角度校准方法、舵机、积木机器人及存储介质与流程

本发明属于舵机技术领域，尤其涉及一种角度校准方法、舵机、积木机器人及存储介质。

背景技术：

舵机是一种角度伺服驱动器，广泛应用于角度不断变化并可以保持的机器人、船舶、飞行器等设备。近年来，随着机器人技术的发展，各种类型的机器人层出不穷，并开始走入千家万户，成为人们日常生产和生活的一部分。积木机器人通过舵机拼装组成，能够根据实际需要改变拼装结构，可以培养用户的动手能力和逻辑思维能力，广受欢迎。

然而，现有的积木机器人的舵机需要按照特定的拼装角度进行拼装，拼装错误会导致积木机器人在运行过程中发生关节卡死甚至损坏的问题，并且这种问题往往在积木机器人整机安装完成并运行时才会被发现。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种角度校准方法、舵机、积木机器人及存储介质，以解决现有的积木机器人的舵机需要按照特定的拼装角度进行拼装，拼装错误会导致积木机器人在运行过程中发生关节卡死甚至损坏的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种角度校准方法，应用于舵机，所述舵机包括舵盘和舵盘连接件，所述舵盘为正多边形；

所述角度校准方法包括：

获取角度校准指令，所述角度校准指令携带有所述舵机的理想转动角度的信息；

根据所述舵机的实际转动角度、所述正多边形的边数和所述舵机的理想转动角度，确定校准角度；

控制所述舵机由所述实际转动角度转动至所述校准角度，完成对所述舵机的转动角度的校准。

本发明实施例的第二方面提供了一种舵机，包括舵盘、舵盘连接件、存储器、控制器以及存储在所述存储器中并可在所述控制器上运行的计算机程序，所述舵盘为正多边形；

所述控制器执行所述计算机程序时实现本发明实施例第一方面的角度校准方法的步骤。

本发明实施例的第三方面提供了一种积木机器人，包括至少一个本发明实施例第二方面的舵机；

两个所述舵机相互连接时，其中一个所述舵机的舵盘与另一个所述舵机的舵盘连接件连接；

所述舵机与具有所述舵盘或所述舵盘连接件的其他部件相互连接时，所述舵机的舵盘与其他部件的舵盘连接件连接，或者，所述舵机的舵盘连接件与其他部件的舵盘连接。

本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被控制器执行时实现本发明实施例第一方面的角度校准方法的步骤。

本发明实施例通过提供一种应用于舵机的角度校准方法，使舵机包括舵盘和舵盘连接件，使舵盘为正多边形；通过获取携带有舵机的理想转动角度的信息的角度校准指令，并根据舵机的实际转动角度、最大转动角度、正多边形的边数和理想转动角度，确定校准角度，然后控制舵机由实际转动角度转动至校准角度，完成对舵机的转动角度的校准，使舵机自动转动至正确的角度，使得两个舵机之间、舵机与具有舵盘或舵盘连接件的其他部件之间能够以任意角度进行自由拼装，简化了拼装过程，提高了舵机的拼装效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的舵机的立体视图；

