本实用新型涉及智能机器人设备领域，尤其涉及一种基于步进电机控制抬落笔的口字形智能写字机器人。
背景技术：
伴随人们工作量的增大，书写任务逐渐增加，而书写必须由双手完成大量的书写任务，难以用一种高效率并且准确的方式来完成；另一方面，在生活中经常会遇到一些需要重复书写的场合，如书写邀请函、请贴，或者明星签名等，此时打印或复印一般都无法操作，通过手写又费时费力，因此需要一个能自动写字的装置来代替人的书写。
技术实现要素：
针对现有技术存在的上述问题，本实用新型所提供的一种基于步进电机控制抬落笔的口字形智能写字机器人，采用步进电机驱动书写笔上移和下移，同时辅以位置反馈开关和用于控制步进电机正反转动的主控制板，省略了舵机安装前需要调节角度的环节，大大的提高了写字机器人制造和使用的效率。
为实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种基于步进电机控制抬落笔的口字形智能写字机器人，包括设置有书写区域的口字型的基座，在基座上设置有控制模组和y轴运动系统，在y轴运动系统上设置有能沿y轴移动的滑块，所述滑块上安装有x轴运动系统，在x轴运动系统上设置有能沿x轴移动的直线滑块，所述直线滑块上安装有笔架模组，y轴运动系统和x轴运动系统能带动笔架模组在书写区域内移动；所述笔架模组包括上基座，下基座和滑架，所述直线滑块安装在所述下基座的顶部，所述上基座与下基座之间通过螺柱相互连接，且所述直线滑块和x轴运动系统位于所述上基座和下基座之间，所述上基座的上方安装有升降步进电机，所述下基座前侧面上安装有竖直滑轨，所述竖直滑轨上可活动的套装有笔架滑块，所述笔架滑块的前侧面与所述滑架的后侧面固定连接，所述升降步进电机用于驱动所述滑架上移或下移，所述滑架的前侧面上设置有持笔架，所述持笔架上设置有置笔槽，所述持笔架的右侧设置有用于将书写笔推向所述置笔槽并固定的固定夹，位于所述滑架上方的上基座上设置位置反馈开关，所述位置反馈开关与所述控制模组电性连接，所述升降步进电机受控于所述控制模组。
在其中一个实施例中，所述上基座的前侧面上设置有通孔，所述滑架的表面设置有竖直的腰形孔，所述升降步进电机的主轴依次穿过所述上基座前侧面上的通孔和所述滑架表面上的腰形孔，位于所述上基座和滑架之间的步进电机主轴上还安装有凸轮，所述凸轮的安装孔的圆心到其末端的距离大于所述升降步进电机主轴的中心至所述位置反馈开关下沿的距离。
在其中一个实施例中，所述下基座与所述滑架之间设置有回位弹簧，所述滑架后侧面的右上角处设置有第一定位销，所述下基座前侧面的左下角处设置有第二定位销，所述回位弹簧的上下两端分别与所述第一、第二定位销连接。
在其中一个实施例中，所述y轴运动系统包括设置在基座左右两侧的y轴，所述滑块分别安装在左右两侧的y轴上，在所述基座的后侧的左端设置有带驱动轮的第一电机，在所述基座的后侧的右端设置有带驱动轮的第二电机，在所述基座的前侧的左端设置有第一、第二从动轮，在所述基座的前侧的右端设置有第三、第四从动轮；所述x轴运动系统包括两端分别与所述滑块连接的x轴，在所述x轴上设置有直线滑轨，所述直线滑块安装在直线滑轨上，位于所述x轴的左前转角处设置有第五从动轮，位于所述x轴的左后转角处设置有第六从动轮，位于所述x轴的右前转角处设置有第七从动轮，位于所述x轴的右后转角处设置有第八从动轮，还包括用于联动所述y轴运动系统和x轴运动系统的第一同步带和第二同步带，所述第一同步带的一端与位于所述下基座的上侧面后端的所述螺柱连接，所述第一同步带的另一端依次绕过第六从动轮、第一电机的驱动轮、第一从动轮、第三从动轮和第七从动轮与位于所述下基座的上侧面前端的所述螺柱连接；所述第二同步带的一端与位于所述下基座的下侧面后端的所述螺柱连接，所述第二同步带的另一端依次绕过第八从动轮、第二电机的驱动轮、第四从动轮、第二从动轮和第五从动轮与位于所述下基座的下侧面前端的所述螺柱连接，所述第一电机的驱动轮和第二电机的驱动轮同向旋转时，所述笔架模组沿着所述直线滑轨作横向移动，所述第一电机的驱动轮和第二电机的驱动轮反向旋转时，所述笔架模组和x轴沿着所述y轴作纵向移动。
