CN209466253U - 一种写字机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种写字机器人，设计机器人技术领域，包括书写单元、移动平台以及呈三角形分布的三个定位单元；每个定位单元包括转动连接的第一机械臂和第二机械臂以及用于驱动第一机械臂和第二机械臂转动的第一驱动装置，第一机械臂未与第二机械臂连接的一端与第一驱动装置的动力输出端连接；书写单元包括笔及用于驱动笔移动的第二驱动装置；三个第二机械臂未与第一机械臂连接的一端分别连接于移动平台上，书写单元连接至移动平台的下方。本实用新型的一种写字机器人，能够快速地完成书写动作，而且书写范围大，不必移动机器人的位置来扩大书写范围。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人技术领域，特别涉及一种写字机器人。
背景技术
写字机器人是一种教学、科普设备。在教学方面，可为大学机械、电子、计算机、软件等专业开设写字机器人写字实验、绘图实验、结构学实验、装配实验、计算机应用实验、机器人绘图软件编制实验、数控编程实验等。在科普方面，可以为中小学生进行写字、绘画表演，来提高中小生的视野和兴趣。
目前，最常用的写字机器人为四自由度关节机器人和二自由度关节机器人，通过执行末端的笔进行提笔、蘸墨、落笔等一系列动作，完成写字任务，这些动作都需要在一个空间中完成，四自由度关节机器人在笔画更换过程中速度比较慢，实用性有待提高，二自由度关节机器人本身确定的书写范围就小，如果再执行蘸墨功能，书写范围就变得更小了，机器人必须进行移动才能扩大书写范围。
实用新型内容
针对以上缺陷，本实用新型的目的是提供一种三自由度关节写字机器人，能够快速地完成书写动作，而且书写范围大，不必移动机器人的位置来扩大书写范围。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
一种写字机器人，包括书写单元、移动平台以及呈三角形分布的三个定位单元；
每个所述定位单元包括转动连接的第一机械臂和第二机械臂以及用于驱动所述第一机械臂和所述第二机械臂转动的第一驱动装置，所述第一机械臂未与所述第二机械臂连接的一端与所述第一驱动装置的动力输出端连接；
所述书写单元包括笔及用于驱动所述笔移动的第二驱动装置；
三个所述第二机械臂未与所述第一机械臂连接的一端分别连接于所述移动平台上，所述书写单元连接至所述移动平台的下方。
优选地，所述移动平台下方设有摄像头。
优选地，所述移动平台为三角形，三个所述第二机械臂分别连接于所述移动平台的三个顶点上。
优选地，所述定位单元还包括用于安装所述第一驱动装置的支撑座，所述支撑座包括支撑底座与支撑顶座，所述支撑底座与所述支撑顶座之间连接有支撑柱，所述第一驱动装置安装在所述支撑底座与所述支撑顶座之间。
优选地，所述第一驱动装置为电机，所述电机的动力输出轴穿过所述支撑顶座后与所述第一机械臂连接。
优选地，所述第一驱动装置包括电机和变速机，所述变速机的输出轴穿过所述支撑顶座与所述第一机械臂连接。
优选地，所述第一驱动装置包括舵机，所述舵机的动力输出轴穿过所述支撑顶座与所述第一机械臂连接。
优选地，所述第一机械臂和所述第二机械臂相连接的一端分别设有轴承，所述第一机械臂与所述第二机械臂之间通过与所述轴承相适配的销轴转动连接。
优选地，所述书写单元还包括书写控制器，所述书写控制器与所述第二驱动装置电连接，所述第二驱动装置包括步进电机。
优选地，所述机器人还包括主控制器，所述第一驱动装置、所述第二驱动装置、所述书写控制器、所述摄像头分别电连接或通信连接于所述主控制器。
采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：
