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堪称人类第三只手的机械臂能画会写还会3D打印 开始下载

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  • 整理时间: 2019-02-03 15:58:27
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界面预览(点击查看大图):

堪称人类第三只手的机械臂能画会写还会3D打印 简介

  如果办公的时候有一个机械小伙伴能够帮助你做一些事情的话,那该是多么神奇的体验呀!越疆魔术师机械臂是一个高精度 4 轴桌面智能机械臂。它能帮助你写字画画抓握东西,甚至 3D 打印也不在话下。今天极果玩带就大家一起看看这台越疆魔术师机械臂到底有多厉害!

  题外话:在极果申请的第一个试用就是Dobot 1代机械臂,很遗憾上次没有获得试用机会。拿到越疆魔术师也是我第一次获得极果的试用,感谢极果也感谢越疆科技,这个梦总算是圆了。

  这些炫酷的运用,难度排序由高到低。如果大家感兴趣可以往下看,报告的后半部我会详细介绍全彩光绘的实现方法。本次制作的所有程序和文件提供给广大网友进行参考。

  ▼普通产品开箱可能非常简单,越疆魔术师机械臂算是比较精密的设备了,所以包装这个环节确实比较重要。

  ▼德邦物流的快递单对于客户隐私的保护还是挺值得称赞的。见到德邦,说明越疆魔术师整套重量并不轻。我开始隐隐约约担心这样的包装是否能对内部的机械臂形成足够的保护,毕竟还有发往国外玩家的货,但事实是我这个担心是多余的。

  ▼切开物流包装后,惊喜的发现还有第二层包装。没错,第二层包装就是精致的彩盒了。物流纸箱套彩箱,我最近拆过的包装里面应该是意式咖啡机。

  ▼彩盒筒体白蓝色的配色,与越疆公司VI标识体系一致,这样一来,从包装到说明书,甚至到官网去下载软件和用户手册都能让用户获得很好的一体感,对科技产品来说,这样的一致性使产品更容易得到信赖。

  整个包装比膝盖稍微高一点点,说实话在打开包装之前,很难想象内部是如何容纳那么多零部件的。(虽然是基础版,但是依然配备了3D打印套件,这一点是1代所没有的。)

  ▼打开包装盒,首先看到的是用户手册。我收到的魔术师自带两份用户手册,不知道是无意多放了一册,还是越疆对用户体贴到了如此细腻的程度。

  ▼除WiFi模块、激光套件、手柄模块、leapmotion是教育套件(高级版本)才有的,剩下的基础版都有提供,可以看到此次魔术师最大的不同,就是将3D打印模块作为标配。

  ▼传感器校准卡,此卡上虽然说明每一台魔术师出厂前就经过校准,但是越疆还是提供了一张校准卡以防万一,很是贴心,在一周多的高强度体验下,也没有到要使用这张校准卡的地步,整机的质量和稳定性还是经得住考验的。

  ▼纸质文档最下面,是一片钢化玻璃。这片玻璃是3D打印的平台,很遗憾的是魔术师并没有提供热床,好在大幅降温的天气也没有出现翘边的情况。

  ▼揭开首层泡沫板,可以看到第一层主要是配件层。大大小小的配件满满地塞满了整一层包装,都保护得比较到位。码放的方式及间隔都比较合理。

  ▼取下第一层,第二层放置了越疆魔术师的主机,除此之外的黑色盒子是气泵盒,越疆还贴心的附赠了3D打印所需的美纹纸胶带。如果说Dobot 一代偏极客属性的线代出现的魔术师,则更加贴近大众化消费者,所以越疆精心准备了一切所需,目的就是为了让这一部分玩家能够第一时间上手魔术师的所有功能。

  ▼ 电源适配器12V 7.0A最大功率84W,因为3D打印的加热头功率是40W,所以推测机械臂部分功耗应该低于44W。

  ▼下面配件为3D打印套件,此套件是配件数量最多的了,由3D打印喷头、进料管、美纹纸胶带、挤出机、PLA耗材组成。

  ▼3D打印喷头,蓝色部分为风扇罩,上方铝块中夹的圆管是加热棒,通过加热棒加热整个铝块从而加热铜制打印头。所以整个打印头金属部分在运行时温度高达200摄氏度以上,需要注意安全。

