本发明属于一种手持式自动写字绘画的书写笔装置，尤其是涉及能够多方向自行转动弯曲及伸缩的写字和绘图装置。
背景技术
人类使用笔用来写字已经有了数千年的历史，笔一直是用手来操控书写的装置，但却一直没有一种笔是可以自行书写字体的，甚至连高档各类名牌笔也是不具备此项功能，本发明弥补了此项空白，本书写笔是在国际上属于原创性的发明，在国内也是原创性发明。本书写笔可以在用手或其他装置固定后自行书写各类字体，使人人都能成为书法家,也为盲人和肢体有残疾的人士带来福音。
经过检索，以下相近技术领域的现有专利技术以及已公开的技术。
一种自动写字机(cn205852792)，包括底座，底座上固定的x轴丝杠和x轴电机连接，x轴丝杠的螺母连接在工作台底部；底座上连接有翼板，两个翼板中部连接有y轴丝杠，y轴丝杠和y轴电机连接，y轴丝杠上配装的螺母和匚字型机架的背面连接；匚字型机架上固定有z轴丝杠，z轴丝杠和z轴电机连接，z轴丝杠上配装的螺母通过书写夹具与书写笔连接，书写笔和工作台上面设有的纸张配合；x、y、z轴电机通过控制板和计算机连接，由计算机通过控制板驱动x、y、z轴电机，带动工作台在x轴方向运动，书写夹具和书写笔在y轴、z轴方向运动，最终实现文字的自动书写，本发明减少了人工抄写的劳动强度，同时，减少了书写的个体差异。
经过分析比较，现有的书写装置设计普遍存在如下缺点：
⑴自动写字机机械结构设计复杂，容易出故障，需要对书写笔的外部加装机械结构进行改造，同时必须加装独立的计算机控制机构，费时费力，对于行动不便的残疾人及未有计算机学识的年轻人比较困难，使用人群极为狭小；
⑵自动写字机体积较大，无法达到小型化，更不可能手持便携使用，因此限制使用地点；
⑶自动写字机造价高昂，一套自动写字机装置的设计改装费用至少在千元左右，难以得到实际推广应用。
综上所述，现有的书写笔装置基本上都存在结构复杂、功能单一、体积大难以推广使用。至今，所有高档的书写笔均不具备自行书写功能，但实际的使用过程中，要写好书法，儿童往往需要长期的训练，老年人经常要克服手臂抖动等情况等，才能写出赏心悦目的字体，更有甚者有些残疾人需要克服先天的缺陷才能写出简单的字体，更不用谈及简单的绘画能力，本写字笔装置从根本上解决了此种问题带来的困扰。
技术实现要素：
本发明的目的在于突破现有技术的不足之处，创造了手持使用的自动写字的书写笔装置，其结构简单合理，成本低廉，在几乎不增加使用者运动负担，并且在写字或绘画者毫无写字绘画经验的前提下，实现辅助或自动写字和自动绘画的功能。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
手持式自动写字的书写绘图笔装置，其特征在于：在笔的内部安装能够使笔杆沿垂直于笔杆方向自行转动弯曲和沿笔杆方向伸缩的齿轮结构及步进电机的书写绘图笔装置，书写绘图笔装置由转向电机部（一）、转向关节部（二）、伸缩电机部（三）、写字笔头部（四）、单片机控制部（五）、电池（六）、外壳（七）组成，（一）至（六）部分全部包含于外壳（七）中。
手持式自动写字的书写绘图笔装置的具体结构组成为：转向电机部（一）包含用于笔杆转向弯曲的电机；转向关节部（二）由传动齿轮组、半圆齿轮、旋转十字结构、支架及轴承组成；传动齿轮组连接空心电机轴以及半圆齿轮，旋转十字结构连接两个半圆齿轮均并通过轴承与外壳固定在一起；伸缩电机部（三）由中空电机及螺纹推拉杆组成，螺纹推拉杆置于中空电机空心轴内；写字笔头部（四）由写字笔芯，以及笔芯底部的空心桶形状压力感应芯片组成，写字笔芯插入空心桶形状压力感应芯片中；单片机控制部分（五）包括陀螺仪芯片和中央处理芯片；电池（六）电池为单片机及电机供电；外壳（七）为中空筒形结构。
