一种用于演示的倒立摆装置的制作方法

本技术涉及倒立摆装置，特别是涉及一种用于演示的倒立摆装置。

背景技术：

1、倒立摆，是典型的多变量、高阶次，非线性、强耦合、自然不稳定系统。倒立摆系统的稳定控制是控制理论中的典型问题，在倒立摆的控制过程中能有效反映控制理论中的许多关键问题，如非线性问题、鲁棒性问题、随动问题、镇定、跟踪问题等。因此倒立摆系统作为控制理论教学与科研中典型的物理模型，常被用来检验新的控制理论和算法的正确性及其在实际应用中的有效性。

2、现有的倒立摆模型主要用来演示、展示和教育，但是现有倒立摆模型主要通过机器人或通过预先设置好的程序控制滑块来倒立摆的演示，观看者仅能在一旁观看演示过程无法参与其中。由于观看者无法与倒立摆模型进行互动和交互，导致观看者无法深入理解倒立摆控制系统的工作原理，也无法激发对控制技术的兴趣。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的用于演示的倒立摆装置，能够解决现有倒立摆演示装置不能互动和交互的问题，达到观看者能够亲自动手操作并演示倒立摆模型的效果。

2、具体地，本实用新型提供了一种用于演示的倒立摆装置，用于演示的倒立摆装置包括演示橱窗、倒立摆组件、驱动组件和人工操作组件；演示橱窗内设有在水平方向左右延伸的滑轨；倒立摆组件包括摆杆和滑块；滑块滑动地设置于滑轨上；摆杆设置于滑块上；

3、驱动组件用于带动滑块在滑轨上滑动；人工操作组件和驱动组件电连接，人工操作组件用于通过驱动组件控制滑块在滑轨上的滑动方向和滑动速度。

4、可选地，用于演示的倒立摆装置，驱动组件包括驱动电机和传动机构；驱动电机与人工操作组件电连接，人工操作组件用于控制驱动电机的转速和转向；驱动电机通过传动机构和滑块连接。

5、可选地，传动机构包括同步轮、副轮和传动带；同步轮能够转动地设置于滑轨的左端；驱动电机与同步轮连接；副轮能够转动地设置于滑轨的右端；传动带用于连接同步轮和副轮；滑块安装在传动带上。

6、可选地，传动机构包括传动齿轮和传动齿条；驱动电机固设于滑块；传动齿轮与驱动电机连接；传动齿条设置于演示橱窗内，且与滑轨相互平行设置；传动齿条和传动齿轮相啮合。

7、可选地，滑轨包括固定架和至少两个滑动杆；设置于演示橱窗内；相邻的两个滑动杆相互平行设置，且固定安装在固定架上；滑块能够滑动地插装在滑动杆上。

8、可选地，用于演示的倒立摆装置还包括操作台；演示橱窗设置于操作台上，人工操作组件设置于操作台上，且操作台位于演示橱窗的前侧。

9、可选地，人工操作组件包括第一操作按钮、第二操作按钮和第三操作按钮；第一操作按钮用于控制驱动电机以第一转动方向转动；第二操作按钮用于控制驱动电机以第二转动方向转动，且第二转动方向与第一转动方向相反；第三操作按钮用于控制驱动电机的转速。

10、可选地，倒立摆组件还包括连接块；连接块与滑块可拆卸地连接，且连接块设有转轴；转轴能够转动地设置，且与滑轨竖直方向的投影相互垂直；摆杆下端与转轴连接。

11、可选地，用于演示的倒立摆装置还包括控制模块；驱动电机为伺服电机；人工操作组件与控制模块的输入端连接；伺服电机与控制模块的输出端连接。

12、可选地，演示橱窗的前端开口处设有玻璃。

13、可选地，摆杆的上端设有重头。

14、可选地，滑轨包括滑槽；滑槽设置在演示橱窗的底部；滑块下端设有能够插入滑槽内的凸块。

15、可选地，人工操作组件包括操作摇杆、摆动方向检测装置和摆动幅度检测装置；操作摇杆能够摆动地设置；摆动方向检测装置用于检测到操作摇杆向左摆动时，使驱动电机带动滑块向左滑动，和在操作摇杆向右摆动时，使驱动电机带动滑块向右滑动；摆动幅度检测装置用于检测操作摇杆摆动角度，并根据摆动角度控制驱动电机的转速；摆动角度与电机转速呈正相关。

16、可选地，演示橱窗底部或操作台上设有退让槽；退让槽位于摆杆的下方，退让槽与滑轨相互平行，且长度相同，以在摆杆向下摆动时，摆杆能够落入退让槽内。

17、本实用新型的用于演示的倒立摆装置中，由于具有演示橱窗、倒立摆组件、驱动组件和人工操作组件，且人工操作组件用于通过驱动组件控制滑块在滑轨上的滑动方向和滑动速度。操作者可以以手动操作的方式改变摆杆的受力方向和角度，从而实现摆杆的平衡。操作者在操作过程中能够通过演示橱窗观察摆杆的相应姿态，再此过程中通过互动和可视化的方式向观众及操作者展示人工操作组件控制倒立摆的原理和挑战，能够让观众更深入地理解人工操作组件的相关控制系统的工作原理，并激发对控制技术的兴趣，进而提高观众了解相关技术的积极性，有效的提高知识传播的有效性，从而提高科普宣传效果。

18、根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

技术特征：

1.一种用于演示的倒立摆装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于演示的倒立摆装置，其特征在于，所述驱动组件包括：

3.根据权利要求2所述的用于演示的倒立摆装置，其特征在于，所述传动机构包括：

4.根据权利要求3所述的用于演示的倒立摆装置，其特征在于，所述传动机构包括：

5.根据权利要求1所述的用于演示的倒立摆装置，其特征在于，所述滑轨包括：

6.根据权利要求2所述的用于演示的倒立摆装置，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求6所述的用于演示的倒立摆装置，其特征在于，所述人工操作组件包括：

8.根据权利要求1所述的用于演示的倒立摆装置，其特征在于，所述倒立摆组件还包括：

9.根据权利要求1所述的用于演示的倒立摆装置，其特征在于，

10.根据权利要求6所述的用于演示的倒立摆装置，其特征在于，所述人工操作组件包括：

技术总结
本技术提供了一种用于演示的倒立摆装置。倒立摆组件包括摆杆和滑块，滑块滑动地设置于滑轨上，摆杆设置于滑块上。驱动组件用于带动滑块在滑轨上滑动，人工操作组件用于通过驱动组件控制滑块在滑轨上的滑动方向和滑动速度。操作者可以以手动操作的方式改变摆杆的受力方向和角度，从而实现摆杆的平衡。操作者在操作过程中能够通过演示橱窗观察摆杆的相应姿态，再此过程中通过互动和可视化的方式向观众及操作者展示人工操作组件控制倒立摆的原理和挑战，能够让观众更深入地理解人工操作组件的相关控制系统的工作原理，并激发对控制技术的兴趣，进而提高观众了解相关技术的积极性，有效的提高知识传播的有效性，从而提高科普宣传效果。

技术研发人员：肖秉辉
受保护的技术使用者：河南宝祺互动科技有限公司
技术研发日：20230918
技术公布日：2024/4/22