由于本实用新型的一种写字机器人，包括书写单元、移动平台以及呈三角形分布的三个定位单元；每个定位单元包括转动连接的第一机械臂和第二机械臂以及用于驱动第一机械臂和第二机械臂转动的第一驱动装置，所述第一机械臂未与所述第二机械臂连接的一端与所述第一驱动装置的动力输出端连接，第一驱动装置可驱动第一机械臂转动，第一机械臂带动第二机械臂进行转动；书写单元包括笔及用于驱动笔移动的第二驱动装置；三个第二机械臂未与第一机械臂连接的一端分别连接于移动平台上，书写单元连接于移动平台的下方；三个定位单元相互配合来确定移动平台的位置即确定笔的位置，移动平台到达相应的位置后，第二驱动装置驱动笔进行提笔、蘸墨、落笔等一系列动作，快速地完成书写动作，同时，呈三角形分布的三个定位单元确定的书写面积比只有两个定位单元确定的书写面积大，即书写范围大。
综上所述，本实用新型的一种写字机器人，能够快速地完成书写动作，而且书写范围大，不必移动机器人的位置来扩大书写范围。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为图1的正视图；
图中：11-第一机械臂，12-第二机械臂，13-支撑顶座，14-支撑底座，15-第一驱动装置，16-轴承，21-笔，22-第二驱动装置，3-移动平台。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。
如图1和图2共同所示，一种写字机器人，包括呈三角形分布的三个定位单元、书写单元以及移动平台3。
如图1和图2共同所示，每个定位单元包括转动连接的第一机械臂11和第二机械臂12以及用于驱动第一机械臂11和第二机械臂12转动的第一驱动装置15，第一机械臂11未与第二机械臂12连接的一端与第一驱动装置15的动力输出端连接。本实施例中定位单元还包括用于安装第一驱动装置15的支撑座，优选支撑座为铝合金材质且表面进行阳极氧化处理，支撑座包括支撑底座14与支撑顶座13，支撑底座14与支撑顶座13之间连接有支撑柱；第一机械臂11和第二机械臂12相连接的一端分别设有轴承16，第一机械臂11与第二机械臂12之间通过与轴承16相适配的销轴转动连接。
如图1和图2共同所示，第一驱动装置15设于支撑顶座13的下方即位于支撑顶座13与支撑底座14之间；第一驱动装置15可以是电机，电机的动力输出轴穿过支撑顶座13后与第一机械臂11连接；第一驱动装置15也可以包括电机和变速机，变速机的输出轴穿过支撑顶座13与第一机械臂11连接；第一驱动装置15还可以是舵机，舵机的动力输出轴穿过支撑顶座13与第一机械臂11连接；第一驱动装置15与第一机械臂11连接带动第一机械臂11进行转动。
如图1和图2共同所示，书写单元包括笔21、用于驱动笔21移动的第二驱动装置22及书写控制器，书写控制器与第二驱动装置22电连接，第二驱动装置22包括电机，书写控制器发送指令给的第二驱动装置22，第二驱动装置22带动笔21进行上下移动、前后左右移动，以完成书写动作。
如图1和图2共同所示，优选移动平台3为三角形，三个第二机械臂12未与第一机械臂11连接的一端分别连接于移动平台3的三个顶点上，第二机械臂12与移动平台3连接的一端设有轴承，第二机械臂12与移动平台3通过与轴承相适配的销轴转动连接。书写单元连接于移动平台3上，优选书写单元位于移动平台3的下方，优选移动平台3的下方设有摄像头，可实时摄取写字机器人书写的情况，方便写字机器人进行书写错误检查和实时跟踪记录。
本实施例的写字机器人还包括主控制器，第一驱动装置、第二驱动装置、书写控制器、摄像头分别电连接或通信连接于主控制器，通过主控制器控制第一驱动装置从而驱动定位单元的移动来最终确定移动平台的位置，通过主控制器控制书写控制器或第二驱动装置来控制笔进行书写动作，通过主控制器来控制摄像头摄取书写的情况。本实施例的主控制器采用固高公司生产的GTS-400-PG-PCI系列主控制器，同时选用松下MINASA6系列的AC伺服电机驱动器芯片，第一驱动装置、第二驱动装置内的电机选用100W的伺服电机。
本实施例写字机器人的控制流程为：通过雕刻机软件将汉字的笔画以G代码的形式生成文本数据文件，使用MATLAB将该文件解析，获取G代码的几何路径，通过对几何进行轨迹规划，生成笔尖在直角坐标系下的运动轨迹，然后对平面三自由度机器人运动学进行研究，主要研究其运动学逆解，将该机器人的运动学逆解数学模型使用MATLAB函数实现，利用MATLAB函数将直角坐标系下的运动轨迹通过运动学逆解到关节坐标系下，将在关节坐标系下的运动轨迹保存到文本中供C++程序读取，主控制器获取相应程序，然后控制写字机器人的第一驱动装置、第二驱动装置、书写控制器、摄像头等装置进行相应的操作，完成整个写字任务。
