李學(xué)林 祝翔 黃丹

摘 要：智能控制的發(fā)展，在不停的改變著我們的生活，代替人們?cè)诠ぷ髦型瓿煞爆嵒蛘吣芰Σ蛔愕氖录Ｔ谶@個(gè)越來越依賴電腦打印的生活中，能夠有一份手工寫的文檔將會(huì)得到更多人的青睞。因此設(shè)計(jì)一個(gè)仿手工寫字的繪圖工具，具有一定的必要性。這里我們采用手機(jī)APP來完成文字和圖片數(shù)據(jù)的采集和分析，通過藍(lán)牙將最終坐標(biāo)數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)，再用單片機(jī)來控制CoreXY結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)寫字與繪圖的功能。

關(guān)鍵詞：繪圖儀；人工智能；機(jī)器人

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.13.102

0 引言

智能機(jī)器人作為一種包含相當(dāng)多學(xué)科知識(shí)的技術(shù)，幾乎是伴隨著人工智能所產(chǎn)生的。而智能機(jī)器人在當(dāng)今社會(huì)變得越來越重要，越來越多的領(lǐng)域和崗位都需要智能機(jī)器人參與、這使得智能機(jī)器人的研究也越來越頻繁。雖然我們現(xiàn)在仍很難在生活中見到智能機(jī)器人的影子。但在不久的將來，隨著智能機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟。隨著眾多科研人員的不懈努力，智能機(jī)器人必將走進(jìn)千家萬戶。更好的服務(wù)人們的生活，讓人們的生活更加舒適和健康。

1 設(shè)計(jì)思路

智能繪圖儀是用手機(jī)APP來采集、分析和發(fā)送要繪制圖形的坐標(biāo)，以MCU為核心，通過藍(lán)牙與手機(jī)APP相連接，來控制Core XY結(jié)構(gòu)來完成相應(yīng)的描點(diǎn)功能。如圖1所示：

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 機(jī)械機(jī)構(gòu)部分

機(jī)械結(jié)構(gòu)部份設(shè)計(jì)經(jīng)過反復(fù)討論研究，結(jié)合多方因素，我們采用了Core XY結(jié)構(gòu)，機(jī)械結(jié)構(gòu)可參考圖2所示，其中十字Core XY鋼架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且易操作，且該結(jié)構(gòu)一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)是通過控制兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)動(dòng)就可以實(shí)現(xiàn)繪圖儀在X方向和Y方向的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)繪圖或?qū)懽值墓δ?，使智能繪圖儀的成本大大降低。

2.2 機(jī)械控制部分

在我們的方案中，單片機(jī)部分主要是完成數(shù)據(jù)的接收和電機(jī)控制，因此不需要大量的數(shù)據(jù)計(jì)算和存儲(chǔ)，因此我們采用了STC12系列單片機(jī)為主控芯片，以藍(lán)牙傳輸模塊為數(shù)據(jù)交互通道，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制。

2.3 App設(shè)計(jì)

我們?yōu)榉奖闶褂谜邔?duì)智能繪圖儀的操作，設(shè)計(jì)研發(fā)出了一款與本智能繪圖儀配套的手機(jī)App，該App操作簡(jiǎn)單，能使使用者快速上手。本App使用時(shí)需要注冊(cè)賬號(hào)和設(shè)置密碼，登錄之后使用者可根據(jù)需要選擇寫字或者繪圖。其界面如圖3所示。

2.4 硬件程序設(shè)計(jì)

MCU接收到來自手機(jī)APP的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，將APP端的理論坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成MCU實(shí)際坐標(biāo)值，為了能夠找到最優(yōu)的坐標(biāo)值，這里我們使用了Bresenham算法來找點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)畫直線、圓弧等功能。如圖4所示：

3 結(jié)語

經(jīng)過我們的不懈努力，智能繪圖儀最終實(shí)現(xiàn)了寫字和繪制簡(jiǎn)易圖形等功能。眾所周知，貴州省是一個(gè)旅游大省，其中少數(shù)民族文化當(dāng)中的蠟染工藝品比較受到游客和當(dāng)?shù)厝说臍g迎。但因其是純手工打造，且價(jià)格比較昂貴，所以很難批量生產(chǎn)，如若將收集民間蠟染文化的圖形于圖形庫，通過控制電腦的操作，將蠟以繪圖的形式進(jìn)行蠟染，將會(huì)在帶來方便的同時(shí)增大工藝品的產(chǎn)量。因此智能繪圖儀的深入研發(fā)，具有一定的必要性。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳玉敏，謝瑋，孟憲民，楊東岳.智能寫字機(jī)器人設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2016，24（01）：266-268.

[2]陳雪華.四自由度寫字機(jī)器人的基礎(chǔ)研究[D].重慶大學(xué)，2005.

[3]李進(jìn)文，何素梅，吳海彬.一種直線插補(bǔ)算法及其在機(jī)器人中的應(yīng)用研究[J].機(jī)電工程，2015，32（07）：966-970.

作者簡(jiǎn)介：李學(xué)林（1990-），貴州湄潭人，本科，助理實(shí)驗(yàn)師，研究方向：電子信息科學(xué)與技術(shù)。