CN209095570U - 一种绘画机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种绘画机械臂，包括二维运动装置、按压模块、控制模块和画笔夹持部，所述按压模块和二维运动装置均与控制模块电性连接，所述按压模块和画笔夹持部均设置于二维运动装置上，所述画笔夹持部用于夹持自动笔，所述按压模块用于根据接收到的信号控制按压模块中的按压头运动以实现自动笔的按压操作。本实用新型的绘画机械臂通过设置按压模块从而实现自动按压自动笔增长笔芯，以使得绘画机器人在使用自动笔绘画时，可以自动加长消耗的笔芯从而让笔芯能持续与纸张接触进行绘画；大大提高了绘画机械臂的自动化程度，提高绘画效率。

Description

一种绘画机械臂

技术领域

本实用新型涉及一种机械控制技术领域，尤其涉及一种绘画机械臂。

背景技术

目前，随着科技的发展，智能机器人的运用领域越来越广泛，在生活中也广泛地运用了智能机器人，能画画的机器人，也将受到人们的欢迎。素描是人类历史上最早出现的绘画形式，也是最古老的艺术语言。15世纪文艺复兴时期，人们开始发现素描独特的表现魅力，在这一时期，意大利画家马萨丘、达·芬奇、米开朗基罗等人实用新型并运用了透视学、解剖学和构图学原理，为素描表现的立体感和空间感提供了科学的依据，逐步完善了素描，从此，素描便作为一种近乎完美的绘画形式在全世界画坛独树一帜。

素描是一种正式的艺术创作，可以用单色线条或涂抹成面等方式来表现直观世界中的事物，亦可以表达思想、概念、态度、感情、幻想、象征甚至抽象形式。因此，绘画机器人在绘画技能上也应该具备这种独特表现魅力的素描绘画能力。

素描、速写绘画时的通常使用的绘图工具是铅笔或炭笔，绘画机器人的机械臂夹持传统的铅笔、炭笔进行绘画，线条绘制和明暗面涂抹体现对笔芯的消耗很大，绘画过程中笔芯变短，而机械臂绘画时的下压绘制高度是固定设置的，笔芯消耗变短后由于高度固定会接触不到纸张而造成线条颜色变浅甚至消失；同时，由于笔芯消耗变短后，传统铅笔还面临需要削笔的问题。按压式自动铅笔或自动按压式炭画笔的笔芯长度已能满足完成一幅以上铅笔绘画作品的需要，选用自动铅笔、自动炭笔让机械臂夹持绘画，可以同时解决需要削笔和调整消耗掉的笔芯长度的问题。因此，本实用新型需要解决在绘制过程中，提供一种装置和方法按预设的时间自动完成按压自动铅笔的笔帽的动作，让自动铅笔的笔芯可以在绘画过程中根据消耗量自动加长，以便适应机械臂夹持自动笔绘制时的固定高度，让笔芯可以持续的变长来更好的接触纸张进行绘画。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种绘画机械臂，其能解决自动按压自动笔的技术问题。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种绘画机械臂，包括二维运动装置、按压模块、控制模块和画笔夹持部，所述按压模块和二维运动装置均与控制模块电性连接，所述按压模块和画笔夹持部均设置于二维运动装置上，所述画笔夹持部用于夹持自动笔，所述按压模块用于根据接收到的信号控制按压模块中的按压头运动以实现自动笔的按压操作。

进一步地，所述二维运动装置包括底座、圆盘、关节、后臂、前臂、关节驱动电机和旋转电机；所述关节驱动电机和旋转电机均与控制模块电性连接，所述底座上设置有旋转电机，所述后臂设置于圆盘上，所述旋转电机用于带动其上的圆盘转动以实现带动后臂在水平方向上的摆动，所述后臂通过关节与前臂的一端活动连接，所述关节内设置有关节驱动电机，所述关节驱动电机用于驱动前臂的左右摆动；所述按压模块设置于前臂的另一端。

