[发明专利]一种考虑末端边界的书法及雕刻机器人书写控制方法

说明书

本发明公开了一种考虑末端边界的书法及雕刻机器人书写控制方法，包括：步骤S1：控制器根据用户在上位机界面输入的文字，进行TTF字体的字模信息提取；步骤S2：建立写字板坐标系，同时测出写字板左上角在机器人坐标系下的坐标值，并将其作为坐标变化初值；步骤S3：控制器在书写前通过如下方法判断写字板上剩余空间是否满足一个字符的书写，步骤S4：在判定剩余空间能够进行书写后，控制器控制机器人进行书写，否则控制器控制机器人停机并报警。本发明使机器人能在书写过程中自动判断书写边界，避免书写超出写字板范围，可很大的减少书写器机器人的调试工作，提高机器人书写的自主性和流畅性。

技术领域

本发明涉及工业机器人控制技术领域，特别涉及一种书法及雕刻机器人的控制方法。

背景技术

近年来，机器人受到企业和科研人员的广泛关注，机械臂作为机器人的一个重要分支也成为了当前研究的热点课题。机械臂在工业、教育、医疗、航天等领域都有所应用。机械臂写字绘画在工业喷标和科普教育中有着广泛的应用空间。具有书写、雕刻功能的机器人，可以用于执行工业喷标，书法展览，卡通雕刻等任务，涉及多学科研究领域，涵盖了运动学，控制学，图像处理，图形处理以及人工智能等多学科的研究成果，且在工业，医疗，军事等行业有着很大的应用价值，是目前机器人研究领域中最热门的领域之一。

目前书法机器人在书写方面发展较为迅速，有相应的成果，而且技术趋于成熟。在各大科技展中都能看到各种机器人表演书法的身影。但是在机器人书写之前必须要进行提前的调试准备工作，不仅包括笔墨、程序的调试，还要调试字体大小以及排版，字体太大有些字就可能会写在写字板外面，字体太小影响展览效果，因此解决机器人末端边界问题，减少调试工作，是保证机器人书写自主性和流畅性的关键。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种考虑末端边界的书法及雕刻机器人书写控制方法，以解决机器人书写时的末端边界问题，减少调试工作，提高机器人书写的自主性和流畅性。

本发明考虑末端边界的书法及雕刻机器人书写控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：控制器根据用户在上位机界面输入的文字，进行TTF字体的字模信息提取，将提取的信息存放在内存缓存中；逐一遍历缓存内的数据得到各个字符轮廓的点位信息，提取的字符轮廓有一次曲线和二次曲线两种类型，一次曲线直接保存提取的点位信息，二次曲线使用三次贝塞尔曲线进行轨迹规划，记录并保存各个字符轮廓的点位信息；

步骤S2：人工将矩形写字板放置于书写平台上，测量矩形写字板的长和宽，并将测量值存入机器人内存中；

在控制器中建立以写字板左上角为原点、写字板长度为Y’轴、写字板宽度为X’轴的写字板坐标系，同时测出写字板左上角在机器人坐标系下的坐标值(a1,b1)，并将其作为坐标变化初值；

控制器通过坐标系变换，将机器人坐标系下的机器人末端坐标值(x,y)变换成写字板坐标系中的坐标值；根据写字板的长度值和宽度值，在写字板坐标系中确定出写字板边界的坐标范围；

步骤S3：控制器在书写前通过如下方法判断写字板上剩余空间是否满足一个字符的书写：

1)判断Y’轴方向书写空间，若b-y'(m+l_m)/cosθ，则判定能沿Y’轴方向书写一个字符，否则进行换行；

2)在换行后判断沿X’轴方向的书写空间，若a-x'(n+l_n)/cosθ，则判定能沿X’轴方向书写一个字符，否则停止书写；

以上公式中，a为写字板的宽度，b为写字板的长度，m为字符的宽度，n为单个字符的高度，l_m为字符间距，l_n为行距，θ为机器人坐标系和写字板坐标系的旋转角度，(x’,y’)为当前机器人末端的坐标值；且a、b、m、n、l_m、l_n、x’、y’均为在写字板坐标系中的值；