其中转向电机部（一）包含用于垂直于笔杆平面内x轴转向的电机和用于垂直于笔杆平面内y轴转向的电机，并且分别连接于转向关节部。转向关节部（二）的两端分别连接转向电机（一）的电机轴，或转向关节部（二）的一端连接转向电机（一）的电机轴。其中传动齿轮组，支架及轴承组成传动结构推动连接在旋转十字结构上的半圆齿轮做弯曲转向运动，并且连接在旋转十字结构上的两个半圆齿轮相互垂直。其中传动齿轮组由蜗杆齿轮、涡轮齿轮组成。传动齿轮组或者由蜗杆齿轮、涡轮组合齿轮、万向转节和旋转轴组成。其中传动齿轮组或者由蜗杆齿轮、涡轮组合齿轮、空心万向转节和空心旋转轴组成。螺纹推拉杆在中空电机空心轴内做直线运动。伸缩电机部（三）的螺纹推拉杆直接连接写字笔头（四）的空心桶形状压力感应芯片，或者伸缩电机部（三）的螺纹推拉杆由螺纹杆和柔性推拉杆组成，柔性推拉杆穿过转向电机部（二）的电机的空心轴及转向关节部（三）的空心万向节后连接写字笔头（四）的空心桶形状压力感应芯片。写字笔芯插入空心桶形状压力感应芯片中。
一种手持式自动写字绘画的书写笔装置工作方法，步骤为：
(一)单片机控制部分包括陀螺仪芯片和中央处理芯片，陀螺仪将手持笔杆倾角传递至中央处理芯片；
(二)中央处理芯片调用存储器内字体或图画的笔画，根据笔杆外壳手持固定部分的倾角将其转化为适应笔体倾角的字体笔画的笔尖运动轨迹；
(三)中央处理芯片根据转化后的笔头运动轨迹计算并驱动转向电机及伸缩电机，写字笔芯随着转向电机调整笔尖的位置，并且写字笔芯随着伸缩电机的伸缩调整书写绘图笔芯转动伸缩部分长度，从而保证写字笔尖在笔杆弯曲扭转时可以时刻接触或脱离纸面；写字笔尖即可根据调整后驱动程序驱动相应的运动电机的画出不会变形的笔画；
(四)写字笔芯插入空心桶形状压力感应芯片中，写字笔芯随着伸缩电机调整螺纹推拉杆的直线运动，随时感应笔尖传递的压力，从而在没有接触到纸面时通过中央处理器程序进行再次伸缩调节。
本发明的优点和积极效果是：
⑴手持式自动书写绘图笔装置体积小巧，携带方便，使用省时省力，对于行动不便的残疾人及未有计算机学识的年轻人比较简单；
⑵手持式自动书写绘图笔装置不需要专业知识，使用人群极为广泛；
⑶手持式自动书写绘图笔装置造价较低，容易得到实际推广应用。
附图说明
图1为一种手持式自动写字绘画的书写笔装置正面图外观图。
图2为一种手持式自动写字绘画的书写笔装置正面图（转向电机布置于转向关节部两侧的写字装置外壳）。
图3为一种手持式自动写字绘画的书写笔装置内部结构正面图（转向电机布置于转向关节部两侧的写字装置）。
图4为一种手持式自动写字绘画的书写笔装置内部结构详图（转向电机布置于转向关节两侧的写字装置的转向关节部详图）。
图5为一种手持式自动写字绘画的书写笔装置正面图（转向电机单侧布置于转向关节部一侧且使用万向节传动的写字装置外壳）。
图6为一种手持式自动写字绘画的书写笔装置内部结构正面图（转向电机单侧布置于转向关节部一侧且使用万向节传动的写字装置）。
图7为一种手持式自动写字绘画的书写笔装置内部结构详图（转向电机单侧布置于转向关节部一侧且使用万向节形式写字装置的转向关节部详图）。
图8为一种手持式自动写字绘画的书写笔装置正面图（转向电机与伸缩电机同侧布置且使用空心万向节传动的一种手持式自动写字绘画的书写笔装置）。
图9为一种手持式自动写字绘画的书写笔装置内部结构正面图（转向电机与伸缩电机同侧布置且使用空心万向节传动的一种手持式自动写字绘画的书写笔装置）。
图10为一种手持式自动写字绘画的书写笔装置内部结构前侧视详图（转向电机与伸缩电机同侧布置且使用空心万向节传动的一种手持式自动写字绘画的书写笔装置）。
