[实用新型]可模仿人书写的机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种机器人，尤其涉及一种可模仿人书写的机器人。

背景技术

仿人机器人技术的发展趋势重点为模仿人的形体动作，如跳舞、走路、跑步等等。以日本的技术最为先进，甚至可以做到模仿人的面部表情。但目前还没有机器人能模仿真人现场进行书写。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可模仿人书写的机器人，实现现场模仿真人进行书写。

本实用新型的目的是这样实现的，可模仿人书写的机器人，包括信息输入模块、控制模块、电源模块和机械臂执行模块；信息输入模块将真人书写的过程转化为数字特征，传递给控制模块，控制模块将数字特征转化为机械臂各个关节的运动指令，驱动机械臂执行模块完成书写动作。

本实用新型的特点还在于：

机械臂执行模块包括机械臂模块和电机驱动模块，机械臂模块在电机驱动模块的驱动下进行动作。

机械臂执行模块还包括检测模块，检测模块将机械臂书写的字迹与原笔迹进行对比检测，并反馈给控制模块。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型可将人的书写方式以示教的形式，递交给机械臂，机械臂完成对个人笔迹以及绘图的模仿，机械理解人的行为动作模式，并可在诸如高大壁画、天花板作画及雕刻等人不方便进行操作的场合完成自动模仿创作，为人们的工作提供了极大的便利。

2、本实用新型可广泛运用在教学实践，创作辅助，科技展览及活动会场设备支持等领域，不仅具有一定的趣味性，而且具有高效性和精确性。

附图说明

图1为本实用新型模仿人书写的机器人系统框图；

图2为本实用新型模仿人书写的机器人工作流程图。

图中，1.信息输入模块，2.控制模块，3.电源模块，4.机械臂模块，5.电机驱动模块，6.检测模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细的说明。

参见图1，模仿人书写的机器人，包括信息输入模块1、控制模块2、电源模块3和机械臂执行模块；信息输入模块1将人书写的过程转化为数字特征，传递给控制模块2，控制模块2将数字特征转化为机械臂各个关节的运动指令，驱动机械臂执行模块完成书写动作。

机械臂执行模块包括机械臂模块4和电机驱动模块5，机械臂模块在电机驱动模块的驱动下进行动作。

机械臂执行模块还包括检测模块6，检测模块6将机械臂书写的字迹与原笔迹进行对比检测，并反馈给控制模块。

实施步骤如下：

1）设置一个书写平台，示教者在其上用毛笔或者硬笔在白纸上书写，设置在上方的摄像头记录下示教者的书写过程。

2）将摄像头拍摄到的视频读入计算机进行视觉分析，将其个性化的笔迹或笔触转换为数字特征后，传递给机械臂的主控系统。

3）计算机与机械臂的主控系统间的通信采用串口方式实现。

4）机械臂的主控系统由DSP嵌入式系统实现，将所获得的示教者个性化笔迹的数字特征，转化为对机械臂各个关节的运动指令，驱动机械臂完成相应的移笔、抬笔、落笔动作。

5）机械臂的设计则根据系统承重，电机功率等硬件指标要求进行，在充分的力学结构及运动学分析之后，设计出参数指标合适的机械结构采用三自由度机械臂，在各关节协同运动下，完成机器人仿人笔迹的实现。

本实用新型的设计思路是采用机器视觉的方式获取示教者的笔迹，并对笔迹动作进行分析，之后将分析结果，传输至机械臂的主控系统，主控系统根据所设定的控制策略，向机械臂发送运动指令，控制机械臂的各个关节的协同动作，最终模仿出示教者的笔迹。

机器视觉方法用以获取示教者的个性化笔迹，在读入视频帧图像之后，对其进行图像分割，特征提取，轨迹确定等几个环节的处理之后，将数字化的个性化笔迹传输给机械臂的主控系统。

自动控制方法用以将收到的数字化的个性化笔迹作为控制目标，通过设计适当的控制策略，控制机械臂的动作，完成对个性化笔迹的模仿。

机械设计方法用以设计一个有三个自由度的机械臂，完成移笔、抬笔、落笔动作。抬笔和落笔的轻重，是由控制系统将示教者的个性化的笔触，转化成的控制量来实现的。

操作者可仅仅通过在一个方便创作平台上书写或者绘画，本作品所设计的机器人就能将自身笔迹转变为操作者的书写风格，实现逼真的模仿功能，将其放大或缩小后，自动绘制在不好操作的地方（如在高大的墙壁上写字作画和雕刻）。

本作品所涉及的机器人具有一定的趣味性，它可以完成不同操作者赋予它的意愿，比如可用于当前流行的涂鸦艺术等，可用于大型展会，或者娱乐场所的展示。