【技术实现步骤摘要】
书写辅助机器人系统
[0001]本专利技术涉及教育用具
，具体地，涉及一种书写辅助机器人系统。
技术介绍
[0002]儿童在学习初期可能存在握笔姿势不正确、汉字笔顺错乱、字形不够美观等问题。对于特定的群体，如患有肌肉神经损伤的儿童，其不具备足够的力量完成正确的书写任务。具体表现可分为：不会握笔，握笔不紧，不能持续握笔等问题；握笔太重，下笔太重，无法控制力量大小等问题；运笔太快，控制不住速度等问题；手眼协调差，视觉定位较差，方位感差，理解字形但仿写能力差，因此书写结果有所偏差等问题。
[0003]本专利技术针对真实书写的过程中，实时提供机器力量辅助，帮助其进行正常书写，在书写过程中提高了儿童的参与度，面对写出的规范字体获得更高的成就感，帮助其训练和掌握正确的书写技能。
[0004]经现有技术检索发现，中国技术专利公告号为CN209864968U，公开了一种自闭症辅助治疗笔，包括笔身、播放器、颜色选择器、控制芯片和供电电源；所述笔身内设置多个不同颜色的笔芯，所述控制芯片设置有每个所述笔芯对应的发声电路；所述播放器、所述颜色选择器、所述控制芯片和所述供电电源均设置在所述笔身上；所述供电电源和所述播放器均与所述控制芯片相连；每个所述笔芯与所述颜色选择器相连；每个所述发声电路还通过所述颜色选择器与所述播放器相连；所述颜色选择器选择目标笔芯时，选通所述目标笔芯对应的目标发声电路，以通过所述播放器播放所述目标笔芯对应的目标声音，但是该技术只是在辅助治疗笔中融入音乐播放功能，未有对书写过程进行直接教学。>[0005]经现有技术检索发现，中国专利技术专利公告号为CN1257009A，公开了一种执笔手套，包括半圆型小槽和执笔手套，写字前学生戴上执笔手套，按照执笔手套所规定的指法执笔，在教师或家长做示范下，学生练习一段时间后，逐渐掌握执笔方法，写出比较规范的字，但是该专利技术虽然保证了儿童握笔时手指位置的正确性，但未考虑到腕关节的角度问题。
[0006]经现有技术检索发现，中国专利技术专利公告号为CN109248412A，公开了一种手写辅助训练装置，包括由硬件部分和软件部分组成；硬件部分包括触觉装置和连杆机构，软件部分包括字母库和人机交互界面，基于现有力反馈设备，实现手部力量的抗阻训练，用于力量锻炼，但是该专利技术未有未涉及字形或绘画等具体书写任务。
[0007]经现有技术检索发现，中国专利技术专利公告号为CN110435340A，公开了一种快速响应的智能写字绘画机械装置，包括外壳体、抬笔支架、摆臂一和摆臂二，所述外壳体的内壁上固定有提升机构，外壳体竖直设置的外壁上设有缺口，抬笔支架在竖直方向上滑动连接于缺口内，抬笔支架上固定有驱动电机一，摆臂一的一端与驱动电机一的输出端固定连接，摆臂一的另一端顶部内嵌有驱动电机二，驱动电机二的输出端固定有定位销，但是该专利技术仅用于教育教学层面的演示，未实现人体手部书写过程的直接教学或力量辅助。
技术实现思路
[0008]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种书写辅助机器人系统。
[0009]根据本专利技术提供的一种书写辅助机器人系统，包括六轴机械臂平台、六维力传感器模块、姿态微调装置、手部外骨骼模块、握笔器装置以及上位机与控制系统；
[0010]所述六轴机械臂平台包括六轴机械臂和安装台面，所述六轴机械臂尾端安装在所述安装台面上，所述六轴机械臂头端安装所述六维力传感器模块；
[0011]所述六轴机械臂具有六个串联旋转关节，进而保证了末端工具点在三维空间任意位置和姿态的可达性，且所述六轴机械臂内部各关节装有编码器与电流传感器，实现伺服控制，保证运动与力控精度；
[0012]所述六维力传感器模块底端连接所述姿态微调装置，所述姿态微调装置底端连接所述手部外骨骼模块，所述手部外骨骼模块穿戴在人手上，所述握笔器装置被所述人手通过手指抓握；
[0013]所述上位机与控制系统通过所述六维力传感器模块与所述姿态微调装置伺服控制所述六轴机械臂运动轨迹，所述六轴机械臂拖动所述人手运动，且所述六轴机械臂带动所述人手书写。
[0014]一些实施方式中，所述六轴机械臂平台还包括机械臂安装螺栓、机械臂电气系统以及工具法兰；
[0015]所述六轴机械臂通过所述机械臂安装螺栓固定安装在所述安装台面一侧角落上，且所述六轴机械臂通过所述机械臂电气系统连接所述上位机与控制系统；
[0016]所述工具法兰设置在所述六轴机械臂头端上，所述工具法兰底端连接所述六维力传感器模块。
[0017]一些实施方式中，所述六轴机械臂平台上设置有任务空间坐标系标尺和镇尺以及纸张，所述任务空间坐标系标尺固定设置在所述安装台面上，所述纸张放置在所述安装台面上，所述镇尺压紧在所述纸张上。
[0018]一些实施方式中，所述六维力传感器模块包括工具转接法兰和法兰安装螺栓，所述工具转接法兰通过所述法兰安装螺栓连接所述工具法兰。
