CN114387832A - 一种利用ar技术的教学互动设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用AR技术的教学互动设备，包括底座，所述底座的一端设有主机箱支撑机构，所述主机箱支撑机构的上端设有课桌识别机构，所述课桌识别机构的顶面设有主显示机构，所述主显示机构的上端一侧设有AR显示机构，所述底座的另一端设有座椅机构，该发明基于AR技术针对课程下发相对应的虚拟定制教具和虚拟物料，通过多屏AR联动，针对教学的内容制定多维度、动态、可互动的课程，使课程内容可视化、具象化、甚至可操作化，方便了学生的多维化理解，不再是单一的文字上的理解，大大提高了学习效率，同时提高了教学质量。
Description
技术领域
本发明涉及远程教育设备技术领域，具体涉及一种利用AR技术的教学互动设备。
背景技术
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”。
远程教育，在教育部已出台的一些文件中，也称现代远程教育为网络教育。是指使用电视及互联网等传播媒体的教学模式，它突破了时空的界线，有别于传统在课堂的教学模式。
其缺点在于：无法针对课程下发相对应的定制教具和物料，并且不能够针对教学的内容制定多维度、动态、可互动的课程，加上教学方式较为抽象化，不利于学生的学习理解。
发明内容
针对上述问题本发明提供了一种利用AR技术的教学互动设备，目的是为了解决上述背景技术中提出的无法针对课程下发相对应的定制教具和物料，并且不能够针对教学的内容制定多维度、动态、可互动的课程，加上教学方式较为抽象化，不利于学生的学习理解的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用AR技术的教学互动设备，包括底座，所述底座的一端设有主机箱支撑机构，所述主机箱支撑机构的上端设有课桌识别机构，所述课桌识别机构的顶面设有主显示机构，所述主显示机构的上端一侧设有AR显示机构，所述底座的另一端设有座椅机构。
进一步的，所述主机箱支撑机构的一侧开设有多个机箱门，所述主机箱支撑机构的两端分别开设有散热网孔。
进一步的，所述课桌识别机构的一侧嵌设有多个抽屉，所述课桌识别机构的顶面一端设有课桌挡板，所述课桌挡板的一侧中部开设有凹槽，所述凹槽的两侧分别嵌设有识别摄像头，所述凹槽的顶面嵌设有照明LED灯带。
进一步的，多个所述识别摄像头均朝向课桌面的中心。
进一步的，所述主显示机构包括主显示基座，所述主显示基座的一侧中部嵌设有主显示器，所述主显示器的两侧分别设有音箱，所述主显示器的上方、所述主显示基座中部嵌设有摄像头组合单元，所述主显示基座的上端一侧转动连接所述AR显示机构的一端。
进一步的，所述摄像头组合单元包括前置摄像头，所述前置摄像头的两侧分别设有人脸位置感应器，所述前置摄像头和多个所述人脸位置感应器均朝向使用者人脸的方向。
进一步的，所述AR显示机构包括AR显示基座，所述AR显示基座的一端两侧均转动连接于所述主显示基座的上端一侧，所述AR显示基座的底面中部嵌设有AR显示器，所述AR显示基座的中部两侧分别设有折叠斜撑，所述AR显示基座的另一端两侧分别设有同步调节臂，多个所述同步调节臂的下端分别设于AR反射板的一侧两端。
进一步的，所述同步调节臂包括折臂电机，所述折臂电机的输出端同轴连接第一减速器，所述第一减速器的输出端同轴连接上摇臂的一端，所述上摇臂的另一端转动连接于连杆固定块的上端，所述连杆固定块的上端一侧转动连接于上连杆的一端，所述上连杆的另一端转动连接上固定块，所述上固定块固定连接于所述AR显示基座的一侧，所述连杆固定块的下端转动连接下摇臂的一端，所述下摇臂的另一端转动连接折臂活动块的上端一侧，所述连杆固定块的下端另一侧转动连接于下连杆的一端，所述下连杆的另一端转动连接于所述折臂活动块的上端另一侧，所述上摇臂的另一端和所述下摇臂的一端分别设有齿轮，所述所述上摇臂的另一端和所述下摇臂的一端通过多个所述齿轮咬合连接，所述折臂活动块的中部设有反射板调节电机，所述反射板调节电机的输出端同轴连接第二减速器，所述第二减速器的输出端同轴连接于所述AR反射板的一侧一端，所述上摇臂的外部设有上臂外壳，所述下摇臂的外部设有下臂外壳。
进一步的，所述AR反射板为透明材质，包括但不限于：亚克力、有机玻璃，且所述AR反射板表面光滑，呈镜面反射状。
