一种磁力可控的全自动黑板擦及教学系统的制作方法

本发明涉及一种黑板清洁装置，更具体地说，涉及一种磁力可控的全自动黑板擦及教学系统。

背景技术：

在学校等场所日常的教学过程中，黑板是不可缺少的教具之一。通常，传统意义上的黑板指的是可以用粉笔书写的坚硬平面，需要通过黑板擦等工具进行擦除处理，从而实现黑板的反复使用。传统的手动黑板擦在使用过程中，需要手臂进行反复运动，引起人体的劳累。同时，黑板在擦除过程中产生的粉灰被师生吸入肺部，严重危害健康。

目前已公开了全自动黑板擦来解决上述问题，如专利申请号：2014202315938，申请日：2014年5月7日，专利名称为：全自动黑板擦，该申请案公开了一种全自动黑板擦，包括黑板擦本体、行走装置、擦拭装置、行走电机、吸附磁铁、擦拭电机、毛刷和控制电路装置，行走装置布置于黑板擦本体底部的两侧，擦拭装置布置于黑板擦本体底部的中央，控制电路装置布置在黑板擦本体内；使用时，打开电源开关，控制电路装置向擦拭电机发送电信号，擦拭电机带动毛刷擦拭，清洁黑板，同时，控制电路装置向行走电机发送电信号，吸附磁铁将黑板擦本体吸附在黑板上，行走电机传动履带在黑板上按指定路线行走擦拭。

又如专利申请号2015201851951，申请日：2015年3月31日，专利名称为：一种设有位置传感器的自动黑板擦，该申请案公开了一种新型黑板擦，包括，擦布、自走驱动装置、磁力吸附装置、静电吸尘装置、控制电路和壳体；控制电路设置在所述壳体内，擦布设置在所述壳体的底面，自走驱动装置设置于所述壳体的两侧；磁力吸附装置与所述自走驱动装置采用一体式设计或分体式设计；静电吸尘装置设置在所述壳体的两侧面或所述壳体的四个侧面上；自走驱动装置和所述静电吸尘装置分别与所述控制电路电连接；壳体内还设置有电池盒。

但经使用后发现，采用这些方案时，黑板擦时常从黑板上脱落，造成黑板擦的损坏，或者黑板擦在黑板上很难移动，擦除效率很低，影响课堂效率的提升。

技术实现要素：

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中全自动黑板擦在使用过程中容易从黑板上脱落，或者由于磁力过大导致黑板擦移动困难的不足，本发明提供了一种磁力可控的全自动黑板擦，通过增减磁铁的数量和调整磁铁到黑板的距离来控制全自动黑板擦对于黑板的磁力大小。本发明还提供了一种带有该磁力可控的全自动黑板擦的教学系统，减少了教师在教学过程中擦黑板的时间，提高了课堂效率。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种磁力可控的全自动黑板擦，包括黑板擦壳体以及设置在黑板擦壳体底面的驱动单元、擦除单元和磁力单元；磁力单元包括磁铁、压缩弹簧和磁力单元壳体；磁力单元壳体内层叠设置有至少一块磁铁，压缩弹簧位于磁力单元壳体内，且压缩弹簧的一端抵住黑板擦壳体，压缩弹簧的另一端抵住磁铁；所述擦除单元用于擦除黑板表面粉尘；所述驱动单元用于驱动黑板擦壳体移动。