进一步地，所述前臂和后臂均由多个U型金属件正反对接连接构成。

进一步地，所述二维运动装置包括Y平台、安装在Y平台上的X平台、及安装在X平台上的工作台，所述X平台包括驱动工作台在X平台上运动的直线电机及支撑工作台的直线导轨，所述Y平台包括驱动X平台在Y平台上运动的直线电机及支撑X平台的直线导轨。

进一步地，所述按压模块为推拉式电磁铁或者直线电机或者按压电机。

进一步地，所述按压模块包括转动电机和凸轮，所述凸轮设置于转动电机的转动轴上，所述转动电机带动凸轮转动以实现自动笔的按压操作。

进一步地，所述按压模块通过固定连接件设置于二维运动装置上。

进一步地，所述按压模块的按压行程为4mm。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的绘画机械臂通过设置按压模块从而实现自动按压自动笔增长笔芯，以使得绘画机器人在使用自动笔绘画时，可以自动加长消耗的笔芯从而让笔芯能持续与纸张接触进行绘画；大大提高了绘画机械臂的自动化程度，提高绘画效率。

附图说明

图1为实施例一的绘画机械臂的电路结构框图；

图2为实施例一的画笔夹持部及自动笔的结构示意图；

图3为实施例一的推拉式电磁铁及自动笔的结构示意图；

图4为实施例一的按压模块的结构示意图；

图5为实施例一的固定连接件的结构示意图；

图6为实施例二的自动笔按压控制方法的流程图。

附图标记：1、画笔夹持部；2、二维运动装置；3、自动笔；4、推拉式电磁铁；41、按压块；5、按压模块；51、转动电机；52、凸轮；53、按压连接板；6、固定连接件。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例一：

如图1和图2所示，本实施例提供了绘画机械臂，包括二维运动装置2、按压模块、控制模块和画笔夹持部1，所述按压模块和二维运动装置2均与控制模块电性连接，所述按压模块和画笔夹持部1均设置于二维运动装置2上，所述画笔夹持部1用于夹持自动笔3，所述按压模块用于根据接收到的信号控制按压模块中的按压头运动以实现自动笔3的按压操作。这里的自动笔3通过按压笔帽即可使得笔芯向下增长，笔可以是平常采用的自动铅笔，也可以是自动炭笔，只要该自动笔3可以实现按压增长笔芯长度的都属于本实施例中所描述的自动笔3。

在本实施例中二维运动装置2可以采用多种形式，其只要可以带动自动笔3 进行运动进行二维平面运动即可，在本实施例中列举三种实现方式，但是也并不仅仅限制于下述三种实现方式：第一种，可以直接采用现有的三维机械臂，但是这种机械臂在运行的时候可以只采用其二维方向上的运动即可。

第二种，所述二维运动装置2包括底座、圆盘、关节、后臂、前臂、关节驱动电机和旋转电机；所述关节驱动电机和旋转电机均与控制模块电性连接，所述底座上设置有旋转电机，旋转电机可以带动圆盘在水平方向上进行360度转动，所述后臂设置于圆盘上，所述旋转电机用于带动其上的圆盘转动以实现带动后臂在水平方向上的摆动，所述后臂通过关节与前臂的一端活动连接，所述关节内设置有关节驱动电机，所述关节驱动电机用于驱动前臂的左右摆动；所述按压模块设置于前臂的另一端。所述前臂和后臂均由多个U型金属件正反对接连接构成。后臂和前臂的长度都可以整体或局部扩展，每个后臂和前臂均由多个U型金属件通过螺丝正反对接组合后通过螺丝连接构成，每个组合单元单独可以扩展长度，也可以通过增加或减少组合单元来扩展后臂的整体长度。

前臂的另一端与电机连接，实现绘图时的下笔、收笔操作，电机与画笔夹持部1(图中未显示)连接，通过画笔夹持部1夹持自动铅笔或自动炭画笔进行绘画。

第三种，所述二维运动装置2包括Y平台、安装在Y平台上的X平台、及安装在X平台上的工作台，所述X平台包括驱动工作台在X平台上运动的直线电机及支撑工作台的直线导轨，所述Y平台包括驱动X平台在Y平台上运动的直线电机及支撑X平台的直线导轨。这种形式也即是采用了X轴电机和Y轴电机，通过两个方向的直线电机从而构成了二维平面运动装置。

