專(zhuān)利名稱(chēng)：可模仿人書(shū)寫(xiě)的機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人，尤其涉及一種可模仿人書(shū)寫(xiě)的機(jī)器人。
背景技術(shù)：
仿人機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)重點(diǎn)為模仿人的形體動(dòng)作，如跳舞、走路、跑步等等。以日本的技術(shù)最為先進(jìn)，甚至可以做到模仿人的面部表情。但目前還沒(méi)有機(jī)器人能模仿真人現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行書(shū)寫(xiě)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種可模仿人書(shū)寫(xiě)的機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)模仿真人進(jìn)行書(shū)寫(xiě)。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，可模仿人書(shū)寫(xiě)的機(jī)器人，包括信息輸入模塊、控制模塊、電源模塊和機(jī)械臂執(zhí)行模塊；信息輸入模塊將真人書(shū)寫(xiě)的過(guò)程轉(zhuǎn)化為數(shù)字特征，傳遞給控制模塊，控制模塊將數(shù)字特征轉(zhuǎn)化為機(jī)械臂各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)指令，驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂執(zhí)行模塊完成書(shū)寫(xiě)動(dòng)作。本實(shí)用新型的特點(diǎn)還在于:機(jī)械臂執(zhí)行模塊包括機(jī)械臂模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，機(jī)械臂模塊在電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行動(dòng)作。機(jī)械臂執(zhí)行模塊還包括檢測(cè)模塊，檢測(cè)模塊將機(jī)械臂書(shū)寫(xiě)的字跡與原筆跡進(jìn)行對(duì)比檢測(cè)，并反饋給控制模塊。本實(shí)用新型具有如下有益效果:1、本實(shí)用新型可將人的書(shū)寫(xiě)方式以示教的形式，遞交給機(jī)械臂，機(jī)械臂完成對(duì)個(gè)人筆跡以及繪圖的模仿，機(jī)械理解人的行為動(dòng)作模式，并可在諸如高大壁畫(huà)、天花板作畫(huà)及雕刻等人不方便進(jìn)行操作的場(chǎng)合完成自動(dòng)模仿創(chuàng)作，為人們的工作提供了極大的便利。2、本實(shí)用新型可廣泛運(yùn)用在教學(xué)實(shí)踐，創(chuàng)作輔助，科技展覽及活動(dòng)會(huì)場(chǎng)設(shè)備支持等領(lǐng)域，不僅具有一定的趣味性，而且具有聞效性和精確性。

圖1為本實(shí)用新型模仿人書(shū)寫(xiě)的機(jī)器人系統(tǒng)框圖；圖2為本實(shí)用新型模仿人書(shū)寫(xiě)的機(jī)器人工作流程圖。圖中，1.信息輸入模塊，2.控制模塊,3.電源模塊,4.機(jī)械臂模塊,5.電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，6.檢測(cè)模塊。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的說(shuō)明。參見(jiàn)圖1，模仿人書(shū)寫(xiě)的機(jī)器人，包括信息輸入模塊1、控制模塊2、電源模塊3和機(jī)械臂執(zhí)行模塊；信息輸入模塊I將人書(shū)寫(xiě)的過(guò)程轉(zhuǎn)化為數(shù)字特征，傳遞給控制模塊2，控制模塊2將數(shù)字特征轉(zhuǎn)化為機(jī)械臂各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)指令，驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂執(zhí)行模塊完成書(shū)寫(xiě)動(dòng)作。機(jī)械臂執(zhí)行模塊包括機(jī)械臂模塊4和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊5，機(jī)械臂模塊在電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行動(dòng)作。機(jī)械臂執(zhí)行模塊還包括檢測(cè)模塊6，檢測(cè)模塊6將機(jī)械臂書(shū)寫(xiě)的字跡與原筆跡進(jìn)行對(duì)比檢測(cè)，并反饋給控制模塊。實(shí)施步驟如下:I)設(shè)置一個(gè)書(shū)寫(xiě)平臺(tái)，示教者在其上用毛筆或者硬筆在白紙上書(shū)寫(xiě)，設(shè)置在上方的攝像頭記錄下示教者的書(shū)寫(xiě)過(guò)程。2)將攝像頭拍攝到的視頻讀入計(jì)算機(jī)進(jìn)行視覺(jué)分析，將其個(gè)性化的筆跡或筆觸轉(zhuǎn)換為數(shù)字特征后，傳遞給機(jī)械臂的主控系統(tǒng)。3)計(jì)算機(jī)與機(jī)械臂的主控系統(tǒng)間的通信采用串口方式實(shí)現(xiàn)。4)機(jī)械臂的主控系統(tǒng)由DSP嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，將所獲得的示教者個(gè)性化筆跡的數(shù)字特征，轉(zhuǎn)化為對(duì)機(jī)械臂各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)指令，驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂完成相應(yīng)的移筆、抬筆、落筆動(dòng)作。