CN109118875B - 书写工具 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种书写工具，包括笔管、引导元件、运动感测器以及控制器，其中笔管的端部设有一笔头，引导元件及运动感测器设置于笔管上，且引导元件受控于控制器。在书写过程中，运动感测器检测用户手持笔管书写时的文字与笔法特征，控制器控制引导元件产生引导作用力，以引导书写时的文字与笔法特征趋近或等同于预备书写的文字与笔法特征。因此，本发明可藉由书写工具训练用户临摹名家的书法或主动引导用户运笔，以引导用户写出与预备书写的文字与笔法特征相对应的文字与笔法特征。

Description

书写工具

技术领域

本发明涉及一种书写工具，且特别涉及一种用于运笔训练、临摹或引导书写的书写工具。

背景技术

书法是中华文化重要的一环。初学者在学习书法上，须学会运笔以及基本的笔法，再采用临摹的方式学会如何控制书写力道及笔画的粗细。尤其是在字体结构上以及美感上，各家的笔法有其独特风格，若不通过勤奋练习及临摹，难以习得一手好书法。

然而，目前市面上并无具有临摹或学习功能的书写工具，因此，如何开发出一种通过握笔训练、临摹或主动引导书写来学习各家的笔法的书写工具，以快速掌握书写的要点，实为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种书写工具，可通过握笔训练、临摹或主动引导书写来学习名家的笔法。

根据本发明一实施例，提出一种书写工具，包括笔管、引导元件、运动感测器以及控制器，其中笔管端部设有一笔头，引导元件及运动感测器设置于笔管上，且引导元件受控于控制器。在书写过程中，运动感测器检测用户手持笔管书写时的文字与笔法特征，并将文字与笔法特征传输至控制器，控制器根据用户预备书写的文字与笔法特征，进行预备书写的文字与笔法特征与书写时的文字与笔法特征之间的比较分析，在预备书写的文字与笔法特征与书写时的文字与笔法特征出现差异时，控制器控制引导元件产生引导作用力，以引导书写时的文字与笔法特征趋近或等同于预备书写的文字与笔法特征。

因此，本发明可藉由书写工具训练用户临摹名家的书法或主动引导用户运笔，以引导用户写出与预备书写的文字与笔法特征相对应的文字与笔法特征，提升大众对于书法的兴趣及书写汉字的动机。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1绘示依照本发明一实施例之书写工具的方框图；

图2A绘示用户以手握持书写工具的示意图；

图2B绘示图2A的书写工具的内部示意图；

图2C绘示字帖数据储存单元中所储存的基本笔法的示意图；

图3A至图3C绘示利用旋转力矩产生用以引导书写的引导元件的示意图；

图3D至图3E绘示另一种利用旋转力矩产生用以引导书写的引导元件的示意图；

图4绘示另一种引导元件的示意图；

图5绘示配置偶数个配重锤的引导元件的俯视示意图；

图6绘示配置奇数个配重锤的引导元件的俯视示意图；

图7A及图7B分别绘示书写「一」字的过程中笔管未受引导时与受引导时的比较；

图7C及图7D至7G分别绘示书写「大」字的过程中笔管未受引导时与受引导时的比较；

图8A及图8B绘示书写工具因旋转力矩而产生偏斜或位移的示意图；

图9绘示依照本发明另一实施例的书写工具的方框图；

图10A及图10B绘示依照本发明一实施例的书写工具的示意图；

图11绘示设置于轴向支撑部上的致动器的示意图；

图12绘示另一种设置于轴向支撑部上的致动器的示意图；

图13A至图13B绘示依照本发明一实施例的书写工具的示意图。

具体实施方式

在本文中，参照所附的附图仔细地描述本发明的一些实施例，但不是所有实施例都有表示在附图中。实际上，这些发明可使用多种不同的变形，且并不限于本文中的实施例。相对的，本发明提供这些实施例以满足应用的法定要求。图中相同的参考符号用来表示相同或相似的元件。

请参照图1，书写工具100包括笔头110、笔管120、引导元件130、运动感测器140以及控制器150。控制器150例如是由集成电路、硬件及/或应用程序组成的驱动单元、分析单元以及数据储存单元等。该驱动单元控制引导元件130并且设于笔管120上，该分析单元进行预备书写的文字与笔法特征与书写时的该文字与笔法特征之间的比较分析，该分析单元设于手机、电脑或数据云上且通过无线进行数据运算或者设于笔管120上，数据储存单元例如记忆体，用以储存字帖数据、文字及名家的笔法特征。