除了上述的二维运动装置2可以采用多种形式实现之外，所述按压模块也可以采用多种形式来进行实现，所述按压模块可以为推拉式电磁铁4或者直线电机或者按压电机；或者可以为曲柄滑块机构、凸轮机构、连杆机构、偏心轮和滚珠丝杠等结构，这些结构通过与电机转动配合，从而实现将转动转化为直线运动的方式。在本实施例中不对所有的结构进行展开说明，只针对于其中两种形式来进行主要说明，本领域技术人员在了解到本实用新型的实用新型思想以及对应的实施手段之后，结合相关技术即可实现。

如图3所示，本实施例提供了推拉式电磁铁4与自动笔3配合的方式实现自动笔3的出芯。推拉式电磁铁4的工作原理：线圈，动铁芯和静铁芯电源控制器等配件组成了推拉式电磁铁4。它运用了螺旋管的漏磁通原理，利用电磁铁动铁芯和静铁芯长距离吸合。实现牵引杆的直线往复运动。推拉电磁铁是根据电磁的原理，由电量来控制整体的动作以及功率的大小。其中电磁铁的作用就是通过电流来产生磁性，利用不同的磁圈，加上电源来控制磁性的大小，形成一个可以推、拉的动作，使其在一个整体中运行，就像是活塞一样运动，它的结构有时通过弹簧来实行快速的变换。推拉式的电磁铁一般比较小，容易安装到一些小的场所。这里的推拉式电磁铁4的按压行程为4mm。通过按压块41 按压图中标注的笔帽可以使笔芯自动加长，每按压一次笔芯增长1～2mm。

如图4所示，本实施例还提供了一种按压模块5，所述按压模块5包括转动电机51和凸轮52，所述凸轮52上设置有螺孔，通过紧定螺丝锁紧设置于转动电机51的转动轴上，所述转动电机51带动凸轮52转动以实现自动笔的按压操作。由于凸轮52具有一个向外的凸角，使得凸轮52在转动的过程中由于凸角的作用从而实现按压自动笔的操作，并且该凸角是光滑的曲面，这样在按压的过程中，会更平滑的过渡，不会有一个突变的按压，这样的结构更方便也更稳定；当该凸轮52转动一周的时候，也就实现一次按压操作。所述转动电机51 上还设置有按压连接板53，所述按压连接板53通过其上的螺丝孔与固定连接件相接。

如图5所示，为本实施例提供的固定连接件6，所述按压模块通过固定连接件6设置于二维运动装置2上。在进行配合的使用的时候，可以直接将推拉式电磁铁4或者按压模块通过螺丝与该固定连接件固定。在进行绘画操作的时候，自动笔3是处于竖直方向，按压模块处于该自动笔3的上方以便于对自动笔3 进行按压操作。或者是将按压连接板53与固定连接件6通过螺丝固定锁紧。

本实施例提供的绘画机械臂进行素描绘画时，能够自动按压自动铅笔增长笔芯的绘画装置，使绘画机器人在使用自动铅笔绘画时，可以自动加长消耗的笔芯以便应机械臂夹持铅笔下压作画时的固定高度，让笔芯能持续与纸张接触进行绘画。

实施例二：

如图6所示，本实施例提供了一种自动笔按压控制方法，包括以下步骤：

S1：获取笔芯消耗量和自动笔的绘画笔迹；这一步主要是为了获取到自动笔的绘画笔迹，由于绘图是需要消耗笔芯的，故而根据绘图笔迹能够最为直观的获取到机械臂消耗的笔芯的量的大小；由于每种笔芯消耗量是不同的，故而需要针对不同的型号来设置不同的笔芯消耗量，从而能够更为的精确控制笔芯的使用。

S2：根据笔芯消耗量和自动笔的绘画笔迹计算按压时间节点；除了上述方式外，还可以根据绘画时间来获取到的对一个你的按压时间节点，这个绘画时间的获取是消耗一次笔芯需要多少时间；但是绘画时间对于笔芯消耗的测量并不是直接的相关，其可能会存在有一定的偏差，因此，在本实施例中采用了直接相关的绘画笔迹来计算得到，更为直观更为有用。

