一种机器人执笔器的制作方法

本实用新型涉及一种执笔器，具体来说，涉及一种机器人执笔器。

背景技术：

中国书法是汉字的书写艺术，是中国艺术的重要组成部分。作为人类非物质文化遗产，书法的保护已在实施中。书法的教育和普及是重要的保护措施。书法机器人有望成为实施该措施的有效手段。

毛笔书法作为一种重要的信息记录手段，在长达数千年的中国传统文化的传承与发展中发挥着巨大的作用。２１世纪初，毛笔书法被联合国列入代表各国文化特色的《人类非物质文化遗产代表作名录》，也表明了毛笔书法是中国传统文化的重要组成部分。

硬笔书法是书法艺术百花园中一朵璀璨的奇葩。它的书写工具包括钢笔，以墨水为主要载体，来表现汉字书写技巧。具有携带方便、书写快捷、使用价值广等特点。它与毛笔的区别在于变软笔的粗壮点画为纤细的点画，去其肉筋、存其骨质。

到目前为止，中国书法艺术的传播、继承与发展主要是通过对前人的笔迹（通常为碑帖）进行学习和模仿来实现。在这种学习和模仿的过程中，面对相同的临摹对象，由于书写水平的高低往往因人而异，因此，临摹出来的效果也不一样。通过分析可以发现，不同的字体（如楷书，行楷及魏碑等）的书写技巧都有其固有的规律性可供遵循。在数字化技术飞速发展的今天，完全可以对书法的书写技巧进行适当的数字化处理，将中国古老的书法艺术与能够集中体现现代高新技术的机器人完美地结合起来，利用机器人控制毛笔的空间运动，从而实现机器人书写中国书法。

智能手机、平板电脑、智能电视等触摸屏移动终端的出货量不断增长带动着测试市场、测试需求的快速增长。目前触摸屏移动终端的测试仍然以人工测试为主，测试成本高、效率低，已不再具有优势。尽管多数代工厂引入了测试专机，但仅限于专项测试，测试对象型号固定，且还需要辅以人工来分析测试结果。如何提高触摸屏移动终端测试的自动化与智能化程度成了当务之急。

在这一产业背景下，出现了触摸屏移动终端的机器人智能测试方法，通过触摸示教再现和视觉引导方式控制机器人进行测试作业，并采用图像匹配技术实现测试结果的校验分析。

现有的毛笔及硬笔书法机器人主要有两种类型。一种是在工业机器人的末端加装一个执笔器结构，用于夹持笔杆。另一种是专门设计的书法机器人，其末端有专门的结构用于执笔。对于第一种类型的书法机器人，其往往通过机械结构把毛笔或钢笔直接固定在机器人的末端，无法调整执笔的初始角度；受其机械结构的限制，对不同型号、尺寸的笔的适应能力有限，不具有通用性。对于第二种类型的书法机器人，其执笔器往往结构简单，只能对笔进行简单的固定，无法调整执笔的初始角度。此外，由于上述两种执笔器结构都没有弹簧缓冲结构，当其用于书写硬笔书法时无法对过量的笔尖作用力起到缓冲作用。

现有的消费电子产品触摸屏测试用笔（电容笔）执笔器无法调整执笔的初始角度，并且无法对过量的电容笔笔尖作用力起到缓冲作用，容易造成触摸屏的损伤。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种机器人执笔器，将其安装于通用的工业机器人上，能够调整执笔的初始角度，且对过量的笔尖作用力起到缓冲作用。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的技术方案为：

一种机器人执笔器，包括基座、滑轨安装板、滑轨结构、主安装板、初始角度调整片、夹紧装置、弹簧长度调整板、弹簧缓冲件、光轴和导轨；其中，滑轨安装板一端与基座固定连接，另一端与滑轨结构固定连接，滑轨结构与主安装板固定连接，主安装板通过连接轴与夹紧装置可转动连接；夹紧装置上设有执笔固定件；夹紧装置的两侧分别与一个初始角度调整片连接，初始角度调整片通过第一螺栓与主安装板连接；主安装板与光轴固定连接，光轴与弹簧长度调整板固定连接，导轨与基座固定连接；光轴一端位于导轨中，且可沿导轨轴向移动；弹簧缓冲件的一端与弹簧长度调整板连接，另一端与基座连接。