  ▼进料管采用PTFE四氟管,耐受260摄氏度高温,正常使用情况下是不会变形或者融化的,美纹纸是贴在玻璃平台上分离打印物体的,算是一种耗材,越疆标配的好处是方便新手用户第一次使用。

  ▼以下三个配件是抓取套件。吸盘、气泵盒(黑色盒子),机械爪这三个配件互相配合才能使用,吸盘与舵机连为一体。机械爪不能单独使用,必须将吸盘取下装在舵机下,详细使用方法见下章节。

  ▼写字画画套件是套件中结构最为简单的,就是一个笔的固定支架。由于这个支架简单,有很大发挥余地,配合3D打印可以制作出更多与Dobot 结合的部件出来。

  ▼配件介绍完毕,大家可以看到机身下半部对称放置两个带减速器的步进电机1和2,分别用来控制两端机械臂的运动。

  ▼虽然两个电机处于同一位置,但是由于中间连杆结构,使得2号电机可以控制离电机较远的1号臂,与1号电机在转动轴上不同,这样做可以减轻臂上的负载,有利于提高精度、降低成本。

  ▼步进电机(方块)前面连接的圆柱是减速器,对电机起到减速提升扭矩的作用,同时可以对机械臂实现精确控制。

  ▼1号臂上方集成部分IO接口,这样使得魔术师在连接其它组件的时候连接线不会过于凌乱。这一点不仅有利于提高美观度,更重要的是可以提高稳定性,这样的做法给个赞。

  ▼底座十分稳固,同时也是整个机械臂的控制中心,与Dobot 一代外置控制盒不同,魔术师将控制电路内置,具体来说就是集合了通讯模块、控制模块、电机驱动模块、等模块。底座相当于Dobot 魔术师的大脑。

  ▼魔术师是一款从专业玩家向大众玩家过渡的产品,警告提示做得相当可以,其实任何机械臂在运动的时候都是禁止靠近的,工厂里面的机械臂还有误闯急停装置。

  ▼底座拥有两个按键、四个接口,四个接口除了常见的USB和电源外,还有一个通讯专用接口和一个IO接口群。

  ▼越疆给这两个接口定制了硅胶防尘塞,一个目的是防尘,另外一个目的就是防止接口金属针脚氧化。很体现厂家的用心,但是这两个接口基本上一旦使用就不会被盖上了,所以说这个防尘塞意义并不大。

  ▼电源按键在整个机器独特外观中显得非常工业化,感觉特别像工业化的产品。对于整个机身设计来说有点特立独行。不过这个按键结实可靠。

  ▼底座上有提示不要私自拆卸,不过经过长时间使用,我感觉底部发热量还是挺大的(持续长时间3D打印),应该再贴一张“注意散热”比较好。

  ▼第一步当然是去越疆的官方网站,找到“支持”,“越疆魔术师机械臂”这里看到的所有文件都对你接下来的使用十分关键。

  ▼首先你要下载安装越疆魔术师的控制软件,官方名称是DobotStudio,这个软件是绿色软件直接解压就能使用,但是使用软件连接Dobot 魔术师之前需要安装驱动。

  ▼与所有串口工具一样,DobotStudio需要用户自行寻找串口号,或许以后的版本可以直接把驱动写入主机内,让电脑识别另外一台设备,虽说对于小白用户来说稍微有点麻烦,但是说明书写得十分详细,就算是几乎不懂硬件的人也能轻松操作。

  ▼打开DobotStudio主程序,立马让我傻眼了。分辨率不适配,这也不能怪越疆,毕竟4K显示屏目前使用还不多,但是希望越疆尽快适配4K显示器,我每次用来用去都要切换分辨率,十分麻烦。

  ▼将分辨率调回1080P,软件显示终于正常了不少,也能够看清小窗口弹出的是软件更新提示。不过要稍稍吐槽一下的是从官网下载的软件,下载到安装不到十分钟就提示要更新,官网的安装包并没有同步更新。

  ▼更新完成后,可以看到越疆魔术师DobotStudio程序目前的主要功能有7个,其中示教再现类似于运动轨迹的录制,这个是越疆给没有基础的人提供的一个较为容易的可编程模式,说明书文档有详细的讲解,这里就不在赘述。激光雕刻是我非常想体验的功能,无奈基础版套件并未提供这个配件。本次体验介绍写字画画、手势控制、重点介绍blocly图形化编程以及脚本控制。

