CN209478204U - 一种书法机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种书法机器人，属于机器人技术领域。本实用新型所提供的书法机器人包括箱体、书写笔组件、六自由度机械臂、人机交互组件和控制组件。夹取书写笔时，六自由度机械臂上的书写笔夹持装置夹在第一限位件的下方，由于第一限位件卡在书写笔夹持装置的上方，能够有效防止书写笔的滑落；控制组件控制六自由度机械臂移动，控制取放笔操作，用户通过人机交互组件选择喜爱的字体及文字，控制组件根据人机交互组件的信息控制六自由度机械臂移动书写规定的字体及文字，有效提高了用户的互动体验，人机交互性良好。

Description

一种书法机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种书法机器人。

背景技术

随着机器人自动化的发展，机器人应用的场合逐渐增多，例如工业、医疗、餐饮等多方面，书法机器人也随之取得较大的进展。书法机器人是一种通过机械操控实现文字书写的自动化机器人，但是由于毛笔笔杆表面光滑，现有的书法机器人存在移动或书写时夹持毛笔不稳定，易滑动或滑落的问题；同时机器人仅是根据预设程序进行书写，用户无法根据喜好选择相应的字体，缺乏互动体验。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种书法机器人，该装置夹持书写笔平稳可靠，不易掉落，且人机交互性好。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种书法机器人，包括：

箱体，用于放置书写纸；

书写笔组件，包括书写笔，所述书写笔的笔杆上设有夹持工件，所述夹持工件的上端设有第一限位件；

六自由度机械臂，所述六自由度机械臂上设有书写笔夹持装置，用于夹持所述夹持工件，并带动所述书写笔在所述书写纸上书写；

人机交互组件，用于与用户进行信息交互；和

控制组件，所述六自由度机械臂和所述人机交互组件分别与所述控制组件电连接，所述控制组件控制所述六自由度机械臂移动和取放所述书写笔。

以上技术方案优选的，所述夹持工件包括可拆卸连接的第一夹持件和第二夹持件，所述第一夹持件和/或所述第二夹持件的上端设有所述第一限位件。

以上技术方案优选的，所述书写笔组件还包括书写笔架，所述书写笔上设有卡接件，所述卡接件与所述书写笔架卡接，所述卡接件的上端设有第二限位件。

以上技术方案优选的，所述卡接件包括可拆卸连接的第一卡接件和第二卡接件，所述第一卡接件和/或所述第二卡接件的上端设有所述第二限位件。

以上技术方案优选的，所述书写笔夹持装置包括相互连接的驱动组件和夹取组件，所述驱动组件的输出端与所述夹取组件连接，所述夹取组件在所述驱动组件的驱动下夹取所述夹持工件，所述驱动组件与所述控制组件电连接。

以上技术方案优选的，所述夹取组件包括夹取件，所述夹取件上用于夹持所述夹持工件的部分呈V型设置。

以上技术方案优选的，所述驱动组件与所述六自由度机械臂的末端通过连接板连接，所述连接板包括垂直设置的两块板，其中一块与所述六自由度机械臂连接，另一块上设有所述驱动组件。

以上技术方案优选的，所述箱体的一端设有裁纸刀，所述书写笔夹持装置上设有压刀件，用于带动所述裁纸刀裁纸。

以上技术方案优选的，所述人机交互组件包括一体机和音箱，所述一体机和所述音箱均与所述控制组件电连接，所述一体机用于呈现所述控制组件内预存储的字体及文字供用户选择，所述音箱用于在所述控制组件控制下通过语音提示用户具体的操作步骤。

以上技术方案优选的，所述箱体上设有写字板，用于放置所述书写纸，所述写字板底面设有加热装置。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供了一种书法机器人，包括箱体、书写笔组件、六自由度机械臂、人机交互组件和控制组件。书写笔组件中的书写笔上设有夹持工件，夹持工件的上端设有第一限位件，夹取书写笔时，六自由度机械臂上的书写笔夹持装置夹在第一限位件的下方，由于第一限位件卡在书写笔夹持装置的上方，能够有效防止书写笔的滑落；控制组件控制六自由度机械臂移动，控制取放笔操作，用户通过人机交互组件选择喜爱的字体及文字，控制组件根据人机交互组件的信息控制六自由度机械臂移动书写规定的字体及文字，有效提高了用户的互动体验，人机交互性良好。