在其中一个实施例中，所述第一电机的驱动轮和第二电机的驱动轮同步逆时针转动时，笔架模组沿直线滑轨向基座左侧靠近；所述第一电机的驱动轮和第二电机的驱动轮同步顺时针转动时，笔架模组沿直线滑轨向基座右侧靠近；所述第一电机的驱动轮顺时针转动、而第二电机的驱动轮同步逆时针转动时，笔架模组沿所述y轴向基座的前端靠近；所述第一电机的驱动轮逆时针转动、而第二电机的驱动轮同步顺时针转动时，笔架模组沿所述y轴向基座的后端靠近；在所述第一电机的驱动轮和第二电机的驱动轮存在速度差时，笔架模组能偏离所述直线滑轨和y轴倾斜移动。
在其中一个实施例中，所述控制模组安装在所述基座的后边框的内侧面上的中间位置。
在其中一个实施例中，所述基座的四个转角处分别设置有支撑腿，所述支撑腿的下端套装有橡胶套，橡胶套具有防滑功能，防止机器人在写字过程中出现移动的现象。
与现有技术相比，本实用新型提供的一种基于步进电机控制抬落笔的口字形智能写字机器人具有以下优点：
首先，本实用新型所提供的一种基于步进电机控制抬落笔的口字形智能写字机器人，具有口字型的基座，笔架模组通过y轴运动系统和x轴运动系统在口字型内部的书写区域内进行书写，具有结构紧凑、性能可靠、动作灵敏、运动位移精度高、寿命长等优点，适用于重复性较高的工作场合，特别是书写一些邀请函、请贴等，来代替人的书写；
其次，省略了采用舵机驱动书写笔上移和下移的写字机器人在舵机安装前需要调节角度的环节，大大的提高了写字机器人制造和使用的效率；
最后，优化了整个写字机器人的整体结构，使之变得更加合理，为消费者提供了更加方便快捷的使用体验。
附图说明
图1为本实用新型一个实施例的正面结构示意图；
图2为图1向右翻转180度后本实用新型一个实施例的背面结构示意图。
具体实施方式
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
如图1-图2所示，为了便于描述，本实用新型中的“上”“下”“左”“右”“前”“后”方位基准以附图1所示的方位为准；
一种基于步进电机控制抬落笔的口字形智能写字机器人，包括设置有书写区域1的口字型的基座2，在基座2上设置有控制模组26和y轴运动系统，在y轴运动系统上设置有能沿y轴24移动的滑块21，滑块21上安装有x轴运动系统，在x轴运动系统上设置有能沿x轴22移动的直线滑块，直线滑块上安装有笔架模组，y轴运动系统和x轴运动系统能带动笔架模组在书写区域1内移动；笔架模组包括上基座3，下基座8和滑架5，直线滑块安装在下基座8的顶部，上基座3与下基座8之间通过螺柱30相互连接，且直线滑块和x轴运动系统位于上基座3和下基座8之间，上基座3的上方安装有升降步进电机10，下基座8前侧面上安装有竖直滑轨，竖直滑轨上可活动的套装有笔架滑块，笔架滑块的前侧面与滑架5的后侧面固定连接，升降步进电机10用于驱动滑架5上移或下移，滑架5的前侧面上设置有持笔架7，持笔架7上设置有置笔槽，持笔架7的右侧设置有用于将书写笔推向置笔槽并固定的固定夹6，位于滑架5上方的上基座3上设置位置反馈开关4，位置反馈开关4与控制模组26电性连接，升降步进电机10受控于控制模组26。
具体的，上基座3的前侧面上设置有通孔，滑架5的表面设置有竖直的腰形孔9，升降步进电机10的主轴依次穿过上基座3前侧面上的通孔和滑架5表面上的腰形孔9，位于上基座3和滑架5之间的步进电机10的主轴上还安装有凸轮，凸轮的安装孔的圆心到其末端的距离大于升降步进电机10的主轴的中心至位置反馈开关4下沿的距离。
优选的，下基座8与滑架5之间设置有回位弹簧，滑架5的后侧面的右上角处设置有第一定位销，下基座8的前侧面的左下角处设置有第二定位销，回位弹簧的上下两端分别与第一、第二定位销连接。
