堪称人类第三只手的机械臂,画画写字小Case,还会3D打印

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。

WOW! Magic!

在 告的开始,先来看看狂拽炫酷的Magician在我手上短短一周都干了些什么!

▼I/O口扩展运用 RGB全彩光绘!

▼3D打印

▼“飞”叠杯

▼捡硬币

▼leap motion体感操控

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, 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 友进行参考。

本篇试用分为

一、开箱

二、首次使用

  1. 使用准备

  2. 写字画画功能

  3. 鼠标控制功能

  4. 蓝牙控制(IOS)

三、进阶使用

  1. 手势控制功能

  2. Blockly图形化编程

  3. 脚本控制(代码)

  4. 3D打印(极果LOGO建模)

  5. 3D打印头维护

四、EIO口控制Arduino全彩光绘

  1. 单色光绘

  2. 全彩LED及Arduino支架设计

  3. 全彩光绘

五、改进及建议

一、开箱

▼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 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 一代偏极客属性的话,那么作为2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。

▼全家福配件一览(玻璃板缺席,放在一边搞忘了)。

▼配件可谓丰富,各种组件、耗材、内六角扳手都有配备,几乎没有考虑上的欠缺。

配件

▼ 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打印附送了一卷200g重量白色PLA的耗材。

▼挤出机结构比较简单,金属夹具+步进电机的组合。

▼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。

▼越疆每一项配件的插头都贴有贴纸,很清晰明确地告诉用户应该插接到哪里(如何插接见下章节)。

▼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。

▼说实话,虽说支持国产,但是看到标配真彩笔,确实稍微有点廉价。

▼蓝牙模块是标准版套件中唯一的无线通信模块,教育版套件中还有WiFi、手柄套件。

主体

▼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 电机可以控制离电机较远的1 臂,与1 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。

▼第三个步进电机藏在底座中间,这个电机负责整个机械臂以底座中心为圆点的旋转。

▼1 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。

▼IO口的左边外壳处印刷了该IO口的图例,可以不用说明书进行快速连接。

▼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。

二、首次使用

1.使用准备

▼第一步当然是去越疆的官方 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。

▼驱动文件在根目录的 attachment 文件夹里, CH341SER_WIN->CH341SER ,其实就是CH340USB转串口通信的驱动。

▼与所有串口工具一样,DobotStudio需要用户自行寻找串口 ,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 下载的软件,下载到安装不到十分钟就提示要更新,官 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。

通过点按右边类似手柄方向键的地方,就能使魔术师上下左右前后运动起来。

▼除此之外,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 下载,通过它可以对魔术师的功能有进一步的认识。

2.写字画画功能

▼将笔和夹笔器安装在机械臂末端。

▼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。

▼这就是移动画纸的后果。

▼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!

3.鼠标控制功能

▼鼠标控制功能,是通过鼠标在软件中机械臂移动范围示意图中移动,机械臂进行跟随。

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。

4.蓝牙控制

▼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。

▼安卓的APP只能简单控制机械臂的转动,而且不是十分稳定。

▼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。

三、进阶使用

1.手势控制功能

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。

▼将所有东西连接起来,Leap Motion的绿灯亮起。

▼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。

▼然后接下来就是狂拽炫酷的“魔术”表演了,隔空操作机械臂。

▼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。

2.Blockly图形化编程(叠杯子)

▼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。

▼程序的编写再简单不过了,通过拖拽,block之间会自动吸在一起,就完成了语句的嵌套。

▼我们想要做的就是把杯子叠起来,那么我们就需要用到下降吸起,提升移动,下降放开的功能。

▼我们首先要用到吸盘,先将软管组装到吸盘部件上,再将吸盘组件与机械臂组合。

▼将吸盘组件舵机的连接线接到机械臂小臂的GP3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)。

▼再将气泵盒与底座相连。

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