附图说明

图1是本实用新型实施例所提供的书法机器人的主视图；

图2是本实用新型实施例所提供的书法机器人的俯视图；

图3是本实用新型实施例所提供的书法机器人的右视图；

图4是本实用新型实施例所提供的书法机器人的书写笔夹持装置和书写笔的夹持示意图；

图5是本实用新型实施例所提供的书法机器人的书写笔夹持装置的结构示意图；

图6是本实用新型实施例所提供的书法机器人的书写笔的结构示意图；

图7是本实用新型实施例所提供的书法机器人的书写笔与书写笔架的安装示意图。

图中：

1、箱体；2、六自由度机械臂；3、书写笔组件；4、一体机；11、散热孔；12、写字板；13、玻璃围挡；21、书写笔夹持装置；22、压刀件；23、连接板；211、驱动组件；212、夹取组件；2121、连接件；2122、夹取件；31、书写笔；32、书写笔架；311、夹持工件；312、卡接件；3111、第一夹持件；3112、第二夹持件；3113、第一凸台；3121、第一卡接件；3122、第二卡接件；3123、第二凸台。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

书法是中国传统文化中不可或缺的部分，很多人对书法具有浓厚的兴趣。而普通人学习毛笔书法时间较久，但是很难达到一定的高度，很难准确临摹出大师的笔迹。而随着机器人自动化的发展，机器人协助人类完成的事情越来越多，书写毛笔字的机器人也应运而生。本实施例提供了一种书法机器人，如图1-7所示，包括箱体1、六自由度机械臂2、书写笔组件3、人机交互组件和控制组件。其中箱体1用于放置书写纸；六自由度机械臂2用于取放书写笔31并带动书写笔31在书写纸上写字，六自由度机械臂2上设有书写笔夹持装置21；书写笔组件3包括书写笔31，书写笔31的笔杆上设有夹持工件311，夹持工件311的上端设有第一限位件；人机交互组件用于与用户进行信息交互；六自由度机械臂2和人机交互组件分别与控制组件电连接，控制组件控制六自由度机械臂2移动和取放书写笔31。

夹取书写笔31时，六自由度机械臂2上的书写笔夹持装置21夹在书写笔31上的第一限位件的下方，当书写笔夹持装置21夹持书写笔31的力不够时，由于第一限位件卡在书写笔夹持装置21的上方，能够有效防止书写笔31的滑落，有效提高夹持书写笔31的可靠性；控制组件控制六自由度机械臂2移动，控制取放笔操作，用户通过人机交互组件选择喜爱的字体及文字，控制组件根据人机交互组件的信息控制六自由度机械臂2移动，书写选定的字体及文字，有效提高了用户的互动体验，人机交互性良好。

可选地，六自由度机械臂2选用六自由度工业机器人，型号选取ADT-473X6G-2系列，其在自动搬运、装配、焊接、喷涂等工业现场中有广泛的应用。其采用六关节串联结构，各关节以交流伺服电机驱动，精密谐波减速器传动，工作空间大，操作灵活。在小臂处设有外部设备的接口，便于用户根据其需要选配相应执行器，本实施例中小臂处设有书写笔夹持装置21。该六自由度工业机器人提供备用电气接口，方便用户进行功能扩展。

本实施例中书写笔31为毛笔，毛笔还可以替换成画笔、铅笔、钢笔或圆珠笔等，书写纸为宣纸或画纸等。本实施例可选地，箱体1由方管骨架焊接成写字台的样式，四周采用折弯钢板覆盖。箱体1还可以由木材制成，本申请对箱体1的形状及材质不做具体限定。箱体1上方的左右两端设有玻璃围挡13。

本实施例可选地，控制组件包括控制器和主机。控制器与主机可以设置在箱体1的内部，也可以设置在箱体1的外部，本实施例中均设在箱体1的内部。为了保障控制器及主机长时间工作，箱体1下方设有散热孔11，用于箱体1内部主机和控制器的散热。使用前，通过示教的方法使机器人临摹特定的字体及文字，将上述字体及文字存储到主机中。字体及文字以界面的形式在人机交互组件上体现，供用户根据喜好选择喜欢的字体及文字，控制器控制六自由度机械臂2动作完成书写。

本实施例可选地，人机交互组件包括一体机4。为了方便用户操作，一体机4上的屏幕为触摸屏，触摸屏与主机通讯连接。触摸屏用于呈现主机内存储的字体及文字供用户选择。为了方便用户操作，本实施例中一体机4放置在箱体1右侧，下方与箱体1连接。可选地，人机交互组件还包括音箱，音箱与控制器通讯连接。音箱受控制器的控制以语音形式提示用户具体的操作步骤，从而实现良好的互动，增强用户的娱乐体验。本实施例中可选地，一体机4内部下方设置两个上述音箱。