图2是本发明实施例一提供的舵机的侧视图；

图3是本发明实施例一提供的舵机的拼装状态的示意图；

图4是本发明实施例一提供的角度校准方法的流程示意图；

图5是本发明实施例二提供的角度校准方法的流程示意图；

图6是本发明实施例三提供的舵机的结构示意图；

图7是本发明实施例三提供的计算机程序的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

实施例一

如图1所示，本实施例提供了一种舵机1，包括舵盘11和舵盘连接件12，舵盘11的形状为正多边形。

在具体应用中，可以根据实际需要将舵盘的形状设置为任意正多边形，例如，正三角形、正四边形、正五边形等。正多边形也可以是圆角正多边形。

图1示例性的示出舵盘11为圆角正四边形。

在具体应用中，两个舵机相互连接并拼装在一起时，其中一个舵机的舵盘与另一个舵机的舵盘连接件连接；

舵机与具有舵盘或舵盘连接件的其他部件相互连接并拼装在一起时，舵机的舵盘与其他部件的舵盘连接件连接，或者，舵机的舵盘连接件与其他部件的舵盘连接。

在具体应用中，舵机的舵盘和舵盘连接件可以根据实际需要设置于舵机的任意位置，舵盘和舵盘连接件可以设置为任意构造，只要保证舵盘和舵盘连接件能构相互连接并拼装在一起即可，例如，舵盘和舵盘连接件可以为卡合连接结构、插接结构、耦合连接结构等。舵机还可以应用于机器人、飞行器、船舶等具有舵机的设备。当舵机应用于机器人时，其他部件可以是机器人的处理器、接收器、存储器、肢节等。机器人可以是积木机器人、循迹机器人、扫地机器人、教育机器人等任意类型的机器人。飞行器可以是无人机。

图1示例性的示出舵盘11为凸出设置于舵机1的本体的圆角正四边形结构，舵盘连接件12为凸出设置于舵机1的本体的h型结构；其中，舵盘连接件12包括对称设置的两个u型结构，u型结构的中央为一端敞口的u型凹槽，u型凹槽的槽底面积大于槽顶面积，槽底的对称线与槽顶的对称线重合，每个u型结构可以与一个舵盘连接，一个舵盘连接件可以与两个舵盘连接。

在具体应用中，两个图1所示的舵机相互连接时，其中一个舵机的舵盘与另一个舵机的舵盘连接件以卡合方式连接。

在具体应用中，每个舵机包括的舵盘和舵盘连接件的数量可以根据实际需要进行设置，可以在舵机的每个面都设置一个舵盘或一个舵盘连接件。

图1中示例性的示出舵机1包括一个舵盘11和两个舵盘连接件12，一个舵盘11和其中一个舵盘连接件12分别设置于舵机1的本体的两个相邻面，两个舵盘连接件12分别设置于舵机1的本体的两个相对面。

如图1或2所示，在本实施例中，舵机1的本体标定有第一角度标记101，舵盘11标定有第二角度标记111，舵机1的舵盘11与其他舵机的舵盘连接件相互连接且正确拼装在一起时，第一角度标记101正对第二角度标记111。

在具体应用中，角度标记可以根据实际需要标定为任意形状，角度标记可以是与舵机的本体或舵盘一体化设置的凹陷或凸起结构，也可以是通过胶水或紧固件设置于舵机的本体或舵盘的结构，还可以是印刷于舵机的本体或舵盘的图案。

图1和图2中示例性的示出第一角度标记101为l型狭槽，第二角度标记111为漏斗型凹槽，第一角度标记101正对第二角度标记111时，l型狭槽的一个端部正对漏斗型凹槽的末端。

在本实施例中，所述舵机的的转动角度范围为[0，θ]，所述舵盘相对于所述舵机的本体的转动角度范围也为[0，θ]；

其中，0＜θ≤2π。

在一个实施例中，θ＝2π。

如图3所示，示例性的示出了四组舵机的拼装状态；第一组的两个舵机中舵盘11和舵盘连接件12相互连接时，舵盘11和舵盘连接件12可以正确拼装在一起，其他三组的两个舵机中舵盘11和舵盘连接件12相互连接时，舵盘11和舵盘连接件12均无法正确拼装在一起。

在本实施例中，所述第一角度标记正对所述第二角度标记时，所述舵机的转动角度为一常量；

其中，0≤所述常量≤θ。

在具体应用中，第一角度标记正对第二角度标记时，舵机的转动角度为一固定不变的特定角度(即常量)，相应的，舵盘相对于舵机的本体的转动角度也为一常量。

如图4所示，本实施例还提供一种基于舵机1实现的角度校准方法，具体可以由舵机的控制器在运行计算机程序时执行。

在具体应用中，控制器可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用控制器、数字信号控制器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用控制器可以是微控制器或者该控制器也可以是任何常规的控制器等。

如图4所示，本实施例提供的角度校准方法，包括：

步骤s401、获取角度校准指令，所述角度校准指令携带有所述舵机的理想转动角度的信息。

在具体应用中，舵机在其舵盘按照标准角度校准模型与其他舵机或其他部件的舵盘连接件相互连接并上电之后，获取角度校准指令；当舵机应用于积木机器人时，舵机在用户按照标准角度校准模型将至少两个舵机拼装为积木机器人之后，获取角度校准指令；或者，舵机在用户将按照标准角度校准模型将至少一个舵机与其他部件拼装为积木机器人之后，获取角度校准指令。

