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毛笔字粗浅研究(1)--硬件搭建

这是春节假期的娱乐项目. 我做了一个能够模仿手腕运动能力的绘图仪. 真正的快乐还是来自于创造的过程啊.

brush

主体的部分来自于makeblock的xy plot. 在此称赞一下makeblock的机械部分, 铝制的框架比小时候玩的上海玩具十七厂的"创"系列要精巧不少, 而且设计上也要好很多. 精度和强度也高出不少. 我觉得在某些情况下甚至可以考虑直接用到光学平台上了.

原作的绘图仪有两个步进电机和一个舵机控制, 步进电机控制xy平面上的移动, 舵机控制笔的抬起和放下.

xy plotter

这个结构用来写钢笔字是可以的, 因为并不需要控制笔管的方向. 但写毛笔字不够, 如前一篇毛笔字粗浅研究00中所描述的, 在写毛笔字时要通过手腕的运动, 控制毛笔的倾倒, 以使笔锋能够行走在笔画的中央. 侧锋

所以, 除了笔管在xy方向上的运动, 还需要能够控制笔管的倾侧. 当然笔在运行时还有轻重, 也就是在z轴方向的运动.

于是, 执笔的部分是这样的:

执笔 v51

由3个舵机来控制, 最上方的舵机配合一个齿轮来控制z轴的运动,下方是由两个舵机组成的两自由度控制部分, 这样笔管就可以向各个方向倾倒. 整体再通过螺丝连接到xy plotter的其他部分上(青色的梁).

需要控制的电机一共有5个:

  • 两个步进电机控制xy平面上的运动.
  • 三个舵机控制笔管的倾斜和z轴的运动.

对比一下其他常见的机械臂, 一般最少也是6个自由度的. 6 DOF

那么缺少的是什么呢? 仔细看一下, 会发现没有毛笔的笔管绕自身长轴的旋转. 在黄简讲书法课程中, 要求对笔的控制是通过手腕而不是手指, 如果使用手指, 那么就可以在一定范围内完成笔管绕自身长轴的旋转, 大约有+/-90度, 如果禁止, 那么就丢失了一个自由度. 屏幕快照 2018-02-26 01.13.48

3D模型下载

实际操作中, 稳定z轴移动的两个圆柱不是打印的, 而是用纸卷的, 其实用A4纸裁好尺寸, 然后卷成足够紧密的纸卷, 外表再用胶带粘好, 还是很结实的, 而且表面光滑, 比打印一个轴效果更好.