如图4、5所示，书写笔夹持装置21包括相互连接的驱动组件211和夹取组件212，驱动组件211的输出端与夹取组件212连接。夹取组件212在驱动组件211的驱动下取放书写笔31，驱动组件211与控制组件电连接。其中驱动组件211可以是电动夹爪、气动夹爪或液动夹爪，本实施例中采用电动夹爪。电动夹爪与控制器电连接，电动夹爪的输出端在控制器的控制下能够进行开合动作，电动夹爪带动夹取组件212对书写笔31进行取放操作。可选地本实施例中电动夹爪选取的型号为EFG-20。电动夹爪与六自由度机械臂2的末端(小臂处)通过连接板23连接，连接板23包括垂直设置的两块板，其中一块与六自由度机械臂2连接，另一块上设有电动夹爪。

为了利于取放书写笔31，夹取组件212包括连接件2121和夹取件2122，连接件2121的一端与驱动组件211的输出端连接，连接件2121的另一端与夹取件2122连接。夹取件2122用于夹取夹持工件311来取放书写笔31，夹取件2122上用于抓取书写笔31的部分呈V型设置，V型面与笔杆上夹持工件311的外表面接触。通过控制电动夹爪的不同开合程度，来使V型面与不同尺寸的夹持工件311的外表面接触，V型设置提高了夹取件2122的适应性。

为了重复利用夹持工件311，如图6、7所示，夹持工件311包括可拆卸连接的第一夹持件3111和第二夹持件3112，第一夹持件3111与第二夹持件3112可以为螺栓连接或卡接，本实施例中为螺栓连接。第一夹持件3111和/或第二夹持件3112的上端设有上述第一限位件，第一限位件可以是第一凸台3113、凸块、凸设的销钉或螺钉等。第一夹持件3111和第二夹持件3112可拆卸连接的设置可以使夹持工件311能够被重复利用。当书写笔31损坏，更换新的书写笔31时，拆卸螺栓，将第一夹持件3111与第二夹持件3112从旧笔杆上拆下，根据新笔的长度，调整第一夹持件3111与第二夹持件3112于合适的安装位置，调整好后，通过螺栓再次将第一夹持件3111和第二夹持件3112紧固，固定在笔杆上。

为了方便放置书写笔31，书写笔组件3还包括书写笔架32，书写笔31的笔杆上设有卡接件312，书写笔架32上设有卡槽，卡接件312设于卡槽内。为了防止书写笔31在卡槽内下落，卡接件312的上端设有第二限位件。第二限位件可以是第二凸台3123、凸块、凸设的销钉或螺钉等，第二限位件卡在卡槽的上方，能够有效防止书写笔31向下移动。

为了重复利用卡接件312，卡接件312包括可拆卸连接的第一卡接件3121和第二卡接件3122，第一卡接件3121和/或第二卡接件3122的上端设有上述第二限位件。第一卡接件3121与第二卡接件3122可以为螺栓连接或卡接，本实施例中为螺栓连接。其工作原理与前述第一夹持件3111和第二夹持件3112类似，在此不再赘述。

为了进一步提高观赏性，可选地，书写笔组件3还包括砚台和印章等。书写笔架32及砚台均设于箱体1上，位于六自由度机械臂2的右侧。书写笔架32下方设有印章，待机器人完成书写后进行盖章。

书写纸可能为一卷连续的纸，为了利于裁剪，提高写毛笔字的机器人的自动化程度，箱体1的一端设有裁纸刀，裁纸刀的一端与箱体1铰接。六自由度机械臂2上设有压刀件22，用于带动裁纸刀裁纸。压刀件22可以直接压在裁纸刀上方，六自由度机械臂2带动压刀件22下移，对裁纸刀向下施加压力；裁纸刀上也可以设置销孔，压刀件22深入销孔内，向下施加压力，实现裁断。可选地，压刀件22可以为凸出的螺钉、销钉或凸块。压刀件22可以设置在六自由度机械臂2上，也可以设置在书写笔夹持装置21上。本实施例中控制器控制六自由度机械臂2移动，使压刀件22伸入裁纸刀的销孔中，六自由度机械臂2下移带动压刀件22向下压裁纸刀，实现书写纸的裁断。箱体1上设有写字板12，用于放置书写纸。写字板12底面设有加热装置，用于烘干纸面，保持纸面整洁。加热装置可以是设置在写字板12底面的电热丝或电热膜等，加热装置通过导线和开关与控制组件电连接，可以对书写纸进行烘干。

