可替代人工書寫的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的可替代人工書寫的裝置，由書寫筆、機(jī)械臂和控制終端構(gòu)成；機(jī)械臂包括夾持書寫筆的手部、與手部連接的臂部以及安置臂部的基體；基體還設(shè)置通信模塊和控制模塊，基體接收控制終端的指令，由控制模塊控制臂部以及手部完成書寫。本裝置，可以將控制終端發(fā)出的命令、書寫行為或內(nèi)容，傳輸?shù)綑C(jī)械臂，再由機(jī)械臂執(zhí)行或同步，書寫在黑板上，產(chǎn)品體積小、性能穩(wěn)定、可靠性高、書寫速度快。應(yīng)用本裝置可減少粉塵對人的危害，降低教師的工作強(qiáng)度。由于控制終端與機(jī)械臂離開足夠的距離，該裝置還可以應(yīng)用在諸如高大壁畫、天花板作畫及雕刻等不方便進(jìn)行操作的場合，也可以對其功能進(jìn)行有效拓展后用于代替人工刷漆、高樓清洗和臟污清理等。
【專利說明】可替代人工書寫的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機(jī)器人，尤其涉及一種可替代人工書寫的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 教學(xué)實(shí)踐領(lǐng)域，在以多媒體教學(xué)為主流的環(huán)境下，傳統(tǒng)的黑板板書教學(xué)方式仍占 有舉足輕重的地位。該教學(xué)方式生動形象，靈活性和可操作性強(qiáng)，能起到很好的教學(xué)目的。
[0003] 可板書教學(xué)過程中，授課者要利用粉筆手動書寫，幅面切換時需用黑板刷手動擦 除，費(fèi)時費(fèi)力，且粉筆落下的粉塵對人的身體健康有害；現(xiàn)有的研究皆是通過改良擦除黑板 的方式或者提高擦除效率以及使用新材料黑白（如磁性黑板）等來減少粉塵對老師的危害。 這類改進(jìn)起到了一定的作用，但是還是存在以下兩點(diǎn)主要問題。第一，黑板擦除裝置結(jié)構(gòu)復(fù) 雜，操作繁瑣，很多授課者都不愿意使用；第二，授課者仍然還得手動進(jìn)行書寫，工作強(qiáng)度依 舊很大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了減少粉塵對人體的危害，也為了減輕教師的工作強(qiáng)度和黑板書寫量，本發(fā)明 提供一種可替代人工書寫的裝置。
[0005] 本發(fā)明的可替代人工書寫的裝置，由書寫筆、機(jī)械臂和控制終端構(gòu)成；機(jī)械臂包括 夾持書寫筆的手部、與手部連接的臂部以及安置臂部的基體； 基體還設(shè)置通信模塊和控制模塊，基體接收控制終端的指令，由控制模塊控制臂部以 及手部完成書寫。
[0006] 為便于在立面進(jìn)行書寫，本發(fā)明的裝置，在基體底部還設(shè)置吸盤。吸盤可將機(jī)械臂 吸附固定在立面黑板(包括各種各樣的堅(jiān)直的或傾斜的黑板和白板等）上完成書寫，同時對 機(jī)械臂定位。
[0007] 作為一種實(shí)施方式，本發(fā)明的吸盤為一個或多個電磁吸盤。這種情況下，被書寫的 板面需要為磁體或可被磁化體，也可以在被書寫的板面的背后設(shè)置磁體或可被磁化體。
[0008] 此外，本發(fā)明的裝置，在基體底部還設(shè)置用于行走的輪子，以實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂移動，調(diào) 整書寫位置。
[0009] 所述的書寫筆的一頭為書寫端，另一頭為擦除端，以實(shí)現(xiàn)既能書寫又能擦除。
[0010] 本發(fā)明中，控制終端與基體實(shí)行有線連接通信或者無線連接通信。有線連接通信 可以采用并口或者串口，這種方式適合距離較近的場合。無線連接通信包括藍(lán)牙、紅外或無 線電，這種方式適合距離較遠(yuǎn)且連線不方便的場合，而且無線連接通信更加方便靈活。
