一种模块化的智能控制实验平台的制作方法

本实用新型属于机械设备领域，尤其涉及一种模块化的智能控制实验平台。

背景技术：

随着现代高科技的快速发展，将控制理论、软件和机械电气等硬件平台结合起来的自动化技术，成为了当今工业发展的主流，使我们从诸多繁琐重复的工作中解脱出来。为此，科学家们不断对生产自动化领域进行深入研究，得到了诸多理论成果。而目前市面上的控制平台大多都为一个对象一套控制系统。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：解决现有技术的问题，提供了一个控制器控制多个不同实验对象的一种模块化的智能控制实验平台。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种模块化的智能控制实验平台，包括直线摆模块、环形摆模块、球板控制模块及控制器模块，所述直线摆模块、环形摆模块以及球板控制模块分别与所述控制器模块电路连接。

进一步的，所述直线摆模块包括第一箱体、第一底座、第一运动机构以及第一摆杆机构，所述第一底座、第一运动机构和第一摆杆机构置于第一箱体内，所述第一摆杆机构包括至少两个第一摆杆，所述第一运动机构包括滑动组件、传动组件和第一驱动组件，所述第一驱动组件驱动所述滑动组件移动。

进一步的，所述传动组件包括传送带、滑杆，所述传送带和所述滑杆的一端与所述第一底座连接，另一端与一相对所述第一底座的连接块连接，所述滑动组件包括滑块、连接杆、第二摆杆，所述连接杆一端与所述滑块可拆卸连接，另一端与所述第二摆杆活动连接，所述滑块与所述传送带固定连接。

进一步的，所述环形摆模块包括第二底座组件、第二运动组件以及第二摆杆组件，所述第二底座组件包括一主体部以及与主体部一体成型的分支部，所述第二运动组件与所述分支部可拆卸连接，所述第二摆杆组件插接于所述主体部，所述第二摆杆组件包括至少两个第三摆杆。

进一步的，所述第二运动组件包括第四摆杆、旋转座，所述旋转座与所述分支部可拆卸连接，所述第四摆杆可拆卸连接于所述旋转座，所述分支部内设有第二驱动组件，所述主体部设有至少两个容置腔，所述第三摆杆插接于所述容置腔内。

进一步的，所述球板控制模块包括第三底座组件、平板组件以及相机安装板，所述平板组件通过支撑杆与所述第三底座组件连接，相机安装杆垂直安装于所述第三底座组件上，所述第三底座组件包括x向驱动单元、y向驱动单元，所述x向驱动单元与所述y向驱动单元相互垂直。

进一步的，所述x向驱动单元包括第一伺服电机、第一减速机和第一运动副，所述y向驱动单元包括第二伺服电机、第二减速机和第二运动副，所述第一运动副、第二运动副分别与所述平板组件连接，所述第一伺服电机分别与所述第一运动副、第一减速机连接，所述第二伺服电机分别与所述第二运动副、第二减速机连接。

进一步的，所述控制器模块包括至少一个电机驱动器、开关电源、控制卡以及第二箱体，所述第二箱体上设有至少一个led灯、带开关插座、航空插座接头以及rj插座，所述电机驱动器、控制卡设置于所述第二箱体内，所述开关设于所述第二箱体上。

进一步的，所述直线摆模块、环形摆模块、球板控制模块以及控制器模块均设有至少一个的24pin的航母插座。

本实用新型提供了一种模块化的智能控制实验平台，包括直线摆模块、环形摆模块、球板控制模块及控制器模块，所述直线摆模块、环形摆模块以及球板控制模块分别与所述控制器模块电路连接。该模块化的智能控制实验平台提供了三种不同的实验对象，实现一个控制器控制不同实验对象，且该三种实验对象均与控制器电路连接，则更换不同实验对象只需要更换一个电缆线，使用非常便利。

附图说明

下面结合附图详述本实用新型的具体结构

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的直线摆模块的结构示意图；

图3为本实用新型的环形摆模块的结构示意图；

图4为本实用新型的球板控制模块的结构示意图；

图5为本实用新型的控制器模块的结构示意图。

图中：1-直线摆模块、11-第一箱体、12-第一底座、13-第一运动机构、131-滑动组件、1311-滑块、1312-连接杆、1313-第二摆杆、132-传动组件、1321-传送带、1322-滑杆、14-第一摆杆机构、15-连接块、2-环形摆模块、21-第二底座组件、211-分支部、212-主体部、22-第二运动组件、221-第四摆杆、222-旋转座、23-第二摆杆组件、3-球板控制模块、31-第三底座组件、32-平板组件、33-相机安装杆、4-控制器模块。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

