[發明專利]演示“漢諾塔”算法的機構及控制接口

在審

• 申請號: 201810320118.0
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108417117A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 溫江濤;張鵬程;張光宇
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G09B19/00
• 分類號: G09B19/00
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙) 13116
• 代理人: 李合印

1.一種演示“漢諾塔”算法的機構及控制接口，一種演示“漢諾塔”算法的機構及控制接口，包括以漢諾塔模型與簡易二維機械臂為基礎的機械機構、機械伸臂、步進電機、傳感器系統和具有多項功能的控制接口板；

所述漢諾塔模型包括塔座和塔盤，塔座上設有A位置、B位置和C位置三個指定位置，所述塔盤數量根據要求放置于塔座A或C位置處，且按自上而下直徑逐漸增大順序擺放；

所述機械機構包括水平運動機構和豎直運動機構；所述機械機構均使用步進電機為其提供穩定的驅動動力，且在兩個方向上的運動機構均能實現自鎖進行位置固定；

所述水平運動機構包括兩根光軸導軌、齒條和水平載物臺，水平載物臺安裝在兩根平行的光軸導軌上，并用其作為運動導向和支撐；齒條安裝在兩根光軸導軌之間與水平載物臺下安裝的齒輪配合作為傳動件；

所述豎直運動機構包括豎板、兩根方形直線導軌、滾珠絲杠和固定傳動件的安裝板，豎板安裝固定在水平載物臺上，兩根方形直線導軌相互平行地安裝在豎板上，滾珠絲杠在兩根方形直線導軌之間安裝在豎板上，固定傳動件的安裝板以兩根方形直線導軌作為導向和支撐，且與滾珠絲杠螺紋配合，滾珠絲杠旋轉帶動固定傳動件的安裝板沿兩根方形直線導軌上下運動；

所述機械伸臂以與光軸導軌和方形直線導軌相垂直向安裝在固定傳動件的安裝板上，在機械伸壁伸出端的下側安裝有電磁鐵；所述機械伸臂作為取物裝置，并且依靠電磁鐵可以對塔盤進行吸取、運輸與放置；

所述步進電機安裝在豎板的上部，其輸出軸與滾珠絲杠和水平載物臺下的齒輪同軸連接；

所述傳感器系統包括第一行程開關、第二行程開關、接近開關傳感器、位置開關傳感器和加速度監測模塊；

所述第一、二行程開關分別用于限制機械伸臂水平方向和豎直方向的運動范圍；所述接近開關傳感器用于判斷電磁鐵與塔盤之間的距離，在電磁鐵與塔盤發生接觸時發出信號使所述機械機構停止運動，為電磁鐵的吸取效果提供保障；所述位置開關用于判斷所述機械伸臂在水平方向是否運動到A位置、B位置、C位置三個指定位置中的一個指定位置，當到達該指定位置時，所述位置開關會發出信號使所述機械機構在該指定位置停止；所述加速度監測模塊主要功能為：在所述機械機構運行過程中，一旦水平與豎直方向上的加速度超過設定的閾值便會分別通過黃色和紅色LED閃爍的方式報警，同時在不同加速度范圍時，所述加速度監測模塊也會輸出不同頻率的方波反饋信號給所述控制器；

所述控制接口板，主要功能是將控制器的控制信號轉變成執行元件的輸入信號，將所述傳感器系統各裝置和執行元件的輸出信號轉變成所述控制器的輸入反饋信號；所述控制接口板上設有所述控制器輸入端口、所述傳感器系統各裝置信號輸出端口、執行元件控制信號輸出端口、所述控制器控制信號輸入端口和直流電源輸出端口；所述控制器控制信號輸入端口完全兼容各種微處理器/控制器、FPGA/CPLD和PLC等控制器的連接；所述傳感器系統各裝置輸出信號經過控制接口板上的電壓電流匹配電路或者整波電路后再由相對應的傳感器輸出端口進行輸出，使所述控制器接收到的信號為有效信號；所述控制接口板具有線性直流穩壓電源電路，能夠輸出多種規格的直流電為所述傳感器系統各裝置、執行元件和控制器供電；所述控制接口板在控制器輸入端口與所述控制接口板內其他電路之間設有電氣隔離電路；

所述控制接口板上還有繼電器模塊，所述繼電器模塊用來控制電磁鐵電源的通斷，從而實現對塔盤的吸取與放置。

2.根據權利要求1所述的一種演示“漢諾塔”算法的機構及控制接口，其特征在于：所述漢諾塔模型還包括第一塔柱、第二塔柱和第三塔柱，第一塔柱位于A位置、第二塔柱位于B位置，第三塔柱位于C位置。

3.根據權利要求1或2所述的一種演示“漢諾塔”算法的機構及控制接口，其特征在于：所述步進電機上放置有碼盤，用來進行步進電機的步數計量。