一种书法数字化教学用辅助装置的制作方法

1.本发明涉及数字教育技术领域，尤其涉及一种书法数字化教学用辅助装置。


背景技术：

2.众所周知，汉字由若干笔画组合而成，汉字的书写过程按照顺序逐笔画完成。
3.书法机器人是一种将书法同步至人机交互界面的机器人，对于书法机器人而言，从完整汉字中提取单笔画信息是完成书写的前提和基础。而在现有技术中，书法机器人的书法数字化系统是基于传感器反馈来学习和迭代以提高书写笔画的质量。
4.在实际使用过程中，基于传感器反馈的方式对于静态笔画特性有较好的还原效果，然而在书法练习中，笔画却是处于动态的，在书写过程中，由于每个人书写习惯的不同，同一笔画的书写速度及加速度也是不同的，基于传感器反馈的笔画提取方式在面对具有转折的笔画时(如及
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等)，由于部分笔画在书写过程中会出现突然且连续的转折，在笔画拐点处具有较大的加速度及速度，基于传感器反馈的笔画提取方式在面对较大的加速度及速度的拐点时会产生模糊区域，无法向书法机器人提供准确的笔画数据，可能导致人机交互界面上所呈现的书法与实际所书写的出现较大的误差。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有技术中存在书写速度过快导致书法机器人采集数据误差大的缺点，而提出的一种书法数字化教学用辅助装置。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
7.设计一种书法数字化教学用辅助装置，包括笔杆、笔管、笔头及活动机构，所述笔管固接在所述笔杆上，所述活动机构安装在所述笔管内以对所述笔头进行连接，在所述笔头进行书写时，所述活动机构可令所述笔头相对于所述笔管发生位移。
8.进一步地，所述活动机构包括感应结构及调节结构，其中：
9.所述感应结构位于所述笔管顶部，在所述笔头进行书写时，所述感应结构根据所述笔杆的加速度来驱动所述调节结构；
10.所述调节结构位于所述笔管内、并与所述笔头相连接，以对所述笔头书写时的最大加速度进行调节。
11.进一步地，所述感应结构包括一球体及多个支撑弹簧，所述球体位于所述笔管内部，所述球体的球心位于所述笔管的轴线上，所述支撑弹簧一端固接在所述球体上，另一端固接在所述笔管内壁上。
12.进一步地，所述调节结构包括连接绳、发条、蜗杆、支撑板及复位弹簧，所述支撑板固接在所述笔管内壁上，所述支撑板上可转动的安装有内螺纹管，所述内螺纹管上固接有蜗轮，所述蜗杆可转动的安装在所述笔管内，所述蜗轮与所述蜗杆相匹配，所述发条安装在所述蜗杆上，所述发条的一端固接在所述笔管内壁上，另一端固接在所述蜗杆上，所述连接绳一端缠绕在所述蜗杆上，另一端固接在所述球体上，且所述连接绳始终处于张紧的状态；
13.所述内螺纹管内螺接有螺杆，所述螺杆底端固接有上压盖，所述复位弹簧顶端固接在所述上压盖上，所述复位弹簧底端固接有下压盖，所述下压盖底部通过位移结构与所述笔头连接。
14.进一步地，所述位移结构包括螺柱、连块、第一垫圈、第二垫圈及紧固螺母，所述第一垫圈同轴线固接在所述笔管内，所述螺柱插装在所述第一垫圈内，所述螺柱的一端固接在所述下压盖上，另一端固接在所述连块上，所述螺柱的外径长度小于所述第一垫圈内径的长度，所述第二垫圈套在所述螺柱上，所述紧固螺母螺接在所述螺柱上，所述第二垫圈的外径大于所述第一垫圈的内径。