在本实施例中，标准角度校准模型是指，舵机的舵盘与其他舵机或其他部件的舵盘连接件连接时，舵机的舵盘的任意边垂直于第一角度标记。

在具体应用中，舵机或积木机器人可以包括按键，角度校准指令由用户通过按压按键输入并发送至控制器。按键可以为实体的机械按键或触摸式虚拟按键。舵机或积木机器人还可以包括接收器，角度校准指令由用户通过用户终端向接收器发送，接收器接收角度校准指令之后发送给控制器。接收器可以为蓝牙模块、wifi模块、zigbee模块、红外通信模块等无线通信模块。用户终端可以是上位机(例如，个人计算机)、手机、平板电脑、笔记本电脑、云服务器、智能手环、个人数字助理等。

在本实施例中，理想转动角度为：理想状态下，舵盘与其他舵机的舵盘按照标准角度校准模型连接件正确拼装在一起时，舵机的转动角度。

步骤s402、根据所述舵机的实际转动角度、所述正多边形的边数和所述舵机的理想转动角度，确定校准角度。

在本实施例中，实际转动角度为舵机接收到角度校准指令时的转动角度，实际转动角可以由控制器在接收到角度校准指令时读取。校准角度为：实际状态下，舵盘与其他舵机的舵盘按照标准角度校准模型连接件正确拼装在一起时，舵机的转动角度。

步骤s403、控制所述舵机由所述实际转动角度转动至所述校准角度，完成对所述舵机的转动角度的校准。

在具体应用，确定校准角度之后，控制舵机转动至该校准角度，即可完成多舵机的转动角度的校准，使舵机的第二标记正对与其连接的其他舵机的第一角度标记。

本实施例通过提供一种应用于舵机的角度校准方法，使舵机包括舵盘和舵盘连接件，使舵盘为正多边形；通过获取携带有舵机的理想转动角度的信息的角度校准指令，并根据舵机的实际转动角度、最大转动角度、正多边形的边数和理想转动角度，确定校准角度，然后控制舵机由实际转动角度转动至校准角度，完成对舵机的转动角度的校准，使舵机自动转动至正确的角度，使得两个舵机之间、舵机与具有舵盘或舵盘连接件的其他部件之间能够以任意角度进行自由拼装，简化了拼装过程，提高了舵机的拼装效率。

实施例二

如图5所示，在本发明的一个实施例中，步骤s402包括：

步骤s501、根据所述所述舵机的最大转动角度和所述正多边形的边数，获取所述舵机的实际转动角度和所述舵机的理想转动角度之间的理想差值。

在本实施例中，理想差值是指理想状态下，舵盘与其他舵机的舵盘按照标准角度校准模型连接件自由拼装在一起时，舵机的实际转动角度和理想转动角度之间的角度差值。

步骤s502、根据所述舵机的实际转动角度和所述舵机的理想转动角度，获取所述舵机的实际转动角度和所述舵机的理想转动角度之间的实际差值。

在本实施例中，实际差值是指实际状态下，舵盘与其他舵机的舵盘按照标准角度校准模型连接件自由拼装在一起时，舵机的实际转动角度和理想转动角度之间的角度差值。

在具体应用中，由于难以使舵盘与其他舵机的舵盘按照标准角度校准模型连接件自由拼装在一起时，完全与按照标准角度校准模型一致，通常会与理想状态存在一定的偏差，这个偏差就是实际差值和理想差值之间的偏差。如果直接将舵机由实际转动角度转动至理想转动角度，无法消除实际偏差，会使得校准之后舵盘与其他舵机的舵盘按照标准角度校准模型连接件无法正确拼装在一起。

