书写机器人及其书写方法、控制方法

本发明属于智能家居技术领域，特别涉及一种书写机器人及其书写方法、控制方法。

背景技术：

文字是人类文明延续的重要媒介，也是人们日常沟通的重要桥梁。伴随着人们工作量的增大，书写任务逐渐增加。而书写必须由双手完成大量的书写任务，人工劳动强度大。随着人们生活节奏越来越快，生活负担越来越重，工作任务繁重，亟需一种新型的智能书写机器人，能够代替双手完成书写工作，且能够适用于家庭沟通。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够改善现有技术中书写人工劳动强度大、且能够适用家庭沟通的书写机器人及其书写方法、控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种书写机器人，采用了如下所述的技术方案：

书写机器人，包括第一运动组件、第二运动组件、摇杆组件和夹持件；

所述第一运动组件的输出端与所述第二运动组件连接，并驱动所述第二运动组件在第一平面内进行摆动；所述第二运动组件的输出端与所述摇杆组件连接，并驱动所述摇杆组件在第二平面内进行平移或转动；所述第一平面和所述第二平面相交；所述夹持件与所述摇杆组件连接。

在其中一个实施例中，所述第二运动组件包括安装架以及设置于所述安装架上的第一旋转驱动装置和第二旋转驱动装置，所述第一运动组件的输出端与所述安装架连接；所述摇杆组件包括第一摇杆结构和第二摇杆结构；

所述第一旋转驱动装置的输出端与所述第一摇杆结构的第一端连接，并驱动所述第一摇杆结构在第二平面内转动；所述第二旋转驱动装置的输出端与所述第二摇杆结构的第一端连接，并驱动所述第二摇杆结构在第二平面内转动，所述第一摇杆结构的第二端与所述第二摇杆结构的第二端连接并可相对转动，且所述第一摇杆结构与所述第二摇杆结构连接的连接处与所述夹持件连接。

在其中一个实施例中，所述第一摇杆结构包括第一杆件和第二杆件；所述第二杆件的第一端与所述第一杆件的第二端铰接，所述第一杆件的第一端与所述第一旋转驱动装置的输出端连接，所述第二杆件的第二端与所述第二摇杆结构铰接；和/或，

所述第二摇杆结构包括第三杆件和第四杆件；所述第四杆件的第一端与所述第三杆件的第二端铰接，所述第三杆件的第一端与所述第二旋转驱动装置的输出端连接，所述第四杆件的第二端与所述第一摇杆结构铰接。

在其中一个实施例中，所述第一运动组件包括第三旋转驱动装置和第一连接件；所述第三旋转驱动装置与所述第一连接件的第一端连接，并驱动所述第一连接件在第二平面内旋转，所述第一连接件的第二端与所述第二运动组件连接。

在其中一个实施例中，所述夹持件呈具有一开口的环状结构，且所述夹持件具有弹性。

在其中一个实施例中，所述书写机器人还包括支撑架，所述第一运动组件、第二运动组件、摇杆组件和夹持件均设置于所述支撑架上。

在其中一个实施例中，所述支撑架包括顶板、第二连接件、第三连接件和两个侧板；两个所述侧板竖向设置于所述顶板下方，于两个所述侧板之间，所述第一运动组件通过所述第二连接件悬挂于所述顶板的下方；所述第二运动组件与所述侧板的底端转动连接，且所述第二运动组件通过所述第一运动组件带动在竖直平面内进行摆动，所述摇杆组件位于所述顶板和所述第一运动组件之间的位置。

