阅读说明：本技术 一种基于ar技术的课堂互动教学设备 (Classroom interactive teaching equipment based on AR technology ) 是由 杨晓琳 刘擂擂 邓光磊 田原 陈诚 于 2020-05-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于AR技术的课堂互动教学设备,包括底座,所述底座上方安装有支撑板,所述支撑板上表面一端安装有电动伸缩杆,所述电动伸缩杆顶端通过螺栓连接有座板,所述座板内侧安装有振动机构,所述支撑板上表面另一端焊接有支架,所述支架顶部安装有3D互动一体机,所述3D互动一体机一侧外壁安装有控制面板,所述控制面板表面安装有USB插口,所述支撑板底部边缘处对称安装有转动机构,所述底座底部中心处安装有伺服电机,所述伺服电机的动力输出端转动连接有传动轴,本发明使学生体验不同的教学状态,不需要专门定制教具和物料,可根据教学的内容进行调整,互动效果好,同时可对数据库更新和拓展,丰富教学的内容。(The invention discloses classroom interactive teaching equipment based on AR technology, which comprises a base, wherein a supporting plate is arranged above the base, an electric telescopic rod is arranged at one end of the upper surface of the supporting plate, the top end of the electric telescopic rod is connected with a seat plate through a bolt, a vibrating mechanism is arranged at the inner side of the seat plate, a bracket is welded at the other end of the upper surface of the supporting plate, a 3D interactive all-in-one machine is arranged at the top of the bracket, a control panel is arranged on the outer wall of one side of the 3D interactive all-in-one machine, a USB socket is arranged on the surface of the control panel, rotating mechanisms are symmetrically arranged at the edge of the bottom of the supporting plate, a servo motor is arranged at the center of the bottom of the base, and a transmission shaft is rotationally connected at, the interaction effect is good, and meanwhile, the database can be updated and expanded, and the teaching content is enriched.)

一种基于AR技术的课堂互动教学设备

技术领域

本发明涉及教育设施技术领域，具体为一种基于AR技术的课堂互动教学设备。

背景技术

教育设施是指开展教育工作所必需的物质资料。它主要包括：教育工作所需要的空间、环境，以及有关的教育教学设备，即教育基建、学校设备和社会教育设施。其中硬件设施常包括：学校面积大小，教室的多少，操场有多大，活动中心多大，机械、简单的医疗设备、体育设备是否齐全等。硬件设施与学校的教学规模的联系较密切。

AR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”。

但是，现有的用于课堂教学设备主要存在以下缺点：

1、现有的用于课堂教学设备需要对教学的内容定制教具和物料。

2、现有的用于课堂教学设备不能够针对教学的内容制定多维度、动态、可互动的学习调节。

3、现有的用于课堂教学设备内容简单、不方便更新和拓展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于AR技术的课堂互动教学设备，以解决上述背景技术中现有的用于课堂教学设备需要对教学的内容定制教具和物料；现有的用于课堂教学设备不能够针对教学的内容制定多维度、动态、可互动的学习调节；现有的用于课堂教学设备内容简单、不方便更新和拓展的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于AR技术的课堂互动教学设备，包括底座，所述底座上方安装有支撑板，所述支撑板上表面一端安装有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆顶端通过螺栓连接有座板，所述座板内侧安装有振动机构，所述支撑板上表面另一端焊接有支架，所述支架顶部安装有3D互动一体机，所述3D互动一体机一侧外壁安装有控制面板，所述控制面板表面安装有USB插口，所述支撑板底部边缘处对称安装有转动机构，所述底座底部中心处安装有伺服电机，所述伺服电机的动力输出端转动连接有传动轴，所述传动轴顶端一侧开设有环形凹槽。

