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作品名称：智能写字绘图机
学校名称：厦门大学嘉庚学院
参赛队伍：智能写字机
参赛学生：张泽群温斌陈林锦
指导老师：董其缘

详细说明

1.作品设计基本思路

1.1 系统控制的选择
Arduino Uno可以通过其他板进行扩展，如GPS接收机、LCD显示器、网络模块等等。相比其他控制系统，Arduino更容易上手，且它的硬件和软件都是开放的资源，也就是说它的代码、图表、设计等很容易获得。并且市面上Arduino Uno的价钱并不高。因此，选择Arduino来作为本设计的系统控制最为合适。

1.2 传动方式的选择
根据写字绘图机的机械结构，选择带传动作为写字绘图机的传动方式。带传动具有缓冲吸振、传动平稳、噪音小、结构简单、维护方便等优点。带传动可分为以下几类：

1.平带截面形状为矩形，工作表面为内表面，主要用于两轴平行，转向相同的较远距离的传动。
2.V带截面形状为梯形，工作面为两侧面，带轮的轮槽截面也为梯形。在相同张紧力和相同摩擦系数的条件下，V带产生的摩擦力大于平带。
3.圆形带截面形状为圆形，仅用于缝纫机等低速小功率的传动。
4.齿形带也叫同步带，由一根内周表面设有等间距齿的封闭环形胶带和具有相应齿的带轮所组成。运转时，带的凸齿与带轮齿槽相啮合，来传递运动和动力。
目前市面上的很多绘图机都选用滚珠丝杠螺母副作为传动方式，本写字绘图机的结构设计旨在优化传统绘图机的结构故选择同步带来作为传动方式。与其他传动相比，同步带具有以下优点：
（1）.同步带传动是一种啮合传动，小负载下无滑动，确保传动比精确；
（2）.传动效率高，结构紧凑；
（3）.维护方便；
（4）.能吸收振动，噪音小。
值得一提的是，本设计中的同步带传动只采用了一根同步带，实现了X、Y轴的联动，如图1所示。

智能写字机设计说明书.docx

图1同步带传动（1—同步带轮，2—从动轮）

1.3 电机的选择
本文所研制的写字绘图机需要两个电机带动X、Y轴的移动，目前市面上的绘图机多采用伺服电机或步进电机来驱动：
1.伺服电机把信号（控制电压或相位）变换成机械位移，也就是把接收到的电信号变为电机的一定转速或角位移。伺服电机具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性。
2.步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。简单来说，就是当步进驱动器接收到一个脉冲信号时电机就按照设定方向转动一个固定的角度，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量。
本写字绘图机电机需要带动的负载并不大，在考虑成本的前提下选择步进电机来作为驱动机构。

2.创新点
1、能够绘制各类图形文字，精确接受所输入的绘制信息，并且稳定控制机器输出；
2、输入需要的电子版文档即可得出纸质版文档，解放双手，节省时间；
3、产品使用同步带传动方式，同步带传动具有带传动、链传动和齿轮传动的优点。同步带传动由于带与带轮是靠啮合传递运动和动力，故带与带轮之间无相对滑动，能保证绘制图形时的平稳性；
4、采用型号为2GT-6的同步带，具有耐热，耐油，耐磨损等特点，使用寿命较长；
5、产品结构简单但具有写字、绘图、激光雕刻、纸雕等功能，占地面积小且价格相对便宜，经济实惠；
6、产品不仅适用于一种笔的绘制，还适用于各类可绘制工具的绘制，笔的尺寸、落笔角度可调节范围大；产品不仅适用于平面纸张绘制，还可悬挂于墙上进行墙绘以及纸刻等，适用多类场景。
7、在笔架原有的固定方式上，增加了强磁吸附式固定方式，可便于更换各种模块。