自动擦拭无尘黑板演示

基于Arduino的智能黑板擦设计1. 引言1.1 背景介绍数字统计、段落分割等信息。

【背景介绍】智能科技在现代社会中得到了广泛的应用和发展，智能黑板擦作为智能化教育设备的一种，也逐渐受到人们的关注和重视。

传统的教学过程中，教师需要反复用手动黑板擦擦拭黑板，不仅费时费力，而且容易造成粉尘飞扬，对健康不利。

而智能黑板擦则能够通过自动化的方式完成擦拭工作，大大提高教学效率和舒适度。

1.2 研究意义智能黑板擦是一种结合了传统黑板擦和现代智能技术的新型产品，其具有极高的实用性和创新性。

在传统教学中，教师需要频繁地擦拭黑板，这不仅浪费时间和精力，还会对身体造成一定的负担。

而智能黑板擦的出现，可以有效地解决这一问题，为教师提供更为便捷和高效的教学工具。

智能黑板擦不仅可以自动擦拭黑板，还可以根据教师的指令完成特定的擦拭动作，大大提高了教学效率。

智能黑板擦还可以实现黑板内容的保存和分享，方便学生随时翻阅复习。

这些功能的实现，将为教学和学习带来极大的便利和创新。

研究智能黑板擦的设计与制作具有重要的意义。

通过深入研究智能黑板擦的原理和应用，可以不仅提高教学效率，还可以促进教育信息化的发展。

智能黑板擦的研究还有助于推动智能教育技术的发展，为教育行业注入新的活力和动力。

研究智能黑板擦的意义重大，具有广阔的发展前景。

1.3 研究目的研究目的是为了探索基于Arduino的智能黑板擦设计，通过引入智能化技术，提高黑板擦的效率和便利性。

在传统的教室中，老师需要手动操作黑板擦来擦拭黑板上的内容，这样的方式效率低下且易造成灰尘飞扬。

而利用Arduino技术，可以实现自动识别黑板上的内容并自动擦除，减少教师的工作量，提高课堂的效率。

智能黑板擦还可以结合其他智能化技术，如语音识别、人脸识别等，为教室带来更多便利和智能化体验。

通过本研究，我们旨在设计出一款简单实用、高效智能的黑板擦，为教学工作者提供更好的辅助工具，提升教学效果和体验。

本研究也将探索Arduino在智能设备设计中的应用和优势，为智能化教室的发展做出贡献。

专利名称：无尘电动教学黑板专利类型：实用新型专利
发明人：周新华
申请号：CN00220204.2
申请日：20000501
公开号：CN2422146Y
公开日：
20010307
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：无尘电动教学黑板,属于黑板。

该黑板龙骨的二端有轴承,其中一个轴承与电动机连接,在轴承上环绕有柔性写字板,在柔性写字板的外表面有黑板擦,在柔性写字板质的前面连接有装饰框,在装饰框中展示的面积即为老师书写课堂记录的黑板。

该黑板结构简单,转动电动机时能自动擦除掉写字板上的课堂记录,节省了大量的课堂时间,还能保证学生记录完整的课堂记录,擦拭时没有粉尘飞扬,保证了教师和学生的身体健康。

申请人：周新华
地址：221002 江苏省徐州市风化街互助小区4号楼2单元502室
国籍：CN
代理机构：徐州市专利事务所
代理人：华德明
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基于Arduino的智能黑板擦设计智能黑板擦是一种结合Arduino技术和智能控制的设备，可用于擦拭黑板上的文字和图案。