具体的，y轴运动系统包括设置在基座左右两侧的y轴24，滑块21分别安装在左右两侧的y轴24上，在基座2的后侧的右端设置有带驱动轮的第一电机25，在基座2的后侧的左端设置有带驱动轮的第二电机27，在基座2的前侧的右端设置有第一从动轮19和第二从动轮18，在基座2的前侧的左端设置有第三从动轮16和第四从动轮17；x轴运动系统包括两端分别与滑块21连接的x轴22，在x轴22上设置有直线滑轨13，直线滑块安装在直线滑轨13上，位于x轴22的右前转角处设置有第五从动轮20，位于x轴22的右后转角处设置有第六从动轮23，位于x轴22的左前转角处设置有第七从动轮15，位于x轴22的左后转角处设置有第八从动轮14，还包括用于联动y轴运动系统和x轴运动系统的第一同步带29和第二同步带28，第一同步带29的一端与位于下基座8的上侧面后端的螺柱30连接，第一同步带29的另一端依次绕过第六从动轮23、第一电机25的驱动轮、第一从动轮19、第三从动轮16和第七从动轮15与位于下基座8的上侧面前端的螺柱30连接；第二同步带28的一端与位于下基座8的下侧面后端的螺柱30连接，第二同步带28的另一端依次绕过第八从动轮14、第二电机27的驱动轮、第四从动轮17、第二从动轮18和第五从动轮20与位于下基座8的下侧面前端的螺柱30连接，第一电机25的驱动轮和第二电机27的驱动轮同向旋转时，笔架模组沿着直线滑轨13作横向移动，第一电机25的驱动轮和第二电机27的驱动轮反向旋转时，笔架模组和x轴22沿着y轴24作纵向移动。
具体的，第一电机25的驱动轮和第二电机27的驱动轮同步逆时针转动时，笔架模组沿直线滑轨13向基座2左侧靠近；第一电机25的驱动轮和第二电机27的驱动轮同步顺时针转动时，笔架模组沿直线滑轨13向基座2右侧靠近；第一电机25的驱动轮顺时针转动、而第二电机27的驱动轮同步逆时针转动时，笔架模组沿y轴24向基座2的前端靠近；第一电机25的驱动轮逆时针转动、而第二电机27的驱动轮同步顺时针转动时，笔架模组沿y轴24向基座2的后端靠近；在第一电机25的驱动轮和第二电机27的驱动轮存在速度差时，笔架模组能偏离直线滑轨13和y轴24倾斜移动。
优选的，控制模组26安装在基座2的后边框的内侧面上的中间位置。
优选的，基座2的四个转角处分别设置有支撑腿12，支撑腿12的下端套装有橡胶套11，橡胶套11具有防滑功能，防止机器人在写字过程中出现移动的现象。
本实用新型的工作原理是：将书写笔通过固定夹6固定在持笔架7的置笔槽内后，通过控制模组26控制升降步进电机10转动，进而带动升降步进电机10主轴上的凸轮来驱动滑架5向上移动实现抬笔动作；当滑架5上沿接触位置反馈开关4并使其开关弹片闭合后，此时位置反馈开关4将会传送一个信号至控制模组26，控制模组26收到来自位置反馈开关4的信号后立即控制升降步进电机10反转，此时滑架5在回位弹簧的作用下快速下移实现落笔动作。
因此，由上述内容可以得出，本实用新型所提供的一种基于步进电机控制抬落笔的口字形智能写字机器人，采用步进电机驱动书写笔上移和下移，同时辅以位置反馈开关4和用于控制步进电机10正反转动的控制模组26，省略了舵机安装前需要调节角度的环节，大大的提高了写字机器人制造和使用的效率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
1.一种基于步进电机控制抬落笔的口字形智能写字机器人，包括设置有书写区域的口字型的基座，在基座上设置有控制模组和y轴运动系统，在y轴运动系统上设置有能沿y轴移动的滑块，所述滑块上安装有x轴运动系统，在x轴运动系统上设置有能沿x轴移动的直线滑块，所述直线滑块上安装有笔架模组，y轴运动系统和x轴运动系统能带动笔架模组在书写区域内移动；其特征在于，所述笔架模组包括上基座，下基座和滑架，所述直线滑块安装在所述下基座的顶部，所述上基座与下基座之间通过螺柱相互连接，且所述直线滑块和x轴运动系统位于所述上基座和下基座之间，所述上基座的上方安装有升降步进电机，所述下基座前侧面上安装有竖直滑轨，所述竖直滑轨上可活动的套装有笔架滑块，所述笔架滑块的前侧面与所述滑架的后侧面固定连接，所述升降步进电机用于驱动所述滑架上移或下移，所述滑架的前侧面上设置有持笔架，所述持笔架上设置有置笔槽，所述持笔架的右侧设置有用于将书写笔推向所述置笔槽并固定的固定夹，位于所述滑架上方的上基座上设置有位置反馈开关，所述位置反馈开关与所述控制模组电性连接，所述升降步进电机受控于所述控制模组。
