一种重心可控的不倒翁及控制不倒翁重心的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种不倒翁及控制不倒翁的方法，尤其是一种重心可控的不倒翁及控 制不倒翁重心的方法。
【背景技术】
[0002] 不倒翁是一种具有悠久历史的玩具，它在外力的作用下从初始的直立位置开始倾 倒，外力消失后就会摆动，然后恢复到初始的直立状态，一直以来都是玩具中不可或缺的组 成部分。但是现有的对不倒翁玩具的改变基本上都是改变不倒翁的外形，很少有对不倒翁 玩具的其他结构进行改造。随着生活水平和教育水平的逐渐提高，可选择的玩具类型越来 越丰富，而且在操作简便的同时又具备一定的互动性的玩具不仅吸引儿童，同时还吸引了 广大的成年人尤其是学生消费者进行购买，因此只通过改变外形来增加不倒翁玩具的趣味 性，对用户的吸引力相对来说在逐渐降低，在玩具市场上的竞争力不强。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种重心可控的不倒翁及控制不倒翁重心的 方法，能够通过控制模块控制不倒翁的内部结构实现对不倒翁的重心进行定位，使得不倒 翁表现出各种需要的动作来与用户互动，从而使不倒翁更加具有趣味性。
[0004] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种重心可控的不倒翁，包括底 部为半球形的不倒翁外壳，所述的不倒翁外壳的底部设置有用于平衡的重物块，所述的不 倒翁外壳内设置有转盘定位组件、摆动定位组件、重心定位块和控制模块，所述的转盘定位 组件设置在所述的重物块上，所述的摆动定位组件设置在所述的转盘定位组件上，所述的 重心定位块设置在所述的摆动定位组件上，所述的控制模块分别与所述的转盘定位组件和 所述的摆动定位组件电连接，所述的控制模块用于控制所述的转盘定位组件转动以及控制 所述的摆动定位组件摆动。
[0005] 所述的转盘定位组件包括底部支架、第一驱动电机和定位转盘，所述的摆动定位 组件包括第二驱动电机、第一摆动曲杆、第二摆动曲杆和摆动支座，所述的底部支架固定设 置在所述的重物块上，所述的第一驱动电机固定设置在所述的底部支架上，所述的第一驱 动电机的驱动轴与所述的定位转盘的底部固定连接，所述的第二驱动电机与所述的摆动支 座固定对称设置在所述的定位转盘上，所述的第一摆动曲杆的一端与所述的第二驱动电机 的驱动轴固定连接，所述的第二摆动曲杆的一端与所述的摆动支座转动连接，所述的重心 定位块设置在所述的第一摆动曲杆的另一端与所述的第二摆动曲杆的另一端之间，所述的 第一驱动电机及所述的第二驱动电机均与所述的控制模块电连接。第一驱动电机的驱动轴 带动定位转盘转动，第二驱动电机的驱动轴带动第一摆动曲杆摆动从而使重心定位块及第 二摆动曲杆随之摆动，重心定位块不同的移动状态使不倒翁的重心移动到不同的位置，从 而使不倒翁作出相应的动作。
[0006] 所述的第二驱动电机用于带动所述的第一摆动曲杆在所述的定位转盘上作摆动 幅度为180°的来回摆动。更方便控制模块对第一驱动电机及第二驱动电机进行控制。
[0007] 所述的控制模块包括指令库、指令接收模块、指令匹配模块、参数计算模块和电机 控制模块，所述的指令库中存储有待匹配指令集合，待匹配指令集合包括第一大类指令集 合和第二大类指令集合，第一大类指令集合包括至少两条功能不同的第一待匹配指令，每 一条第一待匹配指令均设置有对应的计算序号，第二大类指令集合包括至少两条功能不同 的第二待匹配指令，每一条第二待匹配指令均设置有对应的电机控制参数； 所述的指令接收模块用于接收由用户选择发送的一条有效控制指令并将该有效控制 指令发送至所述的指令匹配模块，有效控制指令为第一有效指令或第二有效指令，第一有 效指令包含一个动作指令和与该动作指令对应的一个以上的待计算参数，第二有效指令只 包含一个动作指令，动作指令用于要求不倒翁作出一个具体的动作； 所述的指令匹配模块用于将接收到的有效控制指令与所述的指令库中存储的待匹配 指令集合进行匹配，当接收到的有效控制指令为第一有效指令时，所述的指令匹配模块根 