它可以实现自动控制，减少人工操作，提高效率，是教学和办公场所的理想选择。

本文将介绍基于Arduino的智能黑板擦的设计方案。

设计步骤：1. 材料准备所需材料包括Arduino控制板、直流电机、电池、传感器、橡胶擦头等。

电机用于驱动橡胶擦头的运动，传感器用于检测黑板上的文字和图案，以便进行自动擦拭。

2. 电路设计根据所需控制功能，设计电路连接图，并将其连接到Arduino控制板上。

电机和传感器需要接入控制板的GPIO口，以实现控制和信号采集。

电池则为整个系统提供电源。

3. 程序编写利用Arduino开发环境编写程序，实现对电机和传感器的控制。

程序应能够实时监测黑板上的情况，当检测到需要擦拭时，启动电机驱动橡胶擦头进行擦拭操作。

4. 调试测试将搭建好的智能黑板擦进行调试测试，验证程序的准确性和稳定性。

通过模拟黑板上的文字和图案，检测系统是否能够准确地进行擦拭操作。

5. 完善优化根据测试结果，对系统进行优化和改进。

例如调整传感器灵敏度，优化擦拭路径规划等，以提高系统的性能和稳定性。

6. 应用推广将搭建好的智能黑板擦应用到教学和办公场所，观察其实际效果和用户反馈。

根据实际需求，进一步改进和改良设备，使其更符合用户的需求。

总结基于Arduino的智能黑板擦设计，可以提高黑板清洁效率，减少人工操作，提高工作效率。

通过合理的电路设计和程序编写，结合优质的材料，可以打造出高性能的智能黑板擦设备。

这种智能黑板擦不仅适用于学校的教学环境，也可以应用于一些工作场所，提高工作效率，减轻人力负担。

希望本文对您有所帮助，谢谢您的阅读。

摘要教室黑板凌乱给教师和学生带来了诸多不便，灰尘漫天给学生健康和教室干净的形象带来影响。

个人的身体健康在一定程度上取决于你所呼吸的空气的洁净程度。

粉笔教具是目前教学的必备工具，用它来传授知识，是最原始和最传统的主要教学方法之一，粉笔其应用到现在已有几千年的历史，对人类的教育事业做出了不可磨灭的贡献，随着历史的进步和社会的发展，人类对粉笔教具的认识不断提高，即粉笔给人类教育事业带来进步和做出巨大贡献的同时，也给从事教育事业的教师及学生带来巨大的危害。

根据全国部分城市调研资料显示，随着社会进步和社会节奏的加快，教师职业病率呈逐年上升的趋势，职业病呈现多样化方向发展，其中粉尘引起的尘肺以及各种急慢性呼吸道疾病是中国目前职业病中最主要，危害最严重和最广泛的一种。

学生近视患病率亦逐年上升，到了异常严重的程度。

本文的设计思路电机通过采用自动送料螺杆的原则驱动，同时对设计方案进行了包括其机构组成和某些重要结构在内的具体设计。

该机构介绍派生关系橡皮擦运动形式和结构参数的工作原理。

该分析机构对研究黑板擦的运动规律具有重要意义。

该黑板擦由外壳、减速器、齿轮、轴、轴承、毛毡等组成，黑板擦边缘采用密封装置，外接吸尘管。

本文所设计的黑板擦具有收尘效率高，结构简单，清灰方便，成本低，可靠性高等特点。

关键词：黑板擦、粉尘、电动机ABSTRACTMessy classroom blackboard for teachers and students a lot of inconvenience , dust filled the health impact to students and classrooms clean image. Personal health depends to some extent on the cleanliness of the air you breathe . Chalk is an essential tool currently teaching aids , and use it to impart knowledge , is one of the most original and most traditional main teaching method applied to chalk it now has thousands of years of history, mankind has made education indelible contribution , along with the historical development and social progress , human understanding of the continuous improvement of teaching aids chalk , chalk that brings education to human progress and at the same time make a significant contribution , but also to engage in education of teachers and students bring great harm.According to the National Survey data show that part of the city , along with social progress and social rhythm accelerated rate of occupational teachers showed an increasing trend in the direction of occupational diversified development, including pneumoconiosis and a variety of acute and chronic respiratory diseases caused by dust is China's occupational most important , the most serious and widespread harm one . Students prevalence of myopia has increased year by year , to the unusually severe degree.In this paper, the design ideas of the motor by using the principle of automatic feeding screw driver , while the design of programs , including the composition and structure of their bodies , including some important specific design . The agency describes the relationship between the eraser works derived form of exercise and structural parameters .This analysis has important implications for research institutions eraser law of motion . The eraser from the shell, reducers , gears, shafts , bearings, blankets , etc., using the eraser edge seals , external vacuum tubes . This article is designed eraser has a high collection efficiency , simple structure, easy cleaning , low cost and high reliability.Keywords: Eraser, dust, motor目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (3)1.1 课题研究的背景 (3)1.2 国内外研究现状 (3)1.3 黑板发展的五个重要时代 (5)1.4 课题研究的目的及意义 (6)1.5 本设计的内容 (7)第2章自动黑板擦方案的确定及工作原理 (8)2.1 设计方案的确定 (8)2.2 工作原理 (8)第3章自动黑板擦的设计及计算 (10)3.1 电动机选择 (10)3.2 减速器的设计 (10)3.2.1 主要部件的选择 (10)3.2.2 分配传动比 (10)3.2.3 参数的设定 (10)3.2.4 齿轮的设计 (10)3.2.5 轴的结构设计 (11)3.3 齿轮的设计 (11)3.3.1 确定类型、材料及参数 (11)3.3.2 按齿面接触强度设计 (12)3.3.3 按齿根弯曲强度设计 (13)3.3.4 几何尺寸计算 (15)3.4 轴的设计 (15)3.4.1 材料的选取 (15)3.4.2 轴的校核 (16)3.4.3 轴承寿命校核 (17)3.4.4 键的设计与校核 (19)第4章结论 (22)致谢 (23)参考文献 (24)第1章绪论1.1 课题研究的背景“一根粉笔，三尺讲台”，这是对教师的由衷赞美。