进一步的，所述座椅机构包括滑块，所述滑块滑动连接于所述底座的一端中部，所述滑块的顶面设有伸缩气缸，所述伸缩气缸的上端设有升降控制柄，所述伸缩气缸的顶面设有坐面，所述坐面的一侧通过支柱固定连接靠背。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
基于AR技术针对课程下发相对应的虚拟定制教具和虚拟物料，通过多屏AR联动，针对教学的内容制定多维度、动态、可互动的课程，使课程内容可视化、具象化、甚至可操作化，方便了学生的多维化理解，不再是单一的文字上的理解，大大提高了学习效率，同时提高了教学质量。
附图说明
图1是本发明外观结构示意图A；
图2是本发明外观结构示意图B；
图3是本发明主机箱支撑机构、课桌识别机构和主显示机构结构示意图A；
图4是本发明主机箱支撑机构、课桌识别机构和主显示机构结构示意图B；
图5是本发明AR显示机构结构示意图；
图6是本发明同步调节臂内部结构打开示意图；
图7是本发明座椅机构结构示意图；
图8是本发明结构折叠收起示意图。
图中：1、底座；2、主机箱支撑机构；21、机箱门；22、散热网孔；3、课桌识别机构；31、抽屉；32、课桌挡板；33、凹槽；34、识别摄像头；35、照明LED灯带；4、主显示机构；41、主显示基座；42、主显示器；43、音箱；44、摄像头组合单元；441、前置摄像头；442、人脸位置感应器；5、AR显示机构；51、AR显示基座；52、AR显示器；53、折叠斜撑；54、同步调节臂；5411、折臂电机；5412、第一减速器；5413、上固定块；5421、上摇臂；54211、齿轮；5422、连杆固定块；5423、上连杆；5424、上臂外壳；5431、下摇臂；5432、下连杆；5433、下臂外壳；5441、折臂活动块；5442、反射板调节电机；5443、第二减速器；55、AR反射板；6、座椅机构；61、滑块；62、伸缩气缸；63、升降控制柄；64、坐面；65、靠背。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更加全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于文本所描述的实施例，相反的，提供这些实施例是为了使对本发明公开的内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常连接的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语知识为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例，请着重参考图1-2，一种利用AR技术的教学互动设备，包括底座1，所述底座1的一端设有主机箱支撑机构2，所述主机箱支撑机构2的上端设有课桌识别机构3，所述课桌识别机构3的顶面设有主显示机构4，所述主显示机构4的上端一侧设有AR显示机构5，所述底座1的另一端设有座椅机构6。
实施例，请着重参考图1-4，所述主机箱支撑机构2的一侧开设有多个机箱门21，所述主机箱支撑机构2的两端分别开设有散热网孔22，此设计通过多个机箱门21对机箱内部进行检修，通过散热网孔22进行散热。
实施例，请着重参考图1-4，所述课桌识别机构3的一侧嵌设有多个抽屉31，所述课桌识别机构3的顶面一端设有课桌挡板32，所述课桌挡板32的一侧中部开设有凹槽33，所述凹槽33的两侧分别嵌设有识别摄像头34，所述凹槽33的顶面嵌设有照明LED灯带35，此设计通过照明LED灯带35对桌面进行照明，多个所述识别摄像头34均朝向课桌面的中心，此设计通过多个识别摄像头34从两个角度轿车对桌面上的AR标记面进行跟踪识别，让AR现实机构的画面根据识别的AR标记面进行实时修正，从而让虚拟图像于现实结合的效果更佳。
实施例，请着重参考图1-4，所述主显示机构4包括主显示基座41，所述主显示基座41的一侧中部嵌设有主显示器42，所述主显示器42的两侧分别设有音箱43，所述主显示器42的上方、所述主显示基座41中部嵌设有摄像头组合单元44，所述主显示基座41的上端一侧转动连接所述AR显示机构5的一端，所述摄像头组合单元44包括前置摄像头441，所述前置摄像头441的两侧分别设有人脸位置感应器442，所述前置摄像头441和多个所述人脸位置感应器442均朝向使用者人脸的方向，此设计通过前置摄像头441和多个人脸位置感应器442，实时定位使用者的人脸位置，让AR显示机构5实时调整AR反射板55的角度，使虚像完美呈现于视线中AR标记面上。
