專利名稱：可模仿人書寫的機器人的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種機器人，尤其涉及一種可模仿人書寫的機器人。
背景技術：
仿人機器人技術的發展趨勢重點為模仿人的形體動作，如跳舞、走路、跑步等等。以日本的技術最為先進，甚至可以做到模仿人的面部表情。但目前還沒有機器人能模仿真人現場進行書寫。
發明內容本實用新型的目的在于提供一種可模仿人書寫的機器人，實現現場模仿真人進行書寫。本實用新型的目的是這樣實現的，可模仿人書寫的機器人，包括信息輸入模塊、控制模塊、電源模塊和機械臂執行模塊；信息輸入模塊將真人書寫的過程轉化為數字特征，傳遞給控制模塊，控制模塊將數字特征轉化為機械臂各個關節的運動指令，驅動機械臂執行模塊完成書寫動作。本實用新型的特點還在于:機械臂執行模塊包括機械臂模塊和電機驅動模塊，機械臂模塊在電機驅動模塊的驅動下進行動作。機械臂執行模塊還包括檢測模塊，檢測模塊將機械臂書寫的字跡與原筆跡進行對比檢測，并反饋給控制模塊。本實用新型具有如下有益效果:1、本實用新型可將人的書寫方式以示教的形式，遞交給機械臂，機械臂完成對個人筆跡以及繪圖的模仿，機械理解人的行為動作模式，并可在諸如高大壁畫、天花板作畫及雕刻等人不方便進行操作的場合完成自動模仿創作，為人們的工作提供了極大的便利。2、本實用新型可廣泛運用在教學實踐，創作輔助，科技展覽及活動會場設備支持等領域，不僅具有一定的趣味性，而且具有聞效性和精確性。

圖1為本實用新型模仿人書寫的機器人系統框圖；圖2為本實用新型模仿人書寫的機器人工作流程圖。圖中，1.信息輸入模塊，2.控制模塊,3.電源模塊,4.機械臂模塊,5.電機驅動模塊，6.檢測模塊。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作詳細的說明。參見圖1，模仿人書寫的機器人，包括信息輸入模塊1、控制模塊2、電源模塊3和機械臂執行模塊；信息輸入模塊I將人書寫的過程轉化為數字特征，傳遞給控制模塊2，控制模塊2將數字特征轉化為機械臂各個關節的運動指令，驅動機械臂執行模塊完成書寫動作。機械臂執行模塊包括機械臂模塊4和電機驅動模塊5，機械臂模塊在電機驅動模塊的驅動下進行動作。機械臂執行模塊還包括檢測模塊6，檢測模塊6將機械臂書寫的字跡與原筆跡進行對比檢測，并反饋給控制模塊。實施步驟如下:I)設置一個書寫平臺，示教者在其上用毛筆或者硬筆在白紙上書寫，設置在上方的攝像頭記錄下示教者的書寫過程。2)將攝像頭拍攝到的視頻讀入計算機進行視覺分析，將其個性化的筆跡或筆觸轉換為數字特征后，傳遞給機械臂的主控系統。3)計算機與機械臂的主控系統間的通信采用串口方式實現。4)機械臂的主控系統由DSP嵌入式系統實現，將所獲得的示教者個性化筆跡的數字特征，轉化為對機械臂各個關節的運動指令，驅動機械臂完成相應的移筆、抬筆、落筆動作。5)機械臂的設計則根據系統承重，電機功率等硬件指標要求進行，在充分的力學結構及運動學分析之后，設計出參數指標合適的機械結構采用三自由度機械臂，在各關節協同運動下，完成機器人仿人筆跡的實現。本實用新型的設計思路是采用機器視覺的方式獲取示教者的筆跡，并對筆跡動作進行分析，之后將分析結果，傳輸至機械臂的主控系統，主控系統根據所設定的控制策略，向機械臂發送運動指令，控制機械臂的各個關節的協同動作，最終模仿出示教者的筆跡。機器視覺方法用以獲取示教者的個性化筆跡，在讀入視頻幀圖像之后，對其進行圖像分割，特征提取，軌跡確定等幾個環節的處理之后，將數字化的個性化筆跡傳輸給機械臂的主控系統。自動控制方法用以將收到的數字化的個性化筆跡作為控制目標，通過設計適當的控制策略，控制機械臂的動作，完成對個性化筆跡的模仿。機械設計方法用以設計一個有三個自由度的機械臂，完成移筆、抬筆、落筆動作。抬筆和落筆的輕重，是由控制系統將示教者的個性化的筆觸，轉化成的控制量來實現的。操作者可僅僅通過在一個方便創作平臺上書寫或者繪畫，本作品所設計的機器人就能將自身筆跡轉變為操作者的書寫風格，實現逼真的模仿功能，將其放大或縮小后，自動繪制在不好操作的地方(如在高大的墻壁上寫字作畫和雕刻)。本作品所涉及的機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，比如可用于當前流行的涂鴉藝術等，可用于大型展會，或者娛樂場所的展示。
權利要求1.可模仿人書寫的機器人，其特征在于:包括信息輸入模塊(I)、控制模塊(2)、電源模塊(3 )和機械臂執行模塊；信息輸入模塊(I)將真人書寫的過程轉化為數字特征，傳遞給控制模塊(2)，控制模塊(2)將數字特征轉化為機械臂各個關節的運動指令，驅動機械臂執行模塊完成書寫動作。
2.如權利要求1所述的可模仿人書寫的機器人，其特征在于:機械臂執行模塊包括機械臂模塊(4 )和電機驅動模塊(5 )，機械臂模塊(4 )在電機驅動模塊(5 )的驅動下進行動作。
3.如權利要求2所述的可模仿人書寫的機器人，其特征在于:機械臂執行模塊還包括檢測模塊(6)，檢測模塊(6)將機械臂書寫的字跡與原筆跡進行對比檢測，并反饋給控制模塊⑵。
專利摘要可模仿人書寫的機器人，其特征在于包括信息輸入模塊、控制模塊和機械臂執行模塊；信息輸入模塊將真人書寫的過程轉化為數字特征，傳遞給控制模塊，控制模塊將數字特征轉化為機械臂各個關節的運動指令，驅動機械臂執行模塊完成書寫動作。本實用新型可將人的書寫方式以示教的形式，遞交給機械臂，機械臂完成對個人筆跡以及繪圖的模仿，機械理解人的行為動作模式，并可在諸如高大壁畫、天花板作畫及雕刻等人不方便進行操作的場合完成自動模仿創作，為人們的工作提供了極大的便利。本實用新型可廣泛運用在教學實踐，創作輔助，科技展覽及活動會場設備支持等領域，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B25J13/08GK203031609SQ20122070794
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月19日 優先權日2012年12月19日
發明者詹歆, 周岳, 魏浩, 張巖, 周亞楠, 潘宗禹, 孫海峰 申請人:西安理工大學