图11为一种手持式自动写字绘画的书写笔装置内部结构后侧视详图（转向电机与伸缩电机同侧布置且使用空心万向节传动的一种手持式自动写字绘画的书写笔装置）
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
手持式自动写字的书写绘图笔装置的结构为：转向电机部（一）、转向关节部（二）、伸缩电机部（三）、写字笔头部（四）、单片机控制部（五）、电池（六）、外壳（七）组成，（一）至（六）部分全部包含于外壳（七）中。
其中转向电机部（一）包含用于垂直于笔杆平面内x轴转向的电机和用于垂直于笔杆平面内y轴转向的电机，并且分别连接于转向关节部。其中转向关节部（二）的两端分别连接转向电机（一）的电机轴，或转向电机的一端连接转向电机的电机轴。其中传动齿轮组，支架及轴承组成传动结构推动连接在旋转十字结构上的半圆齿轮做弯曲转向运动，并且连接在旋转十字结构上的两个半圆齿轮相互垂直。其中传动齿轮组由蜗杆齿轮、涡轮齿轮组成。传动齿轮组或者由蜗杆齿轮、涡轮组合齿轮、万向转节和旋转轴组成。其中传动齿轮组或者由蜗杆齿轮、涡轮组合齿轮、空心万向转节和空心旋转轴组成。螺纹推拉杆在中空电机空心轴内做直线运动。伸缩电机部（三）的螺纹推拉杆直接连接写字笔头（四）的空心桶形状压力感应芯片，或者伸缩电机部（三）的螺纹推拉杆由螺纹杆和柔性推拉杆组成，柔性推拉杆穿过转向电机部（二）的电机的空心轴及转向关节部（三）的空心万向节后连接写字笔头（四）的空心桶形状压力感应芯片。写字笔芯插入空心桶形状压力感应芯片中。
本推进装置的工作原理为：
一种手持式自动写字绘画的书写笔装置核心部件为单片机控制部分，包括陀螺仪芯片和中央处理芯片，陀螺仪将手持笔杆固定部分倾角传递至中央处理芯片；中央处理芯片调用存储器内字体或图画的笔画，根据笔杆外壳手持固定部分的倾角将其转化为适应笔体倾角的字体笔画的笔尖运动轨迹；中央处理芯片根据转化后的笔尖运动轨迹计算并驱动转向电机及伸缩电机，转向电机包含用于垂直于笔杆平面内x轴转向的电机和用于垂直于笔杆平面内y轴转向的电机，并且分别连接于转向关节部。其中转向关节部的端部两个电机的电机轴通过传动齿轮传递扭矩，传动齿轮最终将扭矩传递到半圆齿轮上，两个半圆齿轮相对垂直均固定于旋转十字结构上，旋转十字结构通过轴承与支架与外壳通过固定在一起，外壳的手持固定部分与转动伸缩部分能够相对转动，可实现关节部位的二自由度扭动。同时螺纹推拉杆在伸缩电机的空心轴内做直线运动。写字笔芯随着转动转向电机调整笔尖的位置，并且写字笔芯随着伸缩电机的伸缩调整书写绘图笔芯转动伸缩部分长度，从而保证写字笔尖在笔杆弯曲扭转时可以时刻接触或脱离纸面；写字笔尖即可根据调整后驱动程序驱动相应的运动电机的画出不会变形的笔画；写字笔芯插入空心桶形状压力感应芯片，写字笔芯随着伸缩电机调整螺纹推拉杆的直线运动，随时感应笔尖传递的压力，从而在没有接触到纸面时通过中央处理器程序进行再次伸缩调节，写字笔尖即可根据调整后驱动程序驱动相应的运动电机的画出不会变形的笔画。
下面结合附图并通过具体实施例来本发明的做进一步详述，以下是实施例只是描述性的，不是限定性的,不能以此限定本发明的保护范围。
实施例1
转向电机转向电机布置于转向关节两侧的一种手持式自动写字绘画的书写笔装置。
参见附图2至附图4所示结构，手持式自动写字的书写绘图笔装置的结构为：转向电机部（一）、转向关节部（二）、伸缩电机部（三）、写字笔头部（四）、单片机控制部（五）、电池（六）、外壳（七）组成，（一）至（六）部分全部包含于外壳（七）中。
