基于互聯(lián)網(wǎng)的跨平臺虛實融合個性化智能機器設計和競技系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及智能機器設計領域，具體是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的跨平臺虛實融合個性化智能機器設計和競技系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國開展機器人教育雖已有10多年時間，但總體來說還處于起步階段。如何在條件、資源、教育環(huán)境受限的情況下，使機器人教育走進中小學和家庭教育并體現(xiàn)其潛在的教育價值？利用網(wǎng)絡化、虛擬化的機器人系統(tǒng)開展機器人教學活動，對實體機器人進行仿真，既可以降低成本又可以提高效率，不失為一條新的思路。
[0003]因為虛擬機器人具備了低投入、易部署、易開展、易管理等一些獨特的優(yōu)勢，教育機器人在中國發(fā)展的10多年中，也涌現(xiàn)了一些能局部模擬的虛擬機器人系統(tǒng)，但是在這些虛擬機器人系統(tǒng)中，存在很多共性的問題，主要體現(xiàn)在以下幾個方面:都是單機應用，缺乏成員間的互動機制和技術(shù)；內(nèi)容單調(diào)，不能很好滿足創(chuàng)新需要；擴展性差，系統(tǒng)封閉；應用中不能很好地呈現(xiàn)現(xiàn)實世界的物理規(guī)律；缺少對各種活動的過程支撐；缺少可定制的系統(tǒng)評價機制；不能實現(xiàn)和硬件系統(tǒng)的跨平臺融合；系統(tǒng)用戶體驗較差，應用門檻較高。
[0004]從以上問題可以看出，目前存在的各種虛擬機器人系統(tǒng)存在一些系統(tǒng)性的不足，主要原因在于目前的系統(tǒng)開發(fā)商都是傳統(tǒng)的硬件教育機器人制造機構(gòu)，對基于網(wǎng)絡和虛擬現(xiàn)實環(huán)境的機器人系統(tǒng)的認識和開發(fā)能力不足，同時目標定位封閉只為自身的硬件機器人配套服務。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于互聯(lián)網(wǎng)的跨平臺虛實融合個性化智能機器設計和競技系統(tǒng)，借助互聯(lián)網(wǎng)和三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)，將傳統(tǒng)的線下智能機器設計和競技活動虛擬化、網(wǎng)絡化、游戲化，具有低成本、低門濫、高擴展、豐富的玩法和評價方式的特點。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0007]基于互聯(lián)網(wǎng)的跨平臺虛實融合個性化智能機器設計和競技系統(tǒng)，包括網(wǎng)絡在線服務及管理系統(tǒng)、個人終端和網(wǎng)絡競技平臺；所述個人終端包括智能機器三維結(jié)構(gòu)設計模塊、智能機器行為設計模塊、三維智能運動模擬和調(diào)試模塊、三維任務場景設計模塊、跨平臺虛實融合智能硬件驅(qū)動模塊，用戶通過個人終端進行智能機器作品的結(jié)構(gòu)、行為、運動模擬和調(diào)試、場景設計；所述網(wǎng)絡在線服務及管理系統(tǒng)分別與網(wǎng)絡競技平臺連接、個人終端連接，所述網(wǎng)絡在線服務及管理系統(tǒng)通過系列和房間的組織形態(tài)，提供內(nèi)容及規(guī)則的發(fā)布、組織、管理，競技評價數(shù)據(jù)管理，成員數(shù)據(jù)管理功能，所述網(wǎng)絡在線服務及管理系統(tǒng)通過網(wǎng)絡競技平臺為所有用戶提供實時的智能機器作品在線競技服務，所述網(wǎng)絡在線服務及管理系統(tǒng)還為在線競技服務提供評價數(shù)據(jù)的實時統(tǒng)計和查詢管理功能。
[0008]作為本發(fā)明進一步的方案:所述網(wǎng)絡競技平臺的競技方式包括單人晉級、多人虛擬同場競技、多人同場協(xié)同和競技、多人同場排名競技，所述多人虛擬同場競技方式的對手為虛擬形象，所述多人同場協(xié)同和競技方式的對手為真實的智能機器，所述多人同場排名競技方式是在一個虛擬場館中各自完成相同任務比較成績產(chǎn)生排名。