  ▼除此之外,过速自动包装机械设备图中圆圈圈出的按钮是魔术师上最常用的按钮。按下这个按钮,机械臂将进入一个电动助力的模式,也就是说你按着这个键可以牵着它移动到任何位置,而它很愿意跟你走,松开这个键机械臂立即固定在这个位置上。

  ▼要使用好越疆魔术师,这三份PDF文档是必不可少的,其中Dobot Magician使用手册非常的详细,建议有购买意向的爱好者可以先去官网下载,通过它可以对魔术师的功能有进一步的认识。

  ▼紧固固定螺丝后就可以开始作画了,这里需要注意的是,画纸也请固定好,不然画纸移动绘制出的图案也许就不是你想要的了。

  ▼DobotStudio自带图片转换工具,可以将常见图片jpg、bmp、png等转换为SVG文件。

  ▼由于夹笔的夹具中间部分是带弹簧的,也就是说允许笔接触纸张后进行回缩。为了适应不是绝对平整的纸面。开始写字前,需要将机械臂调整到恰好下压到纸张。除了图片,还可以直接输入文字,还能选择手写字体,整个书写过程十分流畅,妈妈再也不用担心的罚抄了,哈哈哈哈!

  这个功能远没有 Leap Motion三维控制有趣,大家重点关注后面的 Leap Motion控制。

  ▼使用蓝牙功能,需要将蓝牙与底座上的通讯接口连接,然后开机,听到滴滴滴三声蓝牙模块初始化成功。

  ▼相比之下,iOS版本的APP功能就要略好一点,但是都算不上丰富。iOS的APP能够进行写字画画等操作,界面设计比较合理,提供鼻尖微调的功能。整体书写流畅,但不支持图片转为路径信息,也就是说这是的机械臂只能绘制出你绘制的手绘图案和输入的文字。

  ▼总体来说,这些简单的运用只适合初级出门玩家,或者小朋友操作。而真正能够使得魔术师机械臂实力得到发挥的要看接下来的高级运用。

  Leap Motion是一款体感控制器,可以识别双手的手势(包括手在空中的三维坐标、手指的状态),所以用Leap Motion来控制魔术师,更会有一种自己摇身一变,变成魔术师的感觉。

  ▼Leap Motion控制魔术师机械臂,首先你得有一个Leap Motion,好在现在Leap Motion并不贵,咸鱼上也有便宜的二手出,除此之外还要用到的是气泵盒及气动爪,你也可以使用吸盘,不过我认为爪子抓取才能反映人手部分的动作。

  ▼使用Leap Motion提供的小工具可以看到,Leap Motion将你手臂与手指运动和关节部位识别得非常准确。

  ▼接下来在DobotStudio中选取手势控制,就可以对魔术师进行体感遥控了。虽然这个界面简直丑到爆炸,竟然随便来个一个模型充当颜值爆表的魔术师,软件工程师应该已经跪搓衣板去了。

  ▼这里需要注意的是,如果按照默认设置,速度100的话,很容易造成机械臂移动过快,步进电机丢步的情况,建议设置到70以内。

  ▼Blockly是Google发布的完全可视化的编程语言,有逻辑、循环、数学、变量、函数等,越疆给Blockly增加了一个DobotAPI,这里面的语句就是专门用来给机械臂特定指令的。

  ▼这些特殊的语句有机械臂回零,设置夹具类型,控制运动,吸盘开关等等,而且这一切语句都是中文的。在如果说示教再现是给没有基础也不想入门的人使用。那么Blockly可以带你进入编程的大门,非常适合小朋友对程序思维进行探索。如果有父母想给孩子买礼物,可以重点留意这个功能。