在书写过程中，该运动感测器140检测用户手持该笔管120书写时的文字与笔法特征，并将检测该文字与笔法特征的信号传输至该控制器150，该控制器150根据用户预备书写的文字与笔法特征，进行预备书写的该文字与笔法特征与书写时的该文字与笔法特征之间的比较分析，在预备书写的该文字与笔法特征与书写时的该文字与笔法特征出现差异时，该控制器150控制该引导元件130产生引导作用力，以引导书写时的该文字与笔法特征趋近或等同于预备书写的该文字与笔法特征。

请参照图2A及图2B，笔头110装设于笔管120的端部，而引导元件130设置于笔管120的内部或外部，并且引导元件130可藉由马达或微机电的致动、机械力转动或移动而产生使笔管120位移的引导作用力。此外，控制器150还可通过信号传输器160来传送信号至外部装置及接收由外部装置(图未绘示)输入的信号，外部装置例如是电脑、手机或移动平板等计算机单元。因此，可减少笔管120内需设置的元件数量，以减轻书写工具重量并且增加分析速度与准确度。在一实施例中，运动感测器140设置于笔管120上，例如包括检测书写工具100的位移量、方位角及/或速度的陀螺仪、重力感测器(G-sensor)或其它合适感测器。运动感测器140可检测书写工具100在X、Y及Z轴向中一个轴向、二个轴向或三个轴向的位移量、方位角及/或移动速度，以即时产生相对应轴向上的位移信号、角位移信号及/或角速度信号等。此外，运动感测器140还可包括笔头压力感测器142，设置于笔头110中，笔头压力感测器142例如是压电转换元件。

在一实施例中，笔头110可以是毛发、塑胶或橡胶等软性材质，但本发明不以此为限，笔头可沾墨水，并且大致上呈上宽下窄的圆锥形。在一实施例中，书写工具100更包括一墨水匣，其可配置于笔管120内，用以补充墨水给笔头110。

在一实施例中，用户可通过施压笔头110，使笔头110的尖端产生形变，并带动笔管120沿着预定的方向移动，即可在纸张上进行运笔及基本的笔法的练习。在一实施例中，书写工具100可通过压力感测器142来检测笔头110被施压后的形变量以及通过运动感测器140(或位移感测器141)来检测笔头110运笔时移动的方向，以得知用户欲书写的笔法或文字为何。例如：图2C中，书写永字八法中的「点」笔法时，笔头先略微下压，再往右下方慢慢扩大范围，最后停顿、提笔。书写永字八法中的「短撇」笔法时，笔头完全下压，再往左下方顺势撇出并收笔。其他永字八法中的「横」、「竖」、「钩」、「挑」、「长撇」及「捺」等笔法，也有相对应的笔头形变量及移动的方向，在此不再赘述。

除了运笔及基本的笔法练习之外，本实施例的书写工具还可通过字帖数据储存单元D1所储存的文字来判断用户欲书写的文字及笔法。字帖数据储存单元D1所储存的文字例如是名家的书法字及其笔法特征，如颜真卿、柳公权等名家的书法及其笔法特征，但不限定字帖数据储存单元D1所储存的文字一定要是汉字，其亦可为汉字以外的文字、符号等。此外，字帖数据储存单元D1中还可储存名家的笔法特征，特别是在名家笔法的中段或末端的特征，以使控制器150可依循此笔法的中段或末段特征控制引导元件130产生引导。

因此，用户可从该字帖数据储存单元D1中选取预备书写的该文字与笔法特征，或依控制器150根据运动感测器140检测出书写时的文字与笔法特征并与该字帖数据储存单元D1中储存的文字与笔法特征进行比对后，由用户确认预备书写的该文字与笔法特征，又或依控制器150根据运动感测器140检测出该文字与笔法特征即时分析，并与字帖数据储存单元D1中储存的文字与笔法特征进行实时比对后自动确定预备书写的该文字与笔法特征。

请参照图2B，控制器150可依据笔头压力感测器142及/或位移感测器141输出的信号，寻找字帖数据储存单元D1中与用户欲书写的字相对应的笔法，接着，控制器150再控制引导元件130产生致动、偏斜或位移，以引导手H1往预定的方向运笔。上述为了引导而产生的致动或位移不限定一次或多次，视用户运笔的情况而定，若用户运笔的位移量不够、下笔的力量不够或没有掌握到该有的笔法特征，引导元件130可视情况再次产生引导。