S3：到按压时间节点发送按压控制信号至按压模块。通过信息处理器或微型电脑控制按压电机或推拉式电磁铁实现对自动铅笔或自动炭画笔的按压以增长画笔的笔芯。通过预先统计计算自动铅笔或自动碳画笔在线条绘制时的绘制量与笔芯消耗的长度，根据统计数据，如自动铅笔在绘制20～30cm的线条总量后，画笔的笔芯就会消耗需要按压一次笔帽使笔芯增长；控制时，信息处理器根据绘画线稿与画纸的比例计算出绘画轨迹在画纸上绘制时对应的线条长度，按照20～30cm的线条总量来计算画笔笔芯消耗对应需要按压笔帽使笔芯增长的时间点，根据计算得到的各时间点生成电处理信号，控制通过将电机转动变为升降运动的按压电机转动一次，对笔帽进行一次按压操作将笔芯增长；或对推拉式电磁铁进行一次通电通过推杆推动实现对笔帽的按压使笔芯增长。因为笔帽按压一下的下压距离为4mm，所以控制按压电机的按压行程为4mm，

实现自动按压笔帽功能的推拉式电磁铁，通过推拉式电磁铁类似活塞一样运动的推、拉动作对笔帽进行按压，实现在绘画过程中预设的时间点对自动铅笔笔帽进行按压以使铅笔芯自动加长。由于每次按压笔帽需要的下压距离为 4mm左右，因此本实施例应用时选用4mm行程的推拉式电磁铁。推拉电磁铁是根据电磁的原理，由电量来控制整体的动作以及功率的大小。其中电磁铁的作用就是通过电流来产生磁性，利用不同的磁圈，加上电源来控制磁性的大小，形成一个可以推、拉的动作，使其在一个整体中运行，就像是活塞一样运动，它的结构有时通过弹簧来实行快速的变换。推拉式的电磁铁一般比较小，容易安装到一些小的场所。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种绘画机械臂，其特征在于，包括二维运动装置、按压模块、控制模块和画笔夹持部，所述按压模块和二维运动装置均与控制模块电性连接，所述按压模块和画笔夹持部均设置于二维运动装置上，所述画笔夹持部用于夹持自动笔，所述按压模块用于根据接收到的信号控制按压模块中的按压头运动以实现自动笔的按压操作。

2.如权利要求1所述的绘画机械臂，其特征在于，所述二维运动装置包括底座、圆盘、关节、后臂、前臂、关节驱动电机和旋转电机；所述关节驱动电机和旋转电机均与控制模块电性连接，所述底座上设置有旋转电机，所述后臂设置于圆盘上，所述旋转电机用于带动其上的圆盘转动以实现带动后臂在水平方向上的摆动，所述后臂通过关节与前臂的一端活动连接，所述关节内设置有关节驱动电机，所述关节驱动电机用于驱动前臂的左右摆动；所述按压模块设置于前臂的另一端。

3.如权利要求2所述的绘画机械臂，其特征在于，所述前臂和后臂均由多个U型金属件正反对接连接构成。

4.如权利要求1所述的绘画机械臂，其特征在于，所述二维运动装置包括Y平台、安装在Y平台上的X平台、及安装在X平台上的工作台，所述X平台包括驱动工作台在X平台上运动的直线电机及支撑工作台的直线导轨，所述Y平台包括驱动X平台在Y平台上运动的直线电机及支撑X平台的直线导轨。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的绘画机械臂，其特征在于，所述按压模块为推拉式电磁铁或者直线电机或者按压电机。

6.如权利要求1-4中任意一项所述的绘画机械臂，其特征在于，所述按压模块包括转动电机和凸轮，所述凸轮设置于转动电机的转动轴上，所述转动电机带动凸轮转动以实现自动笔的按压操作。

7.如权利要求1所述的绘画机械臂，其特征在于，还包括固定连接件，所述按压模块通过固定连接件设置于二维运动装置上。

8.如权利要求1所述的绘画机械臂，其特征在于，所述按压模块的按压行程为4mm。