高精度智能写字机器人的制作方法

本发明涉及智能机器人设备领域，特别是涉及一种高精度智能写字机器人。

背景技术：

在生活中经常会遇到一些需要重复书写的场合，如书写邀请函、请贴，或者明星签名等，此时打印或复印一般都无法操作，通过手写又费时费力，因此需要一个能自动写字的装置来代替人的书写。中国专利局于2015年7月1日公开的申请号为“201510158378.9”的一种写字机及其书写方法，写字机包括机架及壳体；壳体上设有输入接口，壳体底部设有书写窗；机架上设有书写机构、位移机构和行走机构；书写机构为安装有书写笔，并控制书写笔完成抬笔落笔状态切换的书写机构；位移机构为控制书写机构形成书写轨迹的位移机构；行走机构为控制写字机整机行走以切换待书写区域的行走机构。这种装置只能通过凸轮控制书写笔进行打点式书写，无法完全模拟人的书写，另外由于凸轮是硬性抵压，没写几个字，书写笔的笔头就会坏掉。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述现有技术的缺陷和不足，为人们提供一种构紧凑、性能可靠、动作灵敏、运动位移精度高、寿命长的写字机器人，来代替人进行书写或画画。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：该高精度智能写字机器人，它包括设置有书写区域的基座，在基座上设置有控制模块和Y轴运动系统，在Y轴运动系统上设置有能沿Y轴移动的滑块，所述的滑块上安装有X轴运动系统，在X轴运动系统上设置有能沿X轴移动的直线滑块，所述的直线滑块上安装有书写模块，Y轴运动系统和X轴运动系统能带动书写模块在书写区域内移动；所述的书写模块包括与直线滑块固定的连接板，所述的连接板上安装有提落笔装置，在提落笔装置的前端设置有夹持了笔杆的持笔架，提落笔装置能带动持笔架下移或上升，从而完成落笔或提笔操作，在落笔后驱动Y轴运动系统和X轴运动系统就能书写出连贯的线条或笔画。

所述的提落笔装置包括安装在连接板上的托架，在托架前侧设置有能上下移动的滑架，所述的持笔架安装在滑架前端，所述的托架上安装有带衔铁的电磁铁组件，所述的滑架与衔铁固定，电磁铁组件通电能带动滑架和持笔架下移；在托架与滑架之间支承有复位弹簧，该复位弹簧对滑架施加向上的推力。

所述的滑架上固定安装有至少一根滑轴，该滑轴活动穿插于托架上，所述的复位弹簧套装在滑轴上。

所述的提落笔装置包括安装在连接板上的托架，在托架前侧设置有能上下移动的滑架，所述的持笔架安装在滑架前端，所述的托架上设置有竖直的气缸，所述的滑架与气缸的活塞杆固定，气缸工作时，活塞杆能带动滑架和持笔架下移或上移。

所述的持笔架后侧设置有置笔槽，在持笔架的前端设置有能将笔杆推向置笔槽并固定的螺丝。

所述的滑架上开设有一个固定孔以及一个以固定孔为圆心的弧形槽，持笔架通过螺栓穿插于固定孔及弧形槽固定，使持笔架上的笔杆能固定在45度至90度之间的任意角度。

所述提落笔装置的侧边设置有风扇，该风扇通过支架与连接板固定。

所述的Y轴运动系统包括设置在基座两侧的光轴，所述的滑块分别安装在两侧光轴上，在基座的后侧设置有带驱动轮的电机，在基座的前侧设置有从动轮，驱动轮和从动轮之间设置有同步带，所述的滑块与同步带的一边固定。

所述的X轴运动系统包括两端分别与滑块固定的托板，在托板上设置有直线光轴，所述的直线滑块安装在直线光轴上，在托板的一端安装有带直线驱动轮的直线电机，在托板的另一端安装有直线从动轮，在直线驱动轮和直线从动轮之间设置有直线同步带，所述的直线滑块与直线同步带的一边固定。

所述的控制模块包括安装在基座内的主控电路板，在基座的后侧安装有与主控电路板相连的无线接收装置。

本发明可以模拟人的写字或画画，通过手机、电脑等终端能直接控制，驱动Y轴运动系统、X轴运动系统以及书写模块。先在手机或电脑上安装相关程序，在程序中插入需要画的图案或需要写的字，如果是手写字也可以扫描后以图片形式插入。点击启动按钮，主控电路板就能控制电机、直线电机、电磁铁组件、气缸4-13等，自动用笔绘图或书写，具有结构紧凑、性能可靠、动作灵敏、运动位移精度高、寿命长等优点，适用于重复性较高的工作场合，特别是书写一些邀请函、请贴等，来代替人的书写。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明基座的结构示意图。