请参阅图1以及图2，本实施例提供了一种模块化的智能控制实验平台，包括直线摆模块1、环形摆模块2、球板控制模块3及控制器模块4，直线摆模块1、环形摆模块2以及球板控制模块3分别与控制器模块4电路连接。该模块化的智能控制实验平台提供了三种不同的实验对象，实现一个控制器控制不同实验对象，且该三种实验对象均与控制器电路连接，则更换不同实验对象只需要更换一个电缆线，使用非常便利，控制器与实验对象之间通过一根电缆线连接。

进一步的，直线摆模块1包括第一箱体11、第一底座12、第一运动机构13以及第一摆杆机构14，第一底座12、第一运动机构13和第一摆杆机构14置于第一箱体11内，第一摆杆机构14包括至少两个第一摆杆，第一运动机构13包括滑动组件131、传动组件132和第一驱动组件，所述第一驱动组件驱动滑动组件131移动。第一摆杆机构14中包括了至少两个第一摆杆，可以供用户快速手动更换，增加了模块的柔性，在本实施例中，第一摆杆机构14包括了4个第一摆杆，4个第一摆杆的长度与质量均不同，即提供了多种不同的模型。

具体的，传动组件132包括传送带1321、滑杆1322，传送带1321设于滑杆1322的内侧，传送带1321和滑杆1322的一端与第一底座12连接，另一端与一相对第一底座12的连接块15连接，连接块15与第一箱体11固定连接，滑动组件131包括滑块1311、连接杆1312、第二摆杆1313，连接杆1312一端与滑块1311可拆卸连接，连接杆1312一端可拆卸的垂直安装于滑块1311，另一端与第二摆杆1313活动连接，滑块1311与传送带1321固定连接，连接杆1312可拆卸的连接于滑块1311，可将连接杆1312拆卸下来，方便快捷，也可实现快速维修，而连接杆1312与第二摆杆1313也是活动连接的，可将第二摆杆1313拆卸下来，从而再连接上第一摆杆，从而实现多种不同的模型。

在本实施例中，直线摆模块1的工作过程：第一驱动组件通过传送带1321带动滑块1311在固定的滑杆1322上运动，第二摆杆1313与连接杆1312另一端活动连接，使第二摆杆1313能在垂直的平面上自由的摆动，也可通过活动连接的地方更换不同的第一摆杆，更换不同的模型，作用力平行于滑杆1322的方向作用于滑块1311，使第二摆杆1313绕轴在竖直平面内旋转，滑块1311沿着滑杆1322运动。当没有作用力时，第二摆杆1313处于竖直向下位置，为了使第二摆杆1313达到竖直向上的稳定，需要给滑块1311一个控制力，使其在滑杆1322上被往前或朝后拉动。

进一步的，环形摆模块2包括第二底座组件21、第二运动组件22以及第二摆杆组件23，第二底座组件21包括一主体部212以及与主体部212一体成型的分支部211，第二运动组件22与分支部211可拆卸连接，第二摆杆组件23插接于主体部212，第二摆杆组件23包括至少两个第三摆杆。第二摆杆组件23中包括了至少两个第三摆杆，可以供用户快速手动更换，增加了模块的柔性，在本实施例中，第二摆杆组件23包括了4个第三摆杆，4个第三摆杆的长度与质量均不同，即提供了多种不同的模型，倒立摆直接与第二底座组件23连接，该倒立摆的占用面积小，运动灵敏，适用多种教学任务，培养了学生的创造性。

具体的，第二运动组件22包括第四摆杆221、旋转座222，旋转座222与分支部211可拆卸连接，第四摆杆221可拆卸连接于旋转座222，旋转座222与分支部211可拆卸连接，方便快捷，可实现快速维修，而第四摆杆221与旋转座222可拆卸连接，可将第四摆杆221拆卸下来，从而再连接第三摆杆，从而实现多种不同的模型。所述分支部211内设有第二驱动组件，第二驱动组件可带动旋转座222运动，旋转座222带动第四摆杆221运动。主体部212设有至少两个容置腔，所述第三摆杆插接于所述容置腔内，主体部212上设有至少两个的容置腔，容置腔内可放入拆卸下来的第三摆杆、第四摆杆221，非常方便、便于携带。