[0009]作為本發(fā)明進一步的方案:所述智能機器三維結(jié)構(gòu)設計模塊包括智能積木結(jié)構(gòu)，在每個智能積木結(jié)構(gòu)上虛擬出若干個安裝點，通過鼠標或觸控的點擊選擇，兩個智能積木結(jié)構(gòu)以安裝點自動吸附的方式在工作臺中建立點對點精確連接，實現(xiàn)智能積木結(jié)構(gòu)間的組合，同時組合完成后的智能積木結(jié)構(gòu)能夠以自動吸附的安裝點為軸心進行軸向旋轉(zhuǎn)。
[0010]作為本發(fā)明進一步的方案:所述智能積木結(jié)構(gòu)包含控制單元類智能積木結(jié)構(gòu)、傳感類智能積木結(jié)構(gòu)、驅(qū)動類智能積木結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)類智能積木結(jié)構(gòu)，不同類型的智能積木結(jié)構(gòu)具有各自的物理和電子屬性。
[0011]作為本發(fā)明進一步的方案:所述智能機器行為設計模塊包括圖形模塊化編程平臺和圖形程序模塊，在圖形模塊化編程平臺中將各種內(nèi)部集成了代碼功能的圖形程序模塊通過點對點拉線連接和嵌入式容器組合的方式完成智能機器行為動作，圖形模塊化編程平臺自動實時將該行為動作轉(zhuǎn)化為高級程序語言代碼。
[0012]作為本發(fā)明進一步的方案:所述三維智能運動模擬和調(diào)試模塊是在一個三維的虛擬物理環(huán)境和預設的自動化評價機制中，對智能機器三維結(jié)構(gòu)設計模塊和智能機器行為設計模塊進行運動效果和實時調(diào)試全模擬的過程；所述三維智能運動模擬和調(diào)試模塊支持一個或多個智能機器的運動效果和實時調(diào)試全模擬，所述多個智能機器的運動關(guān)系取決于任務規(guī)則的設計。
[0013]作為本發(fā)明進一步的方案:所述一個或多個智能機器的運動效果和實時調(diào)試全模擬的整個過程還被保存成錄像，以供回放。
[0014]作為本發(fā)明進一步的方案:所述三維任務場景設計模塊提供三維模型，在工作臺中通過立體移動、縮放、旋轉(zhuǎn)、自動吸附方法實現(xiàn)模型的自由組合生成三維物理場景。
[0015]作為本發(fā)明進一步的方案:所述跨平臺虛實融合智能硬件驅(qū)動模塊通過虛擬智能機器系統(tǒng)和現(xiàn)實智能機器系統(tǒng)的控制對接實現(xiàn)虛實融合個性化功能，所述虛擬智能機器系統(tǒng)和現(xiàn)實智能機器系統(tǒng)的控制對接包括以下兩種方式:在虛擬機器系統(tǒng)中完整模擬現(xiàn)實智能機器系統(tǒng)的外觀、控制方法、傳感參數(shù)和運動效果；將虛擬機器系統(tǒng)的行為控制程序下載至現(xiàn)實智能機器中運行。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:通過互聯(lián)網(wǎng)和三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)，將傳統(tǒng)的線下智能機器設計和競技活動虛擬化、網(wǎng)絡化、游戲化，具體表現(xiàn)為以下幾個方面:
[0017](一)即時網(wǎng)絡互動競技
[0018]本發(fā)明創(chuàng)造性的使用了基于網(wǎng)絡的技術(shù)架構(gòu)，它已經(jīng)不是一個簡單的智能機器設計系統(tǒng)，而是一個全球青少年可即時互動的個性化科技創(chuàng)新設計競技和游戲化學習平臺，通過方便的互聯(lián)網(wǎng)絡系統(tǒng)，可以隨時隨地進行創(chuàng)新創(chuàng)造和學習競技。
[0019](二)創(chuàng)新簡便
[0020]本發(fā)明提供了對智能機器設計的積木式點對點連接的構(gòu)建過程支持，積木豐富且構(gòu)建過程簡便直觀，讓每一個青少年都能構(gòu)建充滿個性與創(chuàng)意的智能機器。豐富的智能機器組件元素，各種具備不同物理屬性的控制單元和驅(qū)動模塊，可以讓每個孩子的智慧創(chuàng)造力得到充分展現(xiàn)。
[0021](三)低門檻高擴展，受眾廣泛
[0022]智能的圖形模塊化行為設計系統(tǒng)，能自動匹配下一個可行的動作設計，可以讓低年齡段的青少年很容易地為機器人設計智能行為系統(tǒng)；同時集成的C/C++、C#、Java、Basic、LOGO等代碼編程行為設計方式，滿足了高階用戶的深度研究和學習。
[0023](四)玩法和評價方式豐富
