CN106898189A - 一种绘画学习训练装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种绘画学习训练装置及方法，包括移动绘画笔装置，触摸屏画板，机械臂，存储器，处理器，扬声器。通过绘画训练步骤、辅助绘画步骤、自由绘画步骤对用户进行绘画训练，帮助用户理解未知立体物体的平面表现方法。本发明学习训练效果好，学习效率高，作品能够直接电子化，便于用户之间的交流讨论。

Description

一种绘画学习训练装置及方法

技术领域

本发明属于教具领域，特别属于绘画教学领域。

背景技术

绘画是美术教育重要的分支之一，在各级教学中广泛涉及。但对于一些视觉障碍（例如盲人）的人来说，进行绘画学习时非常困难的事。阻碍盲人学习绘画的主要原因在于（1）色彩无法感知，盲人无法根据自己的想法选择颜色；（2）绘画正确与否无法反馈；（3）未知物体理解困难；（4）盲人之间对于绘画的交流存在障碍。基于以上等诸多显而易见的客观原因，在美术教育及残疾人教育领域中存在这样广泛的偏见：盲人难以学习绘画，即使欣赏绘画也只能以读盲文的方式，依靠触觉感知线条凸出的绘画。

现有技术中，通常用类似盲文的原理设置线条突出的绘画供盲人欣赏，个别作画时也只能依靠这种方式。但是这种方式的缺点也是显而易见的：（1）无法克服颜色识别和选择问题；（2）绘画效果与正常绘画存在差距，无法供所有人欣赏；（3）凸起的线条只能表现简单内容，大色块无法准确感知；（4）绘画作品电子化困难，不适应时代发展，影响传播；（5）学习效果差，无法解决盲人对大物体、未知物体的理解障碍；（6）凸起触摸的方式只能一个人触摸，无法同时进行欣赏，不利于盲人之间的绘画技巧交流。

发明内容

为解决上述技术问题，现提出本发明。但本发明要解决的技术问题不限于此，上下文中提到的技术问题同样是本发明可以解决的技术问题，特别是实施例中的诸多技术问题，是实现本发明最佳效果所要解决的技术问题。

本发明的技术方案

一种绘画学习训练装置及方法：

移动绘画装置，触摸屏，机械臂驱动装置，机械臂，存储器，处理器，扬声器；

移动绘画装置可以带动用户手指在触摸屏上移动；移动绘画装置上具有颜色开关、绘画开关、橡皮开关；

机械臂，和移动绘画装置连接，可以驱动或限制移动绘画装置进行移动；

机械臂驱动装置，用于驱动机械臂移动；

触摸屏，用于将用户选择的颜色显示在绘画开关按下时手指在触摸屏上经过的像素上；同时用于在上述开关均未按下时，手指触摸到具有线条的像素时将像素颜色及手指停留时间发送给处理器；

扬声器，根据处理器发送的一个或多个音调，及音调对应持续时间发出声音；

存储器，用于存储待学习的绘画作品；

处理器，接收移动绘画装置上一个或多个颜色开关并记录每个开关按下时间，如果用户只按下一个颜色开关，则将当前画笔设定为对应单色，并将该单色对应的音调发送给扬声器；如果用户按下多个颜色开关，则按照按下时间的比例混合对应颜色形成混合色，将当前画笔设定为对应混合色，并将多个颜色分别对应的音调及按下时间发送给扬声器；

还用于读取存储器中的绘画作品，并按照训练绘画模式-辅助绘画模式-自由绘画模式依次对用户进行绘画训练：

训练绘画模式为：处理器根据绘画作品数据通过机械臂驱动装置和机械臂驱动移动绘画装置带动用户手指在触摸屏上按照特定轨迹移动；

辅助绘画模式为：用户手指带动移动绘画装置在触摸屏上移动，若用户手指移动方向和位置正确则移动绘画装置跟随手指移动，若用户手指移动方向和位置错误则移动绘画装置限制手指移动；