在其中一个实施例中，所述书写机器人还包括书写板，所述书写板与所述支撑架连接，且所述书写板的书写面朝向所述夹持件。

为了解决上述技术问题，基于上述的书写机器人，本发明实施例提供一种书写机器人书写方法，包括如下步骤：

将写字笔固定于所述夹持件上，调整写字笔的笔尖朝向待书写位置；

所述第一运动组件驱动所述第二运动组件在第一平面内进行摆动，使写字笔准确定位于预设的落笔点并使写字笔的笔尖接触到待书写位置，或使写字笔的笔尖脱离待书写位置；

所述第二运动组件驱动所述摇杆组件在第二平面内进行平移或转动，使写字笔在待书写位置实现文字轨迹的形成动作以完成书写。

为了解决上述技术问题，基于上述的书写机器人，本发明实施例提供一种书写机器人的书写控制方法，包括如下步骤：

接收终端发送的书写指令；

根据所述书写指令，控制所述第一运动组件和所述第二运动组件带动写字笔在待书写位置进行运动，以完成文字轨迹的书写。

本发明所提供的技术方案具有以下的优点及效果：

本发明提供一种书写机器人，该书写机器人通过第一运动组件、第二运动组件、摇杆组件和夹持件相互配合，能够对写字笔进行夹持固定并自动完成书写工作；其中，通过该第一运动组件能够带动固定于夹持件上的写字笔同步摆动，以使写字笔的笔尖靠近或远离待书写位置，完成笔的起落动作，通过该第二运动组件能够带动固定于夹持件上的写字笔同步在第二平面内进行平移移动及转动，以实现笔尖形成横、竖、撇、捺、勾等轨迹，从而实现文字轨迹的形成动作以完成书写。故此，该书写机器人能够实现自动书写功能，一方面能够代替人工书写，降低人工劳动强度，另一方面，该书写机器人也适用于家庭沟通中，可以远程给家人进行文字传达。

附图说明

此处的附图，示出了本发明所述技术方案的具体实例，并与具体实施方式构成说明书的一部分，用于解释本发明的技术方案、原理及效果。

除非特别说明或另有定义，不同附图中，相同的附图标记代表相同或相似的技术特征，对于相同或相似的技术特征，也可能会采用不同的附图标记进行表示。

图1是本发明实施例的书写机器人的立体结构示意图；

图2为图1中书写机器人的其中一部分结构的立体结构示意图；

图3为图1中书写机器人的另一部分结构的立体结构示意图。

附图标记说明：

100、书写机器人；

1、第一运动组件；11、第三旋转驱动装置；12、第一连接件；2、第二运动组件；21、安装架；22、第一旋转驱动装置；23、第二旋转驱动装置；3、摇杆组件；31、第一摇杆结构；311、第一杆件；312、第二杆件；32、第二摇杆结构；321、第三杆件；322、第四杆件；4、夹持件；5、支撑架；51、顶板；52、第二连接件；53、第三连接件；54、侧板；6、书写板。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照说明书附图对本发明的具体实施例进行更详细的描述。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在结合本发明的技术方案以现实的场景的情况下，本文所使用的所有技术和科学术语也可以具有与实现本发明的技术方案的目的相对应的含义。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的“第一、第二…”仅仅是用于对名称的区分，不代表具体的数量或顺序。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

需要说明的是，当元件被认为“固定于”另一个元件，它可以是直接固定在另一个元件上，也可以是存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件，也可以是同时存在居中元件；当一个元件被认为是“安装在”另一个元件，它可以是直接安装在另一个元件，也可以是同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设在”另一个元件，它可以是直接设在另一个元件，也可以是同时存在居中元件。

需要说明的是，该书写机器人100能够进行智能书写，形成文字以进行沟通或进行文字方面的书写工作。此外，需要说明的是，该书写机器人100可以集成于智能家居中，如与时钟集成形成既能显示时间，又能进行书写的智能时钟，从而既能调节人们情绪，又能辅助做好每天的计划。

本发明提供一种书写机器人100，如图1所示，书写机器人100包括第一运动组件1、第二运动组件2、摇杆组件3和夹持件4。

如图1所示，第一运动组件1的输出端与第二运动组件2连接，并驱动第二运动组件2在第一平面内进行摆动；第二运动组件2的输出端与摇杆组件3连接，并驱动摇杆组件3在第二平面内进行平移或转动；第一平面和第二平面相交，夹持件4与摇杆组件3连接，需要说明的是，该夹持件4用于夹持写字笔，以固定写字笔并带动写字笔进行书写，即相当于人手手指圈紧该写字笔。具体地，该第一平面具体可以是竖直平面，该第二平面和第一平面相交设置，例如该第二平面与第一平面相垂直，具体在本实施例中，以xyz三轴坐标系为例，该第一平面为yz平面，该第二平面为xy平面，以使该第一运动组件1带动第二运动组件2在yz平面即竖直面内进行摆动运动，从而带动与该第二运动组件2连接的摇杆组件3同步进行摆动运动，以带动固定于夹持件4上的写字笔同步摆动，以使写字笔的笔尖靠近或远离待书写位置，完成笔的起落动作。该第二运动组件2带动摇杆组件3在xy平面内进行平移移动及转动，从而带动固定于夹持件4上的写字笔同步在xy平面内进行平移移动及转动，以实现笔尖形成横、竖、撇、捺、勾等轨迹，从而实现文字轨迹的形成动作以完成书写。

