CN110576439A - 一种多重控制的写字机器人及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及写字机器人领域，特别是一种多重控制的写字机器人及其控制方法，所述写字机器人采用了Corexy结构骨架作为主体机械结构框架，提高了响应速度、稳定度、流畅度和灵敏度；利用舵机模块让升降响应速度更快更精准，能适应书写更多不同大小的字体，打破了常规写字机器人只有依靠编程才能精准控制字体大小的设计思路，可以实现大众化的应用，也让用户使用更加简单方便。所述控制方法中机器人可以根据用户设定实时调整初始位置和书写模式，让书写教育过程更加生动有趣，教学效果更加显著，此外书写过程中用户可以通过多种方式控制或监督写字机器人的工作，书写信息可以及时被用户查询，让用户使用可控感和安全感更强。

Description

一种多重控制的写字机器人及其控制方法

技术领域

本发明涉及写字机器人领域，特别是一种多重控制的写字机器人及其控制方法。

背景技术

现在已步入二十一世纪，各种智能算法已逐步进入我们的生活，但是即使在这个电子技术飞速发展的时代，仍然还是免不了在日常生活中需要用到中文进行写作，汉字也是中华名族的基础文字，不过无论是在现在还是将来，学习汉字都是儿童们一个较为枯燥的体验，而如果能把这个过程交与机器人，让机器人来教育儿童进行汉字的书写，这将极大程度上加大儿童对于汉字学习的兴趣，也很大程度能够解放教师的双手，让老师们可以把精力放在其他更有利于青少年儿童全面发展的地方。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种多重控制的写字机器人及其控制方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种多重控制的写字机器人，其包括：主控板、电机驱动模块、舵机模块、蓝牙模块、Corexy结构骨架和书写工作端；所述Corexy结构骨架包括：底部框架、Y轴滑动板、移动安装板、X轴滑轨、Y轴滑轨和传动带；所述Y轴滑轨设置于所述底部框架，所述X轴滑轨设置于所述Y轴滑动板；所述Y轴滑动板滑动设置于所述Y轴滑轨，所述移动安装板滑动设置于所述X轴滑轨；所述底部框架设有导轮和驱动轮；所述Y轴滑动板均设有固定端和导轮；两根所述传动带绕设于所述导轮和驱动轮，且传动带的两端分别于移动安装板的两端连接固定；所述电机驱动模块安装与所述Corexy结构骨架中作为驱动装置，并与所述驱动轮传动连接；所述书写工作端通过通过舵机模块安装于所述移动安装板，在所述舵机模块的作用下所述书写工作端在Z轴平面上相对于所述移动安装板的上升或下降；所述电机驱动模块、舵机模块和蓝牙模块和主控板电联接。

所述底部框架的下方还设有履带移动装置；所述履带移动装置包括：环形履带、固定导轮、驱动滚轮和移动电机；所述固定导轮和驱动滚轮固定设置于所述底部框架的底部；所述环形履带绕设与所述固定导轮和驱动滚轮的外部，所述移动电机与所述驱动滚轮传动连接。增设所述履带移动装置后，让所述书写机器人在大的移动操作上主要依赖所述履带移动装置，在细微精准的移动操作上主要依赖所述所述Corexy结构骨架的移动调整能力，从在保证了所述写字机器人能快速响应的同时，又能保证精准调整和移动。

所述写字机器人还包括移动终端、电脑操作端、无线网络通讯模块和网关；所述网关和所述主控板均设有存储模块。所述移动终端具体可以是手机，电脑操作端具体可以是计算机、电脑、平板电脑等，网关可以是路由器等；在所述网关和主控板设置本地存在模块，可以再保证所述写字机器人有多重控制方式的前提下，即使出现各种突发情况，也能让书写信息能实时被存储和查询。

所述写工作端包括：夹持部和握持部；所述夹持部设有插笔孔；所述握持部位于所述插插笔孔正上方。增设上述结构后，儿童可以再写字机器人书写过程中，用手握住所述握持部感受对应文字信息或图像信息的书写或绘画过程，更有利于后续单独完成书写和绘画。

所述写字机器人还设有语音识别模块、发声模块、书写板和图像采集装置；所述图像采集装置设置于所述书写板正上方。所述语音识别模块和发生模块配合可以实现儿童用语音和所述写字机器人的交互；所述书写板和图像采集装置配合，可以保证实时采集儿童模仿写字或绘画得到的图像信息。

