The invention discloses a balancing ball rolling control teaching system device, which comprises a platform frame, a swinging rod and a balancing ball. The swinging rod is provided with a linear guide rail pair; the linear guide rail pair includes a linear guide rail and a guide rail slider; the platform frame is provided with a ball screw pair; and the ball screw pair includes a lead screw and a lead screw slider driven by a stepping motor. The platform frame is mounted on a single chip microcomputer, and the swing bar is equipped with a balance ball position sensor. The platform frame is equipped with a upper limit position sensor and a lower limit position sensor. The upper limit signal of the lead screw slider and the lower limit signal of the lead screw slider feedback by the lower limit position sensor control the stepper motor. The rotating driving ball screw pair of the stepper motor adjusts the tilt angle of the swinging rod by using the linear guide pair to realize the precise teaching of the balance ball resting on the swinging rod or doing periodic reciprocating rolling.
【技术实现步骤摘要】
一种平衡球滚动控制示教系统装置
本专利技术涉及教学仪器的设计技术,特别是一种平衡球滚动控制示教系统装置。
技术介绍
目前,现有的小球滚动控制系统中,主要是采用悬线控制摆杆角度的方法,这种方式精度性相对较差,并且数学模型也较为复杂,较难实现小球的精确控制。同时现有专利对小球滚动整体系统结构框架的设计也存在一定的缺陷,造成可靠性不高,且在控制算法软件上也没有相关的具体描述细节。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状,而提供性能稳定、控制精确,能加深学生对自动控制相关概念理解与应用掌握的一种平衡球滚动控制示教系统装置。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种平衡球滚动控制示教系统装置,包括作为基础平台的平台架以及左端经横转轴转动铰链在平台架中的摆动杆和设置在该摆动杆上能沿摆动杆导向来回滚动的平衡球,摆动杆的右端为自由端,该摆动杆的右端设有直线导轨副;直线导轨副包括固定在摆动杆右端一侧面上的直线导轨和与该直线导轨滑动配合的导轨滑块;平台架中纵向安装有滚珠丝杠副,滚珠丝杠副包括受步进电机驱动的丝杠和与丝杠螺旋配合能沿丝杠上下移动的丝杠滑块,丝杠滑块与导轨滑块相连接;平台架上安装在单片机,摆动杆上间隔设有多个与单片机信号相连的平衡球位置传感器,平台架中安装有用于限定丝杠滑块移动最大上限的上限位置传感器和用于限定丝杠滑块移动最大下限的下限位置传感器,单片机依据平衡球位置传感器反馈的平衡球滚动位置信号以及上限位置传感器反馈的丝杠滑块的上限信号和下限位置传感器反馈的丝杠滑块的下限信号经内部综合运算处理后电信号控制步进电机的旋转方向,该步进电 ...
【技术保护点】
1.一种平衡球滚动控制示教系统装置,包括作为基础平台的平台架(1)以及左端经横转轴(2)转动铰链在平台架(1)中的摆动杆(3)和设置在该摆动杆(3)上能沿摆动杆(3)导向来回滚动的平衡球(4),其特征是:所述的摆动杆(3)的右端为自由端,该摆动杆(3)的右端设有直线导轨副(5);所述的直线导轨副(5)包括固定在摆动杆(3)右端一侧面上的直线导轨(51)和与该直线导轨(51)滑动配合的导轨滑块(52);所述的平台架(1)中纵向安装有滚珠丝杠副(6),所述的滚珠丝杠副(6)包括受步进电机(7)驱动的丝杠(61)和与丝杠(61)螺旋配合能沿丝杠(61)上下移动的丝杠滑块(62),所述的丝杠滑块(62)与导轨滑块(52)相连接;所述的平台架(1)上安装在单片机,所述的摆动杆(3)上间隔设有多个与单片机信号相连的平衡球位置传感器(8),所述的平台架(1)中安装有用于限定丝杠滑块(62)移动最大上限的上限位置传感器(91)和用于限定丝杠滑块(62)移动最大下限的下限位置传感器(92),所述的单片机依据平衡球位置传感器(8)反馈的平衡球滚动位置信号以及上限位置传感器(91)反馈的丝杠滑块(62)的上 ...
【技术特征摘要】
1.一种平衡球滚动控制示教系统装置,包括作为基础平台的平台架(1)以及左端经横转轴(2)转动铰链在平台架(1)中的摆动杆(3)和设置在该摆动杆(3)上能沿摆动杆(3)导向来回滚动的平衡球(4),其特征是:所述的摆动杆(3)的右端为自由端,该摆动杆(3)的右端设有直线导轨副(5);所述的直线导轨副(5)包括固定在摆动杆(3)右端一侧面上的直线导轨(51)和与该直线导轨(51)滑动配合的导轨滑块(52);所述的平台架(1)中纵向安装有滚珠丝杠副(6),所述的滚珠丝杠副(6)包括受步进电机(7)驱动的丝杠(61)和与丝杠(61)螺旋配合能沿丝杠(61)上下移动的丝杠滑块(62),所述的丝杠滑块(62)与导轨滑块(52)相连接;所述的平台架(1)上安装在单片机,所述的摆动杆(3)上间隔设有多个与单片机信号相连的平衡球位置传感器(8),所述的平台架(1)中安装有用于限定丝杠滑块(62)移动最大上限的上限位置传感器(91)和用于限定丝杠滑块(62)移动最大下限的下限位置传感器(92),所述的单片机依据平衡球位置传感器(8)反馈的平衡球滚动位置信号以及上限位置传感器(91)反馈的丝杠滑块(62)的上限信号和下限位置传感器(92)反馈的丝杠滑块(62)的下限信号经内部综合运算处理后电信号控制步进电机(7)的旋转方向,该步进电机(7)旋转驱动滚珠丝杠副(6)利用直线导轨副(5)带动摆动杆(3)以横转轴(2)为旋转轴心上下旋转调节摆动杆(3)的倾斜角度控制平衡球(4)的预定运动轨迹,实现平衡球(4)在摆动杆(3)上静止或做周期性往复滚动的精控示教。2.根据权利要求1所述的一种平衡球滚动控制示教系统装置,其特征是:所述的摆动杆(3)为断面呈正方形的铝合金空心管,该摆动杆(3)的上端面成型有凹入的用于为平衡球(4)的滚动提供导向的轨道槽(3a),所述的平衡球(4)放置在该轨道槽(3a)中,所述的摆动杆(3)的左端设置有限定平衡球(4)处于最左端位置的左限位挡板(31),该摆动杆(3)的右端设置有限定平衡球(4)处于最右端...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘林,王欣,
申请(专利权)人:南京铁道职业技术学院,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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