步骤s503、根据所述实际差值和所述理想差值，获取所述实际差值和所述理想差值之间的偏差；

步骤s504、在所述偏差的绝对值最小时，根据所述舵机的实际转动角度和所述理想差值，确定校准角度。

在本实施例中，所述理想差值的计算公式为：e＝i×(2π/n)；

所述实际差值的计算公式为：e′＝i×(2π/n)+e＝a-b；

所述偏差的计算公式为：e＝a-i×(2π/n)-b；

所述偏差的绝对值的计算公式为：e′＝|a-i×(2π/n)-b|；

所述校准角度的计算公式为：a′＝a-i×(2π/n)；

其中，e表示多数理想差值，e′表示所述实际差值，e表示所述偏差，e′表示所述偏差的绝对值，a′表示所述校准角度，a表示所述舵机的实际转动角度，n表示所述正多边形的边数，b表示所述理想转动角度，i∈[－(n-1)，n－1]且i的取值条件为使得e′最小，n≥3且n为整数。

在具体应用中，通过确定使得偏差的绝对值最小的i，并根据所确定的i计算校准角度，再将舵机由实际转动角度转动至校准角度，完成对舵机的转动角度的校准，消除了偏差。

本实施例通过根据舵机的实际转动角度、正多边形的边数和理想转动角度，确定校准角度，将舵机由实际转动角度转动至校准角度，完成对舵机的转动角度的校准，消除了难以使舵盘与其他舵机的舵盘按照标准角度校准模型连接件自由拼装在一起时，所引入的一致性偏差，整个校准过程可以自动完成，校准效率和精度高，当舵机应用于积木机器人时，有效提高了积木机器人的拼装效率且一致性好。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

实施例三

如图6所示，在实施例一的基础上，本实施例提供一种舵机1，包括舵盘11(图中未示出)、舵盘连接件12(图中未示出)、存储器13、控制器14以及存储在存储器13中并可在控制器14上运行的计算机程序131，例如，角度校准程序。控制器14执行计算机程序131时实现实施例一或实施例二中角度校准方法的步骤，例如图4所示的步骤s401至s403。

示例性的，计算机程序131可以被分割成一个或多个模块，一个或者多个模块被存储在存储器13中，并由控制器14执行，以完成本发明。一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序131在舵机1中的执行过程。

如图7所示，在一个实施例中，计算机程序131可以被分割成获取模块1311、确定模块1312及控制模块1313，各模块具体功能如下：

获取模块1311，用于获取角度校准指令，所述角度校准指令携带有所述舵机的理想转动角度的信息；

确定模块1312，用于根据所述舵机的实际转动角度、所述正多边形的边数和所述舵机的理想转动角度，确定校准角度；

控制模块1313，用于控制所述舵机由所述实际转动角度转动至所述校准角度，完成对所述舵机的转动角度的校准。

在一个实施例中，确定模块1312可以被分割成第一获取单元、第二获取单元、第三获取单元及确定单元，各单元具体功能如下：

第一获取单元，用于根据所述正多边形的边数，获取所述舵机的实际转动角度和所述舵机的理想转动角度之间的理想差值；

第二获取单元，用于根据所述舵机的实际转动角度和所述舵机的理想转动角度，获取所述舵机的实际转动角度和所述舵机的理想转动角度之间的实际差值；

第三获取单元，用于根据所述实际差值和所述理想差值，获取所述实际差值和所述理想差值之间的偏差；

确定单元，用于在所述偏差的绝对值最小时，根据所述舵机的实际转动角度和所述理想差值，确定校准角度。

多个舵机可拼装构成积木机器人。舵机可包括，但不仅限于，舵盘、舵盘连接件、存储器、控制器，还可以包括电机、可调电位器和变速齿轮组等。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是舵机的示例，并不构成对舵机的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如舵机还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

在具体应用中，控制器可以是中央处理单元，还可以是其他通用控制器、数字信号控制器、专用集成电路、现成可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用控制器可以是微控制器或者该控制器也可以是任何常规的控制器等。

存储器可以是舵机的内部存储单元，例如舵机的硬盘或内存。存储器也可以是舵机的外部存储设备，例如舵机上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard，smc)，安全数字(securedigital，sd)卡，闪存卡(flashcard)等。进一步地，存储器还可以既包括舵机的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器用于存储计算机程序以及舵机所需的其他程序和数据。存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/舵机和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/舵机实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被控制器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。