[0011] 本發(fā)明中的控制終端包括通信部分、操作按鍵部分和觸摸屏部分。
[0012] 為使得夾持更加穩(wěn)固，本發(fā)明手部的夾持部位呈鋸齒形。
[0013] 同時為使得夾持更加靈活和可靠可控，本發(fā)明還在手部設(shè)置有一活動片，活動片 在電機(jī)的帶動下實(shí)現(xiàn)與固定片之間的夾緊和放松。
[0014] 本發(fā)明的裝置中的機(jī)械臂的臂部包括舵機(jī)一、連接座一、舵機(jī)二、連接座二、舵機(jī) 三、連接座三、舵機(jī)四和舵機(jī)五；舵機(jī)一和舵機(jī)二之間由連接座一過渡聯(lián)接，舵機(jī)二和舵機(jī) 三之間由連接座二過渡聯(lián)接，舵機(jī)三和舵機(jī)四之間由連接座三過渡聯(lián)接，舵機(jī)四和舵機(jī)五 直接相連；舵機(jī)一安置在基體中并受基體中的控制模塊驅(qū)動，舵機(jī)五另外一端與手部相連。
[0015] 為了更好地驅(qū)動輪子行走，本發(fā)明的方案中，是給輪子直接配置驅(qū)動電機(jī)，輪子在 驅(qū)動電機(jī)作用下實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)向行走。這樣的方式簡單、直接、可靠。
[0016] 本發(fā)明的裝置，可以將控制終端命令、書寫行為或內(nèi)容，傳輸?shù)綑C(jī)械臂，再由機(jī)械 臂執(zhí)行或同步，書寫在黑板(包括白板）上，減少粉塵對老師的危害，減少教師的工作強(qiáng)度和 減輕書寫工作量。產(chǎn)品體積小、性能穩(wěn)定、可靠性高、書寫速度媲美人工手動書寫速度。
[0017] 由于控制終端可以與機(jī)械臂離開足夠的距離，在進(jìn)行教學(xué)、上課時，控制終端可以 安置在教室的任何地方，特別是如果采用手持終端并且無線連接通信，那么老師就可以不 必站在講臺上授課，而是可以站在學(xué)生中間，既能使全體學(xué)生聽到老師的聲音，也便于老師 觀察學(xué)生情況，在課堂形成良好互動，取得講臺上課無法獲得的效果。
[0018] 本發(fā)明的可替代人工書寫的裝置，還可以可在諸如高大壁畫、天花板作畫及雕刻 等人不方便進(jìn)行操作的場合完成自動模仿創(chuàng)作，為人們的工作提供了極大的便利。也可廣 泛運(yùn)用在教學(xué)實(shí)踐，創(chuàng)作輔助，科技展覽及活動會場設(shè)備支持等領(lǐng)域，不僅具有一定的趣味 性，而且具有高效性和精確性。
[0019] 本發(fā)明的可替代人工書寫的裝置，除了主要應(yīng)用于教學(xué)書寫方面，還可以根據(jù)實(shí) 際情況對其功能進(jìn)行有效拓展，譬如可代替人工刷漆，不僅可以降低毒性物質(zhì)對人體的傷 害，而且可使刷漆質(zhì)量得到保障。由于該機(jī)械臂的靈活性極強(qiáng)，該機(jī)器人亦可以應(yīng)用于高樓 清洗、臟污清理等方面。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明的可替代人工書寫的裝置中機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)圖。
[0021] 圖2是圖1所示的機(jī)械臂另一個角度的結(jié)構(gòu)圖。
[0022] 圖3是書寫筆示意圖。
[0023]

【具體實(shí)施方式】： 一種可替代人工書寫的裝置，由書寫筆、機(jī)械臂和控制終端構(gòu)成。
[0024] 見圖1、2。機(jī)械臂包括夾持書寫筆的手部(活動片5和電機(jī)4所在的部分)、與手部 連接的臂部(從舵機(jī)一 9到舵機(jī)五16所在的部分）以及安置臂部的基體（電源開關(guān)1、啟動 按鈕2、電磁鐵3、驅(qū)動電機(jī)7和輪子8所在的部分）； 基體還設(shè)置通信模塊和控制模塊（圖中未畫出），基體接收控制終端的指令，由控制模 塊控制臂部以及手部完成書寫。