5)機(jī)械臂的設(shè)計(jì)則根據(jù)系統(tǒng)承重，電機(jī)功率等硬件指標(biāo)要求進(jìn)行，在充分的力學(xué)結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析之后，設(shè)計(jì)出參數(shù)指標(biāo)合適的機(jī)械結(jié)構(gòu)采用三自由度機(jī)械臂，在各關(guān)節(jié)協(xié)同運(yùn)動(dòng)下，完成機(jī)器人仿人筆跡的實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思路是采用機(jī)器視覺(jué)的方式獲取示教者的筆跡，并對(duì)筆跡動(dòng)作進(jìn)行分析，之后將分析結(jié)果，傳輸至機(jī)械臂的主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)根據(jù)所設(shè)定的控制策略，向機(jī)械臂發(fā)送運(yùn)動(dòng)指令，控制機(jī)械臂的各個(gè)關(guān)節(jié)的協(xié)同動(dòng)作，最終模仿出示教者的筆跡。機(jī)器視覺(jué)方法用以獲取示教者的個(gè)性化筆跡，在讀入視頻幀圖像之后，對(duì)其進(jìn)行圖像分割，特征提取，軌跡確定等幾個(gè)環(huán)節(jié)的處理之后，將數(shù)字化的個(gè)性化筆跡傳輸給機(jī)械臂的主控系統(tǒng)。自動(dòng)控制方法用以將收到的數(shù)字化的個(gè)性化筆跡作為控制目標(biāo)，通過(guò)設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)目刂撇呗?，控制機(jī)械臂的動(dòng)作，完成對(duì)個(gè)性化筆跡的模仿。機(jī)械設(shè)計(jì)方法用以設(shè)計(jì)一個(gè)有三個(gè)自由度的機(jī)械臂，完成移筆、抬筆、落筆動(dòng)作。抬筆和落筆的輕重，是由控制系統(tǒng)將示教者的個(gè)性化的筆觸，轉(zhuǎn)化成的控制量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。操作者可僅僅通過(guò)在一個(gè)方便創(chuàng)作平臺(tái)上書(shū)寫(xiě)或者繪畫(huà)，本作品所設(shè)計(jì)的機(jī)器人就能將自身筆跡轉(zhuǎn)變?yōu)椴僮髡叩臅?shū)寫(xiě)風(fēng)格，實(shí)現(xiàn)逼真的模仿功能，將其放大或縮小后，自動(dòng)繪制在不好操作的地方(如在高大的墻壁上寫(xiě)字作畫(huà)和雕刻)。本作品所涉及的機(jī)器人具有一定的趣味性，它可以完成不同操作者賦予它的意愿，比如可用于當(dāng)前流行的涂鴉藝術(shù)等，可用于大型展會(huì)，或者娛樂(lè)場(chǎng)所的展示。
權(quán)利要求1.可模仿人書(shū)寫(xiě)的機(jī)器人，其特征在于:包括信息輸入模塊(I)、控制模塊(2)、電源模塊(3 )和機(jī)械臂執(zhí)行模塊；信息輸入模塊(I)將真人書(shū)寫(xiě)的過(guò)程轉(zhuǎn)化為數(shù)字特征，傳遞給控制模塊(2)，控制模塊(2)將數(shù)字特征轉(zhuǎn)化為機(jī)械臂各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)指令，驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂執(zhí)行模塊完成書(shū)寫(xiě)動(dòng)作。
2.如權(quán)利要求1所述的可模仿人書(shū)寫(xiě)的機(jī)器人，其特征在于:機(jī)械臂執(zhí)行模塊包括機(jī)械臂模塊(4 )和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊(5 )，機(jī)械臂模塊(4 )在電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊(5 )的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行動(dòng)作。
3.如權(quán)利要求2所述的可模仿人書(shū)寫(xiě)的機(jī)器人，其特征在于:機(jī)械臂執(zhí)行模塊還包括檢測(cè)模塊(6)，檢測(cè)模塊(6)將機(jī)械臂書(shū)寫(xiě)的字跡與原筆跡進(jìn)行對(duì)比檢測(cè)，并反饋給控制模塊⑵。
專(zhuān)利摘要可模仿人書(shū)寫(xiě)的機(jī)器人，其特征在于包括信息輸入模塊、控制模塊和機(jī)械臂執(zhí)行模塊；信息輸入模塊將真人書(shū)寫(xiě)的過(guò)程轉(zhuǎn)化為數(shù)字特征，傳遞給控制模塊，控制模塊將數(shù)字特征轉(zhuǎn)化為機(jī)械臂各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)指令，驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂執(zhí)行模塊完成書(shū)寫(xiě)動(dòng)作。本實(shí)用新型可將人的書(shū)寫(xiě)方式以示教的形式，遞交給機(jī)械臂，機(jī)械臂完成對(duì)個(gè)人筆跡以及繪圖的模仿，機(jī)械理解人的行為動(dòng)作模式，并可在諸如高大壁畫(huà)、天花板作畫(huà)及雕刻等人不方便進(jìn)行操作的場(chǎng)合完成自動(dòng)模仿創(chuàng)作，為人們的工作提供了極大的便利。本實(shí)用新型可廣泛運(yùn)用在教學(xué)實(shí)踐，創(chuàng)作輔助，科技展覽及活動(dòng)會(huì)場(chǎng)設(shè)備支持等領(lǐng)域，不僅具有一定的趣味性，而且具有高效性和精確性。
文檔編號(hào)B25J13/08GK203031609SQ20122070794
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者詹歆, 周岳, 魏浩, 張巖, 周亞楠, 潘宗禹, 孫海峰 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)