[发明专利]一种用于科技教育的AR和硬件编程交互系统

说明书

本发明公开了一种用于科技教育的AR和硬件编程交互系统，具体涉及信息技术领域，包括硬件搭建模块，所述硬件搭建模块的输出端与硬件扫描模块的输入端电连接。本发明采用Scratch图形化编程，实现对硬件和软件部分的编程，图形化编程入门更加简单，能够比较容易的看到自己的编程成果，图形化编程包含了完整的编程思维，简化编程难度的同时保证对编程思维的训练效果，硬件与软件之间采用AR手段进行交互融合，在发送指令控制硬件进行动作反馈后，将硬件的动作数据交互反应至虚拟场景内，便于直观的在虚拟场景判断了解硬件的动作，虚拟与显示的交互，增加趣味性，可根据喜好对相应的运行方案进行编程调整，硬件的组装可较好的锻炼动手能力。

技术领域

本发明涉及信息技术领域，更具体地说，本发明涉及一种用于科技教育的AR和硬件编程交互系统。

背景技术

科技教育，通过以学生主动探索为中心的课程活动设计、引入业界广泛应用的软硬件平台、以及参与工程挑战竞赛活动，激发孩子们对科技的兴趣，帮助他们广泛地接触科技知识，掌握常用工程工具的使用方法，训练工程思维，培养其勇于接受工程挑战、主动学习、以及综合运用知识解决问题的能力。

增强现实技术是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术，广泛运用了多媒体、三维建模、实时跟踪及注册、智能交互、传感等多种技术手段，将计算机生成的文字、图像、三维模型、音乐、视频等虚拟信息模拟仿真后，应用到真实世界中，两种信息互为补充，从而实现对真实世界的“增强”。

硬件设备的操作使用多是采用软件控制，软件通过编程的方式进行设计使用，但是硬件的操作范围受到场地和环境限制较为单一，且编程方式常规且对儿童来说具有一定难度，因此现采用一种用于科技教育的AR和硬件编程交互系统来解决上述问题。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种用于科技教育的AR和硬件编程交互系统，本发明所要解决的技术问题是：硬件设备的操作使用多是采用软件控制，软件通过编程的方式进行设计使用，但是硬件的操作范围受到场地和环境限制较为单一，且编程方式常规且对儿童来说具有一定难度的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于科技教育的AR和硬件编程交互系统，包括硬件搭建模块，所述硬件搭建模块的输出端与硬件扫描模块的输入端电连接，所述硬件扫描模块的输出端与场景融合单元的输入端电连接，所述场景融合单元的输入端与场景搭建模块的输出端电连接，所述场景搭建模块的输入端与编程模块的输出端连接，所述编程模块的输出端与场景融合单元的输入端连接，所述编程模块的输出端与硬件搭建模块的输入端连接，所述硬件搭建模块的输入端与通信单元的输出端连接，所述硬件扫描模块的输出端与交互单元连接，所述交互单元的输出端与场景融合单元的输入端连接，所述场景融合单元的输出端与AR显示单元的输入端连接，所述AR显示单元的输出端与控制模块的输入端连接，所述控制模块的输出端与通信单元的输入端连接。

作为本发明的进一步方案：所述编程模块采用Scratch图形化编程，用于构建控制程序，并提供软件编程，同时向用户提供编程的基础知识；

所述硬件搭建模块用于根据安装图纸搭建组装硬件小车；

所述硬件扫描模块用于对硬件进行扫描并生成硬件对应的虚拟数据。

作为本发明的进一步方案：所述控制模块用于将控制程序发出的指令控制小车的基础操控，基础操控包括小车的前进、后退和转向；

所述场景搭建模块用于搭建虚拟小车运行时所在场景的搭建；

所述场景融合单元用于硬件小车的虚拟数据与搭建后的场景数据融合；

所述AR显示单元用于向用户展示小车虚拟数据所在的场景形象。

作为本发明的进一步方案：所述交互单元用于在硬件小车根据指令进行动作后，将硬件小车扫描得到的数据反馈至融合后的场景中，实现硬件小车与虚拟场景中小车的交互。