引导元件130可采用马达、液压缸、微机电、齿轮、推杆或以上至少两个元件的组合产生位移所需的作用力来引导。以下就不同型态的致动器产生力矩的实施例进行说明，但本发明不以此为限，本发明的书写工具亦可将以下实施例合并或混合使用，例如在图3A至图3E中致动器131产生的作用力可以是对应于较小笔法特征的引导，而在图10A-10B及图13A-13B中致动器231或331产生的作用力可以是对应于较大笔法特征的引导。

请参照图2B，引导元件130包括多个致动器131，其配置于笔管120的内部，然亦可配置于笔管120的外部。致动器131受控于控制器150。在一实施例中，致动器131包括第一致动器1311、第二致动器1312、第三致动器1313、第四致动器1314、第五致动器1315、第六致动器1316、第七致动器1317及第八致动器1318。在本实施例中，致动器131的数量是以八个为例说明，然亦可少于4个或多于8个，如16个。当致动器131的数量愈多时，引导的灵敏度愈高。

在一实施例中，致动器131例如是偏心马达或电磁感应致动元件等。其中，偏心马达以偏心轮旋转时质点不在旋转轴上而产生致动，当设置多个偏心马达在不同方位上时，藉由不同方位上产生的净分力，以促进笔管往引导作用力的方向移动或抑制笔管往非引导作用力的方向移动，详细的内容请参照下文及图3A至3E及图8A及8B的说明。此外，电磁感应致动元件藉由磁力改变而产生致动力，当设置多个电磁感应致动元件在不同方位上时，藉由不同方位上产生的净分力，以引导或提示笔头往引导方向书写。

另外，若用户未掌握到书写的要领而书写错误，使得笔头110未往引导作用力的方向移动时，还可藉由致动器131产生抑制的作用力来提醒用户。此时，用户可察觉到书写错误时来自于致动器131产生的阻力，进而修正书写的方向或笔法，往正确的引导方向书写。

在另一实施例中，上述致动器131可包括利用飞轮(flywheel)来产生引导作用力。举例而言，致动器131包括设置于笔管120上的飞轮，当笔头110未往引导作用力的方向移动时，利用飞轮的惯性力矩产生与错误的书写方向相反的阻力，让用户察觉到有阻力存在，进而修正书写的方向或笔法。另外，飞轮也可做为顺向引导笔头110往引导作用力的方向移动的助力。

在一实施例中，图2B中的第一致动器1311及第二致动器1312例如沿X轴向配置，其分别引导往用户左方位移或往用户右方位移，或是产生任何笔法中与X轴向有关的引导。请参照图3A至图3C及图8A及图8B的作用原理，当用户轻轻地握住笔管120时，二个致动器131瞬间产生致动(例如液压缸132驱动活塞133往上及往下)而分别撞击上板121及下板122时，笔管120在X轴向上被旋转力矩带动而产生倾斜或位移，即可控制笔头110写出与X轴向的引导有关的笔法特征，包括引导用户写出例如永字八法中的「横」笔法中段或末端的笔法特征，也可能是其他笔法中与X轴向引导有关的笔法特征。另外，在图4中绘示三个致动器131的实施例，其中二个致动器131在一侧产生更多变化组合的作用力，另一个致动器131在另一侧。致动器131亦可为在不同方位上的三个、五个或七个致动器，不限定为偶数个。

此外，图2B中的第三致动器1313及第四致动器1314例如沿Z轴向配置，其分别引导往-Z轴方向位移或往+Z轴方向位移，或是产生任何笔法中与Z轴向有关的位移的引导。请参照图3A至图3C及图8A及8B的作用原理，当用户轻轻地握住笔管120时，二个致动器131瞬间致动而分别撞击上板121及下板122时，笔管在Z轴向上被旋转力矩带动而产生倾斜或位移，即可控制笔头110写出与Z轴向有关的笔法特征，包括引导或提示用户写出例如永字八法中的「竖」笔法中段或末端的笔法特征，也可能是其他笔法中与Z轴向引导有关的笔法特征。

另外，图2B中的其余的第五致动器1315、第六致动器1316、第七致动器1317与第八致动器1318中的任一者可位于第一致动器1311、第二致动器1312、第三致动器1313与第四致动器1314的相邻二者之间，其作用原理请参照图3A至图3C及图8A及图8B，可控制笔头110写出与相对应的轴向(例如45度、135度、225度及315度)有关的笔法特征，包括引导写出例如永字八法中的「点」、「钩」、「挑」、「长撇」、「短撇」及「捺」等笔法中段或末端的笔法特征。