进一步地，黑板擦壳体的底面设置有外卡和内卡，擦除单元可拆卸安装在外卡和内卡之间。

进一步地，擦除单元包括干擦模块和湿擦模块，干擦模块位于湿擦模块的外侧。

进一步地，驱动单元包括沿黑板擦壳体长度方向设置的两组万向轮，万向轮通过伺服电机驱动。

进一步地，磁力单元壳体的底端距离黑板擦壳体的底面的距离小于万向轮距离黑板擦壳体的底面的距离。

进一步地，还包括调节螺栓，磁铁上开设有定位孔，调节螺栓穿过定位孔与黑板擦壳体相连接，通过调节螺栓控制磁铁相对黑板擦壳体底面的距离。

进一步地，磁力单元壳体内对称设置有4个压缩弹簧，且压缩弹簧的上端与黑板擦壳体的底面固定连接。

进一步地，磁力单元壳体内设置有垫板，磁铁位于垫板与压缩弹簧之间；垫板上开设有螺栓孔，用于与调节螺栓配合。

进一步地，黑板擦壳体内设置有供电单元和控制单元，供电单元用于为驱动单元和控制单元供电；控制单元用于控制驱动单元工作。

本发明的一种教育系统，包含黑板，以及上述的磁力可控的全自动黑板擦，黑板为铁质磁性黑板。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种磁力可控的全自动黑板擦，黑板擦壳体的底面设置有磁力单元壳体，磁力单元壳体内设置有磁铁，使用该全自动黑板擦时，可以增减磁铁的数量来控制全自动黑板擦相对于黑板的磁力大小；此外，磁力单元壳体内设置有压缩弹簧，压缩弹簧的一端抵住黑板擦壳体的底面，另一端抵住磁铁，这种结构能够确保全自动黑板擦在使用过程中，磁铁能够贴紧磁力单元壳体的底面，从而提供足够的磁力。

(2)本发明的一种磁力可控的全自动黑板擦，磁铁上开设有定位孔，调节螺栓穿过定位孔与黑板擦壳体相连接，使用时可以通过调节螺栓控制磁铁相对黑板擦壳体底面的距离，实现全自动黑板擦对于黑板的磁力大小的连续调整，使得全自动黑板擦既不会从黑板上脱落，也不会因磁力过大而无法移动。

(3)本发明的一种磁力可控的全自动黑板擦，磁力单元壳体内对称设置有4个弹簧，这种结构使得磁铁受到的压缩弹簧的推力始终是均匀的，从而确保磁铁始终与黑板平面平行；压缩弹簧的上端与黑板擦壳体的底面固定连接，更换磁铁时，弹簧不会从黑板擦壳体的底面脱落或直接掉出。

(4)本发明的一种磁力可控的全自动黑板擦，黑板擦壳体底面设置有外卡和内卡，擦除单元可拆卸安装在外卡和内卡之间，擦除单元包括干擦模块和湿擦模块，全自动黑板擦在使用时，由于干擦模块位于湿擦模块的外侧，擦除后的黑板始终为干的，可以直接书写，可拆卸的结构方便在使用及维修过程中更换擦除单元。

(5)本发明的一种磁力可控的全自动黑板擦，磁力单元壳体内设置有垫板，该垫板能够防止全自动黑板擦使用时产生的粉尘对磁铁的污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明的全自动黑板擦侧面剖视示意图；

图2为本发明的全自动黑板擦俯视示意图；

图3为本发明的全自动黑板擦底面剖视示意图；

图4为本发明的磁力单元示意图；

示意图中的标号说明：100、黑板擦壳体；110、边卡；120、干擦模块；130、湿擦模块；140、黑板擦下盖板；150、内卡；210、万向轮；220、电源；230、电源盖板；310、磁铁；320、磁力单元盖板；330、螺母；340、调节螺栓；350、压缩弹簧；360、隔板；370、磁力单元壳体；410、手写触摸屏；411、显示屏；412、显示屏边框；413、电源开关；420、控制芯片；430、碰撞传感器；440、位移传感器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

结合图1～4，本实施例的一种磁力可控的全自动黑板擦，包括黑板擦壳体100以及设置在黑板擦壳体100底面的磁力单元、驱动单元和擦除单元。磁力单元用于将黑板擦壳体100吸附在黑板上，驱动单元用于驱动黑板擦壳体100在黑板上沿预设的方向移动，在黑板擦壳体100的移动过程中，擦除单元可完成对黑板的擦除。

本实施例中磁力单元包括磁铁310、压缩弹簧350和磁力单元壳体370，磁铁310和压缩弹簧350位于磁力单元壳体370内，磁铁310层叠分布，压缩弹簧350的一端抵住黑板擦壳体100，压缩弹簧350的另一端抵住磁铁310，压缩弹簧350始终将磁铁310顶紧在磁力单元壳体370的底面上。通过增加或减少层叠分布的磁铁310的数量来实现全自动黑板擦对黑板的磁力大小的控制。当增加或减少磁铁310的数量时，可以在相同的距离下增加磁铁310与黑板面之间的吸附力，防止全自动黑板擦在使用过程中从黑板面上脱落。