2.根据权利要求1所述的一种基于步进电机控制抬落笔的口字形智能写字机器人，其特征在于，所述上基座上设置有通孔，所述滑架的表面设置有竖直的腰形孔，所述升降步进电机的主轴依次穿过所述上基座上的通孔和所述滑架表面上的腰形孔，位于所述上基座和滑架之间的升降步进电机主轴上还安装有凸轮，所述凸轮的安装孔的圆心到凸轮末端的距离大于所述升降步进电机主轴的中心至所述位置反馈开关下沿的距离。
3.根据权利要求2所述的一种基于步进电机控制抬落笔的口字形智能写字机器人，其特征在于，所述下基座与所述滑架之间设置有回位弹簧，所述滑架后侧面的右上角处设置有第一定位销，所述下基座前侧面的左下角处设置有第二定位销，所述回位弹簧的一端与所述第一定位销连接，另一端与所述第二定位销连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于步进电机控制抬落笔的口字形智能写字机器人，其特征在于，所述y轴运动系统包括设置在基座左右两侧的y轴，所述滑块分别安装在左右两侧的y轴上，在所述基座的后侧的右端设置有带驱动轮的第一电机，在所述基座的后侧的左端设置有带驱动轮的第二电机，在所述基座的前侧的右端设置有第一、第二从动轮，在所述基座的前侧的左端设置有第三、第四从动轮；所述x轴运动系统包括两端分别与所述滑块连接的x轴，在所述x轴上设置有直线滑轨，所述直线滑块安装在直线滑轨上，位于所述x轴的右前转角处设置有第五从动轮，位于所述x轴的右后转角处设置有第六从动轮，位于所述x轴的左前转角处设置有第七从动轮，位于所述x轴的左后转角处设置有第八从动轮，还包括用于联动所述y轴运动系统和x轴运动系统的第一同步带和第二同步带，所述第一同步带的一端与位于所述下基座的上侧面后端的所述螺柱连接，所述第一同步带的另一端依次绕过第六从动轮、第一电机的驱动轮、第一从动轮、第三从动轮和第七从动轮与位于所述下基座的上侧面前端的所述螺柱连接；所述第二同步带的一端与位于所述下基座的下侧面后端的所述螺柱连接，所述第二同步带的另一端依次绕过第八从动轮、第二电机的驱动轮、第四从动轮、第二从动轮和第五从动轮与位于所述下基座的下侧面前端的所述螺柱连接，所述第一电机的驱动轮和第二电机的驱动轮同向旋转时，所述笔架模组沿着所述直线滑轨作横向移动，所述第一电机的驱动轮和第二电机的驱动轮反向旋转时，所述笔架模组和x轴沿着所述y轴作纵向移动。
5.根据权利要求4所述的一种基于步进电机控制抬落笔的口字形智能写字机器人，其特征在于，所述第一电机的驱动轮和第二电机的驱动轮同步逆时针转动时，笔架模组沿直线滑轨向基座左侧靠近；所述第一电机的驱动轮和第二电机的驱动轮同步顺时针转动时，笔架模组沿直线滑轨向基座右侧靠近；所述第一电机的驱动轮顺时针转动、而第二电机的驱动轮同步逆时针转动时，笔架模组沿所述y轴向所述基座的前端靠近；所述第一电机的驱动轮逆时针转动、而第二电机的驱动轮同步顺时针转动时，笔架模组沿所述y轴向所述基座的后端靠近；在所述第一电机的驱动轮和第二电机的驱动轮存在速度差时，笔架模组能偏离所述直线滑轨和y轴倾斜移动。
6.根据权利要求1所述的一种基于步进电机控制抬落笔的口字形智能写字机器人，其特征在于，所述控制模组安装在所述基座的后边框的内侧面上的中间位置。
7.根据权利要求1所述的一种基于步进电机控制抬落笔的口字形智能写字机器人，其特征在于，所述基座的四个转角处分别设置有支撑腿，所述支撑腿的下端套装有橡胶套。
技术总结