图3为本发明Y轴运动系统的结构示意图。

图4为本发明X轴运动系统的结构示意图。

图5为本发明书写模块的结构示意图。

图6为本发明书写模块另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明为一种高精度智能写字机器人，它包括设置有书写区域1-9的基座1，在基座1上设置有控制模块5和Y轴运动系统2，在Y轴运动系统2上设置有能沿Y轴移动的滑块2-4，所述的滑块2-4上安装有X轴运动系统3，在X轴运动系统3上设置有能沿X轴移动的直线滑块3-11，所述的直线滑块3-11上安装有书写模块4。Y轴运动系统2和X轴运动系统3能带动书写模块4在书写区域1-9内任意移动。所述的书写模块4包括与直线滑块3-11固定的连接板4-1，所述的连接板4-1上安装有提落笔装置，在提落笔装置的前端设置有夹持了笔杆4-11的持笔架4-10，提落笔装置能带动持笔架4-10下移或上升，从而完成落笔或提笔操作，在落笔后驱动Y轴运动系统2和X轴运动系统3就能书写出连贯的线条或笔画。画完一条线或写完一笔后，提落笔装置带动持笔架4-10上升，完成提笔操作，然后再将驱动Y轴运动系统2和X轴运动系统3将笔杆4-11移动到下一条线或下一笔的起点后落笔，重复运动即可模拟人的写字或画画，具有性能可靠、动作灵敏、寿命长等优点。

如图2所示，所述基座1包括盖板1-1，左侧板1-2，右侧板1-3，前侧板1-4，后侧板1-5，底板1-6，转角件1-7，支撑件1-8等组成；所述左侧板1-2两端与转角件1-7连接；所述右侧板1-3两端与转角件1-7连接；所述前侧板1-4两端与转角件1-7连接；所述后侧板1-5两端与转角件1-7连接；以上所述四个侧板和转角件1-7形成的围板与底板1-6用支撑件1-8连接；所述盖板1-1与围板用支撑件1-8连接。以上所述连接方式可以是螺丝或铆接或焊接等固定形式。所述的盖板1-1和底板1-6中间镂空形成书写区域1-9，使用于可以需要书写的纸张固定在书写区域1-9内，或者将纸张压在基座1下。

如图3所示，所述的Y轴运动系统包括设置在基座1内的左基板2-12，右基板2-13，前基板2-8和后基板2-9，所述Y轴运动系统2两侧结构均对称布置。在前基板2-8的两端设置有光轴2-6，光轴2-6的后端通过固定板与左基板2-12或右基板2-13固定，在每侧的光轴2-6上均安装有滑块2-4。每侧的光轴2-6设置有两根，这样可以避免滑块2-4旋转。所述的滑块2-4内设置有轴承2-5，通过轴承2-5与光轴2-6套接能大大降低滑块2-4与光轴2-6之间的摩擦力。在左基板2-12和右基板2-13的后端均有带驱动轮2-2的电机2-1，该电机2-1为伺服电机。在左基板2-12和右基板2-13的前端设置有从动轮2-10，驱动轮2-2和从动轮2-10之间设置有同步带2-3，所述的滑块2-4与同步带2-3的一边固定，这样电机2-1工作时，通过同步带2-3的传动，就能带动滑块2-4沿Y轴方向移动。