  ▼将吸盘组件舵机的连接线接口上(虽然本例并未使用到舵机,如果需要吸起后旋转一定角度,则需要舵机参与)。

  ▼程序设置如下,通过DobotAPI门型移动就能够实现这个功能,移动到点的X、Y、Z坐标,通过软件的实时检测窗口就能获得。

  ▼通过Blockly界面右边的事实监测窗口就能获取现在的X Y Z位置,将其填入移动到点的X Y Z空白中,就能实现移动吸盘到旁边两个杯子底部了。

  ▼相比于Blockly,脚本控制的程序界面相对来说要简单很多,我倒是觉得那个坐标实时监测窗口可以保留,这样在获取坐标的时候会十分的方便。

  ▼由于软管只有一根,所以不建议多次拔出软,可以直接将气嘴旋出,从吸盘部件上移到气动爪上,由于螺纹相同是可以互换使用的。

  ▼3D打印是越疆魔术师的看家本领,同时也是越疆对魔术师机械臂高精度自信的体现,而对于消费者来说,有一种buy 1 get 1 free(买一送一)的感觉。3D打印组件比较多,组装设置也较为复杂,不过说明书十分清楚,这里只是重点讲述一下需要注意的事情。

  ▼喷头部分需要连接ANALOG、SW3和SW4,其中SW3是加热棒12V电源,SW4是打印头散热风扇,ANALOG是温度传感器。

  ▼挤出机与底座后部stepper1连接,底座还有一个stepper2,据说可以通过扩展挤出机更换双色喷头实现双色混色打印(暂时应该未实现)

  ▼这里需要特别注意的是,进料管插入需要插入3cm以上,一直深入到喷头附近,千万不要感觉插进去就好。(说明书中有红色的注意,但是我并没有看到。希望越疆能够把它作为一个标签直接贴到进料管上。血的教训,下一章节维护会仔细说明原因)

  ▼打开后,竟然是固件刷写界面。也就是说越疆魔术师在使用3D打印功能的时候,已经不再是使用自己的一个功能了,而是完完全全被刷成了一台3D打印机,如果要使用机械臂功能,就只能再刷回来。虽然这样做很原始,但是能够保证一定的3D打印软件兼容性这样也是值得肯定的。

  ▼虽然打印机设置,切片参数设置比较复杂,说明书中非常详细让你一步一步绝对不会出问题,切片参数甚至给你提供了ini文件直接导入,可以说基本无障碍,除了支持RepetierHost外,魔术师还支持Cura(由于篇幅原因就只讲解RepetierHost)。

  ▼打印机设置好了,那么打印的物体从哪里来呢,当然你可以在网上去下载,我找极果平平酱要来了一张高清的极果LOGO,然后根据此LOGO建模做出一个立体的极果出来。

  ▼进行切片,切片就是将模型分为一层一层进行打印,同时在切片的过程中算好打印头移动的路劲,喷头挤出物料多少等信息。

  ▼然后就可以点击开始打印了,打印过程可以通过电脑实时看到打印过程,红色部位为最近打印路径,品色部位为刚打印完成,蓝色部位为打印完成一段时间了,也可以理解为现在的温度,红色比较热,蓝色已经完全冷却了。

  ▼换耗材是一件比较繁琐的事情,通过打印软件可以操作挤出机反向抽回PLA耗材,此时一定要保持打印头加热一直开启,否则耗材凝固会卡住。

  ▼除了打印这些,还能去微软官方3D打印软件下载一些有趣的模型,比如正在打印的长颈鹿饼干模,非常可爱。没事儿的时候给孩子、恋人建模做一些独一无二的小东西也是很独特的。当然3D打印最大的魅力在于快速表达一个关键的结构部件。(下文就给越疆魔术师打印了一个独特的夹具)

  ▼讲3D打印维护还要从这张图开始说起,还记得前文我说这里要注意插入进料管的时候要使劲插到底。原因就是,如果你没有插到底,在打印第一层没有调整好高度而导致喷头堵塞的情况时,没有插到底的情况有可能造成喷头完全堵塞。

  ▼为什么会这样呢,请看这一张图,左边的是越疆标配4MM通管,而右侧为内置PTFE管1.75内径。短螺纹这头是与喷头对接的一头,所以可以看到如果进料管没有插到底,喉管与喷头中间就是空的,一旦喷头临时堵塞,多进的料就会越来越多往上堆积从而粘在不锈钢管内壁,造成堵塞。而如果插到底了,由于进料管内径与PLA耗材接近,同时PTFE不沾PLA,所以这种情况几乎可以杜绝。