优选的，所述座板一侧固定连接有背板，通过背板与使用者的背部相贴合，可提高乘坐的舒适性。

优选的，所述振动机构包括载板、振动电机、顶板、安装板、硬质弹簧、连接板、凸块和导向槽。

优选的，所述载板下方设有振动电机，所述振动电机的顶部固定连接有顶板，且顶板的下表面与载板下表面相贴合，所述振动电机底部焊接有安装板，所述振动电机两侧均安装有硬质弹簧，所述硬质弹簧两端均焊接有连接板，所述硬质弹簧一侧设有凸块，所述载板两侧外壁均开设有导向槽，且导向槽与凸块相衔接，通过3D互动一体机的输出端与振动电机的输入端信号连接，通过3D互动一体机呈立体画面时，可根据教学模式控制振动电机工作，通过振动电机工作时，通过顶板将振动传递给载板，并通过硬质弹簧可有效的增大载板的振动幅度，同时通过凸块卡合在导向槽的内侧，可控制载板在上下方向振动，使学生体验不同的教学状态，不需要专门定制教具和物料。

优选的，所述载板位于座板顶口处内侧，且载板上表面与座板顶口处位于同一水平面上，可提高乘坐时的舒适性。

优选的，所述转动机构包括一号轴承、连接轴、连接架、滚轮和橡胶垫。

优选的，所述一号轴承镶嵌在支撑板下表面边缘处，所述一号轴承内圈转动连接有连接轴，所述连接轴底端焊接有连接架，所述连接架内侧转动连接有滚轮，所述滚轮表面粘连有橡胶垫，通过滚轮与底座上表面开设的环形凹槽相衔接，并通过橡胶垫与环形凹槽底部相贴合，可降低滚轮转动时的噪声，并通过连接轴与一号轴承的内圈插接相连，从而可配合滚轮在环形凹槽内部的滚动。

优选的，所述滚轮与环形凹槽相衔接，且滚轮可在环形凹槽内侧滚动，所述橡胶垫与环形凹槽底部相贴合，一方面可有效的辅助支撑板在底座上方转动，另一方面可有效的降低支撑板转动时的噪音。

优选的，所述传动轴贯穿底座，且传动轴顶端与支撑板下表面中心处焊接相连，所述传动轴与底座底部衔接处安装有二号轴承，通过伺服电机驱动传动轴转动，从而使传动轴驱动支撑板转动，通过传动轴与二号轴承的内圈转动连接，可降低传动轴转动时的摩擦力，并保证回旋精度。

优选的，所述电动伸缩杆、3D互动一体机和伺服电机的输入端均与控制面板的输出端信号连接，方便控制电动伸缩杆、3D互动一体机、伺服电机。

本发明提供了一种基于AR技术的课堂互动教学设备，具备以下有益效果：

(1)本发明通过3D互动一体机的输出端与振动电机的输入端信号连接，通过3D互动一体机呈立体画面时，可根据教学模式控制振动电机工作，通过振动电机工作时，通过顶板将振动传递给载板，并通过硬质弹簧可有效的增大载板的振动幅度，同时通过凸块卡合在导向槽的内侧，可控制载板在上下方向振动，可根据教学的内容使学生体验不同的教学状态，不需要专门定制教具和物料。

(2)本发明通过伺服电机驱动传动轴转动，从而使传动轴驱动支撑板转动，并通过滚轮与底座上表面开设的环形凹槽相衔接，并通过橡胶垫与环形凹槽底部相贴合，可降低滚轮转动时的噪声，并通过连接轴与一号轴承的内圈插接相连，从而可配合滚轮在环形凹槽内部的滚动，可以使学生在座板在与3D互动一体机互动时，上体验到旋转的感觉，可根据教学的内容进行调整，互动效果好。

(3)本发明通过USB插口外接存储设备，可为3D互动一体机输入数据，可对数据库更新和拓展，丰富教学的内容。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的振动机构结构示意图；

