一种绘图机器人以及绘图系统技术方案

本发明专利技术提出了一种绘图机器人以及绘图系统。绘图机器人包括：机械臂组件、绘图组件、驱动机构和控制单元。机械臂组件为四个机械臂组成的平行四边形结构，用于带动绘图组件移动；绘图组件用于夹持画笔；驱动机构包括用于驱动第一主动臂转动的第一电机、用于驱动第二主动臂转动的第二电机以及用于驱动绘图组件沿第一从动臂与第二从动臂两者的铰接部的轴线方向移动的第三电机；第一主动臂和第二主动臂在电机的驱动下绕同一轴线转动；控制单元用于控制第一电机、第二电机和第三电机的转动角度。与现有技术相比，本发明专利技术提供的绘图机器人结构简单并且体积小，功耗低、消耗材料少，且线条平滑美观，绘图效果好。

A drawing robot and drawing system

【技术实现步骤摘要】
一种绘图机器人以及绘图系统
本专利技术涉及机器人绘图
，尤其涉及一种绘图机器人以及绘图系统。
技术介绍
随着近几十年来互联网浪潮席卷全球，信息技术已经深入到人类生活的方方面面，传统的生产制造模式渐渐变得不能满足现代社会发展的需要，人类对新工业革命的呼声日益高涨，其中“写字机器人”倍受瞩目。“写字机器人”最早出现于18世纪90年代，已有240年的历史，它是一名瑞士钟表匠和他的儿子在18世纪70年代制造出来的，是世界以发条驱动的最古老机器人。近年来写字机器人在国内进入了活跃期，与其相关的新闻和概念频频出现在公众视野中。人们对“写字机器人”的创意、工艺、价格、美观程度等要求也在逐渐提高。常见的“写字机器人”是一种以G刀路代码为基础直接在纸张上绘制二维平面图形的设备。现在，“写字机器人”几乎可以应用到各个领域，比如：教学，工业等等。现如今的“绘图机器人”受到了大多数写字绘画爱好者的欢迎，并且随着技术的发展，设计生产一台写字机器人的成本变得越来越低，网上诞生了非常多的售卖写字机器人的商家，这使得写字机器人在大众中得到快速普及。但是，普通的绘图机器人通常有体积大，功耗高，只能打印特定的图片等问题。近年来，基于工业七自由度机械手的位置和阻抗控制，提出了一种能够在任意表面产生冲程的半自动摆锤机器人系统。并通过阻抗控制机械手在任意连续表面上进行物理复制。此类机器人占用体积大、功耗高、消耗材料多的问题。
技术实现思路
针对上述现有技术中的不足，本专利技术的目的在于提供一种绘图机器人，解决了现有绘图机器人体积大、功耗高、消耗材料多的问题。本专利技术提供的一种绘图机器人，包括：机械臂组件，其用于带动绘图组件移动，所述机械臂组件为四个机械臂组成的平行四边形结构，其包括依次铰接的第一主动臂、第一从动臂、第二从动臂和第二主动臂；绘图组件，其用于夹持画笔；驱动机构，其包括用于驱动所述第一主动臂转动的第一电机、用于驱动所述第二主动臂转动的第二电机以及用于驱动所述绘图组件沿所述第一从动臂与所述第二从动臂两者的铰接部的轴线方向移动的第三电机；所述第一主动臂和所述第二主动臂在电机的驱动下绕同一轴线转动；以及控制单元，其用于控制所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机的转动角度。优选地，所述第一主动臂的第一端与所述第一电机的输出轴垂直相连，所述第一主动臂的第二端与所述第一从动臂的第一端铰接，所述第一从动臂的第二端与所述第二从动臂的第一端铰接，所述第二从动臂的第二端与所述第二主动臂的第一端铰接，所述第二主动臂的第二端与所述第二电机的输出轴垂直相连，所述第一电机的输出轴的轴线与所述第二电极的输出轴的轴线重合。优选地，所述机械臂的两端均设置有连接孔，所述连接孔中装置有轴承，两个所述机械臂通过轴承以及安装在轴承中的铆钉形成铰接。优选地，述机械臂组件为四个机械臂组成的菱形结构。优选地，所述绘图组件包括固定件和夹持部，所述固定件为筒状结构，其分别连接所述第一从动臂的第二端和所述第二从动臂的第一端，使所述第一从动臂和所述第二从动臂形成铰接；所述夹持部套设在所述固定件的外周面上与所述固定件形成滑动连接。优选地，所述夹持部具有圆筒状结构的主体，所述主体的侧壁上设置有沿径向方向延伸的螺纹孔，所述画笔与所述主体通过设置在所述螺纹孔内的螺栓形成可拆卸的连接，所述主体套设在所述固定件的外周面上；所述主体的外周面上还设置有第一环状凸起，所述第三电机的输出轴上设置有支撑件，所述支撑件与所述第一环状凸起的底端抵接，所述第三电机驱动所述支撑件转动以控制所述夹持部的升降。优选地，所述固定件一端的外周面上由端部向中部依次设置有外螺纹和第二环状凸起，所述第一从动臂的第二端设置有连接孔，所述第二从动臂的第一端设置有具有内螺纹的连接孔，所述固定件具有外螺纹的一端依次穿过第一从动臂的第二端的连接孔和所述第二从动臂的第一端的连接孔，并与所述第二从动臂的第一端形成螺纹连接，所述第一从动臂的第二端与所述第二从动臂的第一端通过固定件形成铰接，所述第二环状凸与所述第二从动臂分别位于第一从动臂的两侧且用于限制所述第一从动臂沿所述固定件的轴向移动。优选地，所述第三电机为微型舵机。优选地，所述机器人还包括框架，所述框架包括用于容置所述第一电机的第一容置部和用于容置所述第二电机的第二容置部。与现有技术相比，本专利技术提供的绘图机器人利用平行四边形结构的不稳定特性，将绘图机器人的机械臂组件设计为平行四边形结构，并将设置绘图组件设置在平行四边形结构的顶点，通过两个电机控制两个机械臂的转动角度，平行四边形结构发生形变，从而带动绘图组件移动，使绘图组件能够到达平面上一定范围的任何位置，绘制出令人满意的图像，解决了现有机器人占用体积大、功耗高、消耗材料多的问题。本专利技术提供的绘图机器人结构简单并且体积小，功耗低、消耗材料少，通过使用微型舵机以及特制的固定件，承受的重量，以避免因机械臂受压产生结构形变而造成画图时线条不够平滑，导致图形歪斜等问题。通过使用滚珠轴承和安装在滚珠轴承中的铆钉对两个机械臂进行铰接，将大大降低机械臂转动时的摩擦力，保证良好的绘图效果、使线条平滑美观。本专利技术还提供了一种绘图系统，包括如上所述的绘图机器人以及与所述绘图机器人通信连接的终端设备；所述终端设备用于将待绘制图形转换成包括多个路径点的路径，确定所述路径点的二维坐标，根据所述路径点的二维坐标与所述第一电机和所述第二电机的转动角度的转换关系计算所述路径点的二维坐标对应的所述第一电机和所述第二电机的转动角度，并将得到的所述第一电机和所述第二电机的转动角度发送至所述绘图机器人的控制单元。上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本专利技术的目的。附图说明在下文中将基于仅为非限定性的实施例并参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。其中：图1为本专利技术一实施例提供的绘图机器人的结构示意图；图2为本专利技术一实施例提供的第二从动臂的结构示意图；图3为本专利技术一实施例提供的夹持部的结构示意图；图4为本专利技术一实施例提供的固定件的结构示意图；图5为本专利技术一实施例提供的夹持部与固定件的装配图；图6为本专利技术一实施例提供的框架的结构示意图；图7为本专利技术建立的笛卡尔坐标系。附图标记说明：1、第一主动臂；2、第一从动臂；3、第二从动臂；4、第二主动臂；5、第一电机；6、第二电机；7、第三电机；8、固定件；9、夹持部；10、第一环状凸起；11、第二环状凸起；12、螺纹孔；13、内螺纹；14；支撑件；15、框架；16、第一容置部；17、第二容置部；18、滚珠轴承；19、连接孔；20、铆钉；21、主体；22、外螺纹。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本专利技术中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种绘图机器人，其特征在于，包括：/n机械臂组件，其用于带动绘图组件移动，所述机械臂组件为四个机械臂组成的平行四边形结构，其包括依次铰接的第一主动臂、第一从动臂、第二从动臂和第二主动臂；/n绘图组件，其用于夹持画笔；/n驱动机构，其包括用于驱动所述第一主动臂转动的第一电机、用于驱动所述第二主动臂转动的第二电机以及用于驱动所述绘图组件沿所述第一从动臂与所述第二从动臂两者的铰接部的轴线方向移动的第三电机；所述第一主动臂和所述第二主动臂在电机的驱动下绕同一轴线转动；以及/n控制单元，其用于控制所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机的转动角度。/n