自由绘画模式为：用户选择颜色后，手指自由在触摸屏上移动；

在上述三种模式中，在绘画开关按下时，处理器控制触摸屏在手指经过的像素上显示用户选择的颜色；在橡皮开关按下时，处理器控制触摸屏在手指经过的像素上显示画布颜色；在绘画开关和橡皮开关均未按下时，处理器接收触摸屏发送的手指经过的有线条的像素上的像素颜色及停留时间，并根据音调-颜色转换表将其转换为音调和持续时间，驱动扬声器发出对应声音。

还包括3D打印机，将处理器发送的用户完成的绘画作品进行3D打印。

在训练绘画模式中，处理器根据绘画作品的介绍在移动绘画装置开始进行绘画之前，驱动扬声器进行语音提示；处理器根据绘画作品各部分介绍在绘画装置分别开始进行各部分绘画之前进行语音提示。

所述混合对应颜色形成混合色的方法为：设定音调-颜色转换表：C1-P1，C2-P2，C3-P3，C4-P4，C5-P5，C6-P6，C7-P7；当用户按下K1×P1+K2×P2+...Kn×Pn时，处理器按照K1×C1+K2×C2+...Kn×Cn进行混色，其中K为节拍，P代表音调，C代表颜色。

所述音调-颜色转换表为：C1-Dou，C2-Ruai，C3-Mi，C4-Fa，C5-Sou，C6-La，C7-Xi，其中C1~C7代表7中用户设定的颜色。

存储器还用于存储用户完成的绘画作品。

用户完成的绘画作品中包括：绘画数据、绘画作品介绍、绘画作品各部分介绍、难度等级、以及音调-颜色转换表。

移动绘画装置包括本体101，用于与机械臂连接；本体中间具有凹部，用于容纳用户手；凹部左上位置具有通孔，用户可将手指从通孔中伸出，触摸触摸屏。

利用上述学习训练装置进行绘画训练的方法，包括

设定步骤：如果用户只按下一个颜色开关，则处理器将当前画笔设定为对应单色，并将该单色对应的音调发送给扬声器发声提示用户；如果用户按下多个颜色开关，则按照按下时间的比例混合对应颜色形成混合色，将当前画笔设定为对应混合色，并将多个颜色分别对应的音调及按下时间发送给扬声器发声提示用户；

读取步骤：处理器读取存储器中的绘画作品；

训练绘画步骤：处理器根据绘画作品的绘画数据通过机械臂驱动装置和机械臂驱动移动绘画装置带动用户手指在触摸屏上按照特定轨迹移动；在移动绘画装置开始进行绘画之前，处理器根据绘画作品的介绍驱动扬声器进行语音提示；在绘画装置分别开始进行各部分绘画之前，处理器根据绘画作品各部分介绍进行语音提示。

辅助绘画步骤：用户手指带动移动绘画装置在触摸屏上移动，若用户手指移动方向和位置正确则移动绘画装置跟随手指移动，若用户手指移动方向和位置错误则移动绘画装置限制手指移动；

自由绘画步骤：用户选择颜色后，手指自由在触摸屏上移动；

在上述三种模式中，在绘画开关按下时，处理器控制触摸屏在手指经过的像素上显示用户选择的颜色；在橡皮开关按下时，处理器控制触摸屏在手指经过的像素上显示画布颜色；在绘画开关和橡皮开关均未按下时，处理器接收触摸屏发送的手指经过的有线条的像素上的像素颜色及停留时间，并根据音调-颜色转换表将其转换为音调和持续时间，驱动扬声器发出对应声音；