民营科技2018年第10期科技创新近年来人们一直对教室中的传统教师用教具:黑板———黑板擦———粉笔进行着不断的改进,如无尘粉笔、无尘黑板、自动黑板擦等。

除了无尘粉笔被广泛应用以外,其它改进设计并没有真正普及开来,主要原因在于实用性差、应用效果不佳[1]。

从国内的研究现状来看,烟台大学在2009年首先研制了一款创新的擦黑板结构,这款自动黑板擦系统采用纯机械带动,结构设置简单,但是因为机械的局限性,使用寿命不长[2]。

随后,沈阳工学院研制了一款自动可擦拭的黑板,该设计把黑板设计成可以滚动式的黑板,有效的增加了黑板的使用面积,设计结构精巧,但是造价昂贵,成本不菲[3],沈阳工程学院设计了一种电动除尘黑板,运用电机拖动板擦,在运动机构上做了改进[4],沈阳理工大学汽车与交通学院采用电动气泵推杆作为黑板运动的牵引,通过压缩气泵,以喷洒清洗液,实时清洗黑板[5]。

这些设计大多设计巧妙,针对黑板的自动清洗功能做出了很大的改进,但是针对黑板的凹槽粉尘处理,大多没有涉及[6]。

目前,教室中仍大量使用着传统的黑板,在擦拭黑板的时候,粉尘会自动落入黑板的凹槽,凹槽中的粉尘被风吹起,教师一旦大量吸入,就有可能引起呼吸道,肺部等疾病。

这些黑板的凹槽往往是清理卫生的死角,随着时间的累积,会愈积愈多,严重影响了教室的美观,破坏了师生的教学环境。

之前的研究者对黑板的自动清洗功能做了相当多的改进和尝试,但是对黑板凹槽的粉尘自动处理却鲜有涉及,这块内容仍是技术空白。

设计方案:总体设计方案本设计拟采用步进电机拖动清洗装置,滑轨上运动,根据不同黑板的尺寸大小,通过液晶屏的距离显示,手动设置电机的运动距离,当粉尘传感器感应到黑板凹槽的粉尘到达一定区间值的时候,释放一个开关信号,通过主处理器驱动步进电机带动清洗装置清扫粉尘,分为手动和自动两种模式,手动模式适应于粉尘较少的情景,可进行局部清扫,自动模式对应于粉尘过多的时候全面清扫。

本设计的优点是:能够自动清扫黑板的粉笔槽,防止粉笔灰的长期积累,从而保护教学的环境及教师的健康。

目录一、明确设计任务................................ - 2 -二、确定系统的总功能............................ - 4 -三、总功能分解.................................. - 5 -四、设计方案.................................... - 6 -五、方案评价................................... - 10 -六、最终方案................................... - 12 -七、功能的优化及改进方向 ....................... - 13 -八、结束语 .................................... - 14 -全自动无尘黑板擦的设计一、明确设计任务1、社会需求“一根粉笔，三尺讲台”，这是对教师的由衷赞美。

殊不知，赞美背后，隐忧多多。

常用的黑板擦就有很多不足：（1）需要人工擦拭，在课程进度比较紧张的时候老师往往没有很多的时间来擦拭黑板；（2）普通黑板擦不仅效率低下，而且往往不能很好的把黑板擦干净；（3）而且普通黑板擦的使用往往会造成大量的粉尘，对老师、前排同学的健康造成不良影响。