应用如上所述的一种多重控制的写字机器人的控制方法，其应用于所述写字机器人的控制系统中，包括如下内容：

a.开启所述写字机器人，用户通过移动终端中APP的界面或电脑操作端的界面得知写字机器人在书写区域内的初始位置，并根据需要对初始位置进行调整；

b.选择书写模式，将需要文字或图片信息上传至写字机器人；

c.写字机器人根据文字或图片信息在书写区域内规划书写所需区域，并设定起点坐标和行走路径；

d.用户发出开始书写指令，写字机器人通过履带移动装置移动至书写所需区域，再经过所述Corexy结构骨架的调整，让书写工作端移动至起点坐标正上方；最后所述舵机模块让书写工作端下降至与书写区域平面接触，书写机器人在所述Corexy结构骨的移动调整作用下，架按照行走路径完成书写；

e.写字机器人书写完成并回到初始位置后，通过发声模块、移动终端或电脑操作端向用户反馈书写进度信息。

所述控制方法中机器人可以根据用户设定实时调整初始位置和书写模式，且当用户将书写介质如纸张放入所述机器人能的书写区域内后，再上传文字或绘画信息后，书写机器人可根据这些信息规划会要在书写介质那部分区域完成，同时规划处起点坐标和行走路径，上传文字信息或图片信息可以通过移动终端或电脑操作端，当然也可以直接通过所述图像采集装置采集；当然再书写过程中有频繁的起笔和落笔操作，所述舵机模块会更加精准的实现这些操作。

所述步骤b中选择的书写模式有：常规书写模式，用户上传文字和图片信息后，所述写字机器人书写或绘制完整后停止；教学书写模式，用户上传文字和图片信息后，所述写字机器人按照书写笔划顺序或绘画步骤顺序，每完成一个笔划或绘画步骤暂停下来，告知儿童在书写板上进行模仿，并将书写板上呈现的文字或绘画图像信息采集上传储存，再继续进行下一个笔划或绘画步骤，如此循环，直至写字机器人完成上传的文字和图片信息后停止。所述写字机器人除了有主要起到演示作用的常规书写模式外，还有按照文字或图片的书写或绘画步骤来对儿童进行教学的教学书写模式，在利用教学书写模式前，需要用户预先录入对应文字信息或图片信息的笔划顺序或绘画步骤，录入方式可以是参数框输入，也可以是用户视频输入后，写字机器人通过云服务器与网络资源匹配后调取；增加这种教学书写模式后，儿童可以跟随所述写字机器人模仿学习写字或绘画，具有非常显著的教学效果。

所述步骤e之后还有上传备份书写信息的步骤：1)无线网络模块定时调取与网关交互联网信息，检测判断所述移动终端或所述电脑操作端是否在局域网；

2)当检测判断出所述移动终端或所述电脑操作端在局域网内，所述主控板设有的存储模块将书写信息储存在本地；当检测判断出所述移动终端或所述电脑操作端不在局域网内，且网关与云端服务器的网络联接，无线网络模块将书写信息上传至云端服务器；当检测判断出所述移动终端或所述电脑操作端不在局域网内，且网关与云端服务器的网络断开，无线网络模块将书写信息储存在网关设有的存储模块内，待网关与云端服务器的网络重新联接，无线网络通讯模块发出指令将网关内书写信息上传至云端服务器。

所述控制方法通过上述步骤，可以充分保证所述书写机器人的书写信息全面被记录下来，用户不管在外出还是断网的情况下，都能及时查询到各个时段的书写信息，让所述书写机器人的书写教学情况，以及儿童的模仿学习情况是可以实时监督和查询。

所述写字机器人采用了Corexy结构骨架作为主体机械结构框架，能避免写字颤抖，提高书写过程中的响应速度、流畅度和灵敏度；此外利用舵机模块安来实现书写工作端的升降操作，升降响应速度更快更精准，能适应书写更多用户所需要的字体大小，打破了常规写字机器人只有编程人员设计程序才能精准控制字体大小的设计思路，可以实现大众化的应用，也让用户使用更加简单方便。所述控制方法中机器人可以根据用户设定实时调整初始位置和书写模式，让书写教育过程更加生动有趣，教学效果更加显著，此外书写过程中用户可以通过多种方式控制或监督写字机器人的工作，书写信息可以及时被用户查询，让用户使用可控感和安全感更强。

