一種并行多用途教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺，具體應(yīng)用于學(xué)校教學(xué)進(jìn)行機(jī)電一體化綜合教學(xué)實(shí)驗(yàn)。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室是機(jī)械本科生學(xué)習(xí)機(jī)械基礎(chǔ)類課程的主要實(shí)驗(yàn)場所，受制于實(shí)驗(yàn)室中場地大小、設(shè)備容量和教學(xué)時間的限制，學(xué)生只能做一些簡單、經(jīng)典的認(rèn)知實(shí)驗(yàn)(陳列柜)、拆裝實(shí)驗(yàn)和測繪實(shí)驗(yàn)(減速器、發(fā)動機(jī)、變速器、小型臺鉆等)等，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容驗(yàn)證性的居多，缺乏主動性和獨(dú)立思考能力的訓(xùn)練，不利于學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
[0003]近年來新興的機(jī)械創(chuàng)新(設(shè)計)實(shí)驗(yàn)室，盡管加入了若干可通過調(diào)節(jié)參數(shù)改變機(jī)械性能的新實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并能夠進(jìn)行機(jī)構(gòu)的平面運(yùn)動和三維運(yùn)動組合設(shè)計，提高了實(shí)驗(yàn)的靈活性，但整個結(jié)構(gòu)依舊受制于固有的實(shí)驗(yàn)臺限制，無法實(shí)現(xiàn)新功能的添加。
[0004]申請人綜合分析了導(dǎo)致上述這些問題的原因，發(fā)現(xiàn)主要是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部空間利用率過低、實(shí)驗(yàn)器材缺乏組合使用的靈活性導(dǎo)致的，如果能夠找到一種提高機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室的空間利用率，減小設(shè)備重復(fù)投入并提高實(shí)驗(yàn)器件和設(shè)備的利用率的技術(shù)方案，顯然有助于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情，降低實(shí)驗(yàn)室的管理和使用成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的需要，申請人經(jīng)過大量實(shí)踐和研發(fā)，將倉儲技術(shù)、信息技術(shù)相結(jié)合，獲得了一種適用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺，該平臺實(shí)現(xiàn)了不同學(xué)生存取實(shí)驗(yàn)器材的并行化處理，且實(shí)驗(yàn)器材利用率提高。
[0006]具體的說，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種并行多用途教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺，包括倉庫，所述倉庫用來存放實(shí)驗(yàn)部件；連接入倉庫內(nèi)實(shí)驗(yàn)部件的自動出庫單元，該自動出庫單元與實(shí)驗(yàn)器材領(lǐng)用終端連接；實(shí)驗(yàn)器材領(lǐng)用和歸還終端，用于學(xué)生領(lǐng)用和歸還實(shí)驗(yàn)器材；實(shí)驗(yàn)操作平臺，用于學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和遠(yuǎn)程在線交互；門禁系統(tǒng)，用于鑒權(quán)進(jìn)入者信息。
[0008]為了便于獲取實(shí)驗(yàn)器材信息，在實(shí)驗(yàn)器材單體內(nèi)部嵌有RFID標(biāo)簽，標(biāo)簽內(nèi)含有該實(shí)驗(yàn)器材的基本信息。在使用時，實(shí)驗(yàn)器材領(lǐng)用和歸還終端、實(shí)驗(yàn)操作平臺上的電腦可均安裝和連接RFID讀卡器，以便及時讀取和獲得實(shí)驗(yàn)器材的信息，或在電腦上顯示與該器材有關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和使用方法。
