以及用于将控制指令发送给编程机器人的无线发送模块，信号采集模块的输入端通过接触式电路接口接收动作积木的动作指令，信号采集模块的输出端连接主控制器的输入端，主控制器的输出端连接无线发送模块的输入端，无线发送模块的输出端通过无线网络连接设置在编程机器人内部的无线接收模块，无线接收模块的输出端连接编程机器人的输入端。

上述一种具有升级扩展口的实体积木编程装置，所述主控积木上和与之连接的动作积木上分别设置有接触式电路接口，接触式电路接口包括1个GND接口(电源地)、1个INT接口和12个竖向GPIO接口；主控积木上的INT接口用于识别动作积木插入动作，竖向GPIO接口用于实现主控积木和动作积木的通讯。

上述一种具有升级扩展口的实体积木编程装置，所述动作积木的上端设置有凸块，主控积木的下端开设有与凸块配装的凹槽，凸块和凹槽内分别嵌装接触式电路，凸块与凹槽拼接后动作积木和主控积木上的接触式电路接通；所述动作积木的下端也开设有嵌装接触式电路、与另一动作积木上端的凸块配装的凹槽。

上述一种具有升级扩展口的实体积木编程装置，所述动作积木上和与动作积木连接的扩展积木上分别设置有扩展电路接口，扩展电路接口包括设置6个横向GPIO接口。

上述一种具有升级扩展口的实体积木编程装置，所述动作积木的右端开设有嵌装扩展电路的凹槽，扩展积木的左端设置有与凹槽配装同样嵌装有扩展电路的凸块，凸块与凹槽拼接后动作积木和扩展积木上的扩展电路接通；所述扩展积木的右端也开设有嵌装扩展电路、与另一扩展积木左端的凸块配装的凹槽。

上述一种具有升级扩展口的实体积木编程装置，所述主控积木和动作积木、动作积木和扩展积木均通过插入式结构连接。

上述一种具有升级扩展口的实体积木编程装置，所述主控积木和动作积木、动作积木和扩展积木均通过磁吸式接口连接。

由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。

本实用新型的动作积木上增添六个横向GPIO接口，用以和扩展积木进行通信和连接，对积木的类型和功能进行了扩展，还可以通过改变扩展积木上按钮的状态来实现机器人高级和复杂动作的完成；升级扩展口减少了积木与积木之间的GPIO接口数量、减小了积木体积，提高了生产效率以及产品的吸引力和可玩性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

其中：1、主控积木，2、主控制器，3、无线发送模块，4、动作积木，5、扩展积木，6、无线接收模块，7、编程机器人。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。

一种具有升级扩展口的实体积木编程装置，用于指挥编程机器人7动作，其结构如图1所示，包括主控积木1、若干个动作积木4和若干个扩展积木5。

主控积木1设有接触式电路接口，通过接触式电路接口连接动作积木4；动作积木4之间通过接触式电路接口连接，实现指令的叠加，动作积木4还设有扩展电路接口，通过扩展电路接口连接扩展积木5；扩展积木5之间通过接口连接，实现指令的叠加。接口之间通过插入式结构连接或通过可磁吸式接口连接。

主控积木1内设置有信号采集模块、主控制器2和无线发送模块3；信号采集模块的输入端通过接触式电路接口接收动作积木4的动作指令，采集与主控积木1直接或间接连接的积木的信息，信号采集模块的输出端连接主控制器2的输入端，主控制器2根据信号采集模块采集的信号发出控制指令，无线发送模块3的输出端通过无线网络连接设置在编程机器人7内部的无线接收模块6，无线发送模块3将控制指令发送给设置在编程机器人7内部的无线接收模块6，无线接收模块6将信号发送给编程机器人7。

接触式电路接口全部竖向设置，包括一个GND接口、一个INT接口(中断接口)和十二个GPIO接口的组合接口。INT接口为输入口，默认为高电平，若连接低电平，则会在主控制器2中产生中断，INT接口用于识别插入的动作积木4。GPIO接口的电平互不相同，代表着若干个动作积木4的不同编码，用于和主控积木1通信，六个连接到动作积木4的接地部分，用于上报动作积木4的型号编码，其余六个连接到对应的六个横向GPIO接口9，作为扩展积木5上报型号编码和参数的通道。

动作积木4的上端设置有凸块，主控积木1的下端开设有与凸块配装的凹槽，凸块和凹槽内分别嵌装接触式电路，凸块与凹槽拼接后动作积木4和主控积木1上的接触式电路接通。动作积木4的下端也开设有嵌装接触式电路的凹槽，实现与另一动作积木4上端的凸块配装。

扩展电路接口为六个横向GPIO接口9，用于动作积木4和扩展积木5的通信。扩展积木5的横向GPIO接口，用于向动作积木4上报扩展积木5的型号编码和参数。

动作积木4的右端开设有嵌装扩展电路的凹槽，扩展积木5的左端设置有与凹槽配装同样嵌装有扩展电路的凸块，凸块与凹槽拼接后动作积木4和扩展积木5上的扩展电路接通。扩展积木5的右端也开设有嵌装扩展电路的凹槽，用于与另一扩展积木5左端的凸块配装。

深色扩展积木5用于输入3位数字参数；浅色扩展积木5用于输入X,Y,Z坐标；当改变深色积木上的拨码开关或者浅色积木上的自锁按键时，会改变相应GPIO值的大小，这些GPIO值通过外部接口上报给动作积木4。

本实用新型在使用时，首选对扩展积木5进行参数选择后，通过扩展电路接口连接到动作积木4上，此时动作积木4和扩展积木5合体为一个组合动作积木，新组成的组合动作积木包括1个GND接口、1个INT接口(中断接口，电平拉低到GND，触发中断)、12个竖向GPIO(和主控积木1通信)，此时扩展积木5的编码和参数已经合并到新积木组合体中，不同的组合动作积木包含不同的GPIO接口电平。

将组合动作积木插入主控积木1的接触式电路接口，与主控积木1进行串联，组合动作积木和主控积木1连接成积木组合。

在相互插接的过程中，装置会产生中断，主控积木1中会产生一系列的编码，编码包含执行顺序和动作的组合信息。积木的编码通过电路传递到主控积木1的信号采集模块，主控制器2根据采集到的信号发出动作指令，无线发送模块3将接收到的动作指令传送到编程机器人7的无线接收模块6，编程机器人7根据信号编码作出相应动作。插入更多动作积木4或扩展积木5，主控制器2按照插入顺序记录积木编码，信息编码依次传送到编程机器人7，编程机器人7根据信号编码作出相应动作。