可以理解地，该书写机器人100的工作原理大致如下：当需要进行书写时，将写字笔固定于夹持件4上，并使写字笔的笔尖朝向待书写位置，通过该第一运动组件1驱动第二运动组件2在第一平面内进行摆动，带动与第二运动组件2和夹持件4同步在第一平面内进行摆动以使固定于夹持件4上的写字笔准确定位于预设的落笔点并接触到待书写位置，随后通过第二运动组件2驱动摇杆组件3在第二平面内进行平移或转动，带动固定于夹持件4上的写字笔在第二平面内进行平移移动及转动，从而使写字笔在待书写位置形成文字。

综上，相比现有技术，该书写机器人100至少具有以下有益效果：该书写机器人100通过第一运动组件1、第二运动组件2、摇杆组件3和夹持件4相互配合，能够对写字笔进行夹持固定并自动完成书写工作；其中，通过该第一运动组件1能够带动固定于夹持件4上的写字笔同步摆动，以使写字笔的笔尖靠近或远离待书写位置，完成笔的起落动作，通过该第二运动组件2能够带动固定于夹持件4上的写字笔同步在第二平面内进行平移移动及转动，以实现笔尖形成横、竖、撇、捺、勾等轨迹，从而实现文字轨迹的形成动作以完成书写。故此，该书写机器人100能够实现自动书写功能，一方面能够代替人工书写，降低人工劳动强度，另一方面，该书写机器人100也适用于家庭沟通中，可以远程给家人进行文字传达。

在一些实施例中，如图1所示，第二运动组件2包括安装架21以及设置于安装架21上的第一旋转驱动装置22和第二旋转驱动装置23，第一运动组件1的输出端与安装架21连接；可以理解地，通过将该第一旋转驱动装置22和第二旋转驱动装置23均设置于安装架21上，因此通过第一运动组件1的输出端与安装架21连接能够同时带动第一旋转驱动装置22和第二旋转驱动装置23在第一平面内进行摆动。

如图1所示，摇杆组件3包括第一摇杆结构31和第二摇杆结构32；第一旋转驱动装置22的输出端与第一摇杆结构31的第一端连接，并驱动第一摇杆结构31在第二平面内转动；第二旋转驱动装置23的输出端与第二摇杆结构32的第一端连接，并驱动第二摇杆结构32在第二平面内转动，第一摇杆结构31的第二端与第二摇杆结构32的第二端连接并可相对转动，且第一摇杆结构31与第二摇杆结构32连接的连接处与夹持件4连接；需要说明的是，该第一摇杆结构31或第二摇杆结构32的第一端和第二端是指该第一摇杆结构31或第二摇杆结构32的相对两端。

上述，可以理解地，通过第一旋转驱动装置22驱动第一摇杆结构31在第二平面内转动，第二旋转驱动装置23驱动第二摇杆结构32在第二平面内转动，且第一摇杆结构31和第二摇杆结构32连接，因此可以根据写字笔实际书写需要，以通过第一旋转驱动装置22驱动第一摇杆结构31转动，或通过第二旋转驱动装置23驱动第二摇杆结构32转动，或通过第一旋转驱动装置22、第二旋转驱动装置23同时驱动第一摇杆结构31、第二摇杆结构32转动，提高控制灵活性，并通过第一摇杆结构31和第二摇杆结构32的传动配合，从而实现文字轨迹的形成动作以完成书写，并提高书写流畅性。此外，在本实施例中，该第一旋转驱动装置22和第二旋转驱动装置23均可以是舵机。当然，在其他实施例中，该第一旋转驱动装置22和第二旋转驱动装置23也可以是其他能够进行旋转驱动的装置，在此不作特别的限制。

在一些实施例中，如图1所示，第一摇杆结构31包括第一杆件311和第二杆件312；第二杆件312的第一端与第一杆件311的第二端铰接，具体该第一杆件311和第二杆件312之间可以通过螺钉进行铰接，以使该第一杆件311和第二杆件312能够相对彼此在第二平面内进行转动。第一杆件311的第一端与第一旋转驱动装置22的输出端连接，第二杆件312的第二端与第二摇杆结构32铰接；和/或，第二摇杆结构32包括第三杆件321和第四杆件322；第四杆件322的第一端与第三杆件321的第二端铰接，具体该第三杆件321和第四杆件322之间可以通过螺钉进行铰接，以使该第三杆件321和第四杆件322能够相对彼此在第二平面内进行转动。第三杆件321的第一端与第二旋转驱动装置23的输出端连接，第四杆件322的第二端与第一摇杆结构31铰接，在本实施例中，该第四杆件322和第二杆件312铰接，具体可以通过螺钉进行铰接，以使该第四杆件322和第二杆件312能够相对彼此在第二平面内进行转动。可以理解地，通过第一杆件311、第二杆件312、第三杆件321和第四杆件322形成联动运动，以能够实现笔尖轨迹的形成动作从而完成书写，配合第一运动组件1驱动第二运动组件2，以使该第一杆件311、第二杆件312、第三杆件321、第四杆件322和第二运动组件2形成相当于五杆联动机构，从而实现提笔落笔以及文字书写的功能，具体在本实施例中，该写字笔通过该书写机器人100带动能够在三维平面内进行移动，在xyz坐标系中，该写字笔的运动范围为：在x轴方向上移动的范围为0～60mm；在y轴方向上移动的范围为25～50mm；在z轴方向上移动的范围为0～10mm。