在图3A至图3C中，中心轴123设置于笔管120中并可藉由二连杆124连接于二个致动器131之间，以使致动器131未致动时保持在水平位置上。致动器131例如以电磁感应、液压或气压驱动活塞133的方式产生引导作用力，各个活塞133可经由阀门控制分别朝向上板121或下板122的方向移动，以撞击上板121或下板122，因此可产生使笔管120相对于中心轴123旋转的引导作用力。

另外，请参照图3D及图3E，上述的引导作用力亦可藉由一伺服马达125及偏心的二配重锤126产生。也就是说，伺服马达125位在中心轴上，配重锤126藉由连杆124连接至伺服马达125。伺服马达125带动配重锤126产生引导作用力(包含旋转力矩)，以控制笔头写出与相对应的轴向有关的笔法特征。另外，在图5及图6中绘示二个及三个配重锤126的实施例。也就是说，配重锤126亦可为在不同方位上的三个、五个或七个致动器，不限定为偶数个。

在持续书写的过程中，控制器150亦可持续分析笔头110书写的是哪一个字中的笔法或哪一个名家的笔法。在一实施例中，用户对于各家的笔法已经有临摹经验时，本实施例的书写工具还可在写书各家笔法的中段或后段时，引导或提示用户开始临摹名家的笔法特征，以展现名家的风格。

以「永」字为例来说，在笔头110书写完「点」笔法后，运动感测器140检测到由左上至右下的位移量，控制器150从字帖数据储存单元D1内分析出笔头110可能是在写「永」字、「于」字、「宝」字及「社」字等有「点」笔法的文字；接着，在笔头110接着书写完「横」笔法后，运动感测器140检测到由左至右的位移量，控制器150从「于」字、「宝」字与及「社」中排除「宝」字；接着，当运动感测器140检测到「横」笔法停在「点」笔法位置下方，并往下开始移动时，控制器150从「永」字、「于」字与及「社」字中排除「于」字和「社」字，因此控制器150确认笔头110正在书写的是「永」字，接着，控制器150可根据后续中段或后段的笔法进行名家笔法特征的引导，若用户未根据引导的方向书写，控制器150还可根据预备书写与正在书写时的该文字与笔法特征之间的差异修正书写的方向，以引导往正确的引导方向书写。

综上可知，在笔头110书写过程中，控制器150除了分析笔头110的笔划及/或运笔顺序，还可控制位于不同方位上的致动器131依序产生位移或偏斜来引导或提示笔头110写出与引导方向相对应的笔法特征。

在另一种书写方法中，信号传输器160例如是语音输入器，其可接收一表示书写文字的语音，控制器150据以分析该语音，以获取预备书写的文字，然后加以引导。例如，用户可对书写工具100讲出「永」，控制器150在分析后得知用户预备书写的文字是「永」字。接着，控制器150控制引导元件130，在第一笔划(下笔)时即可持续引导用户运笔，不需事先分析预备书写的文字与笔法特征。

在另一种书写方法中，信号传输器160例如是无线通讯模块，其可接受或传送一外部装置的无线信号，其中外部装置例如是手机、电脑等电子装置。用户可通过外部装置传输一表示预备书写的文字，如「永」字的信号给书写工具100。信号传输器160在接收到信号后可传输给控制器150，控制器150据以控制引导元件130，在第一笔划(下笔)时即可持续引导用户运笔，不需事先分析预备书写的文字与笔法特征。

在另一种书写方法中，用户可使用书写工具100书写预备书写的文字一次或多次，如「永」字。控制器150分析预备书写的文字，并得知预备书写的文字为「永」字，然后据以控制引导元件130，在第一笔划(下笔)时即可持续引导用户运笔。在引导用户运笔前，书写工具100可通过信号传输器160(如无线通讯模块)传输分析结果给一外部装置，让用户确认是否分析正确。书写工具100待用户回传分析正确的信号后，方引导用户运笔。

虽然上述实施例是以「永」字为例说明，然其它任意文字的书写引导方法可类似「永」字，于此不再赘述。此外，除了语音输入、无线信号输入以及手写输入之外，本实施例的书写工具100还可采用模糊(Fuzzy)理论技术进行分析，亦即根据书写时的文字与笔法特征、以及已书写的文字所形成的惯用词汇关系来即时判断，以引导或提示用户运笔。