附图说明

图1是本发明的一个实施例中所述Corexy结构骨架结构示意图；

图2是图3所示实施例中所述Corexy结构骨架结构的另一个视角的结构示意图。

图3是本发明的一个实施例的控制系统的组成示意框图；

图4是本发明的一个实施例的控制系统的硬件控制关系示意框图；

其中：底部框架110，Y轴滑动板120，移动安装板130，X轴滑轨121，Y轴滑轨111，传动带140，驱动轮112，导轮113，电机150。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1-4所示，一种多重控制的写字机器人，其包括：主控板、电机驱动模块、舵机模块、蓝牙模块、Corexy结构骨架和书写工作端；所述Corexy结构骨架包括：底部框架110、Y轴滑动板120、移动安装板130、X轴滑轨121、Y轴滑轨111和传动带140；所述Y轴滑轨111设置于所述底部框架110，所述X轴滑轨121设置于所述Y轴滑动板120；所述Y轴滑动板120滑动设置于所述Y轴滑轨111，所述移动安装板130滑动设置于所述X轴滑轨121；所述底部框架110设有导轮113和驱动轮112；所述Y轴滑动板120均设有导轮113；两根所述传动带140绕设于所述导轮113和驱动轮112，且传动带140的两端分别于移动安装板130的两端连接固定；所述电机驱动模块安装与所述Corexy结构骨架中作为驱动装置，驱动装置具体由电机150和电机驱动控制电路板组成；所述电机并与所述驱动轮112传动连接；所述书写工作端通过通过舵机模块安装于所述移动安装板130，在所述舵机模块的作用下所述书写工作端在Z轴平面上相对于所述移动安装板130的上升或下降；所述电机驱动模块、舵机模块和蓝牙模块和主控板电联接。

所述主控板安装有Arduino主控芯片，Arduino是一块基于开放原始代码的Simplei/o平台，并且具有开发语言和开发环境都很简单、易理解的特点，其由一个基于单片机并且开放源码的硬件平台，和一套为Arduino板编写程序的开发环境组成。电机驱动模块安装有A4988电动及驱动器。

所述底部框架110的下方还设有履带移动装置；所述履带移动装置包括：环形履带、固定导轮113、驱动滚轮和移动电机；所述固定导轮113和驱动滚轮固定设置于所述底部框架110的底部；所述环形履带绕设与所述固定导轮113和驱动滚轮的外部，所述移动电机与所述驱动滚轮传动连接。

所述写字机器人还包括移动终端、电脑操作端、无线网络通讯模块和网关；所述网关和所述主控板均设有存储模块。

所述写工作端包括：夹持部和握持部；所述夹持部设有插笔孔；所述握持部位于所述插插笔孔正上方。

所述写字机器人还设有语音识别模块、发声模块、书写板和图像采集装置；所述图像采集装置设置于所述书写板正上方。

应用如上所述的一种多重控制的写字机器人的控制方法，其应用于所述写字机器人的控制系统中，其包括如下内容：

a.开启所述写字机器人，用户通过移动终端中APP的界面或电脑操作端的界面得知写字机器人在书写区域内的初始位置，并根据需要对初始位置进行调整；

b.选择书写模式，将需要文字或图片信息上传至写字机器人；

c.写字机器人根据文字或图片信息在书写区域内规划书写所需区域，并设定起点坐标和行走路径；

d.用户发出开始书写指令，写字机器人通过履带移动装置移动至书写所需区域，再经过所述Corexy结构骨架的调整，让书写工作端移动至起点坐标正上方；最后所述舵机模块让书写工作端下降至与书写区域平面接触，书写机器人在所述Corexy结构骨的移动调整作用下，架按照行走路径完成书写；

e.写字机器人书写完成并回到初始位置后，通过发声模块、移动终端或电脑操作端向用户反馈书写进度信息。

所述步骤b中选择的书写模式有：常规书写模式，用户上传文字和图片信息后，所述写字机器人书写或绘制完整后停止；教学书写模式，用户上传文字和图片信息后，所述写字机器人按照书写笔划顺序或绘画步骤顺序，每完成一个笔划或绘画步骤暂停下来，告知儿童在书写板上进行模仿，并将书写板上呈现的文字或绘画图像信息采集上传储存，再继续进行下一个笔划或绘画步骤，如此循环，直至写字机器人完成上传的文字和图片信息后停止。

所述步骤e之后还有上传备份书写信息的步骤：1)无线网络模块定时调取与网关交互联网信息，检测判断所述移动终端或所述电脑操作端是否在局域网；2)当检测判断出所述移动终端或所述电脑操作端在局域网内，所述主控板设有的存储模块将书写信息储存在本地；当检测判断出所述移动终端或所述电脑操作端不在局域网内，且网关与云端服务器的网络联接，无线网络模块将书写信息上传至云端服务器；当检测判断出所述移动终端或所述电脑操作端不在局域网内，且网关与云端服务器的网络断开，无线网络模块将书写信息储存在网关设有的存储模块内，待网关与云端服务器的网络重新联接，无线网络通讯模块发出指令将网关内书写信息上传至云端服务器。