  ▼分别是温度传感器、加热块、热端喉管、进料管接头、0.4mm喷嘴。我认为最重要的是这个温度传感器,一旦这个损坏,温度将不受控制。而温度传感器的线极细,所以买一个备用是有必要的。同时我也建议越疆出厂的时候能将这些小东西再附赠一套,成本不多,关怀却很大(特别是在不小心损坏一个部件以后 例如我就堵了不锈钢喉管)。

  ▼风扇架取出后可以看到散热器,喉管是通过螺纹一头固定在加热块上,一头固定在散热器中,进料管是在喉管中的。也就是为什么说进料管要插入连接器3cm以上的原因。

  ▼这样一个几乎全新的喷头就诞生了,加热棒和风扇散热器出问题的几率比较小,而且相对好替换,所以可以继续沿用旧的。

  光绘是一种特别的摄影玩法,而光绘有意思的地方在于它的多变和不可确定性。能不能让光绘的结果可以预测,让光在空中绘制出规则的图案呢。有了越疆机械臂,这就能变为现实。

  ▼由于越疆魔术师在机械臂小臂上集成了EIO接口面板,所以从小臂引出两条线接驳一颗LED灯,通过程序控制灯的开启和关闭,同时结合机械臂运动,就能在空中写字画画了。

  ▼然后生成的DWG文件转换为SVG文件(SVG就是简单的位置坐标)。这里注意需要将取模范围设定为500*250,这是机械臂运动程序设定的范围,如果使用我提供的脚本文件需要注意这一点。

  ▼见证奇迹的时刻到了!漂浮在空中写字(拍摄参数:光圈F32 快门:B门77S ISO:100 外闪拍摄机械臂主体)

  ▼单色光绘实现了,那么能不能实现全彩光绘呢?由于全彩光绘需要进行PWM输出,按照官方说明书给出的小臂EIO接口可以看到小臂接口板上是具有3路PWM输出的,恰好满足RGB全彩LED的需求,然而我按照官方API的指示,半天也没能参透Dobot API中关于PWM参数的设定。于是跳过Dobot输出PWM,采用机械臂与Arduino通讯的方式。

  ▼由于全彩LED以及Arduino NANO都不小,需要固定在机械臂上,而没有合适的支架。最后想到在结构最为简单的笔夹上增加一个配件来适配LED和 Arduino。怎么来?当然是3D打印了。

  ▼全彩LED以及arduino NANO附体!其实为了遮光,应该用黑色材料打印,然后将LED部分开个窗。我后期把它用黑色胶布贴满了,然后将LED部分人工开了个口子。

  ▼如此梦幻的效果!你是不是也心动了呢!个人力量有限,我会公开此次制作过程所有程序、连接方式、支架3D模型供网友参考,当然我也希望越疆能够把它实现为DobotStudio的一项功能,让更多的人体会到光绘的乐趣,也许下次合影,就能使用Dobot魔术师,在天空中绘制一个属于自己的空中“水印”。

  软件适配工作包括并不限于4K分辨率的适配,在使用过程中我发现Blockly图形化编程中关于EIO口设置的问题,会提示“pi”没有定义。而后通过核对代码发现是“dType.SetIOMultiplexingEx(api, 1, 1, 1)”中多了“Ex”,去掉Ex就能运行。最新版本的越疆DobotStudio修复了这个问题。所以目前来说,软件持续优化是越疆需要进行的。

  这张图可以明确看出,IO接口说明与IO口分别在左侧和正上两个面上,这样的设计已经不适合观察了,不如把接口名字直接印刷到接口旁边,再到左侧做一个位置关系对应的图例更为合适。

  越疆,这个霸气的名字,感觉就是超越某疆的意思。它能不能成为下一个行业巨头我不好说,但是它的确开启了一个新的门类,把以往专业玩家热衷于的机械臂带入大众消费者的视野。让所有人在玩中摸索,玩并学习着,这可能是它最大的价值所在。它不仅仅是一个产品,更是你去创造更多可能的工具,它是打开通往未来自动化世界大门的钥匙,这是技术宅们的终极梦想,没准儿哪一天,当你有一个新的想法出现,通过越疆魔术师你就能实现!

本文转自当客资源站

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Tag: 泡沫包装设备

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