CN110136242B - 无人机模型系统及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机模型系统，包括：知识库模块，用于存储所述无人机中各零部件的三维模型，以及各零部件对应的文字信息，并实时读取指定零部件的文字信息；装配交互模块，用于存储所述各零部件装配关系以及标准装配顺序，并接收装配指令，模拟所述无人机的装配；专家系统模块，用于控制所述各零部件的三维模型以及所述文字信息的显示方式，并判断所述装配指令是否正确。该无人机模型系统无需采用任何实体无人机实验品，用户可通过模型系统模拟无人机的装配，并检测装配是否正确。本发明还公开了一种采用上述无人机模型系统的电子设备。

Description

无人机模型系统及电子设备

技术领域

本发明涉及无人机模型技术领域，特别是涉及一种无人机模型系统及电子设备。

背景技术

随着科学技术的发展，无人机取代了部分人工的高空作业，使无人机在各个领域中的应用日益广泛。

在对无人机的教学中，多采用实体无人机配合三维模型向学生进行讲解，学生通过学习理论知识，再经过反复拆卸和装配实体无人机实验品，即可对无人机的构造获得一定程度的了解。

现有的对无人机的教学采用实体无人机实验品，特别是实际操作时，需对每个学生配置一台可供拆卸的无人机，需事先准备好足够数量的无人机实验品，成本较高，且在对无人机实验品反复拆卸和装配的过程中，会导致无人机实验品损坏，进一步提高了成本。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种用于教学的无人机模型系统，该系统无需实体无人机实验品。

一种无人机模型系统，包括：

知识库模块，用于存储所述无人机中各零部件的三维模型，以及各零部件对应的文字信息，并实时读取指定零部件的文字信息；

装配交互模块，用于存储所述各零部件装配关系以及标准装配顺序，并接收装配指令，模拟所述无人机的装配；

专家系统模块，用于控制所述各零部件的三维模型以及所述文字信息的显示方式，并判断所述装配指令是否正确。

根据本发明提出的无人机模型系统，无需采用任何实体无人机实验品，用户可通过模型系统模拟无人机的装配，并检测装配是否正确。

另外，根据本发明提供的无人机模型系统，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述知识库模块包括：

三维模型单元，用于存储所述无人机中各零部件的三维模型；

零件信息单元，用于将各零部件的文字信息映射至对应的所述零部件的三维模型上；

模拟选择单元，用于模拟选中任意所述零部件的三维模型，并显示对应的所述文字信息。

进一步地，所述装配交互模块包括：

整机装配单元，用于储存所述各零部件装配关系以及装配顺序；

自主操作单元，用于接收装配指令，执行装配动作。

进一步地，所述装配交互模块还包括受力分析单元，用于接收输入的动力值，显示所述无人机的动力、升力和重力之间的关系。

进一步地，所述专家系统模块包括：

显示单元，用于接收控制指令，对应地显示和隐藏所述文字信息；

判断单元，用于对比所述装配指令的顺序与所述标准装配顺序，若二者不一致，则捕捉不一致的部分，反馈错误信息。

进一步地，所述专家系统模块还包括：

错误提示单元，用于接收所述错误信息，显示对应的所述零部件的文字信息，并修改对应的所述零部件的三维模型的颜色；

记录单元，用于记录根据所述装配指令执行的装配过程，并通过接受播放指令对所述装配过程进行回放；

评价单元，用于根据所述装配指令的顺序与所述标准装配顺序的吻合度，执行等级的评价，并反馈给用户。

进一步地，还包括检测模块，用于对所述无人机的任意所述零件执行损坏事件，当所述无人机被重新装配完毕时，判断所述无人机是否装配正确。

进一步地，所述检测模块包括：

随机损坏单元，用于随机选择所述零部件，对所述零部件赋值为“损坏”；

监控单元，用于实时监控用户对所述无人机的维修拆卸指令和维修装配指令；

校准单元，当所述维修装配指令的顺序与所述标准装配顺序一致，且所述维修拆卸指令的顺序与所述标准装配顺序的逆向顺序一致时，判断所述维修拆卸指令和所述维修装配指令合格，否者不合格，要求用户重新执行。

进一步地，所述检测模块还包括：

统计单元，用于统计单个用户的所述重新执行的次数，当该次数大于阈值时，为该用户播放所述标准装配顺序的画面；

指导单元，当所述校准单元判断为不合格时，捕捉所有用户的所述维修拆卸指令和所述维修装配指令的错误步骤，并统计每个错误步骤的出现数量，形成错误分布图。

本发明的另一个目的在于提出一种采用上述无人机模型系统的电子设备。

本发明的有益效果至少包括：

(1)用户可通过模型系统模拟无人机的装配，并检测装配是否正确；

(2)专家系统模块能凸出错误的装配信息，便于用户进行自检；

(3)检测模块中的随机损坏单元能加强用户对无人机的了解，提升学习效果；

(4)检测模块中的统计单元和指导单元能分别学生和老师采用针对性的教学指导。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明第一实施例的无人机模型系统的模块连接示意图；