手持式自动写字的书写绘图笔装置的具体结构为：转向电机部（一）包含用于垂直于笔杆平面内x轴转向的电机23和用于垂直于笔杆平面内y轴转向的电机22，两个转向电机分别连接于转向关节部两个端部；转向关节部（二）由蜗杆齿轮7和8，涡轮齿轮9和10，半圆齿轮11和12，旋转十字结构17和轴承13、14、15、16，支架18、19、20、21构成；传动齿轮组的蜗杆齿轮7和8分别与涡轮齿轮9和10咬合，电机22和23的轴5、6分别穿过传动齿轮组的蜗杆齿轮7和8，并与其固定，涡轮齿轮9和10分别与半圆齿轮11和12咬合，旋转十字结构17连接两个半圆齿轮，轴承13，14，15，16固定在旋转十字结构17的四个端部，轴承13，14，15，16与支架18、19、20、21分别连接在一起，并能够相对转动；伸缩电机部（三）由中空电机4及螺纹推拉杆3组成，螺纹推拉杆3能够在中空电机4空心轴内转动；写字笔头部（四）由写字笔芯1，以及笔芯底部的空心桶形状压力感应芯片2组成，写字笔芯1插入空心桶形状压力感应芯片2中；（五）单片机控制部分包括陀螺仪芯片24和中央处理芯片25；（六）电池由电池26组成；外壳（七）为中空筒形结构，外壳分为手持固定部分27，转动伸缩部分29，软性部分28、30和笔芯保护套31组成，手持固定部分27与转动伸缩部分29之间用软性部分28连接；伸缩电机部固定于转动伸缩部分29外壳内部，中空电机4与外壳转动伸缩部分29连接，笔芯保护套31与转动伸缩部分29通过软性部分30相连接。
手持式自动写字的书写绘图笔装置的中央处理芯片调用存储器内字体或图画的笔画，根据笔杆外壳手持固定部分的倾角将其转化为适应笔体倾角的字体笔画的笔头运动轨迹；中央处理芯片根据转化后的笔头运动轨迹计算并驱动转向电机及伸缩电机，转向电机的轴上将扭矩传递给涡轮部分上，涡轮齿轮将扭矩传递至半圆齿轮上；两个半圆齿轮均与通过旋转十字中空圆结构与外壳通过固定在一起，旋转十字中空圆结构旋转十字架部分与外壳固定部分和转动部分之间分别连接，并能够相对转动，在两个半圆齿轮的扭动下可实现关节部位的二自由度扭动；写字笔芯随着伸缩电机调整螺纹推拉杆的直线运动，并且写字笔芯随着伸缩电机的伸缩调整书写绘图笔转动伸缩部分长度，从而保证写字笔尖在笔杆弯曲扭转时可以时刻接触或脱离纸面；写字笔尖即可根据调整后驱动程序驱动相应的运动电机的画出不会变形的笔画；写字笔芯的端部与伸缩电机螺纹推拉杆端部接触的地方设置了空心桶形状的压力感应芯片，随时感应笔头传递的压力，从而在没有接触到纸面时通过中央处理器程序进行再次伸缩调节。
此种转向电机双侧布置于转向关节部两侧的一种手持式自动写字绘画的书写笔装置结构最简单，成本最低。
实施例2
转向电机单侧布置且使用万向节传动的一种手持式自动写字绘画的书写笔装置。
参见附图5至附图7所示结构，手持式自动写字的书写绘图笔装置的结构为：转向电机部（一）、转向关节部（二）、伸缩电机部（三）、写字笔头部（四）、单片机控制部（五）、电池（六）、外壳（七）组成，（一）至（六）部分全部包含于外壳（七）中。
手持式自动写字的书写绘图笔装置的具体结构为：转向电机部（一）包含用于垂直于笔杆平面内x轴转向的电机24和用于垂直于笔杆平面内y轴转向的电机25，两个转向电机共同连接于转向关节部一个端部，转向电机25的轴为空心轴7，转向电机24的轴为实心轴6，实心轴6穿过空心轴7与万向转节23的一端相连；转向关节部（二）包含蜗杆齿轮13和14、涡轮组合齿轮8和9、半圆齿轮10和11、旋转空心环十字结构12、万向转节23的和轴承15、16、17、18、旋转轴4、5、支架19、20、21、22构成；涡轮组合齿轮9和8由涡齿部分和直齿部分组成，蜗杆齿轮13和14分别与涡轮组合齿轮9和8的涡齿部分咬合，转向电机24的空心轴7穿过蜗杆齿轮14，与其固定并同轴旋转，实心轴6穿过空心轴7与万向转节23的一端相连，万向转节23穿过旋转空心环十字结构12中心的圆环，万向转节23的另一端与蜗杆齿轮13相连接，蜗杆齿轮13穿过旋转轴4并与其同轴旋转，旋转轴4固定于旋转轴5中间，旋转轴5穿过轴承15、17内环并与可其同轴旋转，轴承15外环固定在半圆齿轮11内部，轴承17外环、半圆齿轮11与伸缩电机26的外壳固定。