专利名称：小学用模块化机器人教学辅助平台的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种教具，特别是一种小学用模块化机器人教学辅助平台，应用于小学教学。
背景技术：
随着当前信息的飞速发展，小学教育中知识更新、丰富教学教法尤其重要。利用机器人教学辅助平台可以在教学中让小学生潜移默化的接触到所学知识在科技活动，日常生活的用途。让学生开拓思路，通过合适的平台与相应的内容将小学课改大纲所要求学生掌握的内容通过平台展现给学生，学生学习起来事半功倍，但是这种机器人教学辅助平台资源还比较少，有待于开发填充，促进教育的发展
发明内容
为了丰富机器人教学辅助教具，本发明提供了一种小学用模块化机器人教学辅助
T D O本发明采用的技术方案为一种小学用模块化机器人教学辅助平台，其特征在于包括工作平台、直线移动模块、旋转模块和操作模块；直线移动模块设有电机，电机通过联轴器驱动连接滚珠丝杠，滚珠丝杠与固定在动运动平台丝母配合带动运动平台做直线运动；旋转控制模块设有电机，电机驱动连接有圆盘；操作模块上设有支臂，支臂末端连接有操作头；直线移动模块的运动平台上设有安装孔，可连接旋转模块或操作模块或其他直线移动模块，组合后设置在工作平台上。所述的操作头为电磁铁、机械手抓或书写雕刻工具。所述直线移动模块连接在另一直线移动模块上，直线移动模块为两个与旋转模块组成两维平面加旋转运动机构。所述的操作模块连接在一直线移动模块的运动平台上。所述的直线移动模块连接在另一直线移动模块上，构成一两维平面运动操作机构。所述的直线移动模块为三个，组成三维运动机构。所述操作模块连接在三维运动机构上。 所述旋转模块连接在三维运动机构上。所述的直线移动模块为三个，两个直线移动模块为与旋转模块组成两维平面加旋转运动机构，另一直线移动模块与操作模块组成与上述两维平面垂直的Z轴运动机构。对应所述运动平台设有现对固定的时间、长度刻度尺。本发明的有益效果是模块化机器人教学辅助平台作为小学数学用基础教学平台使用，通过教学辅助平台中的多个直线移动模块及旋转模块的组合，完成与小学数学教学大纲相配套的教学工作。学生通过机器人的控制过程中，学习方向、方位、时间、距离、角度、图形等教学内容，利用高科技的机器人技术辅助教学，拓展小学生的知识面，提高动手能力与思维能力。通过模块化机器人教学辅助平台实现机器人的运动，可以让学生了解和掌握除了网络、计算机以外的信息技术。通过模块化机器人教学辅助平台既可以让学生能够有效掌握教学大纲所要求的知识点，还是培养学生创造性思维和动手能力的一个极佳的工具。而机器人教育走进课堂将在我国中小学信息技术教学领域引领教育理念和实际应用的变革。
图I为本发明实施例中一个直线移动模块和工作平台组合示意图。图2为本发明实施例中两个直线移动模块组合示意图。图3为本发明实施例中两个直线移动模块和一个旋转模块组合示意图。图4为本发明实施例中三个直线移动模块和一个操作模块组合示意图。图5、6为本发明实施例为本发明三个直线移动模块和一个旋转模块、一个操作模块组合的两种构型示意图。 图中标号名称I工作平台；2直线移动模块；3旋转模块；4操作模块；5电机；6滚珠丝杠；7运动平台；8联轴器；9支臂。
具体实施例方式本发明实施例如各图所示，该小学用模块化机器人教学辅助平台包括工作平台I、三个直线移动模块2、旋转模块3和操作模块4，直线移动模块2设有电机5，电机5通过联轴器8驱动连接滚珠丝杠6，滚珠丝杠6与固定在动运动平台7丝母配合带动运动平台7做直线运动；旋转控制模块设有电机，电机驱动连接有圆盘；操作模块4上设有支臂9，支臂9末端连接有操作头，操作头为电磁铁、机械手抓或书写雕刻工具，可根据需要安装连接即可；直线移动模块2的运动平台7上设有安装孔，可连接旋转模块3或操作模块4或其他直线移动模块2，组合后设置在工作平台I上；各模块间可实现不同组合方式，用于完成不同内容的教学内容，具体组合如下
如图I所示，直线移动模块2与工作平台I相连接，直线移动模块2与图2中的直线移动模块2结构相同，安装在工作平台I下面，电机5通过联轴器8带动滚珠丝杠6，滚珠丝杠6上的丝母带动运动平台7进行直线移动，电机5的转动由滚珠丝杠6将旋转运动变为直线运动输出。对应所述运动平台7设有现对固定的时间、长度刻度尺。来了解移动的位移情况，可应用于时间、长度的教学。如图2所示，为由两个直线移动模块组成的二自由度的教学辅助平台，它可以在一个平面上任意运动，X，Y轴上都包含有一个刻度尺如直尺，通过上面的刻度，可以知道移动的距离，这样可以对距离，位移等教学工作，也可以进行比例尺，速度等的计算统计，可以完成距离,位移、测量等教学内容。如图3所示，为由两个直线移动模块和一个旋转模块组成的三自由度的教学辅助平台，它可以在一个平面内任意运动，并且在垂直这个平面的方向上可以旋转，可用于圆弧周长的教学工作，使用时在圆盘圆周上固定一条线，固定在平台某处，然后直线移动模块沿着直线方向运动，此时平台运动的距离，就体现在圆盘的弧长；通过圆盘上设置时间刻度、角度刻度来完成时间、角度的认知教学；空间教学可通过圆盘的旋转来完成，旋转体为其一种表现形式，而立方体则通过其他的教具来完成。