据该第一有效指令中包含的动作指令判断该第一有效指令与第一大类指令集合中的一条 第一待匹配指令匹配，并将与判断得到的该条第一待匹配指令对应的计算序号和该第一有 效指令中包含的待计算参数发送至所述的参数计算模块;当接收到的有效控制指令为第二 有效指令时，所述的指令匹配模块根据该第二有效指令中的动作指令判断该第二有效指令 与第二大类指令集合中的一条第二待匹配指令匹配，并将与判断得到的该条第二待匹配指 令对应的电机控制参数发送到所述的电机控制模块； 所述的参数计算模块用于根据获取的待计算参数及计算序号进行对应的计算处理得 到相应的电机控制参数，再由所述的参数计算模块将计算处理得到的电机控制参数输入所 述的电机控制模块； 所述的电机控制模块用于根据获取的电机控制参数控制所述的第一驱动电机及/或所 述的第二驱动电机开始运转。第一有效指令包括需要不倒翁执行的某个具体动作和执行该 具体动作的次数，因此需要将相关的各种参数发送到参数计算模块，参数计算模块中事先 存储有多条分别与各个需要执行的动作对应的函数，一条函数对应一个计算序号，因此当 参数计算模块接收到计算序号和相应的参数时，就可调用与计算序号对应的一条函数进行 相应的计算处理，并将计算得到的电机控制参数发送到电机控制模块以便对第一驱动电机 及第二驱动电机进行相应的控制，第二有效指令一般只包括需要不倒翁执行的某个具体动 作，但不包含需要执行该具体动作的次数，通常默认为执行一次该具体动作即可，因此可以 直接将与第二有效指令对应的第二待匹配指令中设置的电机控制参数发送到电机控制模 块进行处理，第二有效指令还可以为由用户提出的问题，此时需要由指令接收模块先将该 问题转换为与需要不倒翁执行的动作对应的指令信号，再将转换得到的指令信号发送至指 令匹配模块;用户能够通过发出有效控制指令来准确控制不倒翁的摆动状态，从而使得不 倒翁表现出各种需要的动作来与用户互动，使不倒翁更加具有趣味性，对用户的吸引力较 大。
[0008] 所述的指令接收模块为语音指令接收模块，所述的语音指令接收模块包括麦克风 和声卡，所述的麦克风用于接收由用户输入的包含有有效控制指令的语音指令并将其转化 为对应的模拟信号发送到所述的声卡，所述的声卡用于将接收到的模拟信号转化为对应的 数字信号并将数字信号发送到所述的指令匹配模块。通过语音控制不倒翁的运动状态，控 制过程较为方便快捷，具有较高的互动性和趣味性。
[0009] 控制以上所述的不倒翁的重心的方法，包括以下步骤： .[指令接收模块接收由用户发送的有效控制指令并将有效控制指令发送至指令匹配 模块，指令匹配模块将接收到的有效控制指令与指令库中存储的待匹配指令集合进行匹 配，当有效控制指令为第一有效指令时，指令匹配模块根据该第一有效指令中包含的动作 指令判断该第一有效指令与第一大类指令集合中的一条第一待匹配指令匹配，并执行步骤 I;当有效控制指令为第二有效指令时，指令匹配模块根据该第二有效指令中的动作指令 判断该第二有效指令与第二大类指令集合中的一条第二待匹配指令匹配，并执行步骤; =指令匹配模块将与判断得到的该条第一待匹配指令对应的计算序号和该第一有效 指令中包含的待计算参数发送至参数计算模块，由参数计算模块根据获取的待计算参数及 计算序号进行对应的计算处理得到相应的电机控制参数，再由参数计算模块将计算处理得 到的电机控制参数输入电机控制模块，电机控制模块根据获取的电机控制参数控制第一驱 动电机及/或第二驱动电机开始运转，最终不倒翁根据重心定位块的移动状态执行相应的 动作； I.指令匹配模块将与判断得到的该条第二待匹配指令对应的电机控制参数输入电机 控制模块，电机控制模块根据获取的电机控制参数控制第一驱动电机及/或第二驱动电机 开始运转，最终不倒翁根据重心定位块的移动状态执行相应的动作。
[0010] 所述的动作指令为第一动作指令或第二动作指令或第三动作指令，所述的第一动 作指令用于使不倒翁倾倒后保持不动，所述的第二动作指令用于使不倒翁先倾倒再恢复初 始直立状态，所述的第三动作指令用于使不倒翁以固定倾角持续旋转。
[0011] 与所述的第一动作指令对应的待计算参数