图3为本发明的载板侧面结构示意图；

图4为本发明的转动机构结构示意图；

图5为本发明的底座剖面结构示意图；

图6为本发明的底座俯视结构示意图。

图中：1、底座；2、支撑板；3、电动伸缩杆；4、座板；401、背板；5、振动机构；501、载板；502、振动电机；503、顶板；504、安装板；505、硬质弹簧；506、连接板；507、凸块；508、导向槽；6、支架；601、3D互动一体机；602、控制面板；603、USB插口；7、转动机构；701、一号轴承；702、连接轴；703、连接架；704、滚轮；705、橡胶垫；8、伺服电机；801、传动轴；802、二号轴承；803、环形凹槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-6所示，本发明提供一种技术方案：一种基于AR技术的课堂互动教学设备，包括底座1，所述底座1上方安装有支撑板2，所述支撑板2上表面一端安装有电动伸缩杆3，所述电动伸缩杆3顶端通过螺栓连接有座板4，所述座板4内侧安装有振动机构5，所述支撑板2上表面另一端焊接有支架6，所述支架6顶部安装有3D互动一体机601，所述3D互动一体机601一侧外壁安装有控制面板602，所述控制面板602表面安装有USB插口603，所述支撑板2底部边缘处对称安装有转动机构7，所述底座1底部中心处安装有伺服电机8，所述伺服电机8的动力输出端转动连接有传动轴801，所述传动轴801顶端一侧开设有环形凹槽803。

通过教育工作者指定受教育的学生坐在座板4上，通过调节电动伸缩杆3调整座板4的高度，使学生的观看角度与3D互动一体机601之间呈最佳角度，通过3D互动一体机601利用体感交互、3D、AR增强现实等技术，将学前教育和小学教育阶段无法直接感知、体验、实践的课程知识，通过接近真实的三维场景呈现出来，孩子通过肢体动作与三维场景中的人物操作互动，从而起到学习、体验、认知、探索、启发心智的作用，通过USB插口603外接存储设备，可为3D互动一体机601输入数据，可对数据库更新和拓展，丰富教学的内容。

所述座板4一侧固定连接有背板401，通过背板401与使用者的背部相贴合，可提高乘坐的舒适性。

所述振动机构5包括载板501、振动电机502、顶板503、安装板504、硬质弹簧505、连接板506、凸块507和导向槽508。

所述载板501下方设有振动电机502，所述振动电机502的顶部固定连接有顶板503，且顶板503的下表面与载板501下表面相贴合，所述振动电机502底部焊接有安装板504，所述振动电机502两侧均安装有硬质弹簧505，所述硬质弹簧505两端均焊接有连接板506，所述硬质弹簧505一侧设有凸块507，所述载板501两侧外壁均开设有导向槽508，且导向槽508与凸块507相衔接，通过3D互动一体机601的输出端与振动电机502的输入端信号连接，通过3D互动一体机601呈立体画面时，可根据教学模式控制振动电机502工作，通过振动电机502工作时，通过顶板503将振动传递给载板501，并通过硬质弹簧505可有效的增大载板501的振动幅度，同时通过凸块507卡合在导向槽508的内侧，可控制载板501在上下方向振动，使学生体验不同的教学状态，不需要专门定制教具和物料。

所述载板501位于座板4顶口处内侧，且载板501上表面与座板4顶口处位于同一水平面上，可提高乘坐时的舒适性。

所述转动机构7包括一号轴承701、连接轴702、连接架703、滚轮704和橡胶垫705。

所述一号轴承701镶嵌在支撑板2下表面边缘处，所述一号轴承701内圈转动连接有连接轴702，所述连接轴702底端焊接有连接架703，所述连接架703内侧转动连接有滚轮704，所述滚轮704表面粘连有橡胶垫705，通过滚轮704与底座1上表面开设的环形凹槽803相衔接，并通过橡胶垫705与环形凹槽803底部相贴合，可降低滚轮704转动时的噪声，并通过连接轴702与一号轴承701的内圈插接相连，从而可配合滚轮704在环形凹槽803内部的滚动。

所述滚轮704与环形凹槽803相衔接，且滚轮704可在环形凹槽803内侧滚动，所述橡胶垫705与环形凹槽803底部相贴合，一方面可有效的辅助支撑板2在底座1上方转动，另一方面可有效的降低支撑板2转动时的噪音。

