基于六自由度机械臂的儿童毛笔书法机器人教学装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于六自由度机械臂的儿童毛笔书法机器人教学装置。属于计算机教学领域；包括计算机控制模块、机械臂、汉字书写评估系统、射频识别模块及扬声器；其用于：1、汉字书写；2、卡片读取；3、语音播报；4、手写模拟；5、实战评估；本实用新型专利技术的特点在于：(1)、操作过程简单益上手，面向低龄段儿童，开发智力；(2)、以国学知识为载体，以提高书法写作能力为目标，一举两得；(3)、实时纠正儿童书法练习不规范行为，并生成记录报表且提出修改意见；(4)、含有多种工作模式，功能强大，趣味性强，充分调动儿童书法练习积极性。分调动儿童书法练习积极性。分调动儿童书法练习积极性。

【技术实现步骤摘要】
基于六自由度机械臂的儿童毛笔书法机器人教学装置


[0001]本技术涉及计算机教学领域，具体涉及一种基于六自由度机械臂的儿童毛笔书法机器人教学装置。

技术介绍

[0002]随着人民生活水平的不断提高，越来越多的家长更加重视儿童的启蒙教育，由此产生了我国传统文化的回归；以书法和国学为代表的传统文学倍受青睐，通过临摹书法来磨练儿童好动浮躁的性格，通过学习国学来提升儿童的文学气质与知识储备。
[0003]在以书法和国学为代表的传统文学面向教育市场的推广中，往往存在着如下的问题：由于传统的教学模式较为枯燥，儿童出现畏难情绪后容易出现收获不佳的情况发生；现如今国学馆的教学费用较为昂贵，且父母需要按时按点接送孩子，这种教学方式无疑增加了父母的经济负担和劳动强度；针对我国目前的社会发展来看，以人工智能、机器人以及物联网为代表的新兴产业正处于飞速发展的过程中，父母往往太过于重视儿童的文化成绩而忽略了对儿童计算机编程能力的开发，这将严重阻碍我国科技发展的进程。现有技术公开了申请号201510319874.8的一种书法机器人，通过个人电脑端控制书法机器人完成毛笔书法作品的书写，具有制造成本低功能强大的优点，适用于家庭及办公使用；但现有的技术操作较为复杂，缺乏趣味性和可操作性，无法面向低龄段儿童毛笔书法的教学，同时儿童在操作该系统时无法了解所写毛笔字的国学知识，故无法通过书法磨练浮躁性格，提升自身的文学气质和知识储备。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本技术提供了一种基于六自由度机械臂的儿童毛笔书法机器人教学装置，儿童可以通过向计算机发出书写指令促使机械臂完成毛笔字的书写，同时扬声器将播放所写毛笔字的音频资料来满足国学的教学需求，并且儿童可以在相关教程的引导下完成对机械臂的编程以开发儿童的编程能力。
[0005]本技术的技术方案：基于六自由度机械臂的儿童毛笔书法机器人教学装置，包括计算机控制模块，所述的计算机控制模块通过有线线路分别连接有机械臂、射频读卡器及扬声器。
[0006]进一步的，所述的机械臂包括底座，在所述底座的上侧安设有步进电机控制模块，在所述步进电机控制模块的上方安设有夹持毛笔的夹具。
[0007]进一步的，在所述底座上安设有用于控制步进电机控制模块的导轨，在所述导轨上安设传送带；
[0008]在所述底座的一端安设有步进电机驱动系统，所述步进电机驱动系统连接有 220V转12V直流变压器；
[0009]在所述底座上还安设有用于连接计算机控制模块的USB接口。
[0010]进一步的，所述步进电机控制模块包括至少3个步进电机，还安设有用于控制步进
电机的步进电机驱动器；
[0011]在所述步进电机控制模块上安设有3个机械开关按钮。
[0012]进一步的，在所述计算机控制模块的内部安置有汉字书写评估系统；
[0013]所述汉字书写评估系统通过有线线路分别连接有视觉传感器及手写输入装置。
[0014]进一步的，所述射频读卡器通过无线信号连接有射频芯片。
[0015]本技术的有益效果是：(1)、操作过程简单益上手，面向低龄段儿童，开发智力；(2)、以国学知识为载体，以提高书法写作能力为目标，一举两得； (3)、实时纠正儿童书法练习不规范行为，并生成记录报表且提出修改意见； (4)、含有多种工作模式，功能强大，趣味性强，充分调动儿童书法练习积极性。
附图说明
[0016]图1是本技术的结构流程图；
[0017]图中1是计算机控制模块，2是机械臂；3是汉字书写评估系统，31是视觉传感器，32是手写输入装置；4是射频读卡器，41是射频芯片；5是扬声器。
