寫字機(jī)器人書寫筆跡特征研究

　　摘要：寫字機(jī)器人以“編寫”的形式復(fù)制母版字庫內(nèi)容，與傳統(tǒng)筆跡相比，寫字機(jī)器人筆跡的形成機(jī)理和書寫條件發(fā)生了很大變化，從而導(dǎo)致筆跡特性發(fā)生了明顯變化。本文從寫字機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和工作原理入手，結(jié)合書寫工具的特點(diǎn)，分析、研究、總結(jié)書寫機(jī)器人筆跡文字的特征和一般規(guī)律，并探索和總結(jié)筆跡的檢驗(yàn)鑒定方法，旨在為類似機(jī)器人筆跡的識(shí)別提供理論參考和實(shí)踐參考。

　　關(guān)鍵詞：寫字機(jī)器人;筆跡特征;書寫

　　1前言

　　隨著科技的發(fā)展與進(jìn)步，自動(dòng)化和人工智能的水平不斷提高。其中，機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)展，呈現(xiàn)出高精度、智能化的特點(diǎn)，可替代人工完成很多工作。但同時(shí)，也會(huì)給一些行業(yè)帶來困擾和挑戰(zhàn)，例如在司法鑒定領(lǐng)域，不法分子利用寫字機(jī)器人來模仿他人的筆跡，進(jìn)行偽造合同等違法犯罪行為。該如何鑒別寫字機(jī)器人書寫筆跡和人類書寫筆跡就是一個(gè)急需研究和解決的問題。本文從寫字機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和工作原理入手，結(jié)合書寫工具的特點(diǎn)，系統(tǒng)分析書寫機(jī)器人的筆跡特征，力求為寫字機(jī)器人書寫筆跡檢驗(yàn)鑒定工作提供有價(jià)值的參考。其研究具有前沿性和預(yù)防性，可以有效地預(yù)防和打擊此類違法犯罪行為，提高社會(huì)治安管控水平，提高偵查效率和打擊犯罪的能力，具有較強(qiáng)的社會(huì)效益。

　　科技論文投稿刊物：《科技風(fēng)》是經(jīng)科技部和國家新聞出版總署批準(zhǔn)的大型綜合類科技期刊。國內(nèi)統(tǒng)一刊號(hào)CN13-1322/N，國際刊號(hào)ISSN1671-7341，郵發(fā)代號(hào)：18-38。以“把脈科技創(chuàng)新、引領(lǐng)發(fā)展風(fēng)尚”為辦刊宗旨，上半月刊定位以科研實(shí)踐和企業(yè)科技創(chuàng)新為主要內(nèi)容的科技綜合版，下半月刊定位為以科學(xué)探索和研究為主要內(nèi)容的學(xué)術(shù)理論版。讀者對(duì)象為第一線科技、教育工作者。

　　2寫字機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與原理

　　通常，寫字機(jī)器人主要由橫向和縱向兩組垂直的桿狀電子金屬套件和書寫臂組成，形成X軸、Y軸和Z軸，進(jìn)行二維矢量輸出。X軸的運(yùn)動(dòng)主要是通過控制底盤上的四個(gè)直流電機(jī)來實(shí)現(xiàn)，主要來完成橫筆畫的書寫。Y軸的運(yùn)動(dòng)采用抽屜的滑軌配合齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，主要用來完成豎畫的書寫。Z軸的書寫方式與Y軸相似，主要實(shí)現(xiàn)起筆與收筆。

　　結(jié)合控制板、步進(jìn)電機(jī)、抬筆舵機(jī)等硬件控制，帶動(dòng)書寫臂上的書寫工具運(yùn)動(dòng)，在平面上繪出程序控制的線條，即形成所謂的字跡。根據(jù)程序設(shè)置，可以書寫字庫中的字體，也可以使用專門軟件制作字體的軌跡，將其錄入機(jī)器人的控制系統(tǒng)，復(fù)寫出特定人的筆跡。

　　3寫字機(jī)器人筆跡特征分析

　　寫字機(jī)器人書寫筆跡與字庫文字具有高度相似性。但從檢驗(yàn)鑒定的視角來看，書寫機(jī)器人的筆跡既有明顯的模仿特征，又有機(jī)械引起的一些特殊現(xiàn)象。通過研究發(fā)現(xiàn)，只要樣本具備條件，排除機(jī)器人書寫的筆跡是原書寫人所寫較為容易。