作为优选例，所述的机器人执笔器，还包括底座，底座位于基座下方，且底座和基座固定连接，底座上设有安装孔。

作为优选例，所述的滑轨结构包括轨道和滑板，滑板嵌至在轨道中，滑板可在轨道中上下移动；轨道与滑轨安装板固定连接，滑板与主安装板固定连接。

作为优选例，所述的轨道两端设有限位件。

作为优选例，所述的初始角度调整片中设有通槽，第一螺栓穿过所述通槽。

作为优选例，所述的执笔固定件包括两组夹紧块，每组夹紧块包括相对设置的含有槽口的固定夹紧块和活动夹紧块，固定夹紧块固定连接在夹紧装置上，活动夹紧块和固定夹紧块之间通过螺栓连接。

作为优选例，所述两组夹紧块上下布设，槽口呈V形；每组夹紧块中，槽口相对。

作为优选例，所述的弹簧缓冲件包括第二螺栓与弹簧，第二螺栓的两端分别穿过弹簧长度调整板和基座，且第二螺栓两端分别与弹簧长度调整板和基座相抵；弹簧套装在第二螺栓上，且弹簧两端分别与弹簧长度调整板和基座相抵。

与现有技术相比，本实用新型实施例能够根据需要调整执笔的初始角度，能够对过量的笔尖作用力起到缓冲作用。本实施例包括基座、滑轨安装板、滑轨结构、主安装板、初始角度调整片、夹紧装置、弹簧长度调整板、弹簧缓冲件、光轴和导轨。通过设置初始角度调整片，夹紧装置和主安装板转动连接，并且初始角度调整片一端与夹紧装置连接，另一端与主安装板连接。笔安装在夹紧装置上。调整初始角度调整片的角度，即实现执笔的初始角度调整。通过设置弹簧长度调整板、弹簧缓冲件、光轴、导轨、滑轨结构和主安装板，实现对过量的笔尖作用力起到缓冲作用。当笔尖作用力过大时，弹簧缓冲件中的弹簧受到压缩，弹簧长度调整板和光轴向下移动，主安装板在滑轨结构中向下移动。这实现缓冲外界作用力的目的。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型执笔时的示意图；

图3为本实用新型调整笔初始角度的示意图；

图4a为本实用新型缓冲外部作用力的示意图；

图4b为本实用新型在一定初始角度下起缓冲外部作用力的示意图。

图中有：底座1、基座2、 滑轨安装板3、滑轨结构4、主安装板5、初始角度调整片6、夹紧装置7、活动夹紧块8、连接轴9、弹簧长度调整板10、弹簧缓冲件11、光轴12、导轨13、笔14。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细的说明。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种机器人执笔器，包括基座2、 滑轨安装板3、滑轨结构4、主安装板5、初始角度调整片6、夹紧装置7、弹簧长度调整板10、弹簧缓冲件11、光轴12和导轨13。 滑轨安装板3一端与基座2固定连接，另一端与滑轨结构4固定连接，滑轨结构4与主安装板5固定连接，主安装板5通过连接轴9与夹紧装置7可转动连接；夹紧装置7上设有执笔固定件；夹紧装置7的两侧分别与一个初始角度调整片6连接，初始角度调整片6通过第一螺栓与主安装板5连接；主安装板5与光轴12固定连接，光轴12与弹簧长度调整板10固定连接，导轨13与基座2固定连接；光轴12一端位于导轨13中，且可沿导轨13轴向移动；弹簧缓冲件11的一端与弹簧长度调整板10连接，另一端与基座2连接。

作为优选，所述的机器人执笔器，还包括底座1，底座1位于基座2下方，且底座1和基座2固定连接，底座1上设有安装孔。设置底座1，并在底座1上设置安装孔，可以将整个执笔器与机器人进行连接。