所述写字机器人采用了Corexy结构骨架作为主体机械结构框架，能避免写字颤抖，提高书写过程中的响应速度、流畅度和灵敏度；此外利用舵机模块安来实现书写工作端的升降操作，升降响应速度更快更精准，能适应书写更多用户所需要的字体大小，打破了常规写字机器人只有编程人员设计程序才能精准控制字体大小的设计思路，可以实现大众化的应用，也让用户使用更加简单方便。所述控制方法中机器人可以根据用户设定实时调整初始位置和书写模式，让书写教育过程更加生动有趣，教学效果更加显著，此外书写过程中用户可以通过多种方式控制或监督写字机器人的工作，书写信息可以及时被用户查询，让用户使用可控感和安全感更强。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多重控制的写字机器人，其特征在于，包括：主控板、电机驱动模块、舵机模块、蓝牙模块、Corexy结构骨架和书写工作端；所述Corexy结构骨架包括：底部框架、Y轴滑动板、移动安装板、X轴滑轨、Y轴滑轨和传动带；所述Y轴滑轨设置于所述底部框架，所述X轴滑轨设置于所述Y轴滑动板；所述Y轴滑动板滑动设置于所述Y轴滑轨，所述移动安装板滑动设置于所述X轴滑轨；所述底部框架设有导轮和驱动轮；所述Y轴滑动板均设有固定端和导轮；两根所述传动带绕设于所述导轮和驱动轮，且传动带的两端分别于移动安装板的两端连接固定；所述电机驱动模块安装与所述Corexy结构骨架中作为驱动装置，并与所述驱动轮传动连接；所述书写工作端通过通过舵机模块安装于所述移动安装板，在所述舵机模块的作用下所述书写工作端在Z轴平面上相对于所述移动安装板的上升或下降；所述电机驱动模块、舵机模块和蓝牙模块和主控板电联接。

2.根据权利要求1所述的一种多重控制的写字机器人，其特征在于，所述底部框架的下方还设有履带移动装置；所述履带移动装置包括：环形履带、固定导轮、驱动滚轮和移动电机；所述固定导轮和驱动滚轮固定设置于所述底部框架的底部；所述环形履带绕设与所述固定导轮和驱动滚轮的外部，所述移动电机与所述驱动滚轮传动连接。

3.根据权利要求1所述的一种多重控制的写字机器人，其特征在于，还包括移动终端、电脑操作端、无线网络通讯模块和网关；所述网关和所述主控板均设有存储模块。

4.根据权利要求1所述的一种多重控制的写字机器人，其特征在于，所述写工作端包括：夹持部和握持部；所述夹持部设有插笔孔；所述握持部位于所述插插笔孔正上方。

5.根据权利要求4所述的一种多重控制的写字机器人，其特征在于，还设有语音识别模块、发声模块、书写板和图像采集装置；所述图像采集装置设置于所述书写板正上方。

6.应用如权利要求1-5所述的一种多重控制的写字机器人的控制方法，其特征在于，包括如下内容：

a.开启所述写字机器人，用户通过移动终端中APP的界面或电脑操作端的界面得知写字机器人在书写区域内的初始位置，并根据需要对初始位置进行调整；

b.选择书写模式，将需要文字或图片信息上传至写字机器人；

c.写字机器人根据文字或图片信息在书写区域内规划书写所需区域，并设定起点坐标和行走路径；

d.用户发出开始书写指令，写字机器人通过履带移动装置移动至书写所需区域，再经过所述Corexy结构骨架的调整，让书写工作端移动至起点坐标正上方；最后所述舵机模块让书写工作端下降至与书写区域平面接触，书写机器人在所述Corexy结构骨的移动调整作用下，架按照行走路径完成书写；

e.写字机器人书写完成并回到初始位置后，通过发声模块、移动终端或电脑操作端向用户反馈书写进度信息。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤b中选择的书写模式有：常规书写模式，用户上传文字和图片信息后，所述写字机器人书写或绘制完整后停止；教学书写模式，用户上传文字和图片信息后，所述写字机器人按照书写笔划顺序或绘画步骤顺序，每完成一个笔划或绘画步骤暂停下来，告知儿童在书写板上进行模仿，并将书写板上呈现的文字或绘画图像信息采集上传储存，再继续进行下一个笔划或绘画步骤，如此循环，直至写字机器人完成上传的文字和图片信息后停止。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，

所述步骤e之后还有上传备份书写信息的步骤：

1)无线网络模块定时调取与网关交互联网信息，检测判断所述移动终端或所述电脑操作端是否在局域网；

2)当检测判断出所述移动终端或所述电脑操作端在局域网内，所述主控板设有的存储模块将书写信息储存在本地；

当检测判断出所述移动终端或所述电脑操作端不在局域网内，且网关与云端服务器的网络联接，无线网络模块将书写信息上传至云端服务器；

当检测判断出所述移动终端或所述电脑操作端不在局域网内，且网关与云端服务器的网络断开，无线网络模块将书写信息储存在网关设有的存储模块内，待网关与云端服务器的网络重新联接，无线网络通讯模块发出指令将网关内书写信息上传至云端服务器。