涡轮组合齿轮8和9的直齿部分别与半圆齿轮10和11咬合，两个半圆齿轮10和11固定在旋转空心环十字结构12上，外壳连接支架19、20、21、22通过轴承15、16、17、18与旋转空心环十字结构12固定在一起，旋转空心环十字结构12与外壳手持固定部分30和转动伸缩部分32能够相对转动，这两种转动方向垂直；伸缩电机部（三）由中空电机26及螺纹推拉杆3组成，螺纹推拉杆3能够在中空电机26的空心轴内转动，从而实现螺纹推拉杆3的直线运动；写字笔头部（四）由写字笔芯1，以及笔芯底部的空心桶形状压力感应芯片2组成，写字笔芯1插入空心桶形状压力感应芯片2中；单片机控制部分（五）包括陀螺仪芯片27和中央处理芯片28；（六）电池由电池29组成；外壳（七）为中空筒形结构，外壳分为手持固定部分30，转动伸缩部分32，软性部分31、33和笔芯保护套34组成，手持固定部分30与转动伸缩部分32之间用软性部分31连接；伸缩电机部固定于转动伸缩部分32外壳内部，中空电机26与外壳转动伸缩部分32连接，笔芯保护套34与外壳转动伸缩部分32通过软性部分33相连接。
手持式自动写字的书写绘图笔装置的中央处理芯片调用存储器内字体或图画的笔画，根据笔杆外壳手持固定部分的倾角将其转化为适应笔体倾角的字体笔画的笔头运动轨迹；中央处理芯片根据转化后的笔头运动轨迹计算并驱动转向电机及伸缩电机，转向电机的空心轴将扭矩传递给涡杆部分，同时实心轴穿过空心轴连接到万向转节上，万向转节再将其扭矩传递到另一个蜗杆上面，再由蜗杆将扭矩传递到各自咬合的涡轴组合齿轮的涡齿部分，涡轴组合齿轮的直齿部分将扭矩传递至半圆齿轮上；其中一个半圆齿轮均与通过旋转十字中空圆结构与外壳通过固定在一起，另一个半圆齿轮与伸缩电机外壳连接，旋转十字架部分与外壳通过轴承与外壳固定部分和转动部分之间分别连接，并能够相对转动，从而在两个半圆齿轮的扭动下可实现关节部位的二自由度扭动；写字笔芯随着伸缩电机调整螺纹推拉杆的直线运动，并且写字笔芯随着伸缩电机的伸缩调整书写绘图笔转动伸缩部分长度，从而保证写字笔尖在笔杆弯曲扭转时可以时刻接触或脱离纸面；写字笔尖即可根据调整后驱动程序驱动相应的运动电机的画出不会变形的笔画；写字笔芯的端部与伸缩电机螺纹推拉杆端部接触的地方设置了空心桶形状的压力感应芯片，随时感应笔芯传递的压力，从而在没有接触到纸面时通过中央处理器程序进行再次伸缩调节。
此种转向电机单侧布置且使用万向节传动的一种手持式自动写字绘画的书写笔装置结构最合理，非手持长度较短，便于书写。
实施例3
转向电机与伸缩电机同侧布置且使用空心万向节传动的一种手持式自动写字绘画的书写笔装置。
参见附图8至附图11所示结构，手持式自动写字的书写绘图笔装置的结构为：转向电机部（一）、转向关节部（二）、伸缩电机部（三）、写字笔头部（四）、单片机控制部（五）、电池（六）、外壳（七）组成，（一）至（六）部分全部包含于外壳（七）中。
