[项目]画图机器人Polargraph 精华

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[项目] 画图机器人Polargraph

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本帖最后由 michael 于 2015-4-23 19:03 编辑

画图机器人Polargraph

原作者:
Sandy Noble
网名:
Murphy

作者个人网站:

教程原网址:

FM6WHGMGUZZWC92.MEDIUM.jpg

这个机器人,是一种画图机器人,简单来说是一支悬挂着的笔,通过控制它做有规律的机器运动,就可以像绘图仪一样画出图来。但其效果,对于以往存于我们电脑里面的高清图来说,确是一种天真的尝试,是去尝试着去打破某些东西的。别太认真,认真你便输了!
它不太会像我们人类这样去画画(尽管他可以去这么做),我们也很难像他那样去画画(尽管我们也能做那么做,但是会非常困难枯燥)。
他可以将图画在很大的地方,如果我们要讨论他能画的最大区域,那答案则是取决皮带线的长度。



步骤一:关于它的历史
FSBXVDKGV0KKD47.MEDIUM.jpg
最近出现了许多新的画画机器人,能够看到他们将虚拟的东西转成现实实体的感觉真是太好了。对于我来说,我能够非常容易得制作出趣味编程的、跨界的、混搭的,具有虚拟体验的数字作品,但我认为它们意义并不是很大,因为它们并不具备实体性。试想,你可以在一天之中运行一百次,一千次,甚至百万次得去更新一些变化。画出来的东西是一次性的(我不知道该如何翻译,这里),我很难去看到里面的价值,体会到自己动手的乐趣。
因此,3D打印机和一些其他的制作工具、技术(例如激光切割机)已经变得越来越受到大众普遍的欢迎,我们对于这种现实实体的,物理化的,可以用手感触的,甚至可以去闻味的数字作品的渴望、渴求,从心底得,真的很难去估量。

事先申明,它并不是我原创的,让我们看下先前的那些艺术创作,会给你带来更多的灵感:
       Hektor—所有悬挂式画画机器人的鼻祖
       Der Kritzler—目前为止最smartest的(在窗上作画)
       As220Drawbot—我做的画画机器人就是基于他的
       SADBotInstructable上的一种自动画画机器人,材料与我的大致相同
       或者来看下我做的一些东西吧:
       Flickr stuff



步骤二:组成
F15NVJZGUWHGNZ6.MEDIUM.jpg

事实上完全可以有一百种方法来制作这么一个画图机器人,但我打算告诉你们我自己的机器人是怎样做成的,以此作为一个出发点。同时我也希望你们可以自己找到某些可以改进它的地方。
电子部分:
1.处理电路板—Arduino Uno或者兼容Arduino的。我之前用了Seeeduino。需要注意的地方是有些arduino兼容板使用了FTDI芯片,它们只是兼容了Arduino Duemilanove,它们的存储空间比较少,因此不能符合我们这里的要求。(译者注:刚开始做这个机器人时,大家直接用UNO R3就可以了。)
2.电机驱动—Adafruit’s Motoshied v1.这是现在一种比较流行比较实用的驱动。它可以驱动俩个步进电机,并且可以对每个提供600ma的电流,同时还能驱动一个舵机,因此它和这个项目真的可以说是绝配呵。(译者注:使用easydriver最新版本,完全适用)
3.步进电机—可以去找额定电流在600ma左右的步进电机。我使用的是步距角为0.9度的步进电机(每转一圈需要400步),名字是NEMA 16步进电机,轴直径为5mm,但我认为使用额定电流为400ma的NEMA 17电机会更好。
4.电源—可以提供1A电流,交流转直流的可调电源。尽量将输出电压提高些。如果电机开始变得太烫的话,就把输入电压(相对驱动板而言)调低。我认为输出电压为9V是个不错的选择,12V对它来说可能有点高了,但是事实上还是要具体看你那边的电机参数。极限情况下,机器人的电流(只针对电机而言)会达到1.2A(2*600ma),因此不要为了贪便宜去买山寨电源。顺便说下,我的机器人居然只用一个600ma的电源运行了好几个月,如果不是因为我做了某些蠢事的原因,它或许还在运行。强悍的机器人!
贡多拉:
这是一种用来固定画笔的装置。这个名字从书面上来说是稳重的意思,我认为取这个名字有助于我们对它功能的了解,加深对它的印象。
1.3*6003ZZ轴承
2.长为50mm,直径为16.66mm的铜管(可用3D打印代替)
3.激光切割制作的亚克力零件。最早版本是一些硬纸板,一张CD,通过用胶枪胶联住制作出来,虽然简陋,倒也可以简单粗略得画。
滚轮:
1.带有珠子的窗帘绳。一般可以在卷帘窗上找到。
2.链轮齿。没有找到适配的链轮齿,因此我自己用了3D打印的链轮齿。
3.平衡物。我选择了一个螺栓,上面套有一堆金属垫片。
硬件:
1.      画图表面—将你的机器上放在一个宽大且平整的表面,具体在下面讲述。
2.      固定支架—我在这里使用了激光切割出来的木夹板零件,用来把步进电机固定在平整的墙面。如果你是要把电机安装在一块板子,那么只需要把电机直接固定在板子的顶部就可以了。