教师常年使用粉笔，不自主地“吸”入大量粉尘，容易患上呼吸系统疾病。

而学生与粉笔尘接触时间长，易受教室二次扬尘的危害，他们受到的危害甚至比教师更为严重。

一名学生从小学到读完大学至少需要16年时间，这正是生长发育的黄金时期，却要不断受到粉笔尘灰的危害；一名教师从站到讲台上到退休大多在40年左右，生命的大半时间都要“吃粉笔灰”。

2、市场调查分析（1）市场描述众所周知，黑板是我们日常学习中必不可少的一样教具，无论是从小学还是到大学，都会使用到黑板，而一般我们平时使用的人工黑板擦不但费时、费力，无法将黑板擦拭干净，不能清除死角，还粉尘污染空气的缺点。

无尘黑板擦的工作原理
无尘黑板擦的工作原理是利用一种特殊的材料，通常是海绵或高分子材料，来吸附和吸收粉尘。

当黑板擦擦过黑板表面时，材料会通过摩擦力将粉尘吸附在自身表面上。

由于无尘黑板擦的材料结构较为松散，粉尘能够轻易地进入到材料内部的缝隙中，使其吸附效果更佳。

此外，无尘黑板擦的表面还含有一种特殊的润滑剂。

这种润滑剂能够降低黑板表面和黑板擦之间的摩擦力，使擦拭更加轻松顺滑。

同时，润滑剂还能够防止黑板表面产生静电，从而降低粉尘重新吸附到黑板上的可能性。

无尘黑板擦的工作原理可以实现高效的擦拭黑板表面，有效地去除粉尘，减少粉尘扬起和飞散的可能性，保持教室环境的整洁和清爽。

目录一、摘要 (2)二、设计题目及任务 (2)2.1设计题目 (2)2.2设计任务 (3)2.3任务分配 (4)三、运动方案的设计 (4)3.1整体运动方案设计 (4)3.2毛刷伸长机构设计 (5)3.3齿轮齿条传动机构设计 (7)四、机构尺寸参数确定 (8)4.1毛刷伸长机构确定 (8)4.1.1曲柄滑块机构基本尺寸确定： (8)4.2齿轮齿条及传动机构参数及尺寸确定 (10)五、运动分析 (11)5.1整体运动方案结构简图 (11)5.2曲柄滑块机构运动分析 (12)5.2.1位移分析 (12)5.2.2 速度分析 (13)5.2.3 加速度分析 (13)5.2.4曲柄滑块机构的速度仿真 (13)5.3变位齿轮设计 (17)六、除尘方案的设计与分析及方案确定 (23)6.1除尘机构方案设计 (23)6.2除尘方案确定及基本参数确定 (25)七、设计小结 (27)八、附录 (27)九、参考文献 (38)一、摘要众一直所周知，黑板是我们在学习过程中必不可少的日常教具之一，从小学到大学，我们的学习一直与黑板相伴，这样就离不开另外两样工具，黑板擦和粉笔。

而一般我们平时所使用的黑板擦不但费时费力还会造成粉尘污染，危害我们的健康。

于是根据时代的要求，全自动无尘黑板擦诞生了。

市面上现在也有自动无尘黑板擦，但是都存在一定的局限性和缺点，因此，我们针对这一现象，用我们的想法和创意设计了一款全自动无尘黑板擦，从而改善教学质量。

二、设计题目及任务2.1设计题目全自动无尘黑板擦是利用毛刷的高速旋转从而与黑板产生摩擦，擦除黑板上的板书；同时，利用齿轮与齿条机构实现毛刷的前行，从而使整个黑板擦除干净；为了达到无尘的效果，利用高压静电产生的电场力和小型风扇产生的吸力，将粉尘吸附在清灰网格栅上，完成黑板的擦除之后，撤去电力，使粉尘因重力作用自由下落，落入粉尘收集盒。

工作流程图：见图2-1（a）、2-1（b）打开电源毛刷开始工作粉尘收集关闭电源图2-1（a ）○1毛刷初始状态杆1处于最短状态 ○2杆1开始伸长，杆4开始收缩○3杆1继续伸长。