[发明专利]基于编程板的实物化编程方法及其在机器人领域的应用

说明书

本发明涉及一种基于编程板的实物化编程方法及其在机器人领域的应用，其方法包括：(1)备置实物化的编程积木和编程板；(2)搭建运行对象，选取编程积木在编程板上搭建逻辑程序；(3)连接编程板与主控板；(4)装载程序至主控板内的存储器中；(5)解码分析程序；(6)检验程序逻辑是否正确，正确就继续，否则返回步骤(3)修改，直至正确；(7)执行程序，并验证程序执行是否正确。本发明形象化地将实物指令积木所拼接的程序反映到机器人等运行对象的运行上，让儿童和新手能更具体地理解程序、设计程序和修改程序，具有很好的应用前景；而且，本发明以实物编程板作为基础，在其上利用实物化积木搭建程序，每个积木并不需要装置芯片或单片机，节约了制造成本。

技术领域

本发明涉及一种基于编程板的实物化编程方法及其在机器人领域的应用，属于人机交互技术领域。

背景技术

伴随着当代中国乃至世界对创客的关注度越来越高，全民创客时代已经来临。在互联网时代的今天，计算机和网络已经成为人们生活中必不可少的一部分。作为创客，也必须要掌握一项基础技能，就是“编程”。程序是计算机的大脑，也只有掌握“编程”的技能，才能够参与到计算机创新制作过程中来。

传统的编程通常是通过键盘输入文本语言的方式来完成的，但这种编程方式对于计算机初学者而言，理解和使用起来很不方便。主要原因在于传统编程语言中的语法和复杂指令，难以被理解和记忆，同时还需要进行大量地输入工作。而一般儿童和新手很难以记住和理解程序语言的语法、逻辑关系和程序架构等非常专业的知识。此外，对文字掌握得还不纯熟的儿童来说，程序的文本编辑方式缺乏直观性，儿童无法采用传统的编程方式来创作自己的程序。因此，图形化编程向儿童提供了一种编程的可行途径，它将各种编程的概念转化为显示在屏幕上的各种图形，儿童只需要对于各种图形进行拖动，就可以完成编程的整个过程。实物编程被认为是图形化编程的一个分支，其与图形化编程不同之处在于，实物编程对于程序的操作超越了计算机屏幕的限制。实物编程通过触觉、物理感知等技术与实物交互，再将实物逻辑转化为程序逻辑来进行编程。与直接让儿童操控电脑相比，让儿童通过操纵实物来进行创作，更容易让儿童投入到整个过程当中。通过实物编程系统，儿童可以对程序语言的逻辑有更加直观的理解。程序不再是一行行枯燥的代码，而是一组形象甚至一组实物的组合，儿童通过对实物的拼接组合，就可以完成普通程序语言通过键盘输入代码才能完成的工作。因此，实物编程的特点决定了它更适合儿童进行编程操作。

现有技术中国专利CN102136208A公开了一种实物编程方法和系统，通过图像采集实物编程块的表面识别码，再转换为对应的功能语义序列，用户通过在摄像区域摆放具有识别码的实物模块来进行简单编程，这种实物化的编程方法虽然简单，但其仍然是一种乏味的程序，并不能很好地激发儿童及新手的学习兴趣；同时，上述技术方案只能用于已经在计算机中设定好的程序上，无法让儿童以及新手展开开放性思维去自己创建，不具有更深远的教育意义。

中国专利CN104898456A公开了“实物化编程的方法及其在机器人领域的应用”，但是，该方法中每个积木内部都含有芯片或单片机，制造成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于编程板的实物化编程方法及其在机器人领域的应用。

本发明的技术解决方案是：一种基于编程板的实物化编程方法，包括如下步骤：

(1)备置实物化的编程积木和编程板，所述编程积木和编程板相配套，每块编程积木存储有ID，该ID标示该编程积木需要完成的功能，所述编程板上设有程序上载接口、阵列状排列的供编程积木与编程板连接的连接接口，以及对所述连接接口进行扫描和识别的控制电路；

(2)搭建带有主控板的运行对象，根据将要实现的控制逻辑，选取若干编程积木在编程板上搭建逻辑程序；所述编程板通过控制电路循环扫描，识别各连接接口是否连接有编程积木，如果有则读取该编程积木内所存储的ID，由此获得编程积木所搭建的ID网络关系；