[發(fā)明專利]一種冒泡排序算法演示裝置

有效

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• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107393375B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發(fā)明（設計）人: 陸思良;周天昊;蘇杰;張揚
• 申請（專利權）人: 合肥磐石自動化科技有限公司
• 主分類號: G09B23/00
• 分類號: G09B23/00;G09B19/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

本發(fā)明公開了一種冒泡排序算法演示裝置，該裝置包括展臺模塊、機械臂模塊、移動平臺模塊和電腦。展臺模塊中，待排序物體放置在支架上；攝像頭拍攝待排序物體；機械臂模塊包括機械爪，T型手臂，升降平臺和控制器；移動平臺模塊包括紅外循跡傳感器、標記、軌道和驅動電機；電腦與控制器、攝像頭連接。本發(fā)明實現(xiàn)了冒泡排序算法的直觀演示。以物體體積大小代表數(shù)字大小，根據(jù)冒泡排序算法，使用機械臂對待排序物體執(zhí)行排序，并將初始順序、排序過程及排序結果直觀展示在電腦屏幕上。該裝置具有結構簡潔、操作方便、能夠讓觀眾直觀理解冒泡排序算法執(zhí)行過程等特點。

技術領域

本發(fā)明涉及科普教育領域，可用作教學儀器，具體是一種冒泡排序算法演示裝置。

背景技術

隨著科技的不斷發(fā)展，科普展覽的智能化水平也在不斷提高，智能化展品成為展示的熱點。

近年來，智能機器人技術成為展示的熱點，其在展示智能化技術的同時，與觀眾交互，讓觀眾親身體驗和感受智能技術給生產(chǎn)生活帶來的改變。這些智能機器人多種多樣，按照功能大致可以分為迎賓機器人、舞蹈機器人、功能特性展示機器人。但目前關于計算機算法的科普工作卻少之又少，而且尚未出現(xiàn)關于算法的科普機器人。

排序是使一串記錄按照其中的某個或某些關鍵字的大小，遞增或遞減的排列起來的操作，該操作在自動控制、網(wǎng)頁搜索、辦公文檔操作等大量使用。排序算法，就是如何使得記錄按照要求排列的方法，而冒泡排序算法就是一種基礎和常用的計算機排序算法。

算法是當今智能領域的技術核心，是計算機科學、數(shù)學、電子電氣等專業(yè)的重點掌握內(nèi)容，但算法的學習過程是枯燥的，對于初學者學習難度自然很大，怎樣才能學習的更有效率、更有成果才是關鍵。現(xiàn)代教學手段集聲音文字圖像于一體，更加豐富形象，但其并沒有發(fā)生質(zhì)的變化，只是用多媒體屏幕代替了黑板板書，教學方式及師生互動并未改進。國內(nèi)關于算法的教授方式仍然停留在文字圖像，甚至簡單口述，直觀的計算機算法實物教具也尚未出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于實現(xiàn)冒泡排序算法的直觀演示，以物體體積大小代表數(shù)字大小，根據(jù)冒泡排序算法，使用機械臂對待排序物體執(zhí)行排序，并將初始順序、排序過程及排序結果直觀展示在電腦屏幕上。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種冒泡排序算法演示裝置，該裝置包括展臺模塊、機械臂模塊、移動平臺模塊和電腦；展臺模塊中，待排序物體放置在支架上；攝像頭拍攝待排序物體；機械臂模塊包括機械爪，T型手臂，升降平臺和控制器；移動平臺模塊包括紅外循跡傳感器、標記、軌道和驅動電機；電腦與控制器、攝像頭連接。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述機械臂模塊包括機械爪，T型手臂，升降平臺和控制器。兩只機械爪可抓取待排序物塊，機械爪的中心間距與相鄰兩待排序物體的中心間距相同，機械爪與T型手臂相連；T型手臂與升降平臺上的舵機相連，可在豎直方向上旋轉，實現(xiàn)待排序物體的位置調(diào)換；舵機固定在升降平臺上，升降平臺的升降由絲杠電機實現(xiàn)，絲杠電機和兩根光軸在平臺上成三角形放置；控制器與電腦、舵機、絲杠電機、驅動電機、紅外循跡傳感器相連。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述移動平臺模塊包括紅外循跡傳感器、標記、軌道和驅動電機。紅外循跡傳感器位于機器人底座前端，用于檢測標記及定位；標記位于兩根軌道中間，相鄰兩個標記的間距為相鄰兩待排序物體的中心間距；驅動電機位于機器人底座中間，用于實現(xiàn)水平方向的移動。

本發(fā)明中，以物體體積大小代表數(shù)字大小，根據(jù)冒泡排序算法，使用機械臂對待排序物體執(zhí)行排序，并將初始順序、排序過程及排序結果直觀展示在電腦屏幕上。通過攝像頭采集待排序物體圖像，經(jīng)過電腦圖像處理，輸送待排序物體順序信息給控制器，控制器控制裝置移動以及調(diào)換待排序物體，電腦端圖形用戶界面可實時顯示初始狀態(tài)以及排序過程，所有排序完成后，裝置自動復位，用戶只需在電腦端圖形用戶界面操作即可實現(xiàn)重復排序。

本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果為：