实施例，请着重参考图5，所述AR显示机构5包括AR显示基座51，所述AR显示基座51的一端两侧均转动连接于所述主显示基座41的上端一侧，所述AR显示基座51的底面中部嵌设有AR显示器52，所述AR显示基座51的中部两侧分别设有折叠斜撑53，所述AR显示基座51的另一端两侧分别设有同步调节臂54，多个所述同步调节臂54的下端分别设于AR反射板55的一侧两端，此设计通过同步调节臂54根据使用者的人脸高度，实时修正AR反射板55的角度与高度，使虚像完美呈现于视线中AR标记面上。
实施例，请着重参考图6，所述同步调节臂54包括折臂电机5411，所述折臂电机5411的输出端同轴连接第一减速器5412，所述第一减速器5412的输出端同轴连接上摇臂5421的一端，所述上摇臂5421的另一端转动连接于连杆固定块5422的上端，所述连杆固定块5422的上端一侧转动连接于上连杆5423的一端，所述上连杆5423的另一端转动连接上固定块5413，所述上固定块5413固定连接于所述AR显示基座51的一侧，所述连杆固定块5422的下端转动连接下摇臂5431的一端，所述下摇臂5431的另一端转动连接折臂活动块5441的上端一侧，所述连杆固定块5422的下端另一侧转动连接于下连杆5432的一端，所述下连杆5432的另一端转动连接于所述折臂活动块5441的上端另一侧，所述上摇臂5421的另一端和所述下摇臂5431的一端分别设有齿轮54211，所述所述上摇臂5421的另一端和所述下摇臂5431的一端通过多个所述齿轮54211咬合连接，所述折臂活动块5441的中部设有反射板调节电机5442，所述反射板调节电机5442的输出端同轴连接第二减速器5443，所述第二减速器5443的输出端同轴连接于所述AR反射板55的一侧一端，所述上摇臂5421的外部设有上臂外壳5424，所述下摇臂5431的外部设有下臂外壳5433。
实施例，请着重参考图5，所述AR反射板55为透明材质，包括但不限于：亚克力、有机玻璃，且所述AR反射板55表面光滑，呈镜面反射状，此设计是为了能透过AR反射板55看见桌面上的AR标记面，同时也可以将AR显示器52中的画面反射进使用者的眼中，人眼看见的虚像，就会呈现在反射光线的反向延长线上，即放在桌面的AR标记面之上。
实施例，请着重参考图7，所述座椅机构6包括滑块61，所述滑块61滑动连接于所述底座1的一端中部，所述滑块61的顶面设有伸缩气缸62，所述伸缩气缸62的上端设有升降控制柄63，所述伸缩气缸62的顶面设有坐面64，所述坐面64的一侧通过支柱固定连接靠背65，此设计是为了方便调节座椅机构6的高度和位置。
操作原理：首先将如图8折叠收纳的AR显示机构5打开，根据需要调整座椅机构6的位置及高度，使用者坐在座椅上，将有AR标识的书本或者卡片放置于课桌上，通过主显示器42观看视频课程，需要具象化、可视化教学时，通过AR反射板55将AR显示器52中的画面反射进使用者的眼中，人眼看见的虚像，就会呈现在反射光线的反向延长线上，即放在桌面的AR标记面之上，通过多个识别摄像头34从两个角度轿车对桌面上的AR标识进行跟踪识别，让AR现实机构的画面根据识别的AR标记面进行实时修正，从而让虚拟图像于现实结合的效果更佳，达到类似可操作的效果，通过同步调节臂54根据使用者的人脸高度，实时修正AR反射板55的角度与高度，使虚像完美呈现于视线中AR标记面上，方便了学生的多维化理解，不再是单一的文字上的理解，大大提高了学习效率，同时提高了教学质量。
上述结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的这种非实质改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种利用AR技术的教学互动设备，包括底座(1)，其特征在于：所述底座(1)的一端设有主机箱支撑机构(2)，所述主机箱支撑机构(2)的上端设有课桌识别机构(3)，所述课桌识别机构(3)的顶面设有主显示机构(4)，所述主显示机构(4)的上端一侧设有AR显示机构(5)，所述底座(1)的另一端设有座椅机构(6)。
