[发明专利]一种冒泡排序算法演示装置

说明书

本发明公开了一种冒泡排序算法演示装置，该装置包括展台模块、机械臂模块、移动平台模块和电脑。展台模块中，待排序物体放置在支架上；摄像头拍摄待排序物体；机械臂模块包括机械爪，T型手臂，升降平台和控制器；移动平台模块包括红外循迹传感器、标记、轨道和驱动电机；电脑与控制器、摄像头连接。本发明实现了冒泡排序算法的直观演示。以物体体积大小代表数字大小，根据冒泡排序算法，使用机械臂对待排序物体执行排序，并将初始顺序、排序过程及排序结果直观展示在电脑屏幕上。该装置具有结构简洁、操作方便、能够让观众直观理解冒泡排序算法执行过程等特点。

技术领域

本发明涉及科普教育领域，可用作教学仪器，具体是一种冒泡排序算法演示装置。

背景技术

随着科技的不断发展，科普展览的智能化水平也在不断提高，智能化展品成为展示的热点。

近年来，智能机器人技术成为展示的热点，其在展示智能化技术的同时，与观众交互，让观众亲身体验和感受智能技术给生产生活带来的改变。这些智能机器人多种多样，按照功能大致可以分为迎宾机器人、舞蹈机器人、功能特性展示机器人。但目前关于计算机算法的科普工作却少之又少，而且尚未出现关于算法的科普机器人。

排序是使一串记录按照其中的某个或某些关键字的大小，递增或递减的排列起来的操作，该操作在自动控制、网页搜索、办公文档操作等大量使用。排序算法，就是如何使得记录按照要求排列的方法，而冒泡排序算法就是一种基础和常用的计算机排序算法。

算法是当今智能领域的技术核心，是计算机科学、数学、电子电气等专业的重点掌握内容，但算法的学习过程是枯燥的，对于初学者学习难度自然很大，怎样才能学习的更有效率、更有成果才是关键。现代教学手段集声音文字图像于一体，更加丰富形象，但其并没有发生质的变化，只是用多媒体屏幕代替了黑板板书，教学方式及师生互动并未改进。国内关于算法的教授方式仍然停留在文字图像，甚至简单口述，直观的计算机算法实物教具也尚未出现。

发明内容

本发明的目的在于实现冒泡排序算法的直观演示，以物体体积大小代表数字大小，根据冒泡排序算法，使用机械臂对待排序物体执行排序，并将初始顺序、排序过程及排序结果直观展示在电脑屏幕上。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种冒泡排序算法演示装置，该装置包括展台模块、机械臂模块、移动平台模块和电脑；展台模块中，待排序物体放置在支架上；摄像头拍摄待排序物体；机械臂模块包括机械爪，T型手臂，升降平台和控制器；移动平台模块包括红外循迹传感器、标记、轨道和驱动电机；电脑与控制器、摄像头连接。

在本发明的一些实施例中，所述机械臂模块包括机械爪，T型手臂，升降平台和控制器。两只机械爪可抓取待排序物块，机械爪的中心间距与相邻两待排序物体的中心间距相同，机械爪与T型手臂相连；T型手臂与升降平台上的舵机相连，可在竖直方向上旋转，实现待排序物体的位置调换；舵机固定在升降平台上，升降平台的升降由丝杠电机实现，丝杠电机和两根光轴在平台上成三角形放置；控制器与电脑、舵机、丝杠电机、驱动电机、红外循迹传感器相连。

在本发明的一些实施例中，所述移动平台模块包括红外循迹传感器、标记、轨道和驱动电机。红外循迹传感器位于机器人底座前端，用于检测标记及定位；标记位于两根轨道中间，相邻两个标记的间距为相邻两待排序物体的中心间距；驱动电机位于机器人底座中间，用于实现水平方向的移动。

本发明中，以物体体积大小代表数字大小，根据冒泡排序算法，使用机械臂对待排序物体执行排序，并将初始顺序、排序过程及排序结果直观展示在电脑屏幕上。通过摄像头采集待排序物体图像，经过电脑图像处理，输送待排序物体顺序信息给控制器，控制器控制装置移动以及调换待排序物体，电脑端图形用户界面可实时显示初始状态以及排序过程，所有排序完成后，装置自动复位，用户只需在电脑端图形用户界面操作即可实现重复排序。

本发明具有的优点和积极效果为：