本实施例的工作过程：用户可以根据触摸屏上的提示选择自己喜欢的字体及文字，当点击屏幕上的开始后；控制器控制六自由度机械臂2移动到书写笔架32上方，控制器控制电动夹爪执行夹取动作，夹取件2122夹取书写笔31上的夹持工件311，使第一限位件位于夹取件2122的上方；六自由度机械臂2移动，将书写笔31的笔头置于砚台中蘸取适量墨水；六自由度机械臂2移动到写字板12上，在书写纸上书写用户选定的文字及字体，书写过程中，写字板12底面的加热装置持续开启，烘干纸面，保持纸面整洁；当机器人完成书写后，六自由度机械臂2移动到书写笔架32处，将书写笔31放置于书写笔架32相应位置；接着夹取书写笔架32下的印章，在位于写字板12中的书写纸右下方落款；结束后，将印章放回原处，六自由度机械臂2复位；本实施例中压刀件22为销钉，六自由度机械臂2移动使销钉插入裁纸刀的销孔中，下压裁纸刀，将书写纸裁断，六自由度机械臂2复位；用户取走裁断的书写纸。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种书法机器人，其特征在于，包括：

箱体(1)，用于放置书写纸；

书写笔组件(3)，包括书写笔(31)，所述书写笔(31)的笔杆上设有夹持工件(311)，所述夹持工件(311)的上端设有第一限位件；

六自由度机械臂(2)，所述六自由度机械臂(2)上设有书写笔夹持装置(21)，用于夹持所述夹持工件(311)，并带动所述书写笔(31)在所述书写纸上书写；

人机交互组件，用于与用户进行信息交互；和

控制组件，所述六自由度机械臂(2)和所述人机交互组件分别与所述控制组件电连接，所述控制组件控制所述六自由度机械臂(2)移动和取放所述书写笔(31)。

2.根据权利要求1所述的书法机器人，其特征在于，所述夹持工件(311)包括可拆卸连接的第一夹持件(3111)和第二夹持件(3112)，所述第一夹持件(3111)和/或所述第二夹持件(3112)的上端设有所述第一限位件。

3.根据权利要求1所述的书法机器人，其特征在于，所述书写笔组件(3)还包括书写笔架(32)，所述书写笔(31)上设有卡接件(312)，所述卡接件(312)与所述书写笔架(32)卡接，所述卡接件(312)的上端设有第二限位件。

4.根据权利要求3所述的书法机器人，其特征在于，所述卡接件(312)包括可拆卸连接的第一卡接件(3121)和第二卡接件(3122)，所述第一卡接件(3121)和/或所述第二卡接件(3122)的上端设有所述第二限位件。

5.根据权利要求1所述的书法机器人，其特征在于，所述书写笔夹持装置(21)包括相互连接的驱动组件(211)和夹取组件(212)，所述驱动组件(211)的输出端与所述夹取组件(212)连接，所述夹取组件(212)在所述驱动组件(211)的驱动下夹取所述夹持工件(311)，所述驱动组件(211)与所述控制组件电连接。

6.根据权利要求5所述的书法机器人，其特征在于，所述夹取组件(212)包括夹取件(2122)，所述夹取件(2122)上用于夹持所述夹持工件(311)的部分呈V型设置。

7.根据权利要求5所述的书法机器人，其特征在于，所述驱动组件(211)与所述六自由度机械臂(2)的末端通过连接板(23)连接，所述连接板(23)包括垂直设置的两块板，其中一块与所述六自由度机械臂(2)连接，另一块上设有所述驱动组件(211)。

8.根据权利要求1所述的书法机器人，其特征在于，所述箱体(1)的一端设有裁纸刀，所述书写笔夹持装置(21)上设有压刀件(22)，用于带动所述裁纸刀裁纸。

9.根据权利要求1所述的书法机器人，其特征在于，所述人机交互组件包括一体机(4)和音箱，所述一体机(4)和所述音箱均与所述控制组件电连接，所述一体机(4)用于呈现所述控制组件内预存储的字体及文字供用户选择，所述音箱用于在所述控制组件控制下通过语音提示用户具体的操作步骤。

10.根据权利要求1所述的书法机器人，其特征在于，所述箱体(1)上设有写字板(12)，用于放置所述书写纸，所述写字板(12)底面设有加热装置。