请参照图7A及图7B，在书写过程中，未被引导下书写「一」字的横笔法没有粗细变化，反观，被引导下书写「一」字的横笔法不仅有线条粗细变化，还有下笔轻重及明显特征，两者明显不同。假设用户由左至右的方向书写，时间T为0.5秒，分为五个时区，每个时区为0.1秒，以供控制器分时区进行笔法的引导，但不限定为五个。在第一时区及第四时区中，笔头在X轴上受到较大的阻力(例如-4及-6)而移动变慢，字体变得较厚。在第三时区及第五时区中，笔头在X轴上受到较大的推力(例如+8及+10)而移动变快，字体变得较细长。此外，在第一时区，笔头在-Z轴上受到推力增加(例如-3)而往下，在第二时区，笔头在Z轴上未受到推力(例如0)，在第三时区，笔头在+Z轴上开始受到推力(例如1)直到第四时区达最大值(例如+3)而产生特征，最后到第五时区又受往下推力(例如-3)。另外，在第一时区，笔头在-Y轴上往纸面向下受到推力(例如-2)，在第二时区，笔头在Y轴上未受到推力(例如0)，在第三时区，笔头在+Y轴上开始往上移动(例如+4)制造细部，在第四时区又往纸面向下移动(例如-6)产生特征，在第五时区往上移动(例如+6)离开纸面。

另外，请参照图7C，在书写过程中，未被引导下书写「大」字时没有粗细变化。在图7D中，若利用书写工具100引导时，书写完「横」笔法后，运动感测器140检测到由左至右的位移量，控制器150从字帖数据储存单元D1内寻找第一笔划为「横」笔法的所有文字；接着，在图7E中，运动感测器140检测到由右上至左下的位移及角度(约45～60度)且通过第一笔划的中央，控制器150从预选的文字中排除第二笔划不为「长撇」的文字；接着，在图7F中，当运动感测器140检测到第三笔划是由第一笔划的中央并由左上往右下开始移动时，控制器150再次排除第三笔划不为「捺」的文字，或根据上下文得知书写的文字，且最后判断出来用户最可能书写的文字为「大」字时，控制器150开始控制引导元件130并根据后续的笔法进行笔法特征的引导(如路径1所示，若没有阻力产生则继续引导，若引导时有阻力产生则继续分析)，以产生例如图7B中所示的文字与笔法特征。在图7G中，若控制器150判断后续的笔划往路径2(偏离引导方向)而不是往引导方向(路径1)时，控制器150还可继续分析，直到判断出用户预备书写的文字为止。

因此，根据上述的描述，用户可藉由书写工具的引导来临摹或书写名家笔法及笔法特征，以展现名家的风格。

请参照图9、图10A及图10B，依照本发明另一实施例的书写工具200包括笔头110、内管221、外管222、引导元件230、运动感测器140以及控制器150。本实施例中的内管221可为上述实施例的笔管120，因此上述实施例的图3A至图3C中的致动器131(油压缸132及活塞133)以及图3D至图3E中的伺服马达125及配重锤126亦可一并使用在本实施例中。有关运动感测器140、控制器150的功能及说明如上述实施例，在此不再赘述。此外，本实施例的书写工具200还可设置字帖数据储存单元D1、笔头压力感测器142以及信号传输器160，如上述实施例所述，在此不再赘述。

请参照图10A及图10B，笔管220包括内管221、外管222及支撑部223、224。支撑部223可位于X-Z平面上，而支撑部224可位于Y轴上。支撑部223及224例如为活动杆或伸缩杆，其活动连接在内管221与外管222之间的水平位置及垂直位置上，并可随内管221倾斜而移动。当没有机械力或力矩作用下，支撑部223及224支撑内管221，以使内管221与外管222可保持在直立状态。在一实施例中，支撑部223及224的端部例如为一球接头225，可相对于X轴、Y轴及Z轴旋转。此外，支撑部223及224亦可受控于控制器150，以使内管221产生X轴、Y轴及Z轴的移动。请参照图11及图12，引导元件更包括设置于支撑部224上的致动器231-1，致动器231-1例如以电磁感应、液压或气压驱动活塞轴向移动的方式产生引导作用力，或以马达驱动螺旋杆235轴向移动、马达带动齿轮236及齿条237其中的一轴向移动的方式产生引导作用力，以产生沿着内管221轴向的位移，其中马达例如设置在外管222内壁上，而导螺杆235螺合于马达与内管221之间，或是马达设置在内管221上带动齿轮236，而齿轮236啮合于齿条237并沿着齿条237移动。在另一实施例中，上述的致动器231-1亦可设置于内管221与笔头110之间，以直接带动笔头110相对于内管221产生轴向移动。