　　3.1在書寫工具方面

　　機(jī)器人書寫筆跡特征會(huì)因書寫工具不同而導(dǎo)致個(gè)性變化。寫字機(jī)器人運(yùn)用鉛筆書寫時(shí)抖動(dòng)現(xiàn)象不明顯，模仿手寫樣本的相似度較高。但由于機(jī)器人落筆高度的數(shù)值是固定的，所以在使用鉛筆書寫過程中隨著筆芯的消耗，會(huì)發(fā)生筆畫由細(xì)變粗、顏色從深到淺的變化。寫字機(jī)器人筆跡特征中的筆跡特征、運(yùn)筆特征在其使用鋼筆書寫時(shí)的表現(xiàn)最為明顯，具體表現(xiàn)在起筆、收筆有明顯頓壓動(dòng)作、無筆鋒變化、筆畫兩端粗細(xì)一致的現(xiàn)象。原因是機(jī)器人的書寫速度較慢，馬達(dá)靈敏性遠(yuǎn)不及人體手腕的靈活性，再加上鋼筆墨水的洇散性強(qiáng)，導(dǎo)致了機(jī)器人執(zhí)鋼筆書寫的筆跡無筆鋒，筆畫異常洇散等現(xiàn)象。機(jī)器人執(zhí)簽字筆書寫的筆跡，其特征表現(xiàn)介于鋼筆和鉛筆之間，主要表現(xiàn)為筆畫抖動(dòng)甚于鉛筆，但洇散弱于鋼筆，其隱蔽性稍強(qiáng)。

　　3.2在起收筆方面

　　機(jī)器人書寫文字時(shí)的起、收筆都是由機(jī)器人的Z軸控制的，起筆與收筆都顯得很干脆而不拖泥帶水，多形成頓壓起筆和頓壓收筆，筆跡欠流暢，沒有拖沓運(yùn)筆，也少有筆鋒反映。這種情況得基于不受落筆位置，紙面傾斜程度的影響，否則起、收筆會(huì)出現(xiàn)較長(zhǎng)的拖筆現(xiàn)象。

　　3.3在運(yùn)筆方向與筆順方面

　　機(jī)器人識(shí)別文字的基本單位是整字部件，而人書寫漢字的基本單位是筆畫。也就是說，寫字機(jī)器人能夠接受和處理的是文字的二維信息，所以寫字機(jī)器人也是以還原文字的二維信息為任務(wù)，無法顧及到文字的書寫規(guī)則，因此常常出現(xiàn)不規(guī)范的運(yùn)筆書寫方向和筆順組合特征。

　　3.4在文本內(nèi)容方面

　　人類書寫文字時(shí)要受到動(dòng)力定型以及各種主客觀因素的共同影響，使筆跡形成一種“人各不同，時(shí)刻改易”的特性，而機(jī)器人的書寫是受電腦程序控制的，機(jī)器人對(duì)同一“指令”可以無限次的“執(zhí)行”。所以當(dāng)檢材內(nèi)容較多時(shí)，會(huì)出現(xiàn)文字或標(biāo)點(diǎn)符號(hào)原樣重復(fù)、筆跡完全一致的現(xiàn)象。

　　3.5在筆畫特征方面

　　機(jī)器人的書寫是將文字的二維信息進(jìn)行“復(fù)制”的一種行為。寫字機(jī)器人在書寫時(shí)筆速是一定的，所以筆畫沒有輕重疾徐的運(yùn)筆節(jié)奏變化，導(dǎo)致形成的筆壓相同、筆寬一致的筆跡特征。由于執(zhí)筆角度是不變的，且受硬件以及不同書寫工具、不同軟件的靈敏度和人為輸入筆畫字庫精細(xì)度影響，所以筆畫存在微小的“抖動(dòng)”現(xiàn)象。特別的是，長(zhǎng)筆畫抖動(dòng)明顯，筆畫生硬、無明顯起收筆等機(jī)械化現(xiàn)象。

　　4結(jié)語

　　機(jī)器人書寫筆跡與人類書寫筆跡有極大的相似性。書寫機(jī)器人可以流暢的完成書寫動(dòng)作，但受到抬筆高度、書寫速度、字庫文字的精確度、不同書寫工具等等因素的影響，筆畫存在不同程度的抖動(dòng)、生澀呆板、起收筆過重、洇散反常等現(xiàn)象。在進(jìn)行筆跡鑒定過程中，可以遵循模仿筆跡檢驗(yàn)的要點(diǎn)，包括整體布局特征不規(guī)整、形快實(shí)慢、筆力平緩、起收筆動(dòng)作呆滯、反常拖筆現(xiàn)象、筆畫凹痕的深度一致等特征，結(jié)合書寫工具的特點(diǎn)，可充分鑒別寫字機(jī)器人書寫筆跡的特征并進(jìn)行準(zhǔn)確區(qū)分。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　作者：陳昱文1余立鑫1蘇蕓潔2林哲涵1莊丹杰1蔡耀東1

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