15.进一步地，所述连块与所述第二垫圈之间的螺柱上套设有垫片，所述垫片厚度与所述第一垫圈的厚度相等。
16.本发明提出的一种书法数字化教学用辅助装置，有益效果在于：该书法数字化教学用辅助装置能够减缓笔头的书写速度，笔头相对于笔杆而言，移动时间会延长，令书法机器人有更多的时间去采集书写笔画的信息，提高笔画数据采集的准确度，以降低书法机器人与实际书写产生的误差。
附图说明
17.图1为本发明提出的一种书法数字化教学用辅助装置的结构示意图。
18.图2为本发明提出的一种书法数字化教学用辅助装置的局部剖面图。
19.图3为本发明提出的一种书法数字化教学用辅助装置的笔管内部的结构示意图。
20.图4为本发明提出的一种书法数字化教学用辅助装置的b处放大图。
21.图5为本发明提出的一种书法数字化教学用辅助装置的位移结构的结构示意图。
22.图6为本发明提出的一种书法数字化教学用辅助装置的图5的俯视图。
23.图7为本发明提出的一种书法数字化教学用辅助装置的a-a向剖面图。
24.图8为本发明提出的一种书法数字化教学用辅助装置的图5的爆炸图。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
26.实施例1
27.参照图1-8，一种书法数字化教学用辅助装置，包括笔杆1、笔管2、笔头3及活动机构，笔管2固接在笔杆1上，活动机构安装在笔管2内以对笔头3进行连接，在笔头3进行书写时，活动机构可令笔头3相对于笔管2发生位移。
28.在书法练习时，使用者在书写过程中手持笔杆1，笔头3触及在文字承载物品上，若使用者书写速度过快，将带动笔杆1产生较大的速度，由于笔头3可相对于笔管2发生位移，在笔杆1速度过大时，受惯性及阻力作用，笔头3会相对于笔管2发生位移，从而令笔头3相对于笔杆1做延时运动，以减缓笔头3的书写速度，笔头3相对于笔杆1而言，移动时间会延长，令书法机器人有更多的时间去采集书写笔画的信息，提高笔画数据采集的准确度，以降低书法机器人与实际书写产生的误差。
29.实施例2
30.进一步地，如图2-8所示，活动机构包括感应结构及调节结构，感应结构包括一球体4及多个支撑弹簧5，球体4位于笔管2内部，球体4的球心位于笔管2的轴线上，支撑弹簧5一端固接在球体4上，另一端固接在笔管2内壁上，调节结构包括连接绳6、发条7、蜗杆8、支撑板9及复位弹簧14，支撑板9固接在笔管2内壁上，支撑板9上可转动的安装有内螺纹管10，内螺纹管10上固接有蜗轮11，蜗杆8可转动的安装在笔管2内，蜗轮11与蜗杆8相匹配，发条7安装在蜗杆8上，发条7的一端固接在笔管2内壁上，另一端固接在蜗杆8上，连接绳6一端缠绕在蜗杆8上，另一端固接在球体4上，且连接绳6始终处于张紧的状态；
31.在书写过程中，若使用者令笔杆1产生较大的加速度，初始状态下的支撑弹簧5无法为球体4提供产生该加速度的力，球体4相对于笔管2而言将发生位移，球体4位移时会拉动连接绳6移动，连接绳6采用不可形变的材料制成，又因连接绳6缠绕在蜗杆8上，在连接绳6移动时将带动蜗杆8转动，蜗杆8转动时会驱动蜗轮11转动，蜗轮11转动将驱动内螺纹管10转动。
32.内螺纹管10内螺接有螺杆12，螺杆12底端固接有上压盖13，复位弹簧14顶端固接在上压盖13上，复位弹簧12底端固接有下压盖15，下压盖15底部通过位移结构与笔头3连接。