存储步骤：处理器将用户完成的包含绘画数据、绘画作品介绍、绘画作品各部分介绍、难度等级、以及音调-颜色转换表的绘画作品存储在存储器中。

本发明的发明点：

（1）首次发现盲人在对未知物体、大物体进行平面表现时的障碍，提出了训练的模式。

（2）以音调对应颜色，解决了盲人无法感知、使用颜色的问题

（3）以声音及声音持续时间反映对应绘画线条，解决了盲人作品无法电子化，学习训练过程中无法准确反馈错误的问题。

（4）利用辅助绘画模式，由用户手指驱动绘画装置，并在画错时阻止手指移动，能够及时向用户反馈绘画错误，便于纠正，能够提高学习效果。

（5）利用音乐中音调混合对应实现颜色的混合，解决了颜色过少的问题。

（6）利用机械臂作为驱动手段，驱动更加准确，保证训练效果。

本发明达到的技术效果

（1）使得盲人能够识别、使用颜色进行绘画。

（2）增强了盲人对于大物体和未知物体的理解，帮助盲人对于这些物体进行平面化表现。

（3）科学的、流程化的训练方式使得盲人掌握绘画技巧，实现了绘画的学习，能够通过训练学习独立完成绘画作品。

（4）便于盲人之间对于绘画作品进行交流、讨论。

（5）能够及时向用户提供错误、正确反馈，及时纠正绘画问题，增强学习效果。

（6）实现了盲人作品的电子化，更利于传播，且作品与正常作品无差异。

（7）用声音反应绘画作品内容，充分调动盲人擅长的听力，训练效果更佳。

本发明实现的技术效果不限于此，上文及下文中提到的技术效果同样是本发明可以实现的，特别是实施例中的诸多技术效果，是本发明最佳实施例达到的技术效果。

附图说明

图1为绘画学习系统示意图。

图2为绘画学习系统的移动绘画装置的示意图。

图3为用户学习前后绘画作品对比示意图。

具体实施方式

绘画是美术教育重要的分支之一，在各级教学中广泛涉及。但对于一些视觉障碍（例如盲人）的人来说，进行绘画学习时非常困难的事。阻碍盲人学习绘画的主要原因在于（1）色彩无法感知，盲人无法根据自己的想法选择颜色；（2）绘画正确与否无法反馈，通常正常人在绘画时会根据已画出的部分进行视觉反馈，调整下一步画的颜色、力度、线条等，而盲人则无法进行反馈；（3）未知物体理解困难，一些先天盲人没有见过现实中的物体只能靠手摸来感觉物体的形状，但美国学者经研究认为，盲人对于手大小的物体感知最为准确，对于过于大的物体，只能通过移动双手来感知物体形状，即同时只能获得物体的部分信息，需要在大脑中将无数部分信息加工整合成完整的物体，这个过程非常困难，因此对于一些盲人而言，理解一些物体的整体轮廓非常困难，更不用说将其绘画出来。（4）盲人之间对于绘画的交流存在障碍，无法像正常人一样修正自己绘画中的错误。基于以上等诸多显而易见的客观原因，在美术教育及残疾人教育领域中存在这样广泛的偏见：盲人难以学习绘画，即使欣赏绘画也只能以读盲文的方式，依靠触觉感知线条凸出的绘画。

本发明为了填补美术教育中的空白，提出了一种基于机器人进行盲人绘画学习训练的方法。

移动绘画装置100握持用户一只手，并且用户一个手指从绘画装置中伸出与触摸屏200接触。用户选择设定颜色开关104进行画笔颜色设定，设定完成后用户触按移动绘画装置100上的绘画开关107，此时手指在触摸屏200上移动时，会在触摸屏200上形成绘画的线条。用户可以触按移动绘画装置100上的橡皮开关106，此时手指在触摸屏200上移动时，会将与移动轨迹交叉的线条的重合部分擦去。即触摸屏200检测用户手指触摸的像素位置，若该位置存在已显示像素，则将该像素值归零（也可以归为预设画布像素值）。如果用户不触按任何开关，则此时是触摸模式，用户可以用手指触摸曾经画过的线条，当用户手指移动轨迹和触摸屏200上的线条交叉时，即触摸屏200检测用户手指触摸的像素位置，若该位置存在已显示像素，则触摸屏200将该像素的颜色发送给处理器600，处理器600根据上述颜色，驱动扬声器700发出对应音调的声音。触摸屏200检测用户手指触摸的像素位置，若该位置不存在已显示像素，则处理器600关闭扬声器700发声。也就是说，扬声器700发声时间取决于手指触摸已画线条的时间。上述颜色与音调的对应关系如下表：