步骤三:转起来,链轮!
FLL4D70GUWHGNI3.MEDIUM.jpg
FW9WDW4GUVTYFU6.MEDIUM.jpg
我没有能够找到能适配带有珠子的窗帘绳的链轮齿。应该有这样的卷帘机械结构,但还没有一种可以简单使用的结构。于是我自己设计了一个,并且3D打印了出来。JoneAbella设计了一个可调参数的链轮齿文件图,它可以适配其他尺寸珠子的窗帘绳。如果你拥有3D打印机,那你在家就可以自己打印出来了。
将链轮齿推入到步进电机的5mm直径轴上。



步骤四:准备你的电机
FY9Z2FPGUYGWXG5.MEDIUM.jpg
拨开电机线的末端,并分别给它们上锡。除非你的电机线本身就很长,否则你就必须对这些线进行延长,任意方法都可以,我用的方法是接在接线端子上。记住,一定要对你的延长线进行记号标注,以免之后错接。



步骤五:画板
FJEACD6GUVTYG3Y.MEDIUM.jpg
去找一个大的硬板或者其他类似的来做你的画板。画板每边都应该比你最大的画纸的每边至少长150mm。
你也可以尝试去用一面墙来作为你的画板,当然前提是你能够在墙上固定步进电机。但我总是有不好的预感,马克笔会在墙上乱画,这样我的女房东会对我产生不好的印象。
用硬板作为你的画板意味着你可以让画板轻微倾斜得靠着墙,这非常好,因为这样的话贡多拉的重量就可以使画笔去压触画纸了。如果画板是完全垂直的话,则画笔很难有力得去压触画纸—画出来的笔画会非常细小。(译者注:自己在垂直墙面上作画还是可以的,只不过还需要很大改进)
我自己去逛了我们当地的DIY商店,清理了边料箱,尝试着去做一个大画板,可以正好放入我的车里。但我已经做出了一个以最大的宜家Ribba相片框为基础的画板。这意味着我以后就可以直接把它作为画框了,太棒了!我们平常用到的白板也是一个非常好的选择,因为你可以轻松擦除画面,这样你就可以快速得测试,当然你用其他的平整硬板也可以。我第一次使用的是只有A3纸大小的画纸,效果也不错,所以画纸没必要很大



步骤六:安装你的步进电机—边缘固定方式
F5QTYEIGUXKZ9S1.MEDIUM.jpg
FQU4618GUXKYS8Z.MEDIUM.jpg
你的步进电机应该被固定,并使你的链轮齿尽可能得靠近画板表面。如果你的画板是厚的,那你很幸运,你只需要用双面的泡沫胶将你的步进电机直接粘在画板上方的两个角上。这种方法可以减缓一些震动。但时间长了会有一些脱落,但在我这里并不是一个真正的问题,除非我让它连续工作好几天。
当涉及到接线和安装其他东西时,这样的安装就非常简洁。所有的东西都悬挂在后面。
如果你由条件使用3D打印机,这里有个固定步进电机的模型资料:



