可替代人工書寫的裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型的可替代人工書寫的裝置，由書寫筆、機(jī)械臂和控制終端構(gòu)成；機(jī)械臂包括夾持書寫筆的手部、與手部連接的臂部以及安置臂部的基體；基體還設(shè)置通信模塊和控制模塊，基體接收控制終端的指令，由控制模塊控制臂部以及手部完成書寫。本裝置，可以將控制終端發(fā)出的命令、書寫行為或內(nèi)容，傳輸?shù)綑C(jī)械臂，再由機(jī)械臂執(zhí)行或同步，書寫在黑板上，產(chǎn)品體積小、性能穩(wěn)定、可靠性高、書寫速度快。應(yīng)用本裝置可減少粉塵對(duì)人的危害，降低教師的工作強(qiáng)度。由于控制終端與機(jī)械臂離開足夠的距離，該裝置還可以應(yīng)用在諸如高大壁畫、天花板作畫及雕刻等不方便進(jìn)行操作的場(chǎng)合，也可以對(duì)其功能進(jìn)行有效拓展后用于代替人工刷漆、高樓清洗和臟污清理等。
【專利說(shuō)明】可替代人工書寫的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)器人，尤其涉及一種可替代人工書寫的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]教學(xué)實(shí)踐領(lǐng)域，在以多媒體教學(xué)為主流的環(huán)境下，傳統(tǒng)的黑板板書教學(xué)方式仍占有舉足輕重的地位。該教學(xué)方式生動(dòng)形象，靈活性和可操作性強(qiáng)，能起到很好的教學(xué)目的。
[0003]可板書教學(xué)過(guò)程中，授課者要利用粉筆手動(dòng)書寫，幅面切換時(shí)需用黑板刷手動(dòng)擦除，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且粉筆落下的粉塵對(duì)人的身體健康有害；現(xiàn)有的研究皆是通過(guò)改良擦除黑板的方式或者提高擦除效率以及使用新材料黑白(如磁性黑板)等來(lái)減少粉塵對(duì)老師的危害。這類改進(jìn)起到了一定的作用，但是還是存在以下兩點(diǎn)主要問題。第一，黑板擦除裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作繁瑣，很多授課者都不愿意使用；第二，授課者仍然還得手動(dòng)進(jìn)行書寫，工作強(qiáng)度依舊很大。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為了減少粉塵對(duì)人體的危害，也為了減輕教師的工作強(qiáng)度和黑板書寫量，本實(shí)用新型提供一種可替代人工書寫的裝置。
[0005]本實(shí)用新型的可替代人工書寫的裝置，由書寫筆、機(jī)械臂和控制終端構(gòu)成；機(jī)械臂包括夾持書寫筆的手部、與手部連接的臂部以及安置臂部的基體；
[0006]基體還設(shè)置通信模塊和控制模塊，基體接收控制終端的指令，由控制模塊控制臂部以及手部完成書寫。
[0007]為便于在立面進(jìn)行書寫，本實(shí)用新型的裝置，在基體底部還設(shè)置吸盤。吸盤可將機(jī)械臂吸附固定在立面黑板(包括各種各樣的豎直的或傾斜的黑板和白板等)上完成書寫，同時(shí)對(duì)機(jī)械臂定位。
[0008]作為一種實(shí)施方式，本實(shí)用新型的吸盤為一個(gè)或多個(gè)電磁吸盤。這種情況下，被書寫的板面需要為磁體或可被磁化體，也可以在被書寫的板面的背后設(shè)置磁體或可被磁化體。
[0009]此外，本實(shí)用新型的裝置，在基體底部還設(shè)置用于行走的輪子，以實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂移動(dòng)，調(diào)整書寫位置。
[0010]所述的書寫筆的一頭為書寫端，另一頭為擦除端，以實(shí)現(xiàn)既能書寫又能擦除。
[0011]本實(shí)用新型中，控制終端與基體實(shí)行有線連接通信或者無(wú)線連接通信。有線連接通信可以采用并口或者串口，這種方式適合距離較近的場(chǎng)合。無(wú)線連接通信包括藍(lán)牙、紅外或無(wú)線電，這種方式適合距離較遠(yuǎn)且連線不方便的場(chǎng)合，而且無(wú)線連接通信更加方便靈活。