如图4所示，为由三个直线移动模块和一个操作模块组成的三自由度的教学辅助平台，它可以在一个三维立体范围内任意运动，通过XYZ轴的运动，与教具相配合来完成方向和位置的教学，例如上下，左右，前后位置关系；还可以利用直线、空间斜线的三维运动进行有关测量方面的教学；通过圆盘上设置360度方向刻度标有东南西北，或通过XYZ轴的运动均可进行有关位置和方向方面的教学；平面图形绘制教学方面，可使用Z轴连接的操作模块来完成，比如抓一只笔即可绘制平面图形。如图5、6所示，为由三个直线运动模块和一个旋转模块组成的教学辅助平台，其中图5中的旋转模块的安装在两个直线运动模块上，一个直线运动模块在工作平台I上固定起辅助作用；图6中的三个直线移动模块组合在一起，旋转模块安装在工作平台I上；用于完成方位、旋转体的认知，立体图形绘制等教学内容。各种组合形式，根据教学内容的不同会应用不同的操作模块7，操作模块7包括有电磁铁、气动手爪和记号笔，用于物体的拾取、抓取和图形轨迹的绘制等工作要求。上述各种模块化教学平台组合通过计算机PCI运动控制卡控制。 模块化机器人教学辅助平台的特点多方向运动，每个运动方向的空间夹角为直角。可以实现自动控制，通过与教学辅助平台配套的软件来完成模块的运动。平台由通过教学辅助平台中的工作平台、多个直线移动模块、旋转模块和操作模块的组合构成，完成与小学数学教学大纲相配套的教学工作。学生通过机器人的控制过程中，学习方向、时间、空间、测量、角度、图形、统计等教学内容。
权利要求
1.一种小学用模块化机器人教学辅助平台，其特征在于包括工作平台(I)、直线移动模块(2 )、旋转模块(3 )和操作模块(4 );直线移动模块(2 )设有电机(5 )，电机(5 )通过联轴器驱动连接滚珠丝杠(6 )，滚珠丝杠(6 )与固定在运动平台(7 )丝母配合带动运动平台(7 )做直线运动；旋转控制模块设有电机，电机驱动连接有圆盘；操作模块(4)上设有支臂(9)，支臂(9)末端连接有操作头；直线移动模块(2)的运动平台(7)上设有安装孔，可连接旋转模块(3)或操作模块(4)或其他直线移动模块(2)，组合后设置在工作平台(I)上。
2.根据权利要求I所述的小学用模块化机器人教学辅助平台，其特征在于所述的操作头为电磁铁、机械手抓或书写雕刻工具。
3.根据权利要求I所述的小学用模块化机器人教学辅助平台，其特征在于所述一个直线移动模块(2 )连接在另一直线移动模块(2 )上，直线移动模块(2 )为两个，与旋转模块(3 )组成两维平面加旋转运动机构。
4.根据权利要求I或2所述的小学用模块化机器人教学辅助平台，其特征在于所述的操作模块(4)连接在一直线移动模块(2)的运动平台(7)上。
5.根据权利要求4所述的小学用模块化机器人教学辅助平台，其特征在于所述的直线移动模块(2 )连接在另一直线移动模块(2 )上，构成一两维平面运动操作机构。
6.根据权利要求I所述的小学用模块化机器人教学辅助平台，其特征在于所述的直线移动模块(2)为三个，组成三维运动机构。
7.根据权利要求6和2所述的小学用模块化机器人教学辅助平台，其特征在于所述操作模块(4)连接在三维运动机构上。
8.根据权利要求7所述的小学用模块化机器人教学辅助平台，其特征在于所述旋转模块(3)连接在运动平台(7)上。
9.根据权利要求I或2所述的小学用模块化机器人教学辅助平台，其特征在于所述的直线移动模块(2 )为三个，其中两个直线移动模块(2 )为与旋转模块(3 )组成两维平面加旋转运动机构，另一直线移动模块(2)与操作模块(4)组成与上述两维平面垂直的Z轴运动机构。
10.根据权利要求I所述的小学用模块化机器人教学辅助平台，其特征在于对应所述运动平台(7)设有现对固定的时间、长度刻度尺。
全文摘要
一种小学用模块化机器人教学辅助平台，其特征在于包括工作平台、直线移动模块、旋转模块和操作模块；直线移动模块设有电机，电机通过联轴器驱动连接滚珠丝杠，滚珠丝杠与固定在动运动平台丝母配合带动运动平台做直线运动；旋转控制模块设有电机，电机驱动连接有圆盘；操作模块上设有支臂，支臂末端连接有操作头；直线移动模块的运动平台上设有安装孔，可连接旋转模块或操作模块或其他直线移动模块，组合后设置在工作平台上；本发明作为小学数学用基础教学平台使用，通过机器人的控制，学习位置方向、时间、测量、角度、图形、统计等教学内容，拓展小学生的知识面，提高动手能力与思维能力。
文档编号G09B25/02GK102881214SQ201210349118
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月20日 优先权日2012年9月20日
发明者赵利, 秦勇, 周焕成 申请人:哈尔滨宇坤科技开发有限公司