33.由于螺杆12螺纹连接在内螺纹管10内，且螺杆12不具有转动的自由度，在内螺纹管10转动时将驱动螺杆12轴向移动，从而令上压盖13上移，上压盖13上移将会拉伸复位弹簧14，复位弹簧14被拉伸后变长，复位弹簧14在径向上的强度将会降低，即进一步地降低了复位弹簧14径向支撑力的上限，笔头3通过位移结构及下压盖15连接在复位弹簧14底部，复位弹簧14径向支撑力上限降低，复位弹簧14能够为笔头3提供最大加速度也会降低，即在笔杆1瞬间出现过大的加速度时，笔头3不会与笔杆1同步出现过大的加速度，以便于书法机器人能够更加准确的采集书写笔画数据。
34.实施例3
35.进一步地，如图5-8所示，位移结构包括螺柱16、连块17、第一垫圈18、第二垫圈19及紧固螺母20，第一垫圈18同轴线固接在笔管2内，螺柱16插装在第一垫圈18内，螺柱16的一端固接在下压盖15上，另一端固接在连块17上，螺柱16的外径长度小于第一垫圈18内径的长度，第二垫圈19套在螺柱16上，紧固螺母20螺接在螺柱16上，第二垫圈19的外径大于第一垫圈18的内径，连块17与第二垫圈19之间的螺柱16上套设有垫片21，垫片21厚度与第一垫圈18的厚度相等。
36.笔头3固接在连块17上，第一垫圈18固接在笔管2内部，第一垫圈1对第一垫圈18及连块17的竖直移动进行限位，令连块17及第一垫圈18仅能够在水平方向上发生位移，即笔头3仅能够在水平方向上位移，无法在竖直方向上位移，确保笔头3的高度在延时运动过程中不会发生变化，以确保笔画宽度的准确性。
37.工作原理：
38.在书法练习时，使用者在书写过程中手持笔杆1，笔头3触及在文字承载物品上，若使用者书写速度过快，将带动笔杆1产生较大的速度，由于笔头3可相对于笔管2发生位移，在笔杆1速度过大时，受惯性及阻力作用，笔头3会相对于笔管2发生位移，从而令笔头3相对于笔杆1做延时运动，以减缓笔头3的书写速度，笔头3相对于笔杆1而言，移动时间会延长，令书法机器人有更多的时间去采集书写笔画的信息，提高笔画数据采集的准确度，以降低
书法机器人与实际书写产生的误差。
39.在书写过程中，若使用者令笔杆1产生较大的加速度，初始状态下的支撑弹簧5无法为球体4提供产生该加速度的力，球体4相对于笔管2而言将发生位移，球体4位移时会拉动连接绳6移动，连接绳6采用不可形变的材料制成，又因连接绳6缠绕在蜗杆8上，在连接绳6移动时将带动蜗杆8转动，蜗杆8转动时会驱动蜗轮11转动，蜗轮11转动将驱动内螺纹管10转动。
40.由于螺杆12螺纹连接在内螺纹管10内，且螺杆12不具有转动的自由度，在内螺纹管10转动时将驱动螺杆12轴向移动，从而令上压盖13上移，上压盖13上移将会拉伸复位弹簧14，复位弹簧14被拉伸后变长，复位弹簧14在径向上的强度将会降低，即进一步地降低了复位弹簧14径向支撑力的上限，笔头3通过位移结构及下压盖15连接在复位弹簧14底部，复位弹簧14径向支撑力上限降低，复位弹簧14能够为笔头3提供最大加速度也会降低，即在笔杆1瞬间出现过大的加速度时，笔头3不会与笔杆1同步出现过大的加速度，以便于书法机器人能够更加准确的采集书写笔画数据。
41.笔头3固接在连块17上，第一垫圈18固接在笔管2内部，第一垫圈1对第一垫圈18及连块17的竖直移动进行限位，令连块17及第一垫圈18仅能够在水平方向上发生位移，即笔头3仅能够在水平方向上位移，无法在竖直方向上位移，确保笔头3的高度在延时运动过程中不会发生变化，以确保笔画宽度的准确性。
42.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。