图2是图1中无人机模型系统的模块展开示意图；

图3是本发明第二实施例的无人机模型系统的模块连接示意图；

图4是图3中检测模块的展开示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

请参阅图1和图2，本发明的第一实施例提出一种无人机模型系统，包括以下模块。

知识库模块1，用于存储所述无人机中各零部件的三维模型，以及各零部件对应的文字信息，并实时读取指定零部件的文字信息。

具体的，所述知识库模块1包括：

三维模型单元，用于存储所述无人机中各零部件的三维模型；

零件信息单元，用于将各零部件的文字信息映射至对应的所述零部件的三维模型上；

模拟选择单元，用于模拟选中任意所述零部件的三维模型，并显示对应的所述文字信息。

在本实施例中，采用三维建模软件Pro/Engine(Pro-E)和三维交互软件Quest3D(Q3D)来设计开发系统。

可以理解的是，采用三维建模软件对各零部件进行文字信息的赋值，当用户点击任意零部件时，即会显示对应的文字信息，如零部件的功能介绍或者装配时的注意事项，利用三维模型配合文字信息能加深用户对无人机的各零部件的理解。

装配交互模块2，用于存储所述各零部件装配关系以及标准装配顺序，并接收装配指令，模拟所述无人机的装配。

具体的，所述装配交互模块2包括：

整机装配单元，用于储存所述各零部件装配关系以及装配顺序；

自主操作单元，用于接收装配指令，执行装配动作。

可以理解的是，可采用三维交互软件建立自主操作单元，在事先设置正确的零部件装配关系以及装配顺序，以便于后续进行比对。

优选的，所述装配交互模块2还包括受力分析单元，用于接收输入的动力值，显示所述无人机的动力、升力和重力之间的关系。

根据升力的计算公式：

式中，ρ—飞行高度的空气密度，C—升力系数，V—空速，S—机翼面积。

空速即对应无人机的动力，重力为定值，当升力大于重力时即可起飞，则根据上式即可判断输入的动力值是否能满足无人机的起飞条件。

专家系统模块3，用于控制所述各零部件的三维模型以及所述文字信息的显示方式，并判断所述装配指令是否正确。

具体的，所述专家系统模块3包括：

显示单元，用于接收控制指令，对应地显示和隐藏所述文字信息；

判断单元，用于对比所述装配指令的顺序与所述标准装配顺序，若二者不一致，则捕捉不一致的部分，反馈错误信息。

可以理解的是，通过显示单元可方便用户开启和关闭文字信息是否持续显示，判断单元能及时对用户的错误操作进行反馈，提醒用户。

优选的，所述专家系统模块3还包括：

错误提示单元，用于接收所述错误信息，显示对应的所述零部件的文字信息，并修改对应的所述零部件的三维模型的颜色；

记录单元，用于记录根据所述装配指令执行的装配过程，并通过接受播放指令对所述装配过程进行回放；

评价单元，用于根据所述装配指令的顺序与所述标准装配顺序的吻合度，执行等级的评价，并反馈给用户。

可以理解的是，当用户在执行装配操作时，若一个零部件无法安装在一个安装位上，则对该零部件进行改变颜色以凸显，便于用户及时进行调整；

记录单元能使用户查看自己的装配过程，找到自己的出错原因，根据装配指令的顺序与标准装配顺序的吻合度，该吻合度从0～100％等分为10个等级，该评级可反馈至管理员处进行统计，以便老师了解所有学生的情况。

本发明的优势在于，无需采用任何实体无人机实验品，用户可通过模型系统模拟无人机的装配，并检测装配是否正确。

请参阅图3和图4，本发明的第二实施例提出一种无人机模型系统，本实施例与第一实施例基本一致，不同之处在于，无人机模型系统还包括检测模块4，用于对所述无人机的任意所述零件执行损坏事件，当所述无人机被重新装配完毕时，判断所述无人机是否装配正确。

具体的，所述检测模块4包括：

随机损坏单元，用于随机选择所述零部件，对所述零部件赋值为“损坏”；

监控单元，用于实时监控用户对所述无人机的维修拆卸指令和维修装配指令；

校准单元，当所述维修装配指令的顺序与所述标准装配顺序一致，且所述维修拆卸指令的顺序与所述标准装配顺序的逆向顺序一致时，判断所述维修拆卸指令和所述维修装配指令合格，否者不合格，要求用户重新执行。