笔头110设于内管221，并随着内管221而动。例如，内管221相对外管222可绕X轴及Z轴转动，内管221还可沿Y轴移动，其中Y轴例如是外管222的长轴，而X、Y及Z轴彼此垂直。在内管221的活动下，可带动笔头110进行书写。

请参照图10A及10B，引导元件230可包括多个致动器231，设置于内管221与外管222之间的多个方位上。在本实施例中，致动器231的数量是以八个为例说明，然亦可少于4个或多于8个，如16个。当致动器231的数量愈多时，引导的灵敏度愈高。当有二个致动器231时，则设置在笔管220的对角方向上，以保持平衡。如图10A及图10B所示，上述多个致动器231包括设置于X轴向上的一斜向齿条232、设置于外管222的内壁上的一辅助齿条234以及啮合于斜向齿条232与辅助齿条234之间的一驱动轮233(或其他可在Y轴上移动的驱动件)。驱动轮233受控于控制器150，以使驱动轮233沿着Y轴方向上下运动。请参照图10A，当驱动轮233位于初始位置(例如斜向齿条232的中央齿区或薄齿区)时，内管221保持直立状态。请参照图10B，当驱动轮233分别向上及向下移动至斜向齿条232的厚齿区时，内管221的上方被往-X轴向推移，内管221的下方被往+X轴向推移，即可控制笔头110写出与X轴向的引导有关的笔法特征，包括引导或提示用户写出例如永字八法中的「横」笔法中段或末端的笔法特征，也可能是其他笔法中与X轴向引导有关的笔法特征。

上述多个致动器231还可包括设置的方位在Z轴向上的一斜向齿条232、一辅助齿条234以及一驱动轮233，因此，当驱动轮233向下移动至斜向齿条232的厚齿区时，内管221的上方被往-Z轴向推移，内管221的下方被往+Z轴向推移，即可控制笔头110写出与Z轴向的引导有关的笔法特征，包括引导或提示用户写出例如永字八法中的「竖」笔法中段或末端的笔法特征，也可能是其他笔法中与Z轴向引导有关的笔法特征。

再者，上述多个致动器231还可包括设置的方位在X轴向与Z轴向之间的一斜向齿条232、一辅助齿条234以及一驱动轮233，因此，本实施例的引导元件230可藉由各别方位上的驱动轮233移动而控制笔头110写出与相对应的方位(例如45度、135度、225度及315度)有关的笔法特征，包括引导或提示写出例如永字八法中的「点」、「钩」、「挑」、「长撇」、「短撇」及「捺」等笔法中段或末端的笔法特征。

在本实施例中，上述的致动器231亦可为偏心马达或电磁感应致动元件等，如同上述的致动器1311～1318一样，将致动器231设置在内管221的内壁或外壁上，以产生引导的作用力。另外，上述的致动器231亦可以活塞驱动的方式产生作用力，如同图3A至图3C所述的致动器131，以活塞撞击设置在内管221的内壁或外壁上的上板121或下板122，因此可产生使内管221相对于支撑杆223倾斜或位移的作用力。在一实施例中，用户可通过本实施例的书写工具200来进行运笔及基本的笔法练习，亦可在手不动的情况下，由控制器150自行控制笔头110的书写方向，以达到主动书写及示范基本的笔法的目的。

请参照图13A至图13B，在本发明另一实施例的书写工具201中，引导元件330可包括多个致动器331，设置于内管221与外管222之间的多个方位上。在本实施例中，致动器331的数量是以八个为例说明，然亦可少于4个或多于8个，如16个。当致动器331的数量愈多时，引导的灵敏度愈高。上述多个致动器331包括设置于X轴向上的一驱动件333以及设置于驱动件333与外管222的内壁之间的力回复件332。驱动件333受控于控制器150，以使驱动件333能沿着X轴向移动。力回复件332用以将驱动件333拉回至初始位置。在一实施例中，力回复件332例如是拉伸弹簧、油压缸、伸缩杆件或微机电等机构所组成，请参照图13A，当驱动件333位于初始位置时，内管221保持直立状态。请参照图13B，当驱动件333分别向左及向右移动时，内管221的上方被往-X轴向推移，内管221的下方被往+X轴向推移，即可控制笔头110写出与X轴向有关的笔法特征，包括引导或提示用户写出例如永字八法中的「横」笔法中段或末端的笔法特征，也可能是其他笔法中与X轴向引导有关的笔法特征。