[0012]本實(shí)用新型中的控制終端包括通信部分、操作按鍵部分和觸摸屏部分。
[0013]為使得夾持更加穩(wěn)固，本實(shí)用新型手部的夾持部位呈鋸齒形。
[0014]同時(shí)為使得夾持更加靈活和可靠可控，本實(shí)用新型還在手部設(shè)置有一活動(dòng)片，活動(dòng)片在電機(jī)的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)與固定片之間的夾緊和放松。
[0015]本實(shí)用新型的裝置中的機(jī)械臂的臂部包括舵機(jī)一、連接座一、舵機(jī)二、連接座二、舵機(jī)三、連接座三、舵機(jī)四和舵機(jī)五；舵機(jī)一和舵機(jī)二之間由連接座一過(guò)渡聯(lián)接，舵機(jī)二和舵機(jī)三之間由連接座二過(guò)渡聯(lián)接，舵機(jī)三和舵機(jī)四之間由連接座三過(guò)渡聯(lián)接，舵機(jī)四和舵機(jī)五直接相連；舵機(jī)一安置在基體中并受基體中的控制模塊驅(qū)動(dòng)，舵機(jī)五另外一端與手部相連。
[0016]為了更好地驅(qū)動(dòng)輪子行走，本實(shí)用新型的方案中，是給輪子直接配置驅(qū)動(dòng)電機(jī)，輪子在驅(qū)動(dòng)電機(jī)作用下實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)向行走。這樣的方式簡(jiǎn)單、直接、可靠。
[0017]本實(shí)用新型的裝置，可以將控制終端命令、書寫行為或內(nèi)容，傳輸?shù)綑C(jī)械臂，再由機(jī)械臂執(zhí)行或同步，書寫在黑板(包括白板)上，減少粉塵對(duì)老師的危害，減少教師的工作強(qiáng)度和減輕書寫工作量。產(chǎn)品體積小、性能穩(wěn)定、可靠性高、書寫速度媲美人工手動(dòng)書寫速度。
[0018]由于控制終端可以與機(jī)械臂離開足夠的距離，在進(jìn)行教學(xué)、上課時(shí)，控制終端可以安置在教室的任何地方，特別是如果采用手持終端并且無(wú)線連接通信，那么老師就可以不必站在講臺(tái)上授課，而是可以站在學(xué)生中間，既能使全體學(xué)生聽到老師的聲音，也便于老師觀察學(xué)生情況，在課堂形成良好互動(dòng)，取得講臺(tái)上課無(wú)法獲得的效果。
[0019]本實(shí)用新型的可替代人工書寫的裝置，還可以可在諸如高大壁畫、天花板作畫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。也可廣泛運(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。
[0020]本實(shí)用新型的可替代人工書寫的裝置，除了主要應(yīng)用于教學(xué)書寫方面，還可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)其功能進(jìn)行有效拓展，譬如可代替人工刷漆，不僅可以降低毒性物質(zhì)對(duì)人體的傷害，而且可使刷漆質(zhì)量得到保障。由于該機(jī)械臂的靈活性極強(qiáng)，該機(jī)器人亦可以應(yīng)用于高樓清洗、臟污清理等方面。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本實(shí)用新型的可替代人工書寫的裝置中機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖2是圖1所示的機(jī)械臂另一個(gè)角度的結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖3是書寫筆示意圖。
[0024]【具體實(shí)施方式】:
[0025]一種可替代人工書寫的裝置，由書寫筆、機(jī)械臂和控制終端構(gòu)成。
[0026]見圖1、2。機(jī)械臂包括夾持書寫筆的手部(活動(dòng)片5和電機(jī)4所在的部分)、與手部連接的臂部(從舵機(jī)一 9到舵機(jī)五16所在的部分)以及安置臂部的基體(電源開關(guān)1、啟動(dòng)按鈕2、電磁鐵3、驅(qū)動(dòng)電機(jī)7和輪子8所在的部分)；
