一种物理碰撞试验远程控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种物理碰撞试验远程控制系统，包括摄像头、气垫导轨、金属滑块、机械臂体、中控模块和远程终端，所述中控模块与所述远程终端可进行远程通信，所述气垫导轨的一端设置有第一弹射器和弹性片，所述气垫导轨的另一端设置有第二弹射器和非弹性片，所述气垫导轨上间隔设置有两个光电门，所述机械臂上设置有压力传感器、连接件和电磁铁，所述连接件分别连接所述压力传感器和所述电磁铁，所述机械臂体通过所述电磁铁将所述金属滑块运输至气垫导轨上。本技术方案主要用于解决现有贫困地区的学校常存在缺少实验设备的问题。

A Remote Control System for Physical Collision Test

【技术实现步骤摘要】
一种物理碰撞试验远程控制系统
本技术涉及到智能教学试验设备
，具体涉及一种物理碰撞试验远程控制系统。
技术介绍
机器人技术是科学技术共同发展的综合性成果，随着控制理论、人工智能理论、传感器技术的不断发展和国家政策的大力扶持，机器人行业也取得了更好成绩。其中应用在教育方面的机器人也逐渐在活跃起来。另一方面，在贫困地区的学校常存在缺少实验设备的问题，有的学校甚至没有标准仪器柜，导致贫困地区的学生难以进行一些初高中的常规物理实验。
技术实现思路
针对上述存在的技术问题，本技术提供了一种物理碰撞试验远程控制系统。本技术提供了一种物理碰撞试验远程控制系统，包括摄像头、气垫导轨、金属滑块、机械臂体、中控模块和远程终端，所述中控模块与所述远程终端可进行远程通信，所述气垫导轨的一端设置有第一弹射器和弹性片，所述气垫导轨的另一端设置有第二弹射器和非弹性片，所述气垫导轨上间隔设置有两个光电门，所述机械臂上设置有压力传感器、连接件和电磁铁，所述连接件分别连接所述压力传感器和所述电磁铁，所述机械臂体通过所述电磁铁将所述金属滑块运输至气垫导轨上，所述中控模块用于控制所述摄像头、所述电磁铁、所述机械臂体、所述第一弹射器和所述第二弹射器的运动和电源通断，所述中控模块用于与所述摄像头和所述压力传感器进行信号传输。进一步的，所述中控模块选自STM32F103芯片，所述中控模块连接有用于与所述远程终端通讯的WiFi模块。进一步的，所述气垫导轨的底部设置有陀螺仪，所述气垫导轨的一端两侧底部分别连接有第一电动推杆和第二电动推杆，所述陀螺仪与所述中控模块进行信号传输，所述中控模块用于控制所述第一电动推杆和所述第二电动推杆的运动。进一步的，所述气垫导轨连接有气管，所述气管连接有气泵。进一步的，两个所述光电门分别位于所述气垫导轨的三分之一处和三分之二处。进一步的，所述远程终端为电脑或手机。进一步的，所述连接件为弹簧和活塞装置。本技术提供的物理碰撞试验远程控制系统主要用于模拟弹性碰撞试验以验证动量守恒定律，可通过所述远程终端对所述中控模块发送控制信息，由中控模块对现场设备进行控制，同时所述摄像头能够将实验过程实时传输至远程终端，增强远程操作者的操作感，实现远程物理实验，具体试验时，可通过所述机械臂体上的电磁铁将所述金属滑块运输至所述气垫导轨上，所述压力传感器获知所述金属滑块的重量，通过第一弹射器和第二弹射器对金属滑块施加初始作用力，再通过所述两个光电门检测金属滑块与弹性片或非弹性片碰撞前后的速度，从而验证弹性碰撞的动量守恒。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为一种物理碰撞试验远程控制系统的结构示意图。具体实施方式本技术提供了一种物理碰撞试验远程控制系统，可远程可视化操作实验室的实验设备，并完成实验。下面将结合本技术中的附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。参见图1所示，本技术公开了一种物理碰撞试验远程控制系统，包括摄像头1、气垫导轨3、金属滑块7、机械臂体10、中控模块11和远程终端(未图示)，所述中控模块11与所述远程终端可进行远程通信，所述气垫导轨3的一端设置有第一弹射器19和弹性片18，所述气垫导轨3的另一端设置有第二弹射器13和非弹性片20，所述气垫导轨3上间隔设置有两个光电门15，所述机械臂10上设置有压力传感器8、连接件和电磁铁9，所述连接件分别连接所述压力传感器和8所述电磁铁9，所述机械臂体10通过所述电磁铁9将所述金属滑块7运输至气垫导轨3上，所述中控模块11用于控制所述摄像头1、所述电磁铁9、所述机械臂体10、所述第一弹射器19和所述第二弹射器13的运动和电源通断，所述中控模块11用于与所述摄像头1和所述压力传感器8进行信号传输。所述中控模块11选自STM32F103芯片，所述中控模块11连接有用于与所述远程终端通讯的WiFi模块14。