可替代人工書寫的裝置制造方法
【專利摘要】本發明的可替代人工書寫的裝置，由書寫筆、機械臂和控制終端構成；機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，可以將控制終端發出的命令、書寫行為或內容，傳輸到機械臂，再由機械臂執行或同步，書寫在黑板上，產品體積小、性能穩定、可靠性高、書寫速度快。應用本裝置可減少粉塵對人的危害，降低教師的工作強度。由于控制終端與機械臂離開足夠的距離，該裝置還可以應用在諸如高大壁畫、天花板作畫及雕刻等不方便進行操作的場合，也可以對其功能進行有效拓展后用于代替人工刷漆、高樓清洗和臟污清理等。
【專利說明】可替代人工書寫的裝置

【技術領域】
[0001] 本發明涉及機器人，尤其涉及一種可替代人工書寫的裝置。

【背景技術】
[0002] 教學實踐領域，在以多媒體教學為主流的環境下，傳統的黑板板書教學方式仍占 有舉足輕重的地位。該教學方式生動形象，靈活性和可操作性強，能起到很好的教學目的。
[0003] 可板書教學過程中，授課者要利用粉筆手動書寫，幅面切換時需用黑板刷手動擦 除，費時費力，且粉筆落下的粉塵對人的身體健康有害；現有的研究皆是通過改良擦除黑板 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）等來減少粉塵對老師的危害。 這類改進起到了一定的作用，但是還是存在以下兩點主要問題。第一，黑板擦除裝置結構復 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進行書寫，工作強度依 舊很大。


【發明內容】

[0004] 為了減少粉塵對人體的危害，也為了減輕教師的工作強度和黑板書寫量，本發明 提供一種可替代人工書寫的裝置。
[0005] 本發明的可替代人工書寫的裝置，由書寫筆、機械臂和控制終端構成；機械臂包括 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。
[0006] 為便于在立面進行書寫，本發明的裝置，在基體底部還設置吸盤。吸盤可將機械臂 吸附固定在立面黑板(包括各種各樣的堅直的或傾斜的黑板和白板等）上完成書寫，同時對 機械臂定位。
[0007] 作為一種實施方式，本發明的吸盤為一個或多個電磁吸盤。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置磁體或可被磁化體。
[0008] 此外，本發明的裝置，在基體底部還設置用于行走的輪子，以實現機械臂移動，調 整書寫位置。
[0009] 所述的書寫筆的一頭為書寫端，另一頭為擦除端，以實現既能書寫又能擦除。
[0010] 本發明中，控制終端與基體實行有線連接通信或者無線連接通信。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合。無線連接通信包括藍牙、紅外或無 線電，這種方式適合距離較遠且連線不方便的場合，而且無線連接通信更加方便靈活。
[0011] 本發明中的控制終端包括通信部分、操作按鍵部分和觸摸屏部分。
[0012] 為使得夾持更加穩固，本發明手部的夾持部位呈鋸齒形。
[0013] 同時為使得夾持更加靈活和可靠可控，本發明還在手部設置有一活動片，活動片 在電機的帶動下實現與固定片之間的夾緊和放松。
[0014] 本發明的裝置中的機械臂的臂部包括舵機一、連接座一、舵機二、連接座二、舵機 三、連接座三、舵機四和舵機五；舵機一和舵機二之間由連接座一過渡聯接，舵機二和舵機 三之間由連接座二過渡聯接，舵機三和舵機四之間由連接座三過渡聯接，舵機四和舵機五 直接相連；舵機一安置在基體中并受基體中的控制模塊驅動，舵機五另外一端與手部相連。
[0015] 為了更好地驅動輪子行走，本發明的方案中，是給輪子直接配置驅動電機，輪子在 驅動電機作用下實現機械臂的前進、后退和轉向行走。這樣的方式簡單、直接、可靠。
[0016] 本發明的裝置，可以將控制終端命令、書寫行為或內容，傳輸到機械臂，再由機械 臂執行或同步，書寫在黑板(包括白板）上，減少粉塵對老師的危害，減少教師的工作強度和 減輕書寫工作量。產品體積小、性能穩定、可靠性高、書寫速度媲美人工手動書寫速度。
[0017] 由于控制終端可以與機械臂離開足夠的距離，在進行教學、上課時，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線連接通信，那么老師就可以不 必站在講臺上授課，而是可以站在學生中間，既能使全體學生聽到老師的聲音，也便于老師 觀察學生情況，在課堂形成良好互動，取得講臺上課無法獲得的效果。
[0018] 本發明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。也可廣 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。
[0019] 本發明的可替代人工書寫的裝置，除了主要應用于教學書寫方面，還可以根據實 際情況對其功能進行有效拓展，譬如可代替人工刷漆，不僅可以降低毒性物質對人體的傷 害，而且可使刷漆質量得到保障。由于該機械臂的靈活性極強，該機器人亦可以應用于高樓 清洗、臟污清理等方面。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是本發明的可替代人工書寫的裝置中機械臂的結構圖。
[0021] 圖2是圖1所示的機械臂另一個角度的結構圖。
[0022] 圖3是書寫筆示意圖。
[0023]