综上所述，第一驱动装置驱动三个定位单元相互配合来确定移动平台的位置即确定笔的位置，即确定笔开始书写的位置，移动平台到达相应的位置后，第二驱动装置驱动笔进行提笔、蘸墨、落笔等一系列书写动作，本实施例的机器人能够快速地完成书写动作，同时，呈三角形分布的三个定位单元确定的书写面积比只有两个定位单元确定的书写面积大，扩大了书写范围。
本实用新型不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种写字机器人，其特征在于，包括书写单元、移动平台以及呈三角形分布的三个定位单元；
每个所述定位单元包括转动连接的第一机械臂和第二机械臂以及用于驱动所述第一机械臂和所述第二机械臂转动的第一驱动装置，所述第一机械臂未与所述第二机械臂连接的一端与所述第一驱动装置的动力输出端连接；
所述书写单元包括笔及用于驱动所述笔移动的第二驱动装置；
三个所述第二机械臂未与所述第一机械臂连接的一端分别连接于所述移动平台上，所述书写单元连接至所述移动平台的下方。
2.如权利要求1所述的写字机器人，其特征在于，所述移动平台下方设有摄像头。
3.如权利要求1所述的写字机器人，其特征在于，所述移动平台为三角形，三个所述第二机械臂分别连接于所述移动平台的三个顶点上。
4.如权利要求1所述的写字机器人，其特征在于，所述定位单元还包括用于安装所述第一驱动装置的支撑座，所述支撑座包括支撑底座与支撑顶座，所述支撑底座与所述支撑顶座之间连接有支撑柱，所述第一驱动装置安装在所述支撑底座与所述支撑顶座之间。
5.如权利要求4所述的写字机器人，其特征在于，所述第一驱动装置为电机，所述电机的动力输出轴穿过所述支撑顶座后与所述第一机械臂连接。
6.如权利要求4所述的写字机器人，其特征在于，所述第一驱动装置包括电机和变速机，所述变速机的输出轴穿过所述支撑顶座与所述第一机械臂连接。
7.如权利要求4所述的写字机器人，其特征在于，所述第一驱动装置包括舵机，所述舵机的动力输出轴穿过所述支撑顶座与所述第一机械臂连接。
8.如权利要求1所述的写字机器人，其特征在于，所述第一机械臂和所述第二机械臂相连接的一端分别设有轴承，所述第一机械臂与所述第二机械臂之间通过与所述轴承相适配的销轴转动连接。
9.如权利要求2所述的写字机器人，其特征在于，所述书写单元还包括书写控制器，所述书写控制器与所述第二驱动装置电连接，所述第二驱动装置包括电机。
10.如权利要求9所述的写字机器人，其特征在于，所述机器人还包括主控制器，所述第一驱动装置、所述第二驱动装置、所述书写控制器、所述摄像头分别电连接或通信连接于所述主控制器。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110893621A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-03-20 | 华南理工大学广州学院 | 一种智能遥控写字机器人的控制系统及其控制方法 |
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2018
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| CN110893621A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-03-20 | 华南理工大学广州学院 | 一种智能遥控写字机器人的控制系统及其控制方法 |
| CN110893621B (zh) * | 2019-12-16 | 2021-07-30 | 华南理工大学广州学院 | 一种智能遥控写字机器人的控制系统的控制方法 |
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