具体实施方式
[0018]为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面结合附图对本技术的技术方案做进一步的详细说明：
[0019]如图1所述；基于六自由度机械臂的儿童毛笔书法机器人教学装置，包括如下几个环节：(1)、汉字书写，计算机控制模块1向机械臂2不断地发出点位指令，控制机械臂2按要求运动来达到汉字书写的要求；(2)、卡片读取，儿童可以通过以射频芯片41为核心的早教卡片靠近射频读卡器4完成控制指令的发送，同时父母可以对附带白板卡进行信息烧录来对早教卡的内容进行扩展；(3)、语音播报，机械臂2在书写汉字的同时扬声器5将播放与所写内容有关的知识，提高儿童知识储备；(4)、手写模拟，儿童可以在手写输入装置32上练习笔法以增强儿童对汉字的结构意识，同时汉字书写评估系统3能够对汉字书写不规范的行为进行实时的矫正，包括笔顺错误与错别字；(5)、实战评估，儿童在书写毛笔字时，位于书写平台上面的视觉传感器31将实时采集书写影像，安置于计算机控制模块1的汉字书写评估系统3将对影像进行评估打分并提出相应的修改意见；家长可以随时翻阅儿童的学习情况与评分统计来实时了解儿童的学习状况；其具体实现方式如下：
[0020]本技术具体包括计算机控制模块1，所述的计算机控制模块1通过有线线路分别连接有机械臂2、射频读卡器4及扬声器5；
[0021]所述计算机控制模块1与机械臂2、射频读卡器4及扬声器5之间可以是有线线路连接，也可以是通过无线信号相互连接；
[0022]其中，计算机控制模块1：该模块由配备i5处理器的计算机构成，为汉字书法评估系统3提供相应的运行环境，同时接受来自于视觉传感器31、手写输入装置32以及射频识别模块的输入信号，并对信号进行处理完成对扬声器5以及机械臂2的控制；
[0023]所述的扬声器5通常是蜂鸣器：采用HYE1206
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05ST，计算机控制模块1可以通过数据总线向蜂鸣器发送音频驱动信号，方便用户从听觉方面了解国学基础知识，增强识字效率。
[0024]进一步的，所述的机械臂2包括底座，在所述底座的上侧安设有步进电机控制模块，在所述步进电机控制模块的上方安设有夹持毛笔的夹具。
[0025]进一步的，在所述底座上安设有用于控制步进电机控制模块的导轨，在所述导轨上安设传送带；
[0026]在所述底座的一端安设有步进电机驱动系统，所述步进电机驱动系统连接有 220V转12V直流变压器，
[0027]在所述底座上还安设有用于连接计算机控制模块1的USB接口；
[0028]其中，所述步进电机驱动系统：是由步进电机和步进电机驱动器构成；其性能不但取决于步进电机自身的性能，也取决于步进电动机驱动器的优劣；
[0029]进一步的，所述步进电机控制模块包括至少3个步进电机，还安设有用于控制步进电机的步进电机驱动器；
[0030]所述的步进电机驱动器：是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构；当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的；可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于六自由度机械臂的儿童毛笔书法机器人教学装置，其特征在于，包括计算机控制模块，所述的计算机控制模块通过有线线路分别连接有机械臂、射频读卡器及扬声器。2.根据权利要求1所述的基于六自由度机械臂的儿童毛笔书法机器人教学装置，其特征在于，所述的机械臂包括底座，在所述底座的上侧安设有步进电机控制模块，在所述步进电机控制模块的上方安设有夹持毛笔的夹具。3.根据权利要求2所述的基于六自由度机械臂的儿童毛笔书法机器人教学装置，其特征在于，在所述底座上安设有用于控制步进电机控制模块的导轨，在所述导轨上安设传送带；在所述底座的一端安设有步进电机驱动系统，所述步进电机驱动系统连接有220V转12V直流变压器；在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨乐，王心玮，余莘樾，徐芳芳，张子涵，王友伟，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：