[0027]基體還設(shè)置通信模塊和控制模塊(圖中未畫出)，基體接收控制終端的指令，由控制模塊控制臂部以及手部完成書寫。
[0028]基體外殼由鈦合金板鉚接而成，結(jié)構(gòu)呈方形。主要承載整個(gè)機(jī)械臂的重量?；w底部有四個(gè)電磁吸盤3，均勻布置在機(jī)械臂基體上，其使得整個(gè)機(jī)械臂能夠吸附在黑板上。
[0029]基體底部有四個(gè)輪子8，兩個(gè)前輪兩個(gè)后輪，兩兩對(duì)稱布置在基體上，各輪外圈由橡膠包覆，每個(gè)輪子均配置驅(qū)動(dòng)電機(jī)7，四個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)7有兩個(gè)前置、兩個(gè)后置，單獨(dú)驅(qū)動(dòng)每一個(gè)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)和轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)向行走，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂在黑板上的自由運(yùn)動(dòng)。
[0030]基體中的通信模塊接收控制終端以藍(lán)牙方式發(fā)送的命令數(shù)據(jù)。
[0031]基體中的控制模塊將接收到的命令數(shù)據(jù)解析生成各類操作指令，包括命令寫字、觸屏跟隨寫字、抬起筆、放下筆、擦除、移動(dòng)調(diào)整書寫位置等指令。
[0032]臂部包括舵機(jī)一 9、連接座一 10、舵機(jī)二 11、連接座二 12、舵機(jī)三13、連接座三14、舵機(jī)四15和舵機(jī)五16 ;舵機(jī)一 9和舵機(jī)二 11之間由連接座一 10過(guò)渡聯(lián)接，舵機(jī)二 11和舵機(jī)三13之間由連接座二 12過(guò)渡聯(lián)接，舵機(jī)三13和舵機(jī)四15之間由連接座三14過(guò)渡聯(lián)接，舵機(jī)四15和舵機(jī)五16直接相連；舵機(jī)一 9安置在基體中并受基體中的控制模塊驅(qū)動(dòng)，舵機(jī)五16d另外一端與手部相連。
[0033]手部的夾持部位呈鋸齒形，手部有一活動(dòng)片5，活動(dòng)片5在電機(jī)4的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)與固定片之間的夾緊和放松。
[0034]見圖3。書寫筆6的一頭為書寫端17，另一頭為擦除端18，以實(shí)現(xiàn)既能書寫又能擦除。
[0035]控制終端與基體實(shí)行藍(lán)牙通信。
[0036]可手持控制終端:主要包括控制通信部分、操作按鍵部分和觸摸屏部分，其小巧輕便，可由教師手持使用。
[0037]該可替代人工書寫的裝置根據(jù)控制終端不同的命令方式，可以以不同的方式完成替代書寫。下面例舉兩種。
[0038]一、命令書寫方式:
[0039]首先打開電源開關(guān)I和啟動(dòng)按鈕2，給電磁鐵3上電，利用磁力將整個(gè)機(jī)械臂吸附在黑板(黑板材質(zhì)為鐵磁性材料))上；手部電機(jī)4帶動(dòng)活動(dòng)片5松開，將書寫筆6放入，把書寫筆6的書寫端17正對(duì)黑板，然后手部電機(jī)4帶動(dòng)活動(dòng)片5夾緊書寫筆6 ;之后，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)7帶動(dòng)輪子8使機(jī)械臂行走至預(yù)定的書寫位置；
[0040]教師在可手持控制終端上選定所需書寫的文字，控制終端將所選定的文字在字庫(kù)中的序數(shù)編碼發(fā)送至機(jī)械臂，機(jī)械臂的控制模塊將序數(shù)編碼解析生成字模編碼，并對(duì)書寫筆畫進(jìn)行掃描分析，計(jì)算出筆畫所有點(diǎn)的坐標(biāo)和對(duì)應(yīng)舵機(jī)的角度，再計(jì)算得出相應(yīng)書寫控制參數(shù)后驅(qū)動(dòng)各個(gè)舵機(jī)動(dòng)作。然后，舵機(jī)一 9通過(guò)與之相連接的連接座一 10帶動(dòng)舵機(jī)二 11動(dòng)作，同理，舵機(jī)二通過(guò)與之相連接的連接座二 12帶動(dòng)舵機(jī)三13，舵機(jī)三通過(guò)與之相連接的連接座三14帶動(dòng)舵機(jī)四15，舵機(jī)四帶動(dòng)舵機(jī)五16，舵機(jī)五帶動(dòng)與之相連接的手部運(yùn)動(dòng)，書寫筆即可完成相應(yīng)的書寫工作。