上述多个致动器331还可包括设置的方位在Z轴向上的驱动件333以及力回复件332。因此，当驱动件333在Z轴向上移动时，内管221的上方被往-Z轴向推移，内管221的下方被往+Z轴向推移，即可控制笔头110写出与Z轴向有关的笔法特征，包括引导或提示用户写出例如永字八法中的「竖」笔法中段或末端的笔法特征，也可能是其他笔法中与Z轴向引导有关的笔法特征。

再者，上述多个致动器331还可包括设置的方位位在X轴向与Z轴向之间的驱动件333以及力回复件332。因此，本实施例的引导元件330可藉由各别方位上的驱动件333的移动而控制笔头110写出与相对应的方位(例如45度、135度、225度及315度)有关的笔法特征，包括引导或提示写出例如永字八法中的「点」、「钩」、「挑」、「长撇」、「短撇」及「捺」等笔法中段或末端的笔法特征。

在本实施例中，上述的致动器331亦可为偏心马达或电磁感应致动元件等，如同上述的致动器1311～1318一样，将致动器331设置在内管221的内壁或外壁上，以产生引导的作用力。另外，上述的致动器331亦可以活塞驱动的方式产生作用力，如同图3A至图3C所述的致动器131，以活塞撞击设置在内管221的内壁或外壁上的上板121或下板122，因此可产生使内管221相对于支撑杆223倾斜或位移的作用力。在一实施例中，用户可通过本实施例的书写工具201来进行运笔及基本的笔法练习，亦可在手不动的情况下，由控制器150自行控制笔头110的书写方向，以达到主动书写及示范基本的笔法的目的。

综上，本发明实施例所述的书写工具可在书写过程中，提供具有方向性的引导，以书写出与引导方向相对应的笔法特征。本发明实施例所述的书写工具，在书写过程中，可分析笔头的笔法及/或运笔顺序。因此，书写工具可依据基本笔法去训练用户临摹名家的书法或引导用户运笔，以控制笔头写出与相对应的轴向的引导有关的笔法特征，还可在书写错误时藉由来自于致动器或飞轮的反馈产生的阻力的引导，进而修正书写的方向或笔法，往正确的引导方向书写。如此一来，即使是书法初学者仍可书写出类似名家字帖的书法，可提升大众对于书法的兴趣及书写汉字的动机。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (17)

1.一种书写工具，其特征在于，包括：

笔管，其端部设有一笔头；

引导元件；

运动感测器；以及

控制器，该引导元件及该运动感测器设置于该笔管上，且该引导元件受控于该控制器，

在书写过程中，该运动感测器检测用户手持该笔管书写时的文字与笔法特征，并将该文字与笔法特征传输至该控制器，该控制器根据用户预备书写的文字与笔法特征，进行预备书写的该文字与笔法特征与书写时的该文字与笔法特征之间的比较分析，在预备书写的该文字与笔法特征与书写时的该文字与笔法特征出现差异时，该控制器控制该引导元件产生引导作用力，以引导书写时的该文字与笔法特征趋近或等同于预备书写的该文字与笔法特征；

其中，该引导元件包括多个致动器，该致动器设置在该笔管的多个方位上，且该致动器根据该预备书写的该文字与笔法特征与书写时的该文字与笔法特征之间的差异对应在至少一该方位上产生该引导作用力。

2.根据权利要求1所述的书写工具，其特征在于，该控制器包括字帖数据储存单元，用以储存文字与笔法特征，其中，

该用户从该字帖数据储存单元中直接选取预备书写的该文字与笔法特征；

或依该控制器根据该运动感测器检测出该文字与笔法特征，并与该字帖数据储存单元中储存的文字与笔法特征进行比对后，由该用户确认预备书写的该文字与笔法特征；

又或依该控制器根据该运动感测器检测出该文字与笔法特征实时分析，并与该字帖数据储存单元中储存的文字与笔法特征进行实时比对后自动确定预备书写的该文字与笔法特征。

3.根据权利要求2所述的书写工具，其特征在于，该控制器还包括一信号传输器，用以传送及接收信号，该信号传输器设置于该笔管上，其中该信号传输器接收该用户预备书写的该文字的语音信号或由手机、电脑传输的无线信号，并从该字帖数据储存单元中确认该用户预备书写的该文字与笔法特征。

