[发明专利]演示“汉诺塔”算法的机构及控制接口

摘要

本发明公开了一种演示“汉诺塔”算法的机构及控制接口，包括以汉诺塔模型与简易二维机械臂为基础的机械机构、机械伸臂、步进电机、传感器系统和具有多项功能的控制接口板；汉诺塔模型包括塔座和塔盘，塔座上设有A、B和C三个指定位置；机械机构包括水平运动机构和竖直运动机构，且均使用步进电机为其提供稳定的驱动动力；传感器系统包括第一行程开关、第二行程开关、接近开关传感器、位置开关传感器和加速度监测模块；控制接口板，主要功能是将控制器的控制信号转变成执行元件的输入信号，将所述传感器系统各装置和执行元件的输出信号转变成所述控制器的输入反馈信号。本发明能够满足汉诺塔游戏规则。

主权项

1.一种演示“汉诺塔”算法的机构及控制接口，一种演示“汉诺塔”算法的机构及控制接口，包括以汉诺塔模型与简易二维机械臂为基础的机械机构、机械伸臂、步进电机、传感器系统和具有多项功能的控制接口板；所述汉诺塔模型包括塔座和塔盘，塔座上设有A位置、B位置和C位置三个指定位置，所述塔盘数量根据要求放置于塔座A或C位置处，且按自上而下直径逐渐增大顺序摆放；所述机械机构包括水平运动机构和竖直运动机构；所述机械机构均使用步进电机为其提供稳定的驱动动力，且在两个方向上的运动机构均能实现自锁进行位置固定；所述水平运动机构包括两根光轴导轨、齿条和水平载物台，水平载物台安装在两根平行的光轴导轨上，并用其作为运动导向和支撑；齿条安装在两根光轴导轨之间与水平载物台下安装的齿轮配合作为传动件；所述竖直运动机构包括竖板、两根方形直线导轨、滚珠丝杠和固定传动件的安装板，竖板安装固定在水平载物台上，两根方形直线导轨相互平行地安装在竖板上，滚珠丝杠在两根方形直线导轨之间安装在竖板上，固定传动件的安装板以两根方形直线导轨作为导向和支撑，且与滚珠丝杠螺纹配合，滚珠丝杠旋转带动固定传动件的安装板沿两根方形直线导轨上下运动；所述机械伸臂以与光轴导轨和方形直线导轨相垂直向安装在固定传动件的安装板上，在机械伸壁伸出端的下侧安装有电磁铁；所述机械伸臂作为取物装置，并且依靠电磁铁可以对塔盘进行吸取、运输与放置；所述步进电机安装在竖板的上部，其输出轴与滚珠丝杠和水平载物台下的齿轮同轴连接；所述传感器系统包括第一行程开关、第二行程开关、接近开关传感器、位置开关传感器和加速度监测模块；所述第一、二行程开关分别用于限制机械伸臂水平方向和竖直方向的运动范围；所述接近开关传感器用于判断电磁铁与塔盘之间的距离，在电磁铁与塔盘发生接触时发出信号使所述机械机构停止运动，为电磁铁的吸取效果提供保障；所述位置开关用于判断所述机械伸臂在水平方向是否运动到A位置、B位置、C位置三个指定位置中的一个指定位置，当到达该指定位置时，所述位置开关会发出信号使所述机械机构在该指定位置停止；所述加速度监测模块主要功能为：在所述机械机构运行过程中，一旦水平与竖直方向上的加速度超过设定的阈值便会分别通过黄色和红色LED闪烁的方式报警，同时在不同加速度范围时，所述加速度监测模块也会输出不同频率的方波反馈信号给所述控制器；所述控制接口板，主要功能是将控制器的控制信号转变成执行元件的输入信号，将所述传感器系统各装置和执行元件的输出信号转变成所述控制器的输入反馈信号；所述控制接口板上设有所述控制器输入端口、所述传感器系统各装置信号输出端口、执行元件控制信号输出端口、所述控制器控制信号输入端口和直流电源输出端口；所述控制器控制信号输入端口完全兼容各种微处理器/控制器、FPGA/CPLD和PLC等控制器的连接；所述传感器系统各装置输出信号经过控制接口板上的电压电流匹配电路或者整波电路后再由相对应的传感器输出端口进行输出，使所述控制器接收到的信号为有效信号；所述控制接口板具有线性直流稳压电源电路，能够输出多种规格的直流电为所述传感器系统各装置、执行元件和控制器供电；所述控制接口板在控制器输入端口与所述控制接口板内其他电路之间设有电气隔离电路；所述控制接口板上还有继电器模块，所述继电器模块用来控制电磁铁电源的通断，从而实现对塔盘的吸取与放置。