本实施例中驱动单元包括沿黑板擦壳体100长度方向设置的两组万向轮210。黑板擦壳体100内设置有伺服电机，该伺服电机驱动两组万向轮动作，使全自动黑板擦往预设的方向移动。该结构在现有技术中已可实现，本实施例不再赘述。

本实施例中的擦除单元安装在黑板擦壳体100的底面，包括干擦模块120和湿擦模块130。干擦模块120在全自动黑板擦使用前后均保持干燥状态，可以由无静电全棕羊毛材料制成；湿擦模块130在全自动黑板擦使用前需沾水打湿，可以由水溶性无尘胶棉材料制成。干擦模块120位于湿擦模块130的外侧。全自动黑板擦进行工作时，始终是位于黑板擦壳体100底面一侧的干擦模块120先接触黑板上的待擦除区域并进行干擦，然后由位于干擦模块120内侧的湿擦模块130进行湿擦，最后位于黑板擦壳体100底面另一侧干擦模块120进行干擦。这种双效擦除模式能够更有效地擦除黑板上的粉笔字迹，且擦除后不需等待黑板晾干，可直接继续书写。为了方便全自动黑板擦使用前打湿湿擦模块130，或是使用后对擦除单元进行清洗，亦或是维修时对擦除单元进行更换，黑板擦壳体100的底面上还设置有外卡110和内卡150，擦除单元通过外卡110和内卡150的配合，可拆卸安装在黑板擦壳体100的底面上。

实施例2

本实施例作为实施例1的改进方案，具体的，磁力单元壳体370还可以设置调节螺栓340，磁铁310上开设与调节螺栓340配合的定位孔或螺孔。设置该调节螺栓340的目的在于，通过调节螺栓340控制磁铁310相对黑板擦壳体100底面的距离，从而实现全自动黑板擦对于黑板面的磁力大小的连续调整。为了实现上述目的，该调节螺栓340可以固定在黑板擦壳体100的底面，然后将磁铁310穿在调节螺栓340上，最后旋紧螺母330。当螺母330接触到磁铁310后，继续旋紧螺母，压缩弹簧350将会顶紧磁铁310，此时可以适当旋紧或者旋松螺母，以调整磁铁310对于黑板擦壳体100底面的距离，从而使全自动黑板擦对于黑板的磁力达到所需的范围。此外，也可以在黑板擦壳体100底面上设置具有螺孔的凸起或是直接在黑板擦壳体100底面上开设螺孔，调节螺栓340也可以是螺钉结构，通过螺纹啮合实现上述目的。

目前存在的磁性黑板檫在使用过程中存在较多问题，其中一个问题便是对黑板上粉尘的擦净程度难以保证。为了保证能够有效擦除粉尘，很多磁性黑板擦所带有的磁力较大，从而保证海绵等擦除体与黑板间有较大的摩擦力，则导致黑板擦难以自动行走，而且很多粉尘被擦除后会积聚在擦除体与黑板之间，影响使用。如果磁性黑板擦所带有的磁力较小，虽然能够保证行走效率，但是海绵等软性擦除体与黑板间的摩擦力不够，无法有效擦除粉尘。

而本实施例中的结构通过调节螺栓340来控制磁铁310相对黑板的距离，从而使行走速度和擦除的效果均能够得到满足，符合使用要求。

磁力单元壳体370的底端距离黑板擦壳体100的底面的距离应小于万向轮210距离黑板擦壳体100的底面的距离。设置上述结构的原因在于，一方面，当磁力单元壳体370的底端距离黑板擦壳体100的底面的距离大于万向轮210距离黑板擦壳体100的底面的距离时，将全自动黑板擦吸附在黑板上，黑板擦壳体100的底面接触黑板面，而万向轮210无法接触黑板面，这种情况下的全自动黑板擦无法移动；另一方面，当两者距离黑板擦壳体100的底面的距离相等时，磁力单元壳体370的底端与万向轮同时接触黑板面，从而影响全自动黑板擦在黑板上的移动，也可能刮伤黑板面并发出刺耳的声音。