[0009]本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)平臺在使用時，工作流程為:(1)學(xué)生自主通過實(shí)驗(yàn)室門禁系統(tǒng)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室；(2)然后在領(lǐng)用終端使用電腦選擇試驗(yàn)所需要的實(shí)驗(yàn)部件；(3)自動出庫單元將學(xué)生選取的部件運(yùn)送給學(xué)生；(4)學(xué)生取到部件后來到實(shí)驗(yàn)操作平臺獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，如有問題可以通過呼叫按鈕或者電腦的的交流軟件尋求指導(dǎo)老師的幫助；(5)試驗(yàn)完成后，在必要情況下指導(dǎo)老師可通過遠(yuǎn)程視頻對學(xué)生此次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評價打分；(6)學(xué)生歸還部件到歸還終端，入庫；(7)以上整個過程在實(shí)驗(yàn)室的服務(wù)軟件中記錄，以備查詢。
[0010]為了提高倉庫的存儲和使用效率，便于分類管理，所述倉位為立體倉儲結(jié)構(gòu)，內(nèi)部由多個倉庫隔間構(gòu)成，每個倉位具有一套自動出倉機(jī)械裝置，每個倉庫隔間具有門。
[0011]在此基礎(chǔ)上，為了與自動出庫單元對接，實(shí)現(xiàn)自動化操作，所述自動出倉機(jī)械裝置具有所放部件的特征，且不失一般性；所述門由具有計數(shù)功能的電磁鎖開關(guān)。該電磁鎖連接到自動出庫單元，由自動出庫單元控制其開啟和關(guān)閉。
[0012]在本發(fā)明的技術(shù)方案中，自動出庫單元是整個裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)核心，利用自動出庫單元實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)器材的快速運(yùn)輸。
[0013]其中，所述自動出庫單元包括機(jī)械單元和控制單元，其中機(jī)械單元包括安裝在輸送帶支架上的輥軸，輥軸上具有由電動機(jī)通過鏈傳動帶動的皮帶；控制單元包括處理器，在處理器上連接有鍵盤模塊、電源模塊和Flash存儲模塊，該處理器通過電機(jī)驅(qū)動器與機(jī)械單元的電動機(jī)連接。
[0014]通過上述結(jié)構(gòu)，電動機(jī)帶動皮帶將倉庫中的實(shí)驗(yàn)器材快速運(yùn)出；而控制單元從電腦得到學(xué)生選擇器件信息(器件名稱、個數(shù))，將數(shù)據(jù)通過RS485總線傳輸?shù)较挛粰C(jī)的處理器，從而控制機(jī)械部分準(zhǔn)確到達(dá)所指定位置選取器材并傳送到選取器材終端。
[0015]其中，控制單元的處理器還連接有LED指示燈，該LED指示燈安裝于倉庫的門。
[0016]利用LED燈作為指示器，能夠便捷、快速、可視化的顯示倉庫的開關(guān)。
[0017]其中，控制單元的處理器還連接自動出倉機(jī)械裝置控制器，用于將部件自動運(yùn)出所在的倉位；連接電磁鎖驅(qū)動電路，用于開關(guān)倉庫隔間門上的具有計數(shù)功能的電磁鎖。
[0018]利用該結(jié)構(gòu)，倉庫內(nèi)的隔間(倉位)可自動根據(jù)獲取實(shí)驗(yàn)器材需要開啟電磁鎖，取出實(shí)驗(yàn)器材。
[0019]進(jìn)一步的，控制單元的處理器還連接有RFID讀卡模塊，該RFID讀卡模塊用于讀取操作者信息和鑒權(quán)；無線通信模塊，用于操作者在移動狀態(tài)下控制自動出庫單元。
[0020]上述的無線通信模塊可以是藍(lán)牙、W1-Fi, ZigBee等，考慮到功耗、成本等需要，優(yōu)選為藍(lán)牙無線通信模塊。
[0021]其中，實(shí)驗(yàn)操作平臺設(shè)有電腦、實(shí)驗(yàn)區(qū)域、攝像頭、呼叫按鈕和學(xué)生卡讀卡器。
[0022]上述的學(xué)生卡讀卡器連接到實(shí)驗(yàn)操作平臺上的電腦，用于獲取和記錄學(xué)生的信息；上述攝像頭，用于指導(dǎo)老師遠(yuǎn)程檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果，給學(xué)生評分；上述的呼叫按鈕，用于向值班教師產(chǎn)生呼叫信號，以便教師及時解答學(xué)生的問題；上述的電腦可以用于播放實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻、實(shí)驗(yàn)用配套軟件和遠(yuǎn)程交流等；上述的實(shí)驗(yàn)區(qū)域用于存放領(lǐng)用的實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)必須的工具，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
