CN207578426U

CN207578426U - 书法机器人

Info

Publication number: CN207578426U
Application number: CN201721796492.5U
Authority: CN
Inventors: 韩晓利
Original assignee: Zhengzhou Zhongbolian Mdt Infotech Ltd
Current assignee: Zhengzhou Zhongbolian Mdt Infotech Ltd
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2018-07-06
Anticipated expiration: 2027-12-20

Abstract

本实用新型公开了一种书法机器人，包括机架、画笔、设置在机架上用于输送纸张的纸张输送机构、用于执笔书写的机械臂组件和用于控制机械臂组件执行动作的控制系统，所述纸张输送机构位于机械臂组件的下方；所述机械臂组件包括用于夹持画笔的夹具、用于驱动夹具运动的气缸和用于连接气缸与机架的拐臂，所述拐臂一端与气缸连接，另一端与机架铰接，所述气缸上设置有用于侧量气缸杆伸出量的位移传感器；所机械臂组件至少设置有两个，每相邻两机械臂组件绕画笔轴线呈60°夹角排列。本实用新型结构紧凑合理、制造简单经济好。

Description

书法机器人

技术领域

本实用新型涉及一种机器人，尤其涉及一种书法机器人。

背景技术

目前，机器人多应用于工业、医疗、矿产等多方面，也有少数的写字的机器人。现有的书法机器人其执行机构的驱动均采用伺服电机配合高精密减速机驱动，速度快、手腕高度灵活，但是造价高昂、活动关节多书写不精确；其体积大质量也大难以放置在桌面工作，不能广泛应用于家庭、办公室环境；机械零部件和各类传感器繁多，编程、保养、维修需要困难。因此，有必要对现有技术改进以解决上述技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种书法机器人，其结构紧凑合理、制造简单经济好，具体而言通过以下技术方案实现：

本实用新型所述的书法机器人，包括机架、画笔、设置在机架上用于输送纸张的纸张输送机构、用于执笔书写的机械臂组件和用于控制机械臂组件执行动作的控制系统，所述纸张输送机构位于机械臂组件的下方；所述机械臂组件包括用于夹持画笔的夹具、用于驱动夹具运动的气缸和用于连接气缸与机架的拐臂，所述拐臂一端与气缸连接，另一端与机架铰接，所述气缸上设置有用于侧量气缸杆伸出量的位移传感器；所机械臂组件至少设置有两个，每相邻两机械臂组件绕画笔轴线呈60°夹角排列。

进一步，还包括设置于机架上部的字样板，所述字样板沿着字样的外包络线、内包络线以及外包络线、内包络线之间均设置有激光发射器；所述画笔上端设置有激光接收器，所述激光接收器与画笔轴线重合。

进一步，所述纸张输送机构包括固定连接于机架上的用于放置纸张的板件、沿所述板件法向与板件单自由度滑动连接的U型支架和用于驱动U型支架运动的驱动装置,所述U型支架上端位于板件的上方设置有用于拖动纸张移动的滚轮和用于驱动滚轮转动的驱动元件。

进一步，还包括设置于机架上的供墨装置，所述画笔的笔杆中空内置有用于吸附油墨的吸水棉，所述笔杆上设置有用于向吸水棉喷洒油墨的油墨喷头，油墨喷头与所述供墨装置喷墨管连接，所述油墨喷头与喷墨管之间设置有电磁阀。

进一步，所述油墨喷头靠近吸水棉中部设置。

进一步，所述画笔上位于夹具与画笔接触处设置有压力传感器。

本实用新型的有益效果：本实用新型所述的机械臂组件利用气缸为驱动源，取代了伺服电机和高精密加速机极大的降低了制造成本；所述机械臂组件分布合理、结构紧凑，有利于缩小本实用新型的体积；本实用新型所述的书法机器人结构简单便于维修和保养。本实用新型的其他有益效果将结合下文具体实施例中进行进一步的说明。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型立体结构示意图；