在一些实施例中，如图1和图2所示，第一运动组件1包括第三旋转驱动装置11和第一连接件12；第三旋转驱动装置11与第一连接件12的第一端连接，并驱动第一连接件12在第二平面内旋转，第一连接件12的第二端与第二运动组件2连接，具体在本实施例中，该第一连接件12的第二端与第二运动组件2的安装架21连接，从而通过该第三旋转驱动装置11带动第一连接件12以及与第一连接件12连接的第二运动组件2在第二平面内转动。需要说明的是，在本实施例中，该第三旋转驱动装置11为舵机。当然，在其他实施例中，该第三旋转驱动装置11也可以是其他能够进行旋转驱动的装置，在此不作特别的限制。此外，该第一连接件12具体可以为l型板状体，或者为其他形状的板体，在此不作特别的限制。

在一些实施例中，如图1所示，夹持件4呈具有一开口的环状结构，可以理解地，该夹持件4的开口便于写字笔卡入环状结构内进行夹持以及便于书写完成后取下，该环状结构适配写字笔的形状，具体可以是圆环状、方环状等形状，在此不作特别的限制。且夹持件4具有弹性能够进行弹性形变，便于形成张开状态以夹持写字笔，并能够适应写字笔的形状以与写字笔的外壁紧密贴合。

在一些实施例中，如图1所示，该夹持件4的两端从闭合极限位置至张开极限位置之间的距离范围为3.5～7mm；该夹持件4的开口处角度范围为30°～45°，需要说明的是，该该夹持件4的开口处角度具体为该夹持件4的两端从闭合极限位置至张开极限位置绕该夹持件4中心处所转过的角度，以使该夹持件4能够适配并抓取市面上通用的写字笔，提高通用性；如果直径过大或者开闭角度过大将造成抓笔不稳，影响写字轨迹，过小会导致无法插入写字笔。

在一些实施例中，如图2所示，书写机器人100还包括支撑架5，第一运动组件1、第二运动组件2、摇杆组件3和夹持件4均设置于支撑架5上。可以理解地，通过将该第一运动组件1、第二运动组件2、摇杆组件3和夹持件4均设置于支撑架5上，能够提高该书写机器人100的结构紧凑性，形成小型化智能设备，使该书写机器人100能够适用于家庭使用环境。

在一些实施例中，如图2所示，支撑架5包括顶板51、第二连接件52、第三连接件53和两个侧板54；两个侧板54竖向设置于顶板51下方。于两个侧板54之间，第一运动组件1通过第二连接件52悬挂于顶板51的下方，具体在本实施例中，该第二连接件52为板状结构，便于固定该第一运动组件1。第二运动组件2通过第三连接件53与侧板54的底端转动连接，且第二运动组件2通过第一运动组件1带动在竖直平面内进行摆动，需要说明的是，为了使该第二运动组件2相对侧板54顺畅转动，该第三连接件53的转动方向与第一运动组件1的摆动方向一致。可以理解地，第三连接件53能够限制该第二运动组件2的摆动极限位置，避免该第二运动组件2摆动幅度过大而使写字笔偏离待书写位置；具体在本实施例中，该第三连接件53为板状结构，且该第三连接件53设置有两个，两个第三连接件53分别连接第二运动组件2的安装架21的两端，提高该第二运动组件2的运动稳定性。摇杆组件3位于顶板51和第一运动组件1之间的位置。通过上述设置，能够进一步提高该书写机器人100的结构紧凑性。此外，需要说明的是，该第二连接件52和第三连接件53均可以为板状结构，便于连接和制备。在本实施例中，该顶板51、第二连接件52、第三连接件53和两个侧板54各个部件均可以采用橡胶类3d打印材料打印形成。

在一些实施例中，如图1所示，书写机器人100还包括书写板6，书写板6与支撑架5连接，且书写板6的书写面朝向夹持件4。具体在本实施例中，该书写板6背离书写面的一侧与侧板54连接，并对应设置于夹持件4移动范围内，且书写面朝向夹持件4，以使固定在夹持件4的写字笔能够在书写板6的书写面上进行书写。