[0019]一些实施方式中，所述六维力传感器模块还包括转接法兰安装螺栓、传感器安装法兰安装螺栓、传感器安装法兰、六维力传感器以及传感器电气接口；
[0020]所述传感器安装法兰紧贴设置在所述工具转接法兰下端，所述传感器安装法兰通过所述转接法兰安装螺栓连接所述工具转接法兰；
[0021]所述传感器安装法兰通过所述传感器安装法兰安装螺栓连接在所述六维力传感器上端，所述传感器电气接口设置在所述六维力传感器外侧；
[0022]所述六维力传感器模块还包括信号采集调理模块和通信模块，所述六维力传感器模块可检测空间三方向的力与三方向的力矩，用于检测写字过程中的交互力，实现高层控制任务。
[0023]一些实施方式中，所述姿态微调装置包括回转固定件、转轴、姿态微调装置安装螺栓以及回转体；
[0024]所述回转固定件通过所述姿态微调装置安装螺栓安装在所述六维力传感器的下端，所述回转体插入所述回转固定件下端，所述回转固定件上径向设置有通孔一，所述转轴
安装在所述通孔一中；
[0025]所述回转体上设置有圆周阵列的销孔，在调整好合适角度后通过所述转轴和所述角度固定销与所述回转固定件固定，使得所述回转体末端平面与所述人手的手背平面近似平行。
[0026]一些实施方式中，所述姿态微调装置还包括角度固定销、外骨骼连接件以及连接件安装螺栓；
[0027]所述回转固定件径向设置有通孔二，所述通孔二中安装所述角度固定销，所述回转体下端通过所述连接件安装螺栓连接外骨骼连接件，所述外骨骼连接件下端一侧设置有T型槽；
[0028]所述姿态微调装置用于调整手腕关节内旋/外旋的朝向并固定，同时连接所述手部外骨骼模块。
[0029]一些实施方式中，所述手部外骨骼模块包括对接零件、手部护具、尼龙绑带以及橡胶绳；
[0030]所述尼龙绑带位于所述手部护具外周，用于紧固使用者的手部与所述手部护具；
[0031]所述手部护具上固定设置对接零件，所述对接零件顶部设置有T型结构，所述对接零件通过所述T型结构插入本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种书写辅助机器人系统，其特征在于，包括六轴机械臂平台(1)、六维力传感器模块(2)、姿态微调装置(3)、手部外骨骼模块(4)、握笔器装置(5)以及上位机与控制系统；所述六轴机械臂平台(1)包括六轴机械臂(11)和安装台面(18)，所述六轴机械臂(11)尾端安装在所述安装台面(18)上，所述六轴机械臂(11)头端安装所述六维力传感器模块(2)；所述六维力传感器模块(2)底端连接所述姿态微调装置(3)，所述姿态微调装置(3)底端连接所述手部外骨骼模块(4)，所述手部外骨骼模块(4)穿戴在人手上，所述握笔器装置(5)被所述人手通过手指抓握；所述上位机与控制系统通过所述六维力传感器模块(2)与所述姿态微调装置(3)伺服控制所述六轴机械臂(11)运动轨迹，所述六轴机械臂(11)拖动所述人手运动，且所述六轴机械臂(11)带动所述人手书写。2.根据权利要求1所述的书写辅助机器人系统，其特征在于，所述六轴机械臂平台(1)还包括机械臂安装螺栓(12)、机械臂电气系统(13)以及工具法兰(14)；所述六轴机械臂(11)通过所述机械臂安装螺栓(12)固定安装在所述安装台面(18)上，且所述六轴机械臂(11)通过所述机械臂电气系统(13)连接所述上位机与控制系统；所述工具法兰(14)设置在所述六轴机械臂(11)头端上，所述工具法兰(14)底端连接所述六维力传感器模块(2)。3.根据权利要求1所述的书写辅助机器人系统，其特征在于，所述六轴机械臂平台(1)上设置有任务空间坐标系标尺(15)和镇尺(16)以及纸张(17)，所述任务空间坐标系标尺(15)固定设置在所述安装台面(18)上，所述纸张(17)放置在所述安装台面(18)上，所述镇尺(16)压紧在所述纸张(17)上。4.根据权利要求2所述的书写辅助机器人系统，其特征在于，所述六维力传感器模块(2)包括工具转接法兰(21)和法兰安装螺栓(23)，所述工具转接法兰(21)通过所述法兰安装螺栓(23)连接所述工具法兰(14)。5.根据权利要求4所述的书写辅助机器人系统，其特征在于，所述六维力传感器模块(2)还包括转接法兰安装螺栓(22)、传感器安装法兰安装螺栓(24)、传感器安装法兰(25)、六维力传感器(26)以及传感器电气接口(27)；所述传感器安装法兰(25)紧贴设置在所述工具转接法兰(21)下端，所述传感器安装法兰(25)通过所述转接法兰安装螺栓(22)连接所述工具转接法兰(21)；所述传感器安装法兰(25)通过所述传感器安装法兰安装螺栓(24)连接在所述六维力传感器(26)上端，所述传感器电气接口(27)设置在所述六维力传感器(26)外侧。6.根据权利要求5所述的书写辅助机器人系统，其特...
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