[0025] 基體外殼由鈦合金板鉚接而成，結(jié)構(gòu)呈方形。主要承載整個機(jī)械臂的重量?；w 底部有四個電磁吸盤3,均勻布置在機(jī)械臂基體上，其使得整個機(jī)械臂能夠吸附在黑板上。
[0026] 基體底部有四個輪子8,兩個前輪兩個后輪，兩兩對稱布置在基體上，各輪外圈由 橡膠包覆，每個輪子均配置驅(qū)動電機(jī)7,四個驅(qū)動電機(jī)7有兩個前置、兩個后置，單獨(dú)驅(qū)動每 一個輪子轉(zhuǎn)動和轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)向行走，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂在黑板上的自由運(yùn)動。
[0027] 基體中的通信模塊接收控制終端以藍(lán)牙方式發(fā)送的命令數(shù)據(jù)。
[0028] 基體中的控制模塊將接收到的命令數(shù)據(jù)解析生成各類操作指令，包括命令寫字、 觸屏跟隨寫字、抬起筆、放下筆、擦除、移動調(diào)整書寫位置等指令。
[0029] 臂部包括舵機(jī)一 9、連接座一 10、舵機(jī)二11、連接座二12、舵機(jī)三13、連接座三14、 舵機(jī)四15和舵機(jī)五16 ;舵機(jī)一 9和舵機(jī)二11之間由連接座一 10過渡聯(lián)接，舵機(jī)二11和 舵機(jī)三13之間由連接座二12過渡聯(lián)接，舵機(jī)三13和舵機(jī)四15之間由連接座三14過渡聯(lián) 接，舵機(jī)四15和舵機(jī)五16直接相連；舵機(jī)一 9安置在基體中并受基體中的控制模塊驅(qū)動， 舵機(jī)五16d另外一端與手部相連。
[0030] 手部的夾持部位呈鋸齒形，手部有一活動片5,活動片5在電機(jī)4的帶動下實(shí)現(xiàn)與 固定片之間的夾緊和放松。
[0031] 見圖3。書寫筆6的一頭為書寫端17,另一頭為擦除端18,以實(shí)現(xiàn)既能書寫又能擦 除。
[0032] 控制終端與基體實(shí)行藍(lán)牙通信。
[0033] 可手持控制終端：主要包括控制通信部分、操作按鍵部分和觸摸屏部分，其小巧輕 便，可由教師手持使用。
[0034] 該可替代人工書寫的裝置根據(jù)控制終端不同的命令方式，可以以不同的方式完成 替代書寫。下面例舉兩種。
[0035] 一、命令書寫方式： 首先打開電源開關(guān)1和啟動按鈕2,給電磁鐵3上電，利用磁力將整個機(jī)械臂吸附在黑 板(黑板材質(zhì)為鐵磁性材料)）上；手部電機(jī)4帶動活動片5松開，將書寫筆6放入，把書寫 筆6的書寫端17正對黑板，然后手部電機(jī)4帶動活動片5夾緊書寫筆6 ;之后，控制驅(qū)動電 機(jī)7帶動輪子8使機(jī)械臂行走至預(yù)定的書寫位置； 教師在可手持控制終端上選定所需書寫的文字，控制終端將所選定的文字在字庫中的 序數(shù)編碼發(fā)送至機(jī)械臂，機(jī)械臂的控制模塊將序數(shù)編碼解析生成字模編碼，并對書寫筆畫 進(jìn)行掃描分析，計(jì)算出筆畫所有點(diǎn)的坐標(biāo)和對應(yīng)舵機(jī)的角度，再計(jì)算得出相應(yīng)書寫控制參 數(shù)后驅(qū)動各個舵機(jī)動作。然后，舵機(jī)一 9通過與之相連接的連接座一 10帶動舵機(jī)二11動 作，同理，舵機(jī)二通過與之相連接的連接座二12帶動舵機(jī)三13,舵機(jī)三通過與之相連接的 連接座三14帶動舵機(jī)四15,舵機(jī)四帶動舵機(jī)五16,舵機(jī)五帶動與之相連接的手部運(yùn)動，書 寫筆即可完成相應(yīng)的書寫工作。