需要说明的是，随机损坏单元相当于告知用户指定的零部件损坏，需将无人机拆卸后取出，放入新的零部件，再进行装配，可加深用户对无人机的了解，并能模拟实际问题；

另外，在校准单元中，可对标准装配顺序进行逆向运算，得到标准拆卸顺序，据此可准确了解用户的装配操作和拆卸操作是否合格。

优选的，所述检测模块4还包括：

统计单元，用于统计单个用户的所述重新执行的次数，当该次数大于阈值时，为该用户播放所述标准装配顺序的画面，在本实施例中阈值为3次；

指导单元，当所述校准单元判断为不合格时，捕捉所有用户的所述维修拆卸指令和所述维修装配指令的错误步骤，并统计每个错误步骤的出现数量，形成错误分布图。

可以理解的是，统计单元能便于用户进行自学，在没有老师指导的情况下，当错误超出3次时即播放标准的装配或拆卸画面，且该设计为每超过3次即播放1次画面，即若用户持续错误9次，将会播放3次标准的装配或拆卸画面。

另外，指导单元为面向老师或管理员而设计，通过错误分布图能使老师准确地了解哪些步骤为易错的，便于老师进行选择性地加强教学。

本发明的第三实施例提出一种电子设备，该电子设备至少包括第一实施例或第二实施例中的无人机模型系统。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种无人机模型系统，其特征在于，包括：

知识库模块，用于存储所述无人机中各零部件的三维模型，以及各零部件对应的文字信息，并实时读取指定零部件的文字信息；

装配交互模块，用于存储所述各零部件装配关系以及标准装配顺序，并接收装配指令，模拟所述无人机的装配；

专家系统模块，用于控制所述各零部件的三维模型以及所述文字信息的显示方式，并判断所述装配指令是否正确；

检测模块，用于对所述无人机的任意所述零件执行损坏事件，当所述无人机被重新装配完毕时，判断所述无人机是否装配正确；

其中，所述检测模块包括：

随机损坏单元，用于随机选择所述零部件，对所述零部件赋值为“损坏”；

监控单元，用于实时监控用户对所述无人机的维修拆卸指令和维修装配指令；

校准单元，当所述维修装配指令的顺序与所述标准装配顺序一致，且所述维修拆卸指令的顺序与所述标准装配顺序的逆向顺序一致时，判断所述维修拆卸指令和所述维修装配指令合格，否者不合格，要求用户重新执行；

统计单元，用于统计单个用户的所述重新执行的次数，当该次数大于阈值时，为该用户播放所述标准装配顺序的画面；

指导单元，当所述校准单元判断为不合格时，捕捉所有用户的所述维修拆卸指令和所述维修装配指令的错误步骤，并统计每个错误步骤的出现数量，形成错误分布图。

2.根据权利要求1所述的无人机模型系统，其特征在于，所述知识库模块包括：

三维模型单元，用于存储所述无人机中各零部件的三维模型；

零件信息单元，用于将各零部件的文字信息映射至对应的所述零部件的三维模型上；

模拟选择单元，用于模拟选中任意所述零部件的三维模型，并显示对应的所述文字信息。

3.根据权利要求1所述的无人机模型系统，其特征在于，所述装配交互模块包括：

整机装配单元，用于储存所述各零部件装配关系以及装配顺序；

自主操作单元，用于接收装配指令，执行装配动作。

4.根据权利要求3所述的无人机模型系统，其特征在于，所述装配交互模块还包括受力分析单元，用于接收输入的动力值，显示所述无人机的动力、升力和重力之间的关系。

5.根据权利要求1所述的无人机模型系统，其特征在于，所述专家系统模块包括：

显示单元，用于接收控制指令，对应地显示和隐藏所述文字信息；

判断单元，用于对比所述装配指令的顺序与所述标准装配顺序，若二者不一致，则捕捉不一致的部分，反馈错误信息。

6.根据权利要求5所述的无人机模型系统，其特征在于，所述专家系统模块还包括：

错误提示单元，用于接收所述错误信息，显示对应的所述零部件的文字信息，并修改对应的所述零部件的三维模型的颜色；

记录单元，用于记录根据所述装配指令执行的装配过程，并通过接受播放指令对所述装配过程进行回放；

评价单元，用于根据所述装配指令的顺序与所述标准装配顺序的吻合度，执行等级的评价，并反馈给用户。

7.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至6任意一项所述的无人机模型系统。