在一些实施例中，如图1所示，书写板6与支撑架5转动连接，以使书写板6的书写面靠近或远离夹持件4。可以理解地，具体在本实施例中，该书写板6绕x轴方向进行转动，以调整该书写板6的书写面与写字笔的相对位置，以使写字笔的笔端接触书写面或脱离书写面，提高该书写机器人100的调节灵活性，有效避免该写字笔在第一运动组件1和第二运动组件2带动移动后笔尖不能准确定位落笔点。

基于上述的书写机器人100，本发明还提供一种智能家居，其中，该智能家居包括本体和上述的书写机器人100，该书写机器人100设置于本体上，具体地，该本体可以是时钟本体、冰箱本体等，以使该书写机器人100能够集成于现有家具中形成智能家居。

综上，相比现有技术，该智能家居至少具有以下有益效果：该智能家居通过采用上述的书写机器人100，该书写机器人100通过第一运动组件1、第二运动组件2、摇杆组件3和夹持件4相互配合，能够对写字笔进行夹持固定并自动完成书写工作；其中，通过该第一运动组件1能够带动固定于夹持件4上的写字笔同步摆动，以使写字笔的笔尖靠近或远离待书写位置，完成笔的起落动作，通过该第二运动组件2能够带动固定于夹持件4上的写字笔同步在第二平面内进行平移移动及转动，以实现笔尖形成横、竖、撇、捺、勾等轨迹，从而实现文字轨迹的形成动作以完成书写。故此，该智能家居既能够实现自动书写功能，一方面能够代替人工书写，降低人工劳动强度，另一方面，该智能家居也适用于家庭沟通中，可以远程给家人进行文字传达。

基于上述的书写机器人100，本发明还提供一种书写机器人100的书写方法，包括如下步骤：

将写字笔固定于夹持件4上，调整写字笔的笔尖朝向待书写位置；可以理解地，在本实施例中，可以通过调整写字板，以使写字板的书写面朝向写字笔的笔尖。

第一运动组件1驱动第二运动组件2在第一平面内进行摆动，使写字笔准确定位于预设的落笔点并使写字笔的笔尖接触到待书写位置，或使写字笔的笔尖脱离待书写位置；可以理解地，通过该第一运动组件1能够带动固定于夹持件4上的写字笔同步摆动，以使写字笔的笔尖靠近或远离待书写位置，完成笔的起落动作。

第二运动组件2驱动摇杆组件3在第二平面内进行平移或转动，使写字笔在待书写位置实现文字轨迹的形成动作以完成书写；可以理解地，通过该第二运动组件2能够带动固定于夹持件4上的写字笔同步在第二平面内进行平移移动及转动，以实现笔尖形成横、竖、撇、捺、勾等轨迹，从而实现文字轨迹的形成动作以完成书写。故此，该书写机器人100的书写方法能够实现自动书写功能，能够代替人工书写，降低人工劳动强度，可以远程给家人进行文字传达。

基于上述的书写机器人100，本发明还提供一种书写机器人100的书写控制方法，包括如下步骤：

接收终端发送的书写指令；需要说明的是，该终端可以是计算机、手表、手环等能够发送书写指令的电子设备，可以远程通过终端发送书写指令，书写机器人100接收该终端发送的书写指令以进行下一步动作。

根据所述书写指令，控制所述第一运动组件1和所述第二运动组件2带动写字笔在待书写位置进行运动，以完成文字轨迹的书写。具体地，通过控制第一运动组件1带动固定于夹持件4上的写字笔同步摆动，以使写字笔的笔尖靠近或远离待书写位置，完成笔的起落动作；通过控制该第二运动组件2带动固定于夹持件4上的写字笔同步在第二平面内进行平移移动及转动，以实现笔尖形成横、竖、撇、捺、勾等轨迹，从而实现文字轨迹的形成动作以完成书写。故此，该书写机器人100的书写控制方法能够控制该书写机器人100实现远程控制书写，降低人工劳动强度，并可以远程给家人进行文字传达。

引用图纸说明时，是对出现的新特征进行说明；为了避免重复引用图纸导致描述不够简洁，在表述清楚的情况下已描述的特征，图纸不再一一引用。

以上实施例的目的，是对本发明的技术方案进行示例性的再现与推导，并以此完整的描述本发明的技术方案、目的及效果，其目的是使公众对本发明的公开内容的理解更加透彻、全面，并不以此限定本发明的保护范围。

以上实施例也并非是基于本发明的穷尽性列举，在此之外，还可以存在多个未列出的其他实施方式。在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。