王昆 李昊天 时一顺 张硕 宋艳芳

摘要：本文基于嵌入式系统技术设计开发了一款智能写字机器人。可以用于替代人类完成书写任务，以及应用于基础教育领域。

关键词：Arduino、辅助教育、写字机器人

1.总体技术框架

整体系统由电脑端、手机移动端、Arduino UNO控制器、電机驱动设备、舵机和电机6部分组成。电脑端和手机移动端是上位机控制器、下位机控制器由Arduino UNO系统构成、电机和舵机是下位机的执行器。上位机电脑端将想让机器人写的内容经过奎享软件转换成文件后缀为.nc或.gcode的文件。然后电脑端通过串口将文件发给下位机使智能书写机器人执行文件中的坐标信息。由下位机控制器控制电机和舵机的程序控制机器人完成写字的动作。

电机和同步带组合是机器人的执行器。当电机收到控制器发来的脉冲时，就能让写字臂前进或后退。步进电机通过施加足够功率和频率的电脉冲依次控制绕组进行操作。控制脉冲信号和电平方向是由脉冲分配器来负责接收，各相状态控制绕组会依次给电机信号，电机根据信号做出反应。电机转动的速度和舵机升降都是由控制脉冲控制。

2.写字机器人算法

2.1像素扫描算法

上位机PC端将想要写的图片内容经过可以转换的图片处理软件转换成坐标文件。之后的操作就转到上位机写字软件或者上位机手机APP使用最后生成的文件发送给下位机控制器，控制器经过内部程序的转换后输出脉冲控制电机和舵机。……