[0023]在本發(fā)明中，實(shí)驗(yàn)器材領(lǐng)用和歸還終端設(shè)有電腦，該電腦連接至自動出庫單元、與電腦連接的RFID讀卡器、與電腦連接的手持掃描裝置。
[0024]通過該結(jié)構(gòu)，RFID讀卡器用于讀取、驗(yàn)證學(xué)生身份，電腦對學(xué)生所選器材的信息進(jìn)行分類管理和記錄，并將所需器材信息傳輸?shù)阶詣映鰩靻卧善鋵⑾嚓P(guān)實(shí)驗(yàn)器材從倉庫運(yùn)輸?shù)浇K端；上述的手持掃描裝置掃描學(xué)生所歸還的實(shí)驗(yàn)器材，并傳送到電腦數(shù)據(jù)庫，在對應(yīng)學(xué)生的信息欄下，對其所借出的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行歸庫整理。
[0025]本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，為了加快實(shí)驗(yàn)器材的領(lǐng)用和歸還效率，可將二者分開設(shè)置于不同位置，以便使學(xué)生領(lǐng)用和歸還器材更有秩序。
[0026]由于上述整個教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺分布在教學(xué)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，需要在實(shí)驗(yàn)室的入口門設(shè)置門禁系統(tǒng)，此門禁系統(tǒng)在硬件上包括電磁鎖、RFID卡讀卡器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可讀取學(xué)生卡等信息，并執(zhí)行門的打開和關(guān)閉從而控制和管理學(xué)生的出入。
[0027]在進(jìn)一步改進(jìn)中，可在門禁系統(tǒng)中設(shè)置無線通訊系統(tǒng)，便于進(jìn)行遠(yuǎn)程集中管理和監(jiān)控。
[0028]本發(fā)明的技術(shù)方案，減少了實(shí)驗(yàn)室場地需求和實(shí)驗(yàn)室管理成本，降低了實(shí)驗(yàn)室設(shè)備投入，提高實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的利用率，減輕了專任教師帶實(shí)驗(yàn)課程的工作量，有助于學(xué)生充分利用器材提高學(xué)習(xí)積極性和發(fā)揮創(chuàng)造能力，幾乎實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室的智能無人化管理。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺的結(jié)構(gòu)體系示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為了更好地說明本發(fā)明技術(shù)方案的原理，申請人在下述實(shí)施中提供了本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)以及可采用的各種元件和器件。如下所提供的裝置和結(jié)構(gòu)僅為示意性的，并不對本發(fā)明構(gòu)成特別限定。
[0031]參考圖1，本發(fā)明的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺，包括有多個隔間(倉位)10構(gòu)成的立體倉庫1 ;貫穿整個倉庫并延伸至實(shí)驗(yàn)器材領(lǐng)用終端31的自動出庫單元2 ;在領(lǐng)用終端的另一側(cè)設(shè)有實(shí)驗(yàn)器材歸還終端32 ;在實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)區(qū)域設(shè)有多個實(shí)驗(yàn)操作平臺4，每個實(shí)驗(yàn)平臺上均設(shè)有安裝了電腦的實(shí)驗(yàn)桌41 ;在實(shí)驗(yàn)室的出口處設(shè)有安裝了門禁系統(tǒng)的門5。
[0032]其中，倉庫采用多個隔間(倉位)構(gòu)成的立體倉庫，每個隔間用于存放不同種類的機(jī)械零件、機(jī)構(gòu)、典型機(jī)器部件。每個倉庫隔間采用單獨(dú)管理，且設(shè)計有獨(dú)立的門和自動出倉機(jī)械裝置，門配有具有計數(shù)功能的電磁鎖，該電磁鎖的開