所述气垫导轨3的底部设置有陀螺仪6，所述气垫导轨3的一端两侧底部分别连接有第一电动推杆4和第二电动推杆5，所述陀螺仪6与所述中控模块11进行信号传输，所述中控模块11用于控制所述第一电动推杆4和所述第二电动推杆5的运动，从而将所述气垫导轨3调至水平位置。所述气垫导轨3连接有气管2，所述气管2连接有气泵12。两个所述光电门15分别位于所述气垫导轨3的三分之一处和三分之二处。所述远程终端为电脑或手机。所述连接件为弹簧16和活塞装置17。本技术提供的物理碰撞试验远程控制系统主要用于模拟弹性碰撞试验以验证动量守恒定律，可通过所述远程终端对所述中控模块发送控制信息，由中控模块对现场设备进行控制，同时所述摄像头能够将实验过程实时传输至远程终端，增强远程操作者的操作感，实现远程物理实验，具体试验时，可通过所述机械臂体上的电磁铁将所述金属滑块运输至所述气垫导轨上，所述压力传感器获知所述金属滑块的重量，通过第一弹射器和第二弹射器对金属滑块施加初始作用力，再通过所述两个光电门检测金属滑块与弹性片或非弹性片碰撞前后的速度，从而验证弹性碰撞的动量守恒。该系统的操作流程为：操作者使用上位机，打开控制软件：(1)由远程终端发送指令，控制摄像头启动，摄像头开始工作，中控模块将摄像头摄取的视频信息通过WiFi模块发送给远程终端，通过远程终端视频显示区域观察实验现场；(2)由远程终端发送指令开启陀螺仪，中控模块开始根据陀螺仪采集到的姿态信息对第一电动推杆和第二电动推杆进行调节控制，达到对系统调节水平的效果；(3)由远程终端发送指令：控制气泵打开，气泵开始工作；(4)由远程终端发送指令：机械臂体执行动作组：机械臂体带动机械臂头部移动至滑块盒上端后机械臂体的电磁铁开始工作，吸引固定在金属滑块上端的铁片以达到抓取金属滑块的目的，抓起后到达最高位置时停留2s(此过程由压力传感器计算滑块造成的压力值并传送给中控模块进行处理计算金属滑块质量m),之后将金属滑块安放在气垫导轨上靠近第二弹射器的位置)；(5)由远程终端发送指令：控制第二弹射器启动，第二弹射器开始工作，给金属滑块一个力以将滑块弹出；(6)由远程终端发送指令：计算实验数据并得出结果，将实验结果上传至远程终端：中控模块对两个光电门采集到的信息Δt1和固定值L(滑块经过两个光电门的时间差Δt1,两光电门之间的距离为固定值L)进行计算，从而得出滑块的速度V1、动能P1；当滑块撞击弹性片发生弹性碰撞后反向运动，再次依次经过两个光电门，中控模块再次对两个光电门采集到的信息Δt2和固定值L进行计算，得出滑块的速度V2、动能P2；两组数据由中控模块通过wifi模块传输给远程终端，在屏幕上的实验数据显示区域显示，供用户观察实验结果；(7)实验完成后，用户通过远程终端发送指令：机械臂体执行动作组—机械臂体头部的电磁铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种物理碰撞试验远程控制系统，其特征在于，包括摄像头、气垫导轨、金属滑块、机械臂体、中控模块和远程终端，所述中控模块与所述远程终端可进行远程通信，所述气垫导轨的一端设置有第一弹射器和弹性片，所述气垫导轨的另一端设置有第二弹射器和非弹性片，所述气垫导轨上间隔设置有两个光电门，所述机械臂上设置有压力传感器、连接件和电磁铁，所述连接件分别连接所述压力传感器和所述电磁铁，所述机械臂体通过所述电磁铁将所述金属滑块运输至气垫导轨上，所述中控模块用于控制所述摄像头、所述电磁铁、所述机械臂体、所述第一弹射器和所述第二弹射器的运动和电源通断，所述中控模块用于与所述摄像头和所述压力传感器进行信号传输。

【技术特征摘要】
1.一种物理碰撞试验远程控制系统，其特征在于，包括摄像头、气垫导轨、金属滑块、机械臂体、中控模块和远程终端，所述中控模块与所述远程终端可进行远程通信，所述气垫导轨的一端设置有第一弹射器和弹性片，所述气垫导轨的另一端设置有第二弹射器和非弹性片，所述气垫导轨上间隔设置有两个光电门，所述机械臂上设置有压力传感器、连接件和电磁铁，所述连接件分别连接所述压力传感器和所述电磁铁，所述机械臂体通过所述电磁铁将所述金属滑块运输至气垫导轨上，所述中控模块用于控制所述摄像头、所述电磁铁、所述机械臂体、所述第一弹射器和所述第二弹射器的运动和电源通断，所述中控模块用于与所述摄像头和所述压力传感器进行信号传输。2.根据权利要求1所述的一种物理碰撞试验远程控制系统，其特征在于，所述中控模块选自STM32F103芯片，所述中控模块连接有用...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴东，祝东辉，孙浩翔，刘明明，刘举，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：新型
国别省市：甘肃,62