[0041]二、觸屏跟隨書寫方式:
[0042]教師在可手持控制終端上觸屏?xí)鴮懟虍媹D，可手持控制終端能夠及時(shí)將觸屏?xí)鴮懟虍媹D操作中點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送至機(jī)械臂，機(jī)械臂的控制模塊根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)計(jì)算舵機(jī)角度，驅(qū)動(dòng)舵機(jī)定位到書寫位置，并跟隨控制終端進(jìn)行跟隨寫字，其書寫速度與教師在觸屏上書寫的速度同步。
[0043]其余功能:“擦除黑板功能”與“觸屏跟隨書寫”原理一致，在“擦除黑板功能”命令下，控制舵機(jī)五16驅(qū)動(dòng)手部旋轉(zhuǎn)180度，使擦除端18正對(duì)黑板，即可擦除黑板上的書寫痕跡。
【權(quán)利要求】
1.可替代人工書寫的裝置，其特征在于:由書寫筆、機(jī)械臂和控制終端構(gòu)成；機(jī)械臂包括夾持書寫筆的手部、與手部連接的臂部以及安置臂部的基體； 基體還設(shè)置通信模塊和控制模塊，基體接收控制終端的指令，由控制模塊控制臂部以及手部完成書寫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:基體底部還設(shè)置吸盤和用于行走的輪子，以實(shí)現(xiàn)控制和調(diào)整書寫位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:書寫筆的一頭為書寫端，另一頭為擦除端，以實(shí)現(xiàn)既能書寫又能擦除。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:控制終端與基體實(shí)行有線連接通信或者無(wú)線連接通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于:無(wú)線連接通信包括藍(lán)牙、紅外或無(wú)線電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:控制終端包括通信部分、操作按鍵部分和觸摸屏部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于:吸盤為一個(gè)或多個(gè)電磁吸盤。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:手部的夾持部位呈鋸齒形，手部有一活動(dòng)片，活動(dòng)片在電機(jī)的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)與固定片之間的夾緊和放松。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:臂部包括舵機(jī)一、連接座一、舵機(jī)二、連接座二、舵機(jī)三、連接座三、舵機(jī)四和舵機(jī)五；舵機(jī)一和舵機(jī)二之間由連接座一過(guò)渡聯(lián)接，舵機(jī)二和舵機(jī)三之間由連接座二過(guò)渡聯(lián)接，舵機(jī)三和舵機(jī)四之間由連接座三過(guò)渡聯(lián)接，舵機(jī)四和舵機(jī)五直接相連；舵機(jī)一安置在基體中并受基體中的控制模塊驅(qū)動(dòng)，舵機(jī)五另外一端與手部相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于:輪子配置驅(qū)動(dòng)電機(jī)，輪子在驅(qū)動(dòng)電機(jī)作用下實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)向行走。
【文檔編號(hào)】B25J9/10GK204123395SQ201420422508
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】唐寧, 葉海波, 盧健, 容達(dá)樑, 隋欣夢(mèng) 申請(qǐng)人:桂林電子科技大學(xué)