颜色

黑

红

黄

绿

蓝

紫

白

音调

Dou

Ruai

Mi

Fa

Sou

La

Xi

当然，颜色与音调的对应关系也可以由用户进行设定。例如Dou对应棕色等。同时，用户也可以根据上述基础的颜色进行混色。混色的方法为：K1×P1+K2×P2代表K1份C1与K2份C2混合。其中K为节拍，例如K1=1/4，K2=1/2；P代表音调，例如P1=Ruai，P2=Mi；C代表P对应的颜色，例如C1代表红，C2代表黄。因此，上述混色为1/4份红色与1/2黄色按比例进行混合后得到的颜色，即更偏黄一些的橙色。而该颜色对应的声音是1/4拍Ruai与1/2拍Mi依次进行发声形成的。节拍的实质是时间的比值，也可以用各种时间代替节拍，例如按下0.25s Ruai及0.5s Mi，对应的混色效果与上述相同。用时间来混色每个颜色比例更加灵活，但也存在较为混乱的问题，而节拍也是音乐中常用的，用节拍的方式更容易接收，也是本发明的发明点之一。

移动绘画装置100上的颜色开关104共有8个，前7个分别对应用户预设的7种颜色的画笔，第8个可以由用户设定为常用色。如果用户需要进行混色，那么按节拍连续按下7个开关中的2个或多个。例如上述按下1/4拍Ruai与1/2拍Mi则此时画笔变为橙色（偏黄），在用户设置时，处理器600根据用户按下的开关控制扬声器700对应发出相应节拍的音调。这样，用户可以根据自己需要设定7中基色，并且能够根据基色进行混色，且能够通过声音的不同进行区分。用户在按节拍连续按下7个开关中的2个或多个后，此时完成混色的设定，在进行绘画时还需要触按专门的绘画开关107。

现有盲人绘画的系统，通常借鉴盲文系统，以凸出的线条激发盲人的触觉进行感知。但这种系统无法体现色彩的变化。同时在电子屏幕上进行作画时，很难实现有触感的凸出线条。而如果用传统专用的凸出线条材质进行作画，又无法实现电子化，就无法自动对盲人绘画的成果进行评价反馈。但实际上，盲人除了触感敏感外，听力也非常敏锐。本发明创造性地利用不同的音调来代替颜色，解决盲人色彩感知的缺陷，使得盲人可以学习完成颜色丰富多彩的绘画作品。同时，在电子屏幕上进行绘画学习时，可以通过不同音调的声音感知屏幕上的线条，便于定位已完成的线条，形成绘画反馈。

对于一些盲人用户而言，对物体的平面表现理解存在障碍，例如先天失明从未有机会尝试平面绘画的盲人。他们虽然可以用手触摸现有世界的物体，但是无法想象出如何用平面线条去表现。而盲人未知的物体（例如其失明后新出现的物体）如果体积较大，盲人仅通过双手触摸难以准确认识该物体，就更无法进行绘画。因此需要设定绘画训练的步骤进行绘画学习。