在本实施例中，第四摆杆221连接于旋转座222上，第二驱动组件通过与旋转座222连接，并通过控制系统的分析而提供一个驱动信号，该第二驱动组件带动旋转座222转动，从而控制第四摆杆221的运动，而使第四摆杆221维持倒立状态，且整个过程为一个动态的过程。

进一步的，球板控制模块3包括第三底座组件31、平板组件32以及相机安装杆33，平板组件32通过支撑杆与第三底座组件31连接，相机安装杆33垂直安装于第三底座组件31上，第三底座组件31包括x向驱动单元、y向驱动单元，所述x向驱动单元与所述y向驱动单元相互垂直。平板组件32通过一支撑杆与第三底座组件31连接，增加了平板组件32的稳定性。

具体的，所述x向驱动单元包括第一伺服电机、第一减速机和第一运动副，所述y向驱动单元包括第二伺服电机、第二减速机和第二运动副，所述第一运动副、第二运动副分别与平板组件32连接，第一运动副可带动平板组件32往x轴方向运动，第二运动副可带动平板组件32往y轴方向运动，所述第一伺服电机分别与所述第一运动副、第一减速机连接，所述第二伺服电机分别与所述第二运动副、第二减速机连接，第一伺服电机、第二伺服电机分别带动第一运动副、第二运动副运动，从而带动平板组件32运动，第一伺服电机、第二伺服电机分别连接有第一减速机、第二减速机是为了使得伺服电机带动平板组件32运动的速度不会过快。

在本实施例中，相机采集平板组件32上水晶球的位置数据，与球板控制模块3外接的控制器采集到减速机的数据，伺服电机与平板组件32通过运动副连接，通过相关数据的处理及转换就可得到平板组件32的倾斜角度，再通过外接控制器的处理，从而可实现平板组件32上水晶球的定位及轨迹跟踪。

进一步的，控制器模块4包括至少一个电机驱动器、开关电源、控制卡以及第二箱体，所述第二箱体上设有至少一个led灯、带开关插座、航空插座接头以及rj插座，所述电机驱动器、控制卡设置于所述第二箱体内，所述开关设于所述第二箱体上。在本实施例中，控制器模块4中第二箱体上或内部所设有的零件均是用来控制不同的实验对象。

进一步的，直线摆模块1、环形摆模块2、球板控制模块3以及控制器模块4均设有至少一个的24pin的航母插座。直线摆模块1、环形摆模块2、球板控制模块3以及控制器模块4上均通过航母插座使用电缆线连接，而且24pin的航母插座为网口插座，与传统的控制器的接口不同，通过网线连接器模块网口与主控电脑的网口就可以很方便的进行控制实验，本实施例中的接口采用的是网口，对上位机的类型及系统没有特殊的要求。

该模块化的智能控制实验平台包括了直线摆模块1、环形摆模块2、球板控制模块3以及控制器模块4，其中直线摆模块1、环形摆模块2以及球板控制模块3为控制对象模块4，控制器模块4为公用模块，实现了一个控制器控制多个不同的实验对象，集成度高，相比较传统的单一控制对象平台更加实用，模块之间通过一根电缆线连接，更换不同实验对象只需要更换一个电缆线即可，使用非常便利，且直线摆模块、环形摆模块也提供了不同的控制组件，从而可改变控制模型，进一步的增强了模块的柔性。且与传统的控制器采用pci接口不同，本平台的接口采用网口，与上位机采用udp/ip协议通讯，对上位机的类型及系统没有特殊要求。

综上所述，本实用新型提供了一种模块化的智能控制实验平台，包括直线摆模块、环形摆模块、球板控制模块及控制器模块，所述直线摆模块、环形摆模块以及球板控制模块分别与所述控制器模块电路连接。该模块化的智能控制实验平台提供了三种不同的实验对象，实现一个控制器控制不同实验对象，且该三种实验对象均与控制器电路连接，则更换不同实验对象只需要更换一个电缆线，使用非常便利。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

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