2.根据权利要求1所述的一种利用AR技术的教学互动设备，其特征在于：所述主机箱支撑机构(2)的一侧开设有多个机箱门(21)，所述主机箱支撑机构(2)的两端分别开设有散热网孔(22)。
3.根据权利要求1所述的一种利用AR技术的教学互动设备，其特征在于：所述课桌识别机构(3)的一侧嵌设有多个抽屉(31)，所述课桌识别机构(3)的顶面一端设有课桌挡板(32)，所述课桌挡板(32)的一侧中部开设有凹槽(33)，所述凹槽(33)的两侧分别嵌设有识别摄像头(34)，所述凹槽(33)的顶面嵌设有照明LED灯带(35)。
4.根据权利要求3所述的一种利用AR技术的教学互动设备，其特征在于：多个所述识别摄像头(34)均朝向课桌面的中心。
5.根据权利要求1所述的一种利用AR技术的教学互动设备，其特征在于：所述主显示机构(4)包括主显示基座(41)，所述主显示基座(41)的一侧中部嵌设有主显示器(42)，所述主显示器(42)的两侧分别设有音箱(43)，所述主显示器(42)的上方、所述主显示基座(41)中部嵌设有摄像头组合单元(44)，所述主显示基座(41)的上端一侧转动连接所述AR显示机构(5)的一端。
6.根据权利要求5所述的一种利用AR技术的教学互动设备，其特征在于：所述摄像头组合单元(44)包括前置摄像头(441)，所述前置摄像头(441)的两侧分别设有人脸位置感应器(442)，所述前置摄像头(441)和多个所述人脸位置感应器(442)均朝向使用者人脸的方向。
7.根据权利要求5所述的一种利用AR技术的教学互动设备，其特征在于：所述AR显示机构(5)包括AR显示基座(51)，所述AR显示基座(51)的一端两侧均转动连接于所述主显示基座(41)的上端一侧，所述AR显示基座(51)的底面中部嵌设有AR显示器(52)，所述AR显示基座(51)的中部两侧分别设有折叠斜撑(53)，所述AR显示基座(51)的另一端两侧分别设有同步调节臂(54)，多个所述同步调节臂(54)的下端分别设于AR反射板(55)的一侧两端。
8.根据权利要求7所述的一种利用AR技术的教学互动设备，其特征在于：所述同步调节臂(54)包括折臂电机(5411)，所述折臂电机(5411)的输出端同轴连接第一减速器(5412)，所述第一减速器(5412)的输出端同轴连接上摇臂(5421)的一端，所述上摇臂(5421)的另一端转动连接于连杆固定块(5422)的上端，所述连杆固定块(5422)的上端一侧转动连接于上连杆(5423)的一端，所述上连杆(5423)的另一端转动连接上固定块(5413)，所述上固定块(5413)固定连接于所述AR显示基座(51)的一侧，所述连杆固定块(5422)的下端转动连接下摇臂(5431)的一端，所述下摇臂(5431)的另一端转动连接折臂活动块(5441)的上端一侧，所述连杆固定块(5422)的下端另一侧转动连接于下连杆(5432)的一端，所述下连杆(5432)的另一端转动连接于所述折臂活动块(5441)的上端另一侧，所述上摇臂(5421)的另一端和所述下摇臂(5431)的一端分别设有齿轮(54211)，所述所述上摇臂(5421)的另一端和所述下摇臂(5431)的一端通过多个所述齿轮(54211)咬合连接，所述折臂活动块(5441)的中部设有反射板调节电机(5442)，所述反射板调节电机(5442)的输出端同轴连接第二减速器(5443)，所述第二减速器(5443)的输出端同轴连接于所述AR反射板(55)的一侧一端，所述上摇臂(5421)的外部设有上臂外壳(5424)，所述下摇臂(5431)的外部设有下臂外壳(5433)。
9.根据权利要求7所述的一种利用AR技术的教学互动设备，其特征在于：所述AR反射板(55)为透明材质，包括但不限于：亚克力、有机玻璃，且所述AR反射板(55)表面光滑，呈镜面反射状。
10.根据权利要求1所述的一种利用AR技术的教学互动设备，其特征在于：所述座椅机构(6)包括滑块(61)，所述滑块(61)滑动连接于所述底座(1)的一端中部，所述滑块(61)的顶面设有伸缩气缸(62)，所述伸缩气缸(62)的上端设有升降控制柄(63)，所述伸缩气缸(62)的顶面设有坐面(64)，所述坐面(64)的一侧通过支柱固定连接靠背(65)。
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