训练绘画模式：

存储器500中存储有各种绘画作品，例如包括人物、风景、静物等，可以根据需要进行下载存入，也可以由其他盲人用户分享至用户的存储器500中。绘画作品可以按难度进行分级。处理器600读取其中一幅作品，并根据该作品的标记，驱动扬声器700告知用户该绘画作品的主要内容。以简笔画“人”为例，扬声器700告知用户“此次训练内容为简笔画——人”。处理器600根据该作品内置的绘画顺序，从头部开始绘画。读取头部起点的坐标，驱动移动绘画装置100移动到该起点，此时移动绘画装置100握持用户手一起移动，扬声器700通知用户“此时开始画头部”。处理器600获取作品头部线条上各个点的坐标值，驱动移动绘画装置100依次进行移动，模拟绘画的动作。在完成头部轮廓后，处理器600读取作品耳部的起点坐标，驱动移动绘画装置100移动到该起点，此时扬声器700通知用户“此时开始画耳朵”，处理器600获取作品耳部线条上各个点的坐标值，驱动移动绘画装置100依次进行移动，模拟绘画的动作。依次类推，完成整个绘画作品。在这个过程中，移动绘画装置100带领用户手进行了整个绘画操作，不仅使得用户了解了该作品的绘画方法，而且使得用户对于“人”这一较大对象的平面展示方式有了直观的认识。

事实上，很多盲人由于没有平面展示的概念及正确反馈，对于“人”的画法千奇百怪，甚至一些细节无法表达。如图3左边所示，先天失明的用户根据自己日常接触的“人”第一次尝试进行绘画得到的图案。根据用户反馈，图中人没有五官是由于用户不知道如何在平面中画出在不同深度位置的眼睛、耳朵、嘴、鼻子等。而且，对于盲人来说，绘画是极大的心理挑战，难以从容的完成。

辅助绘画模式：

在完成训练后，用户对要学习的内容有了整体认识，且可以通过多遍训练，记住绘画的线条和步骤，在此之后就可以进入辅助绘画模式了。

在该模式下，用户绘画的手由移动绘画装置100握持，用户根据之前训练的内容，凭自己的记忆和感觉移动手指。用户手指从起点（x0，y0）出发，此时用户手对移动绘画装置100的驱动力由移动绘画装置100上的两个力传感器探测。其中X、Y方向的传感器得到的力分别为Ux、Uy。处理器600根据Ux、Uy的大小计算出移动绘画装置100将要移动的方向，即下一步进间隔目标点的位置（x1，y1）。同时，处理器600获取该绘画内容上下一步进点的坐标（x2，y2）。若|x2-x1|/|x2-x0|<m，并且|y2-y1|/|y2-y0|<m，则移动绘画装置100随用户手一起移动至该点（x2，y2），若不满足上述任意一个条件，则移动绘画装置100锁死，阻止用户手移动，同时扬声器700用独特的声音提示用户，这样保证用户手移动的轨迹与作品内容基本一致。根据实验，步进距离通常为1-5mm，阈值m为0.1-0.4。可以根据用户熟练程度逐渐减小步进距离和阈值。

自由绘画模式：

在用户完成辅助绘画模式后，可以进入自由绘画模式，用户可以根据需要按上述方法预设色彩，也可以选择当前使用的颜色。用户还可以根据上述方法用手触摸已经画过的内容，通过扬声器700的提示音判断线条形状，从而形成类似视觉的反馈，了解已经画完的线条。并根据上述内容进行下一步绘画。当然，在画错时，用户也可以根据上述方法使用橡皮等工具。在用户完成绘画后，处理器600接收触摸屏200上的信息，将图画数据及用户手指移动的位置及顺序数据存储在存储器500中。同时将图画数据传输至3D打印处理模块，并由3D打印机800按照图画数据进行3D图画的打印，即选择与图画线条对应颜色的3D材料，将其按线条位置打印在画板上，形成一定的线条凸起。完成打印后，该画作可供盲人欣赏交流，能够互相反馈绘画技巧，提高绘画水平。因此将传统平面的电子绘画作品利用3D打印机进行打印也是本发明的发明点之一。

经过上述三个模式步骤，盲人通常可以进行简单的绘画。如图3所示，左边为未经过训练时的绘画作品，而右边是分别经过一次上述三个步骤的训练，得到的作品。可见，绘画水平已经有了较大的提高。如果想要进行更加复杂的绘画，需要不断利用上述系统进行训练，同时不断选择高难度的作品进行模仿。经过13名盲人的实验，最长经过1年即可完成独立创作的绘画。

