便携组合式车用传感器实训台

安徽省皖江职业教育中心学校

作者：唐天广

项目简介

摘要：该项目是以电控汽油发动机的控制系统为研究对象，根据其所采用的各种传感器工作原理，全面模拟其工作状态，实现对传感器性能检测的实训教学系统。

1．项目背景与研制思路：《电控发动机构造与维修》是中等职业学校汽车维修专业中一门重要的专业课，通过该课程的学习使学生掌握电控发动机用传感器的检测技能。通常的学校教学中，这部分内容是通过黑板或课件向学生传授，由于学生没有动手练习，教学效果较差。即使教学中准备一些传感器实物，但是由于没有工作环境，传感器在静态下各种参数无法出现，上述问题依然无法解决。最好的方法是学生在实车上进行检测，但实车价格昂贵，就车检测传感器时，要反复拔下插头或线束，造成整个发动机系统异常、车辆损坏，教学成本太高，无法普及。针对这种情况，本人设计制作了“便携组合式车用传感器实训台”。使传感器脱离汽车而正常工作，实现性能检测，从而满足学生大面积实训的教学要求。

2．项目简介：该实训台尺寸：800mm×260mm×370mm，比一张办公桌还小，非常便于搬运。它由6块检测模板组成，基本上包含了电控发动机所用的传感器。教师可以根据教学需要任意组合，完成不同实训项目。

3．项目创新点：①该实训台项目是一个开放的系统，可以根据技术的变化增加各种不同功能的检测模板；同时还是一个平台，可根据教学的需要变成其他系统实训台。②该实训台项目利用巧妙的设计，基本模拟了电控发动机所用传感器的工作环境，实现了传感器的动态检测。③该实训台项目可以满足中职学校汽车维修专业的电控发动机实训教学，成本低廉，且耐用性好，可以承担大面积学生实训。

4．项目的使用情况和进一步完善的设想：该实训台在皖江职业教育中心校汽修班中进行了试用，师生反映良好。今后准备进一步提高传感器工作环境的模拟精度，使其动态参数变化更接近于在实车上的变化。同时，进一步扩充系统，使其包括一系列实训台。

《教学演示仪---基于ZigBee无线通讯的公交站牌提示系统》

北京市宣武青少年科技馆

作者：毕欣

项目简介

1、项目摘要：智能交通是一种信息化、社会化、人性化的新兴交通运输系统，是一个国家智慧水平的标志。北京虽然有数字公交站亭，但是目前电子站牌建设陷入停滞状态。多数情况下公交车都有相对固定的车速及到站时间间隔，但如果出行距离较远经常会有延误发生，当延误时间过长时就会给市民出行带来不便。针对上述问题，我设计制作了该教学演示仪，能够在车站站牌上提示目前公交车所到位置，显示出相应的站名，便于估计出行时间、及时调整所乘车次和出行方式。演示仪分为公交车部分和车站部分。其中，公交车部分包括红外探测模块、电机控制板、单片机、电平转换等；车站部分包括射频模块、数码管模块、LED灯阵列、单片机、电路板等。该教学演示仪便于教师直观讲述现代化信息技术，展示知识的生成过程，利于学生理解ZigBee短距离无线通讯知识并应用解决实际问题。

2、该项目的背景和改进思路：1）国内外研究现状，方便市民出行需要智能公交系统。2）科技创新教学需要现代的信息技术，学习基础知识并应用解决实际问题。3）我不断改进系统功能，使演示更直观形象，利于教师讲解和学生学习。

3、该项目应用了哪些科学方法、科学原理；经过大量调研查新，我利用ZigBee短距离无线通讯技术，根据其短距离、低成本、数据传输可靠、时延短等双向无线通讯的特点，与单片机软硬件开发和电动机控制技术相结合，设计制作了该教学演示仪。

4、该项目的创新点：将ZigBee短距离无线通讯、单片机软硬件开发和电动机控制技术相结合，在原理、程序和用途上都与其他人的研究有所不同。目前还没有这样的通讯类教学演示仪。

5、项目使用情况和完善设想：目前该装置在使用过程中达到预期的教学效果。完善设想：某路公交车在路上遇到特殊情况时（堵车、交通管制、多辆车同时行驶在站牌上的提示情况等），在站牌上也能有相应的提示信息。演示仪可以拆卸组装，方便携带，成本低、可以推广到教学中。

管乐器(葫芦丝)自动演奏机器人教具

北京市西城区展览路少年宫

作者：关怡

项目简介

摘要：本项目既是演奏葫芦丝乐曲的娱乐型机器人，又是一个能大大推动机器人教学或者机电一体化教学的富有趣味的教具。作为娱乐型机器人，它演奏不同的葫芦丝乐曲，带给人们美的享受。作为教具，它具有综合性、可拆装性和模块化特性，可用于各个阶段的教学。该机器人由机械系统和电控系统组成，其中机械系统包含通用机构和气动两部分，电控系统包含上位机（PC机）和下位机（继电器控制板）两部分。低年级的学生可以通过拆装机器人直观、生动地了解它的各个部分。中等年级的学生，学习使用特定的语言编写葫芦丝乐谱，掌握机器人控制的基础知识。对于高年级的学生，则可以学习气压传动和通用机械传动、上位机软件开发、搭建基本的机电系统等知识，最终能够举一反三研制出演奏其它管乐器的机器人。

背景：乐器自动演奏机器人是机器人领域的前沿科技：它不仅以模拟人的高级演奏技巧为研究目标，同时促进人类音乐文化同技术文化完美结合。开发乐器自动演奏机器人教具可以促进使学生对自动控制、人工智能、机器仿生等知识的理解。近年来，由于葫芦丝管乐器在中小学音乐课中的普及，葫芦丝自动演奏机器人无疑将激发学生的学习兴趣，提升教学效果。

科学方法和原理：本项目使用了功能元分析法、实验法等科学方法，运用了理论力学、材料力学、机械设计和气压传动和电路设计，以及单片机控制等原理。

创新点：1．采用气缸驱动机器人手指运动，该控制方式可靠性高且操作简便；2．采用二级减压方式控制葫芦丝机器人口风参数，实现人的吹奏动作，3．采用橡胶材料制作机器人手指，使得空洞密封性得到提高，实现更好的演奏效果。

使用情况和完善的设想：本项目已经投入到机器人课教学中并取得了良好的教学效果。现打算在如下方面做出改进：1．增加空气加湿，增强演奏的音色；2．增加信号反馈，形成闭环演奏系统；3．尝试人工肌肉等新型驱动方式，简化设计；4．融入演奏意境，增强乐曲的气氛。