[发明专利]一种基于数字孪生技术的实训一体机

说明书

本发明公开了一种基于数字孪生技术的实训一体机，涉及数字孪生和教育领域；该装置包括一体机框架平台、设备指示灯、显示装置、电脑、操作按钮、控制系统、电机运动组件、磁导航组件以及电源。所述一体机框架平台作为衬底置于地面上，负责承载其他装置；所述设备指示灯，负责显示实训一体机的当前运行状态；所述显示装置负责同步显示虚拟模型与实训装置的运行状态；所述电脑负责对一体机进行操作；所述操作按钮负责配合电脑对一体机进行操作；所述控制系统作为中控系统，负责调控输入输出；所述电机运动组件负责取代实训装置进行运动；所述磁导航组件负责进行差速控制；所述电源负责对一体机提供电源。通过以上九个装置之间的巧妙配合，实现了数字孪生技术在实训模式中的应用，有效的解决了当前实训模式中存在的诸多问题。

技术领域

本发明涉及数字孪生领域和教育领域，具体是一种基于数字孪生技术的实训一体机。

背景技术

目前，高校中的实训模式分为线上实训和线下实训两种，然而无论是线上实训或是线下实训都不可避免的存在一些问题。对于线下实训而言：

1、线下实训需要一次性购置大量的实训装置并配置相对应的土地，并对这些实训装置进行定期的维护和升级，增加了高校的经济负担。

2、线下实训需要专门的管理员对设备进行维护，并配备专业的教师对学生的操作进行指点，在实训期间，非常容易产生安全问题，并浪费大量的教师资源和时间

3、线下实训的硬件的占有率低，无法最大程度的发挥一台实训装置的效率。

对于线上实训而言：

1、线上实训对线下实训的过程模拟不够真实，导致学生无法彻底理解实训课程的内容，且无实物操作极大程度的降低了学生对于设备仪器的熟悉程度。

2、线上实训的模拟结果精确度不够，这导致模拟过程的可靠性降低，学生学到的实训操作无法运用在实际操作中。

目前，已有专利申请来针对解决上述问题，如专利CN211015999U(一种智能制造实训平台)，该专利通过开发实训平台的方式来解决线下中存在的诸多问题，但该专利不存在中间件进行反馈，数据链路没有构成闭环，因此仍然属于传统的仿真模拟，必然存在传统仿真模拟存在的诸多问题；又如专利CN212061499U(一种PLC虚拟调试综合技能考核设备)，该专利通过集成实训装置来搭建实训平台，该专利虽然可以在一定程度上减少高校对实训装置的投入，但该技能考核设备不具备虚实结合的能力，更不具备远程连接实训装置进行验证的能力，仍然没有彻底解决目前实训模式中存在的诸多问题。又如专利CN211044603U(虚实结合的机器人教育综合实训室)，该专利虽然能够通过虚拟装置先模拟机械臂的运动轨迹，再进行实机验证，但该实训室占地面积过大，没有实现远程控制以及多机台调度控制，仅仅属于改良版的线下实训模式。

综上所述，有必要设计一种能够对实训装置状态进行高精度模拟仿真的平台，以期解决电脑在仿真过程中虚实脱离的问题，同时节省高校对实训装置投入的经费，提高实训课程的安全性。本发明将基于上述方案，设计出一种符合要求的基于数字孪生技术的实训一体机。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于数字孪生技术的实训一体机，以解决上述背景技术中提出的问题。