为了保证训练的准确性，需要经常对移动绘画装置100进行校正。例如在训练开始前，设定起点A（X0，Y0），设定终点B（X1，Y1），利用移动绘画装置100中的X、Y两个方向阻尼模块，模拟人手对于移动绘画装置100移动的影响，机械手最终移动位置为（X2，Y2），校正系数为△X=|X2-X1|/|X1-X0|，△Y=|Y2-Y1|/|Y1-Y0|。

移动绘画装置100上具有X、Y两个方向力传感器，在前一次训练模式时，移动绘画装置100在移动时，传感器感知用户手对于移动绘画装置100在X、Y两个方向上的平均阻力，将此次校正时X、Y两个方向阻尼模块对应设置为对移动绘画装置100在两个方向上产生相应的阻力。

在下一次训练时，需要利用△X、△Y对移动绘画装置100的移动位置进行补偿。例如，实际移动位置为P=（1-△X）*X，Q=（1-△Y）*Y，其中X、Y为计划移动位置坐标。这样能够移动的更加精确，同时能够克服反复使用带来的积累误差，特别对于较为复杂的绘画，需要更加精确的线条。因此校正系统的引入也是本发明的发明点之一。

本发明绘画学习系统包括移动绘画装置100，触摸屏200，机械臂驱动装置300，机械臂400，存储器500，处理器600，扬声器700，3D打印机800。

其中触摸屏200即可以显示绘画线条，也可以通过触摸滑动进行绘画。机械臂400为六轴机械臂，可以灵活进行动作，机械臂400和移动绘画装置100连接，可以驱动移动绘画装置100进行移动，同时也可以限制移动绘画装置100的移动。处理器600传输信号至机械臂驱动装置300，从而驱动机械臂按照特定方式移动。处理器600接收触摸屏200的信号，驱动扬声器700发出对应节拍和音调的声音，或发出提示音。移动绘画装置100和处理器600无线连接。

移动绘画装置100包括本体101，用于与机械臂400连接。本体101中间具有凹部102，用于容纳用户手。凹部102左上位置具有通孔103，用户可将手指从通孔103中伸出，触摸触摸屏200。本体101左侧具有8个颜色开关104，前7个分别对应用户预设的7种基本颜色的画笔，第8个可以由用户设定为常用色。凹部102的左侧具有绘画开关107，右侧具有橡皮开关106。

用户在进行混色时，那么按节拍连续按下颜色开关中的2个或多个。处理器600获取开关按下持续的时间，判断其节拍。处理器对于节拍的判断是根据两个或多个开关按下的持续时间比来计算的，并不需要固定时间。例如如果按下1/4拍Ruai的时间是1/4秒，那么按下Mi的时间是1/2秒时，Mi为1/2拍。处理器600根据不同开关持续时间的比值（节拍的比值）将对应两种或多种颜色按照上述比值进行混色，得到混色颜色，并将其发送给触摸屏200，待用户按着绘画开关107用手指在触摸屏上移动时，在触摸屏上显示对应的混色颜色。

如果用户按下颜色开关中的某一个，则选择其为当前画笔颜色，处理器600将该颜色发送给触摸屏200，待用户按着绘画开关107用手指在触摸屏上移动时，用户手指触摸的像素在触摸屏200上显示对应单色颜色。如果用户按下橡皮开关106，此时手指在触摸屏200上移动时，用户手持触摸的像素的值归零变为白色（也可以归为预设画布像素值变为画布背景色）。如果用户既没有按下绘画开关107，也没有按下橡皮开关106，则此时为触摸模式，用户触摸到像素的值为非零（或非画布颜色值），则说明该位置已经被绘画过，则触摸屏200将该像素的颜色发送给处理器600，处理器600根据上述颜色，驱动扬声器700发出对应音调的声音。触摸屏200检测用户手指触摸的像素位置，若该位置不存在已绘画过的像素，则处理器600关闭扬声器700发声。也就是说，如果用户一直触摸绘画过的像素，则扬声器一直发出对应音调的声音直到用户手指移开。