作为本实施例的进一步优化，磁力单元壳体370可以是非封闭式的结构，即不设置有底面，而设置有垫板320。该垫板320上开设有与调节螺栓340配合的定位孔，能够方便调整磁铁310对于黑板擦壳体100底面的距离，同时也可以防止全自动黑板擦使用扬起的粉尘污染磁铁310。

实施例3

本实施例的一种磁力可控的全自动黑板擦，其结构与实施例2基本相同，其不同之处在于：磁力单元壳体370内对称设置有4个压缩弹簧350，这4个压缩弹簧350可以分别位于磁力单元壳体370内的四个角，且压缩弹簧350的上端与黑板擦壳体100的底面固定连接。采用这种结构的目的在于，当增减磁铁310的数量或者调整磁铁310对于黑板擦壳体100底面的距离时，压缩弹簧350对于磁铁310的整体推力是均匀的，从而确保磁铁310始终平行于黑板面。

作为本实施例的进一步优化，可以在压缩弹簧350和磁铁310设置隔板360，该隔板360设置有与调节螺栓340配合的定位孔，可以防止弹簧在压缩时刮伤磁铁310，并将4个压缩弹簧350的推力整合成同一推力，从而确保磁铁310始终平行于黑板面。

实施例4

本实施例的一种磁力可控的全自动黑板擦，其结构与实施例3基本相同，其不同之处在于：黑板擦壳体100内设置有供电单元和控制单元。供电单元可以是设置在黑板擦壳体100上端的电源腔内的电源220，该电源既可以为驱动单元的伺服电机供电，也可以为控制单元的元器件供电。进一步地，电源腔上可以设置有电源盖板230，方便在电源220电量耗尽后更换电源220。

控制单元用于控制驱动单元工作，包括位于黑板擦壳体100顶面的手写触摸屏410和位于黑板擦壳体100内的控制芯片420，以及相应设置在黑板擦壳体100内的碰撞传感器430和位移传感器440。手写触摸屏410包括显示屏411、显示屏边框412和位于显示屏边框412上的电源开关413，该显示屏411可以显示如时间、日期等信息，以及电源220的剩余电量，该电源开关413可以用来控制供电单元的供电。碰撞传感器430和位移传感器440可以采集黑板擦壳体100的位置信息和位移信息，并传送给控制芯片420，控制芯片420按照预先编辑好的程序处理这些信息，并向驱动单元发出指令。该控制单元也可以使用现有技术中的其他方案进行控制，只要能够实现擦除运动，没有具体限制。

作为本实施例的进一步优化，黑板擦壳体100的底面可以设置为可拆卸的黑板擦下盖板140，以方便检修时对上述的控制单元进行更换。

实施例5

本实施例的一种教育系统，包含上述的全自动黑板擦以及黑板，该黑板为铁质磁性黑板，且黑板的四周带有边框。

当需要使用全自动黑板擦擦除黑板时，具体的步骤如下：

s1：将干擦模块120和湿擦模块130从黑板擦壳体100底面上取下，再将湿擦模块130用水打湿，最后将干擦模块和湿擦模块安装在黑板擦壳体100底面；

s2：在磁力单元壳体370内放置1～6块磁铁310，通过调节螺母控制磁铁310与黑板擦壳体100底面的距离，使全自动黑板擦既不会从黑板上脱落，又不至于吸附过紧而导致位移困难；

s3：打开电源开关413，并将全自动黑板擦放置在黑板的左下角；

s4：全自动黑板擦开始水平向黑板的另一侧移动，当全自动黑板擦接触到黑板的边框时，碰撞传感器430向控制芯片420传输电信号，全自动黑板擦停止运动；

s5：全自动黑板擦开始竖直向黑板的上端移动，当全自动黑板擦移动距离达到全自动黑板擦的宽度时，位移传感器440向控制芯片420传输电信号，全自动黑板擦停止运动；

s6：重复s4和s5，当全自动黑板擦竖直移动距离未达到全自动黑板擦的宽度就已经接触到黑板的上边框时，位移传感器440和碰撞传感器430向控制芯片420传输电信号，全自动黑板停止运动，并执行一次s4；

s7：全自动黑板擦竖直向下移动，当全自动黑板擦接触到黑板的下边框时，停止运动，完成擦除工作。

以上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。