4.根据权利要求1所述的书写工具，其特征在于，该控制器包括驱动单元与分析单元，该驱动单元控制该引导元件并且设于该笔管上，该分析单元进行预备书写的该文字与笔法特征与书写时的该文字与笔法特征之间的比较分析，该分析单元设于手机、电脑、数据云上且通过无线进行数据运算或者设于该笔管上。

5.根据权利要求1所述的书写工具，其特征在于，该引导元件还包括飞轮，设置于该笔管上，该飞轮根据该预备书写的该文字与笔法特征与书写时的该文字与笔法特征之间的差异对应在至少一该方位上产生该引导作用力。

6.根据权利要求1所述的书写工具，其特征在于，该致动器分别以连杆连接至该笔管的中心轴上，并撞击设置在该笔管内壁上的上板或下板，以产生使该笔管相对于该中心轴旋转的该引导作用力。

7.根据权利要求1所述的书写工具，其特征在于，该致动器包括伺服马达和多个配重锤，该伺服马达位于该笔管的中心轴上，该些配重锤分别藉由连杆连接至该伺服马达，该伺服马达带动该配重锤旋转，并撞击设置在该笔管内壁上的上板或下板，以产生使该笔管相对于该中心轴旋转的该引导作用力。

8.根据权利要求1至4其中的任意一项所述的书写工具，其特征在于，该笔管包括内管、外管和支撑部，该支撑部能够活动地连接于该内管与该外管之间，该笔头设于该内管，且该内管在该引导元件的带动下产生使该内管倾斜或位移的该引导作用力，该支撑部活动连接在该内管与该外管之间的水平位置及垂直位置上，并随该内管倾斜而位移。

9.根据权利要求8所述的书写工具，其特征在于，该引导元件包括多个致动器，该致动器根据该预备书写的该文字与笔法特征与书写时的该文字与笔法特征之间的差异对应在至少一方位上产生该引导作用力。

10.根据权利要求9所述的书写工具，其特征在于，该致动器包括设置在该内管与该外管之间的至少一该方位上的一斜向齿条、设置于该外管的内壁上的辅助齿条以及啮合于该斜向齿条与该辅助齿条之间的驱动轮，该驱动轮受控于该控制器沿着该内管的轴向由该斜向齿轮的薄齿区移动到厚齿区并径向推移该内管，以使该内管被该引导作用力带动而产生偏斜或位移。

11.根据权利要求9所述的书写工具，其特征在于，该致动器包括设置在该内管与该外管之间的至少一该方位上的一驱动件以及设置于该驱动件与该外管的内壁之间的力回复件，该驱动件受控于该控制器沿着该内管的径向推移该内管，以使该内管被该引导作用力带动而产生偏斜或位移。

12.根据权利要求9所述的书写工具，其特征在于，该致动器设置于该内管上，该致动器分别以连杆连接至该内管的中心轴上，且该致动器撞击设置在该内管内壁上的上板或下板，以产生使该内管相对于该中心轴旋转的该引导作用力。

13.根据权利要求12所述的书写工具，其特征在于，设置在该内管上的该致动器产生的该引导作用力对应较大笔法特征的引导，而设置在该内管与该外管之间的另一该致动器产生的该引导作用力对应较小笔法特征的引导。

14.根据权利要求9所述的书写工具，其特征在于，该引导元件包括设置于垂直位置的该支撑部上的致动器，该致动器以电磁感应、液压或气压驱动活塞轴向移动的方式产生该引导作用力，或以马达驱动螺旋杆轴向移动、或以马达带动齿轮及齿条其中的一轴向移动的方式产生该引导作用力。

15.根据权利要求9所述的书写工具，其特征在于，该引导元件包括连接该内管与该笔头之间的致动器，该致动器以电磁感应、液压或气压驱动活塞轴向移动的方式产生该引导作用力，或以马达驱动螺旋杆轴向移动、或以马达带动齿轮及齿条其中的一轴向移动的方式产生该引导作用力。

16.根据权利要求1所述的书写工具，其特征在于，该运动感测器包括笔头压力感测器，设置于该笔头内，用以检测该笔头被下压的变形量，其中该控制器根据该笔头压力感测器的回馈信号检测该笔头下压的力量，判断书写时的该文字与笔法特征。

17.根据权利要求1所述的书写工具，其特征在于，该运动感测器包括陀螺仪或重力感测器，并用以检测该笔管的位移量、方位角及移动速度中至少一者。

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