上述实施例中，所述的滑轨结构4包括轨道和滑板，滑板嵌至在轨道中，滑板可在轨道中上下移动；轨道与滑轨安装板3固定连接，滑板与主安装板5固定连接。滑轨结构4使得主安装板5可以上下移动。为避免主安装板5在滑轨结构4中移动时滑出轨道，所述的轨道两端设有限位件。

作为优选，所述的初始角度调整片6中设有通槽，第一螺栓穿过所述通槽。初始角度调整片6通过第一螺栓与主安装板5连接。设置通槽后，可以将初始角度调整片6调整到合适位置，再将第一螺栓拧紧，以固定初始角度调整片6和主安装板5。设置了通槽，使得初始角度调整片6具有一定的安装倾斜角度。

作为优选，所述的执笔固定件包括两组夹紧块，每组夹紧块包括相对设置的含有槽口的固定夹紧块和活动夹紧块8，固定夹紧块固定连接在夹紧装置7上，活动夹紧块8和固定夹紧块之间通过螺栓连接。采用两组夹紧块固定笔，固定更佳牢靠。笔位于槽口中，通过调节活动夹紧块8，使得笔可以安装在两组夹紧块中。为使得笔的定位更加牢靠，所述两组夹紧块上下布设，槽口呈V形；每组夹紧块中，槽口相对。同时，槽口呈V形，使得不管笔的直径有何不同，均能嵌在槽口中。也就是说，该槽口结构能够夹住不同尺寸的笔。

作为优选，所述的弹簧缓冲件11包括第二螺栓与弹簧，第二螺栓的两端分别穿过弹簧长度调整板10和基座2，且第二螺栓两端分别与弹簧长度调整板10和基座2相抵；弹簧套装在第二螺栓上，且弹簧两端分别与弹簧长度调整板10和基座2相抵。弹簧安装后，对弹簧长度调整板10和基座2施加压力。当外界作用力大于一定值时，弹簧长度调整板10下压弹簧。第二螺栓用于限制弹簧的运动方向，弹簧用于缓冲笔头的作用力。弹簧长度调整板10用于调整弹簧缓冲件11中弹簧的初始长度，使得弹簧在安装后具有一定的初始弹力，用于保持执笔器的初始状态并使其能够承受一定范围的笔头作用力。

利用上述结构执笔器夹笔时，如图2所示，打开活动夹紧块8，将笔14放在两组夹紧块的槽口间，然后通过螺栓将活动夹紧块8固定在固定夹紧块上。通过两组夹紧块将笔14夹持住。此时，弹簧缓冲件11处于初始状态。

当需要调整笔的初始角度时，如图3所示，通过调整初始角度调整片6与主安装板5之间的相对位置来调整笔14的初始角度。当笔14位于合适的初始角度后，通过第一螺栓将初始角度调整片6和主安装板5固定连接。在此过程中，当初始角度调整片6位置调整时，夹紧装置7绕主安装板5旋转。调整笔14的初始位置后，弹簧缓冲件11仍处于初始状态。

如图4a和图4b所示，当笔14的端头受到较大的作用力时，作用力通过笔14传导到夹紧装置7上，进而传导到主安装板5，最终通过光轴12和弹簧长度调整板10传导到弹簧缓冲件11上。当弹簧长度调整板10受到外部作用力大于弹簧对弹簧长度调整板10的压力时，弹簧长度调整板10向下压弹簧，弹簧受到压缩变形，缓冲笔14的端头受到的作用力。在此过程中，主安装板5在滑轨结构4中向下移动，光轴12在导轨13上向下移动。两者移动距离相等，都等于弹簧的压缩距离。当外界作用力消失或者小于弹簧的初始作用力时，弹簧对弹簧长度调整板10施加压力，使得弹簧长度调整板10向上移动，从而带动光轴12沿着导轨向上移动。在此过程中，主安装板5在滑轨结构4中向上移动。光轴12的移动距离等于主安装板5的移动距离。长度调整板10向上移动的极限位置是第二螺栓两端分别与弹簧长度调整板10和基座2相抵。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本实用新型不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。