存储器500用于存储多个供学习训练的绘画作品，同时用户可以向存储器500中拷入其他用户的作品供交流学习，也可以从服务器上下载最新的作品进行学习。其中绘画作品包括图像数据，即各个绘画线条及其位置；绘画作品介绍；绘画作品各部分介绍；难度；音调-颜色转换表。用户完成的绘画作品也可以按上述内容要求存储在存储器500中。这样盲人用户之间可以简便的利用电子设备进行绘画的交流。例如其他用户在触摸该用户在手机上的绘画作品时，在触摸到对应的线条和颜色时，手机会发出对应音调和持续时间的声音。当然，最好规范一套统一的音调-颜色转换表，这样交流更加顺畅。传统利用凸起的绘画作品，无法电子化，不利于传播。且其他盲人在触摸时，盲人作者或周边盲人无法知道其正在欣赏哪部分，导致交流不顺畅。而采用本申请的声音表达，在触摸时，周边盲人均可以听到声音，方便交流，这也是本发明的发明点之一。

处理器600用于读取存储器500中的绘画作品，并按照训练绘画模式、辅助绘画模式、自由绘画模式为用户制定绘画学习训练计划，对用户进行绘画训练，并在完成绘画后将绘画作品的上述各种信息存入存储器500中。在这个过程中，处理器600从触摸屏200获取用户手指位置，并向触摸屏200发送显示数据；向扬声器700发送声音数据，向机械臂驱动装置300发送移动信号，接受移动绘画装置100的各种开关信息，并最终将绘画作品发送给3D打印机。

以上实施方式并不构成对权利要求保护范围的限定，与本发明构思相同或相似的实施方式均在本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种绘画学习训练装置及方法，其特征在于：

移动绘画装置，触摸屏，机械臂驱动装置，机械臂，存储器，处理器，扬声器；

移动绘画装置可以带动用户手指在触摸屏上移动；移动绘画装置上具有颜色开关、绘画开关、橡皮开关；

机械臂，和移动绘画装置连接，可以驱动或限制移动绘画装置进行移动；

机械臂驱动装置，用于驱动机械臂移动；

触摸屏，用于将用户选择的颜色显示在绘画开关按下时手指在触摸屏上经过的像素上；同时用于在上述开关均未按下时，手指触摸到具有线条的像素时将像素颜色及手指停留时间发送给处理器；

扬声器，根据处理器发送的一个或多个音调，及音调对应持续时间发出声音；

存储器，用于存储待学习的绘画作品；

处理器，接收移动绘画装置上一个或多个颜色开关并记录每个开关按下时间，如果用户只按下一个颜色开关，则将当前画笔设定为对应单色，并将该单色对应的音调发送给扬声器；如果用户按下多个颜色开关，则按照按下时间的比例混合对应颜色形成混合色，将当前画笔设定为对应混合色，并将多个颜色分别对应的音调及按下时间发送给扬声器；

还用于读取存储器中的绘画作品，并按照训练绘画模式-辅助绘画模式-自由绘画模式依次对用户进行绘画训练：

训练绘画模式为：处理器根据绘画作品数据通过机械臂驱动装置和机械臂驱动移动绘画装置带动用户手指在触摸屏上按照特定轨迹移动；

辅助绘画模式为：用户手指带动移动绘画装置在触摸屏上移动，若用户手指移动方向和位置正确则移动绘画装置跟随手指移动，若用户手指移动方向和位置错误则移动绘画装置限制手指移动；

自由绘画模式为：用户选择颜色后，手指自由在触摸屏上移动；

在上述三种模式中，在绘画开关按下时，处理器控制触摸屏在手指经过的像素上显示用户选择的颜色；在橡皮开关按下时，处理器控制触摸屏在手指经过的像素上显示画布颜色；在绘画开关和橡皮开关均未按下时，处理器接收触摸屏发送的手指经过的有线条的像素上的像素颜色及停留时间，并根据音调-颜色转换表将其转换为音调和持续时间，驱动扬声器发出对应声音。