图2为A处局部放大视图；

图3为本实用新型主视图；

图中：1、机架；2、字样板；3、激光发生器；4、喷墨管；5、夹具；6、气缸；7、拐臂；8、电磁阀；9、画笔；10、双杆气缸；11、滚轮；12、板件；13、步进电机；14、U型支架；15、激光接收器；16、油墨喷头。

具体实施方式

如图1-3所示：本实施例中的书法机器人，包括机架1、画笔9、设置在机架1上用于输送纸张的纸张输送机构、用于执笔书写的机械臂组件和用于控制机械臂组件执行动作的控制系统，所述纸张输送机构位于机械臂组件的下方；

所述机械臂组件包括用于夹持画笔的夹具5、用于驱动夹具5运动的气缸6和用于连接气缸6与机架1的拐臂7，所述拐臂7一端与气缸6的缸体固定连，另一端与机架1铰接，所述气缸6上设置有用于侧量气缸杆伸出量的位移传感器(图中未标识)；所机械臂组件6至少设置有两个，每相邻两机械臂组件6绕画笔9轴线呈60^o夹角排列。为了使整体的结构更稳定同时避免出现运动中出现的死点，可以将械臂组件6设置成三个，进一步，所述夹具5可以是手指气缸也可是现有技术中其他的类似的夹具，在此不再赘述。所控制系统包括单片机、机械臂组件驱动程序、排版编辑系统、字体库及字库到运动代码转换程序和机械臂运动控制器，运动代码转换程序提取字形编码，分析字形结构，获得汉字的笔划顺序；再根据不同字体的运笔、起落技巧生成机械臂组件驱动程序，机械臂组件通过USB总线接收运动指令，进行插值计算，机械臂运动控制器通过USB总线接收运动指令，进行插值计算，然后计算出各气缸6气缸杆应该伸出或缩回的目标位移值，并通过位移传感器实时监测的数值与目标位移值进比较以驱动机械臂组件到达指定的位置。

在本实施例中，还包括设置于机架1上部的字样板2，所述字样板2沿着字样的外包络线、内包络线以及外包络线、内包络线之间均设置有激光发射器3；所述画笔9上端设置有激光接收器15，所述激光接收器15与画笔9轴线重合。所述字样板为上面设置有所述书法机器人将书写的参考字样的平板。设置激光发射器3和激光接收器15直接的监测画笔9的真实位置，将画笔9的轨迹与外包络线、内包络线之间均设置的激光发射器3发出的激光束形成的轨迹重合，当画笔9的轨迹偏离外包络线、内包络线之间均设置的激光发射器3发出的激光束形成的轨迹时且激光接收器15检测到来自外包络线、内包络线设置的激光发射器3发出的激光时给将会报警并中断机械臂组件的动作。

在本实施例中，所述纸张输送机构包括固定连接于机架1上的用于放置纸张的板件12、沿所述板件12法向与板件12单自由度滑动连接的U型支架14和用于驱动U型支架14运动的驱动装置,所述U型支架14上端位于板件12的上方设置有用于拖动纸张移动的滚轮11和用于驱动滚轮11转动的驱动元件13。所述的驱动装置可以是双杆气缸10也可是现有技术中其他直线驱动装置，所述驱动元件13可以是步进电机也可是伺服电机，优选步进电机,因为步进电机比伺服电机价格低廉且能够满足工作需要。所述的纸张输送机构不仅有移动纸张的作用，并且还具有固定纸张的作用。具体体的，当需要移动纸张时，所述U型支架14下行，则滚轮11与纸张接触，然后驱动元件13驱动滚轮11转动，利用摩擦力带动纸张移动。当需要固定纸张时，滚轮11停止转动，通过滚轮11对纸张的压力来固定纸张。由此可见，所述纸张输送机构制造简单经济性好，移动和固定纸张的性能问题好，结构简单紧凑。