所述传动轴801贯穿底座1，且传动轴801顶端与支撑板2下表面中心处焊接相连，所述传动轴801与底座1底部衔接处安装有二号轴承802，通过伺服电机8驱动传动轴801转动，从而使传动轴801驱动支撑板2转动，通过传动轴801与二号轴承802的内圈转动连接，可降低传动轴801转动时的摩擦力，并保证回旋精度。

所述电动伸缩杆3、3D互动一体机601和伺服电机8的输入端均与控制面板602的输出端信号连接，方便控制电动伸缩杆3、3D互动一体机601、伺服电机8。

需要说明的是，一种基于AR技术的课堂互动教学设备，在工作时，底座1上方安装有支撑板2，支撑板2上表面一端安装有电动伸缩杆3，电动伸缩杆3顶端通过螺栓连接有座板4，座板4内侧安装有振动机构5，支撑板2上表面另一端焊接有支架6，支架6顶部安装有3D互动一体机601，3D互动一体机601一侧外壁安装有控制面板602，控制面板602表面安装有USB插口603，支撑板2底部边缘处对称安装有转动机构7，底座1底部中心处安装有伺服电机8，伺服电机8的动力输出端转动连接有传动轴801，传动轴801顶端一侧开设有环形凹槽803，通过教育工作者指定受教育的学生坐在座板4上，通过调节电动伸缩杆3调整座板4的高度，使学生的观看角度与3D互动一体机601之间呈最佳角度，通过3D互动一体机601利用体感交互、3D、AR增强现实等技术，将学前教育和小学教育阶段无法直接感知、体验、实践的课程知识，通过接近真实的三维场景呈现出来，孩子通过肢体动作与三维场景中的人物操作互动，从而起到学***面上，载板501下方设有振动电机502，振动电机502的顶部固定连接有顶板503，且顶板503的下表面与载板501下表面相贴合，振动电机502底部焊接有安装板504，振动电机502两侧均安装有硬质弹簧505，硬质弹簧505两端均焊接有连接板506，硬质弹簧505一侧设有凸块507，载板501两侧外壁均开设有导向槽508，且导向槽508与凸块507相衔接，通过3D互动一体机601的输出端与振动电机502的输入端信号连接，通过3D互动一体机601呈立体画面时，可根据教学模式控制振动电机502工作，通过振动电机502工作时，通过顶板503将振动传递给载板501，并通过硬质弹簧505可有效的增大载板501的振动幅度，同时通过凸块507卡合在导向槽508的内侧，可控制载板501在上下方向振动，使学生体验不同的教学状态，不需要专门定制教具和物料，一号轴承701镶嵌在支撑板2下表面边缘处，一号轴承701内圈转动连接有连接轴702，连接轴702底端焊接有连接架703，连接架703内侧转动连接有滚轮704，滚轮704表面粘连有橡胶垫705，通过滚轮704与底座1上表面开设的环形凹槽803相衔接，并通过橡胶垫705与环形凹槽803底部相贴合，可降低滚轮704转动时的噪声，并通过连接轴702与一号轴承701的内圈插接相连，从而可配合滚轮704在环形凹槽803内部的滚动，传动轴801贯穿底座1，且传动轴801顶端与支撑板2下表面中心处焊接相连，传动轴801与底座1底部衔接处安装有二号轴承802，通过伺服电机8驱动传动轴801转动，从而使传动轴801驱动支撑板2转动，通过传动轴801与二号轴承802的内圈转动连接，可降低传动轴801转动时的摩擦力，并保证回旋精度，电动伸缩杆3、3D互动一体机601和伺服电机8的输入端均与控制面板602的输出端信号连接，方便控制电动伸缩杆3、3D互动一体机601、伺服电机8，电动伸缩杆3型号可选用为TJC-C4，3D互动一体机601型号可选用为ZC-OPS870，振动电机502型号可选用为MVE，伺服电机8型号可选用为AB220。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。