2.如权利要求1所述的学习训练装置，其特征在于：还包括3D打印机，将处理器发送的用户完成的绘画作品进行3D打印。

3.如权利要求1所述的学习训练装置，其特征在于：在训练绘画模式中，处理器根据绘画作品的介绍在移动绘画装置开始进行绘画之前，驱动扬声器进行语音提示；处理器根据绘画作品各部分介绍在绘画装置分别开始进行各部分绘画之前进行语音提示。

4.如权利要求3所述的学习训练装置，其特征在于：所述混合对应颜色形成混合色的方法为：设定音调-颜色转换表：C1-P1，C2-P2，C3-P3，C4-P4，C5-P5，C6-P6，C7-P7；当用户按下K1×P1+K2×P2+...Kn×Pn时，处理器按照K1×C1+K2×C2+...Kn×Cn进行混色，其中K为节拍，P代表音调，C代表颜色。

5.如上述任一权利要求所述的学习训练装置，其特征在于：所述音调-颜色转换表为：C1-Dou，C2-Ruai，C3-Mi，C4-Fa，C5-Sou，C6-La，C7-Xi，其中C1~C7代表7中用户设定的颜色。

6.如上述任一权利要求所述的学习训练装置，其特征在于：存储器还用于存储用户完成的绘画作品。

7.如权利要求6所述的学习训练装置，其特征在于：用户完成的绘画作品中包括：绘画数据、绘画作品介绍、绘画作品各部分介绍、难度等级、以及音调-颜色转换表。

8.如上述任一权利要求所述的学习训练装置，其特征在于：移动绘画装置包括本体101，用于与机械臂连接；本体中间具有凹部，用于容纳用户手；凹部左上位置具有通孔，用户可将手指从通孔中伸出，触摸触摸屏。

9.利用上述任一权利要求所述的学习训练装置进行绘画训练的方法，其特征在于：

设定步骤：如果用户只按下一个颜色开关，则处理器将当前画笔设定为对应单色，并将该单色对应的音调发送给扬声器发声提示用户；如果用户按下多个颜色开关，则按照按下时间的比例混合对应颜色形成混合色，将当前画笔设定为对应混合色，并将多个颜色分别对应的音调及按下时间发送给扬声器发声提示用户；

读取步骤：处理器读取存储器中的绘画作品；

训练绘画步骤：处理器根据绘画作品的绘画数据通过机械臂驱动装置和机械臂驱动移动绘画装置带动用户手指在触摸屏上按照特定轨迹移动；在移动绘画装置开始进行绘画之前，处理器根据绘画作品的介绍驱动扬声器进行语音提示；在绘画装置分别开始进行各部分绘画之前，处理器根据绘画作品各部分介绍进行语音提示。

10.辅助绘画步骤：用户手指带动移动绘画装置在触摸屏上移动，若用户手指移动方向和位置正确则移动绘画装置跟随手指移动，若用户手指移动方向和位置错误则移动绘画装置限制手指移动；

自由绘画步骤：用户选择颜色后，手指自由在触摸屏上移动；

在上述三种模式中，在绘画开关按下时，处理器控制触摸屏在手指经过的像素上显示用户选择的颜色；在橡皮开关按下时，处理器控制触摸屏在手指经过的像素上显示画布颜色；在绘画开关和橡皮开关均未按下时，处理器接收触摸屏发送的手指经过的有线条的像素上的像素颜色及停留时间，并根据音调-颜色转换表将其转换为音调和持续时间，驱动扬声器发出对应声音；

存储步骤：处理器将用户完成的包含绘画数据、绘画作品介绍、绘画作品各部分介绍、难度等级、以及音调-颜色转换表的绘画作品存储在存储器中。