如图4所示，所述的X轴运动系统3包括托板3-1，所述的托板3-1的两端底部设置有转接板3-2，托板3-1通过转接板3-2与滑块2-4固定，因此Y轴运动系统2能带动托板3-1沿Y轴移动。所在托板3-1上设置有左固定框3-3和右固定框3-4，左固定框3-3和右固定框3-4之间设置有直线光轴3-13，所述的直线滑块3-11安装在直线光轴3-13上。所述的直线光轴3-13设置有两根，这样可以避免直线滑块3-11转动。所述的直线滑块3-11内设置有直线轴承3-12，通过直线轴承3-12与直线光轴3-13套接，能大大降低直线滑块3-11与直线光轴3-13之间的摩擦力。在左固定框3-3内安装有直线电机3-5，该直线电机3-5为伺服电机，在直线电机3-5的输出轴上安装有直线驱动轮3-6，在右固定板3-10上安装有直线从动轮3-8，在直线驱动轮3-6和直线从动轮3-8之间设置有直线同步带3-7，所述的直线滑块3-11与直线同步带3-7的一边固定。这样直线电机3-5工作时，通过直线同步带3-7的传动，就能带动直线滑块3-11沿X轴方向移动。所述的左固定板3-3上安装有限位开关3-4，直线滑块3-11能与限位开关3-4相抵，在直线滑块3-11触碰限位开关3-4后，直线电机3-5停止工作。

如图5所示，所述的书写模块4包括与直线滑块3-11固定的连接板4-1，所述的连接板4-1上安装有提落笔装置，所述的提落笔装置包括安装在连接板4-1上的托架4-2，在托架4-2前侧设置有滑架4-8，所述的滑架4-8上固定安装有至少一根滑轴4-9，该滑轴4-9活动穿插于托架4-2上。本发明在滑架4-8的左右两侧各设置了一根滑轴4-9，使滑架4-8能平稳上下移动。所述的滑架4-8前端安装有持笔架4-10，所述的持笔架4-10后侧设置有置笔槽，在持笔架4-10的前端设置有能将笔杆4-11推向置笔槽并固定的螺丝4-12。因此各式各样的笔均能固定在持笔架4-10上。所述的滑架4-8上开设有一个固定孔以及一个以固定孔为圆心的弧形槽4-7，持笔架4-10通过螺栓穿插于固定孔及弧形槽4-7固定，使持笔架4-10上的笔杆4-11能固定在45度至90度之间的任意角度。通过调节笔杆4-11的倾角，可以使书写更为逼真。

所述的托架4-2上安装有带衔铁的电磁铁组件4-3，所述的滑架4-8与衔铁固定，电磁铁组件4-3通电能带动滑架4-8和持笔架4-10下移；在托架4-2与滑架4-8之间支承有复位弹簧4-4，该复位弹簧4-4对滑架4-8施加向上的推力。在电磁铁组件4-3通电时，衔铁带动滑架4-8和持笔架4-10下移，完成落笔操作；所述的托架4-2与滑架4-8之间支撑有复位弹簧4-4，在电磁铁组件4-3失电时，复位弹簧4-4带动带动滑架4-8和持笔架4-10上移，完成提笔操作。

所述提落笔装置的侧边设置有风扇4-6，该风扇4-6通过支架4-5与连接板4-1固定，用于对提落笔装置的散热。

如图6所示，所述书写模块的另一实施例，其提落笔装置同样包括托架4-2、滑架4-8以及持笔架4-10，在所述的托架4-2上设置有竖直的气缸4-13，所述的滑架4-8与气缸4-13的活塞杆4-14固定，气缸4-13工作时，活塞杆4-14能带动滑架4-8和持笔架4-10下移或上移。活塞杆4-14缩进时，带动滑架4-8和持笔架4-10下移，完成落笔操作；活塞杆4-14伸出时，带动滑架4-8和持笔架4-10上移，完成提笔操作。

所述控制模块5包括主控电路板5-1、电源开关5-3，紧急开关5-4，限位开关5-5，主控电路板5-1主要用于控制电机2-1、直线电机3-5、电磁铁组件4-3、气缸4-13等的动作，在基座1的后侧安装有与主控电路板5-1相连的无线接收装置5-2，因此通过手机、电脑等终端就能直接控制本装置。

使用时，先在手机或电脑上安装相关程序，确保程序与高精度智能写字机器人已连接。连接可以通过无线接收装置5-2也可以通过数据线。在程序中插入需要画的图案或需要写的字，如果是手写字也可以扫描后以图片形式插入。点击“启动”按钮，高精度智能写字机器人的主控电路板5-1就能控制电机2-1、直线电机3-5、电磁铁组件4-3、气缸4-13等，进行自动用笔绘图或书写，运行中可以点击“暂停”、“停止”按钮，“暂停”可以重新从暂停处恢复启动，“停止”后只能重新从左下角重新开始绘图或书写。程序中还设置有调整速度，设置原点，回到原点等功能，按动对应指令，高精度智能写字机器人就能按指令操作。