【技术特征摘要】
1.一种绘图机器人，其特征在于，包括：
机械臂组件，其用于带动绘图组件移动，所述机械臂组件为四个机械臂组成的平行四边形结构，其包括依次铰接的第一主动臂、第一从动臂、第二从动臂和第二主动臂；
绘图组件，其用于夹持画笔；
驱动机构，其包括用于驱动所述第一主动臂转动的第一电机、用于驱动所述第二主动臂转动的第二电机以及用于驱动所述绘图组件沿所述第一从动臂与所述第二从动臂两者的铰接部的轴线方向移动的第三电机；所述第一主动臂和所述第二主动臂在电机的驱动下绕同一轴线转动；以及
控制单元，其用于控制所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机的转动角度。


2.根据权利要求1所述的绘图机器人，其特征在于，所述第一主动臂的第一端与所述第一电机的输出轴垂直相连，所述第一主动臂的第二端与所述第一从动臂的第一端铰接，所述第一从动臂的第二端与所述第二从动臂的第一端铰接，所述第二从动臂的第二端与所述第二主动臂的第一端铰接，所述第二主动臂的第二端与所述第二电机的输出轴垂直相连，所述第一电机的输出轴的轴线与所述第二电极的输出轴的轴线重合。


3.根据权利要求1或2所述的绘图机器人，其特征在于，所述机械臂的两端均设置有连接孔，所述连接孔中装置有轴承，两个所述机械臂通过轴承以及安装在轴承中的铆钉形成铰接。


4.根据权利要求1或2所述的绘图机器人，其特征在于，述机械臂组件为四个机械臂组成的菱形结构。


5.根据权利要求2所述的绘图机器人，其特征在于，所述绘图组件包括固定件和夹持部，所述固定件为筒状结构，其分别连接所述第一从动臂的第二端和所述第二从动臂的第一端，使所述第一从动臂和所述第二从动臂形成铰接；所述夹持部套设在所述固定件的外周面上与所述固定件形成滑动连接。


6.根据权利要求5所述的绘图机器人，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈冰夏，徐云岫，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11