[0024]本發(fā)明能模擬逼真的物理環(huán)境和效果，因此任務內(nèi)容和形式可以很貼近生活并多種多樣。通過網(wǎng)絡平臺將所有的成員聚集后，即能體驗單人的競技挑戰(zhàn)，也可以實現(xiàn)多種形式的對抗競技，豐富了玩法和評價方式，真正實現(xiàn)了“做中玩、玩中學”。
[0025](五)人人可以成為開發(fā)者
[0026]本發(fā)明提供了各種類型的數(shù)百種場景元素，通過簡單的堆積組合就能方便構(gòu)造一個需要的智能任務場景，再通過平臺提供的規(guī)則設定，即可完成智能任務內(nèi)容和規(guī)則的構(gòu)建，人人都可以成為一個智能任務游戲設計者。
[0027](六)建立標準化的行為設計方法
[0028]本發(fā)明提供的跨平臺虛實融合技術(shù)，為各種各樣的智能機器提供了統(tǒng)一的圖形模塊化行為設計方法。青少年或老師不用花時間用于熟悉各種不同的行為設計系統(tǒng)上，降低了使用門檻，提高了使用效率。
【附圖說明】
[0029]圖1是基于互聯(lián)網(wǎng)的跨平臺虛實融合個性化智能機器設計和競技系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0030]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例及附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0031]請參閱圖1，本發(fā)明實施例中，基于互聯(lián)網(wǎng)的跨平臺虛實融合個性化智能機器設計和競技系統(tǒng)，包括網(wǎng)絡在線服務及管理系統(tǒng)(服務端)、個人終端(客戶端)和網(wǎng)絡競技平臺，網(wǎng)絡在線服務及管理系統(tǒng)分別與個人終端、網(wǎng)絡競技平臺連接，所述網(wǎng)絡在線服務及管理系統(tǒng)通過系列和房間的組織形態(tài)，提供內(nèi)容及規(guī)則的發(fā)布、組織、管理，競技評價數(shù)據(jù)管理，成員數(shù)據(jù)管理等功能，并為所有成員提供實時的智能機器作品在線競技服務，以支撐網(wǎng)絡競技平臺。網(wǎng)絡競技平臺的競技方式支持單人晉級、多人虛擬同場競技(對手為虛擬形象)、多人同場協(xié)同和競技(對手為真實的智能機器，各成員的智能機器可互相接觸互相影響)、多人同場排名競技(在一個虛擬場館中各自完成相同任務比較成績產(chǎn)生排名)。所述網(wǎng)絡在線服務及管理系統(tǒng)對各種形態(tài)的在線競技提供過程支持和評價數(shù)據(jù)的實時統(tǒng)計和查詢等管理功能。
[0032]所述個人終端主要由智能機器三維結(jié)構(gòu)設計模塊、智能機器行為設計模塊、三維智能運動模擬和調(diào)試模塊、三維任務場景設計模塊、跨平臺虛實融合智能硬件驅(qū)動模塊構(gòu)成。用戶通過個人終端進行智能機器作品的結(jié)構(gòu)、行為、運動模擬和調(diào)試、場景設計。
[0033]所述智能機器三維結(jié)構(gòu)設計模塊采用各種類型的智能積木結(jié)構(gòu)的自由組合方式，實現(xiàn)全三維環(huán)境下積木式的智能結(jié)構(gòu)設計。智能積木結(jié)構(gòu)主要包含四大類:控制單元、傳感類、驅(qū)動類、結(jié)構(gòu)類，各種類型的積木具有各自的體積、重量、摩擦、彈性、傳感參數(shù)、控制參數(shù)、驅(qū)動方法等物理和電子屬性。每個智能積木結(jié)構(gòu)上虛擬出若干個安裝點，通過鼠標或觸控的點擊選擇，兩個智能積木結(jié)構(gòu)以安裝點自動吸附的方式在工作臺中建立點對點精確連接，實現(xiàn)智能積木結(jié)構(gòu)間的組合建立，同時組合完成后的智能積木結(jié)構(gòu)可以自動吸附的安裝點為軸心進行軸向旋轉(zhuǎn)，因此可以實現(xiàn)大型復雜結(jié)構(gòu)的組合。智能機器三維結(jié)構(gòu)設計模塊還提供了模板的創(chuàng)建和使用功能，用以簡化重復性的設計工作。在智能機器三維結(jié)構(gòu)設計過程中，可以實時查看物理和電子信息，并提供多視角的自由切換和撤銷、恢復、拆卸等工具方便結(jié)構(gòu)的設計和調(diào)試。
[0034]所述智能機器行為設計模塊包括圖形模塊化編程平臺和圖形程序模塊，通過圖形模塊化編程或代碼編程的方式，對機器結(jié)構(gòu)進行智能行為設計。圖形