[0036] 二、觸屏跟隨書寫方式： 教師在可手持控制終端上觸屏?xí)鴮懟虍媹D，可手持控制終端能夠及時將觸屏?xí)鴮懟虍?圖操作中點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送至機(jī)械臂，機(jī)械臂的控制模塊根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)計(jì)算舵機(jī)角度，驅(qū) 動舵機(jī)定位到書寫位置，并跟隨控制終端進(jìn)行跟隨寫字，其書寫速度與教師在觸屏上書寫 的速度同步。
[〇〇37] 其余功能："擦除黑板功能"與"觸屏跟隨書寫"原理一致，在"擦除黑板功能"命令 下，控制舵機(jī)五16驅(qū)動手部旋轉(zhuǎn)180度，使擦除端18正對黑板，即可擦除黑板上的書寫痕 跡。
【權(quán)利要求】
1. 可替代人工書寫的裝置，其特征在于：由書寫筆、機(jī)械臂和控制終端構(gòu)成；機(jī)械臂包 括夾持書寫筆的手部、與手部連接的臂部以及安置臂部的基體； 基體還設(shè)置通信模塊和控制模塊，基體接收控制終端的指令，由控制模塊控制臂部以 及手部完成書寫。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：基體底部還設(shè)置吸盤和用于行走的輪子， 以實(shí)現(xiàn)控制和調(diào)整書寫位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：書寫筆的一頭為書寫端，另一頭為擦除 端，以實(shí)現(xiàn)既能書寫又能擦除。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：控制終端與基體實(shí)行有線連接通信或者 無線連接通信。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于：無線連接通信包括藍(lán)牙、紅外或無線電。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：控制終端包括通信部分、操作按鍵部分和 觸摸屏部分。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于：吸盤為一個或多個電磁吸盤。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：手部的夾持部位呈鋸齒形，手部有一活動 片，活動片在電機(jī)的帶動下實(shí)現(xiàn)與固定片之間的夾緊和放松。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：臂部包括舵機(jī)一、連接座一、舵機(jī)二、連接 座二、舵機(jī)三、連接座三、舵機(jī)四和舵機(jī)五；舵機(jī)一和舵機(jī)二之間由連接座一過渡聯(lián)接，舵機(jī) 二和舵機(jī)三之間由連接座二過渡聯(lián)接，舵機(jī)三和舵機(jī)四之間由連接座三過渡聯(lián)接，舵機(jī)四 和舵機(jī)五直接相連；舵機(jī)一安置在基體中并受基體中的控制模塊驅(qū)動，舵機(jī)五另外一端與 手部相連。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于：輪子配置驅(qū)動電機(jī)，輪子在驅(qū)動電機(jī)作 用下實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)向行走。
【文檔編號】B25J9/16GK104108100SQ201410366735
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】唐寧, 葉海波, 盧健, 容達(dá)樑, 隋欣夢 申請人:桂林電子科技大學(xué)