在本实施例中，还包括设置于机架上的供墨装置，所述画笔9的笔杆中空内置有用于吸附油墨的吸水棉(图中未标识)，所述笔杆上设置有用于向吸水棉喷洒油墨的油墨喷头15，油墨喷头15与所述供墨装置喷墨管4连接，所述油墨喷头15与喷墨管4之间设置有电磁阀8。当然，所述的供墨装置还包括储墨罐、油墨泵、泄流阀和油墨管路，其供墨回路的设置可以采用喷墨式打印机的供墨系统可以采用现有技术中其他的供墨系统，在此不再赘述。所述画笔9的供墨是利用吸水棉先吸附油墨通过扩散运动持续供给画笔的，供墨效果佳。所述电磁阀8的开启或关闭是通过控制系统的单片机的定时功能来实现的。进一步，在所述油墨喷头15与喷墨管4之间设置有电磁阀8有利于油墨喷头15喷墨和停止喷墨的快速准确相应，避免管路留存的油墨进入笔杆，使得喷墨量更准确也更易控制。

在本实施例中，所述油墨喷头15靠近吸水棉中部设置。当油墨喷头15靠近吸水棉上部时，由于吸水棉不是直接浸没在油墨中的，所以在停止喷墨期间扩散运动速度慢可能导致笔头供墨不及时导致写出的的字不清晰。当油墨喷头15靠近吸水棉下部时，由于吸水棉吸收油墨的速度有限，所以在喷墨时，油墨沿吸水棉滴落到笔头上，导致一个字的前几笔画油墨印记重，后几笔画印记轻，写出的字极不协调。

在本实施例中，所述画笔8上位于夹具5与画笔9接触处设置有压力传感器(图中未标识)。所述压力传感器霍尔式压力触感器也可是现有技术中其他的压力传感器。设置压力传感器可以避免夹具对笔杆的破坏。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims

1.一种书法机器人，其特征在于：包括机架、画笔、设置在机架上用于输送纸张的纸张输送机构、用于执笔书写的机械臂组件和用于控制机械臂组件执行动作的控制系统，所述纸张输送机构位于机械臂组件的下方；

所述机械臂组件包括用于夹持画笔的夹具、用于驱动夹具运动的气缸和用于连接气缸与机架的拐臂；所述拐臂一端与气缸连接，另一端与机架铰接；所述气缸上设置有用于侧量气缸杆伸出量的位移传感器；所机械臂组件至少设置有两个，每相邻两机械臂组件绕画笔轴线呈60^o夹角排列。

2.根据权利要求1所述的书法机器人，其特征在于：还包括设置于机架上部的字样板，所述字样板沿着字样的外包络线、内包络线以及外包络线、内包络线之间均设置有激光发射器；所述画笔上端设置有激光接收器，所述激光接收器与画笔轴线重合。

3.根据权利要求2所述的书法机器人，其特征在于：所述纸张输送机构包括固定连接于机架上的用于放置纸张的板件、沿所述板件法向与板件单自由度滑动连接的U型支架和用于驱动U型支架运动的驱动装置,所述U型支架上端位于板件的上方设置有用于拖动纸张移动的滚轮和用于驱动滚轮转动的驱动元件。

4.根据权利要求3所述的书法机器人，其特征在于：还包括设置于机架上的供墨装置，所述画笔的笔杆中空内置有用于吸附油墨的吸水棉，所述笔杆上设置有用于向吸水棉喷洒油墨的油墨喷头，油墨喷头与所述供墨装置喷墨管连接，所述油墨喷头与喷墨管之间设置有电磁阀。

5.根据权利要求4所述的书法机器人，其特征在于：所述油墨喷头靠近吸水棉中部设置。

6.根据权利要求5所述的书法机器人，其特征在于：所述画笔上位于夹具与画笔接触处设置有压力传感器。