手持式自动写字的书写绘图笔装置的具体结构为：转向电机部（一）包含用于垂直于笔杆平面内x轴转向的电机24和用于垂直于笔杆平面内y轴转向的电机25，两个转向电机共同连接于转向关节部一个端部，转向电机25的轴为空心轴7，转向电机24的轴为空心轴6，空心轴6穿过空心轴7与空心万向转节23的一端相连；转向关节部（二）包含蜗杆齿轮13和14、涡轮组合齿轮8和9、半圆齿轮10和11、旋转十字结构12、空心万向转节23的和轴承15、16、17、18、旋转轴4、5、支架19、20、21、22构成；涡轮组合齿轮9和8由涡齿部分和直齿部分组成，蜗杆齿轮13和14分别与涡轮组合齿轮9和8的涡齿部分咬合，转向电机24的空心轴7穿过蜗杆齿轮14，与其固定并同轴旋转，空心轴6穿过空心轴7与空心万向转节23的一端相连，空心万向转节23的另一端与蜗杆齿轮13相连接，蜗杆齿轮13穿过旋转轴4并与其同轴旋转，旋转轴4固定于旋转轴5中间，旋转轴5穿过轴承15、17内环并与可其同轴旋转，轴承15外环固定在半圆齿轮11内部，轴承17外环、半圆齿轮11与伸缩电机26的外壳固定。涡轮组合齿轮8和9的直齿部分别与半圆齿轮10和11咬合，两个半圆齿轮10和11固定在旋转十字结构12上，外壳连接支架19、20、21、22通过轴承15、16、17、18与旋转十字结构12固定在一起，旋转十字结构12与外壳手持固定部分30和转动伸缩部分32能够相对转动，这两种转动方向垂直；伸缩电机部（三）由中空电机26、柔性推拉杆30、螺纹杆3组成，螺纹杆3能够在中空电机26空心轴内转动，柔性推拉杆30与螺纹杆3相连接，柔性推拉杆30穿过空心轴6与空心万向转节23后与空心桶形状压力感应芯片2一端相连；写字笔头部（四）由写字笔芯1，笔芯底部的空心桶形状压力感应芯片2以及空心桶36组成，写字笔芯1插入空心桶形状压力感应芯片2中，空心桶形状压力感应芯片2在空心桶36内滑动；单片机控制部分（五）包括陀螺仪芯片27和中央处理芯片28；（六）电池由电池29组成；外壳（七）为中空筒形结构，外壳分为手持固定部分31，转动伸缩部分33，软性部分32、34和笔芯保护套35组成，手持固定部分31与转动伸缩部分33之间用软性部分32连接；支架19和支架21固定于转动伸缩部分33外壳内部，中空电机26与转向电机25相连接，空心桶36的底部与外壳转动伸缩部分33连接，笔芯保护套35与外壳转动伸缩部分33通过软性部分34相连接。
手持式自动写字的书写绘图笔装置的中央处理芯片调用存储器内字体或图画的笔画，根据笔杆外壳手持固定部分的倾角将其转化为适应笔体倾角的字体笔画的笔头运动轨迹；中央处理芯片根据转化后的笔头运动轨迹计算并驱动转向电机及伸缩电机，转向电机的空心轴将扭矩传递给涡杆部分，同时空心轴穿过空心轴连接到万向转节上，万向转节再将其扭矩传递到另一个蜗杆上面，再由蜗杆将扭矩传递到各自咬合的涡轴组合齿轮的涡齿部分，涡轴组合齿轮的直齿部分将扭矩传递至半圆齿轮上；其中一个半圆齿轮均与通过旋转十字中空圆结构与外壳通过固定在一起，另一个半圆齿轮与伸缩电机外壳连接，旋转十字架部分与外壳通过轴承与外壳固定部分和转动部分之间分别连接，并能够相对转动，从而在两个半圆齿轮的扭动下可实现关节部位的二自由度扭动；螺纹推拉杆能够在中空电机空心轴内转动，柔性推拉杆与螺纹推拉杆相连接，柔性推拉杆穿过空心轴与空心万向转节后与空心桶形状压力感应芯片一端相连；写字笔芯随着伸缩电机调整螺纹推拉杆的直线运动，并且写字笔芯随着伸缩电机的伸缩调整书写绘图笔转动伸缩部分长度，从而保证写字笔尖在笔杆弯曲扭转时可以时刻接触或脱离纸面；写字笔尖即可根据调整后驱动程序驱动相应的运动电机的画出不会变形的笔画；写字笔芯的端部与伸缩电机推拉杆端部接触的地方设置了空心桶形状的压力感应芯片，空心桶形状压力感应芯片在空心桶内滑动，随时感应笔芯传递的压力，从而在没有接触到纸面时通过中央处理器程序进行再次伸缩调节。
此种转向电机单侧布置且使用万向节传动的一种手持式自动写字绘画的书写笔装置结构最合理，非手持部分长度最短，符合手持笔书写习惯，最便于书写。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。