【具體實施方式】： 一種可替代人工書寫的裝置，由書寫筆、機械臂和控制終端構成。
[0024] 見圖1、2。機械臂包括夾持書寫筆的手部(活動片5和電機4所在的部分)、與手部 連接的臂部(從舵機一 9到舵機五16所在的部分）以及安置臂部的基體（電源開關1、啟動 按鈕2、電磁鐵3、驅動電機7和輪子8所在的部分）； 基體還設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。
[0025] 基體外殼由鈦合金板鉚接而成，結構呈方形。主要承載整個機械臂的重量。基體 底部有四個電磁吸盤3,均勻布置在機械臂基體上，其使得整個機械臂能夠吸附在黑板上。
[0026] 基體底部有四個輪子8,兩個前輪兩個后輪，兩兩對稱布置在基體上，各輪外圈由 橡膠包覆，每個輪子均配置驅動電機7,四個驅動電機7有兩個前置、兩個后置，單獨驅動每 一個輪子轉動和轉向，實現前進、后退和轉向行走，實現機械臂在黑板上的自由運動。
[0027] 基體中的通信模塊接收控制終端以藍牙方式發送的命令數據。
[0028] 基體中的控制模塊將接收到的命令數據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、移動調整書寫位置等指令。
[0029] 臂部包括舵機一 9、連接座一 10、舵機二11、連接座二12、舵機三13、連接座三14、 舵機四15和舵機五16 ;舵機一 9和舵機二11之間由連接座一 10過渡聯接，舵機二11和 舵機三13之間由連接座二12過渡聯接，舵機三13和舵機四15之間由連接座三14過渡聯 接，舵機四15和舵機五16直接相連；舵機一 9安置在基體中并受基體中的控制模塊驅動， 舵機五16d另外一端與手部相連。
[0030] 手部的夾持部位呈鋸齒形，手部有一活動片5,活動片5在電機4的帶動下實現與 固定片之間的夾緊和放松。
[0031] 見圖3。書寫筆6的一頭為書寫端17,另一頭為擦除端18,以實現既能書寫又能擦 除。
[0032] 控制終端與基體實行藍牙通信。
[0033] 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。
[0034] 該可替代人工書寫的裝置根據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。
[0035] 一、命令書寫方式： 首先打開電源開關1和啟動按鈕2,給電磁鐵3上電，利用磁力將整個機械臂吸附在黑 板(黑板材質為鐵磁性材料)）上；手部電機4帶動活動片5松開，將書寫筆6放入，把書寫 筆6的書寫端17正對黑板，然后手部電機4帶動活動片5夾緊書寫筆6 ;之后，控制驅動電 機7帶動輪子8使機械臂行走至預定的書寫位置； 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中的 序數編碼發送至機械臂，機械臂的控制模塊將序數編碼解析生成字模編碼，并對書寫筆畫 進行掃描分析，計算出筆畫所有點的坐標和對應舵機的角度，再計算得出相應書寫控制參 數后驅動各個舵機動作。然后，舵機一 9通過與之相連接的連接座一 10帶動舵機二11動 作，同理，舵機二通過與之相連接的連接座二12帶動舵機三13,舵機三通過與之相連接的 連接座三14帶動舵機四15,舵機四帶動舵機五16,舵機五帶動與之相連接的手部運動，書 寫筆即可完成相應的書寫工作。
[0036] 二、觸屏跟隨書寫方式： 教師在可手持控制終端上觸屏書寫或畫圖，可手持控制終端能夠及時將觸屏書寫或畫 圖操作中點的坐標數據發送至機械臂，機械臂的控制模塊根據坐標數據計算舵機角度，驅 動舵機定位到書寫位置，并跟隨控制終端進行跟隨寫字，其書寫速度與教師在觸屏上書寫 的速度同步。
[〇〇37] 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，控制舵機五16驅動手部旋轉180度，使擦除端18正對黑板，即可擦除黑板上的書寫痕 跡。
【權利要求】
1. 可替代人工書寫的裝置，其特征在于：由書寫筆、機械臂和控制終端構成；機械臂包 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. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：基體底部還設置吸盤和用于行走的輪子， 以實現控制和調整書寫位置。
3. 根據權利要求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，以實現既能書寫又能擦除。
4. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：控制終端與基體實行有線連接通信或者 無線連接通信。
5. 根據權利要求4所述的裝置，其特征在于：無線連接通信包括藍牙、紅外或無線電。
6. 根據權利要求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. 根據權利要求2所述的裝置，其特征在于：吸盤為一個或多個電磁吸盤。
8. 根據權利要求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 片，活動片在電機的帶動下實現與固定片之間的夾緊和放松。
9. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：臂部包括舵機一、連接座一、舵機二、連接 座二、舵機三、連接座三、舵機四和舵機五；舵機一和舵機二之間由連接座一過渡聯接，舵機 二和舵機三之間由連接座二過渡聯接，舵機三和舵機四之間由連接座三過渡聯接，舵機四 和舵機五直接相連；舵機一安置在基體中并受基體中的控制模塊驅動，舵機五另外一端與 手部相連。
10. 根據權利要求2所述的裝置，其特征在于：輪子配置驅動電機，輪子在驅動電機作 用下實現機械臂的前進、后退和轉向行走。
【文檔編號】B25J9/16GK104108100SQ201410366735
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月30日 優先權日:2014年7月30日
【發明者】唐寧, 葉海波, 盧健, 容達樑, 隋欣夢 申請人:桂林電子科技大學