步骤七:安装你的步进电机-前侧固定方式
FSTUOAEGUVTR1YQ.MEDIUM.jpg

FAI5UIAGUWHGN9N.MEDIUM.jpg FQYVIA0GUVTYH27.MEDIUM.jpg
FR5Z12LGUVTR3IL.MEDIUM.jpg FNIXC5FGUXKZAXE.MEDIUM.jpg
这是我已经采用的固定电机方法,表面上看起不是很简洁,但是它对你的画板要求不是很高,事实上它可以固定在任意画板上,其中包括墙和其他巨大的画板。
我自己设计一个可用激光雕刻加工的3mm厚、木板材质的电机固定装置,这本身没有什么聪明之处只是用螺丝连接起来,这样电机部分就可以很容易得拆装,而主要的固定板还是放置在原地方。我使用Ponoko网上一块P1大小的硬木板制作出了一个装置,你需要做两套这样的装置。
Der Kritzler的设计使用吸盘,是一种可以固定在窗上的装置。他的固定支架比我的更加坚固,但也会使用到更多零件。
将这两个大支架分别固定在画板顶端的两角,并且保证他们在同一水平线上。我在每个零件上都或多或少使用了一些双面泡沫胶,但你应该确保多用些,因为他们有些重,同时也会带来一些震动。
固定支架的设计文件: Bracket (front style).zip (179.73 KB, 下载次数: 3178)

polargraph元件链接以及零件文件.zip

264.18 KB, 下载次数: 608, 下载积分: 创造力 -1

michael  中级技师
 楼主|

发表于 2015-3-30 10:41:25

myluckyy 发表于 2015-3-29 10:44
绘图算法是不是可以自己定义的?

完全可以的!源程序完全开源 ,已经放在上面帖子里了 ,只要自己看懂程序就可以,最近我也在看原作者的程序
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Ricky  NPC 来自手机

发表于 2015-3-1 15:47:10

很赞。相当详细
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Youyou  初级技匠

发表于 2015-3-1 19:45:00

效果真不错,有一层朦胧的美感。
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michael  中级技师
 楼主|

发表于 2015-3-1 20:39:09

Youyou 发表于 2015-3-1 19:45
效果真不错,有一层朦胧的美感。

远看还行
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luna  管理员

发表于 2015-3-1 22:24:42

艺考神器
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Jane  管理员

发表于 2015-3-2 10:17:11

相当赞哈~
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michael  中级技师
 楼主|

发表于 2015-3-2 18:12:58


来 一起做
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amy.liao  高级技师

发表于 2015-3-2 19:25:42

神贴,膜拜
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michael  中级技师
 楼主|

发表于 2015-3-3 08:46:23


非神贴,只是翻译的教程贴;不要膜拜,一起来做才有意思哈
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苦海  初级技匠

发表于 2015-3-3 10:39:11

processing
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michael  中级技师
 楼主|

发表于 2015-3-3 10:43:42


对哈 用Processing做的图像处理和控制 原作者很牛逼 更重要的是完全开源了 不过现在只能用1.5版本的
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苦海  初级技匠

发表于 2015-3-3 11:58:35

michael 发表于 2015-3-3 10:43
对哈 用Processing做的图像处理和控制 原作者很牛逼 更重要的是完全开源了 不过现在只能用1.5版本的 ...

我也玩过几次PROCESSING, 有空玩玩这个
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heinau  高级技匠

发表于 2015-3-3 18:24:19

原作者好牛掰啊,膜拜
出来的效果艺术性很强,挂家里做装饰画很棒呢(也很适合某些闷骚人士,暗搓搓的把自拍照挂墙上
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michael  中级技师
 楼主|

发表于 2015-3-4 09:04:14

苦海 发表于 2015-3-3 11:58
我也玩过几次PROCESSING, 有空玩玩这个

欢迎哈 P群管理员
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michael  中级技师
 楼主|

发表于 2015-3-4 09:05:30

heinau 发表于 2015-3-3 18:24
原作者好牛掰啊,膜拜
出来的效果艺术性很强,挂家里做装饰画很棒呢(也很适合某些闷骚人士,暗搓搓的把自 ...

额 话中有话啊 哈哈
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heinau  高级技匠

发表于 2015-3-4 10:17:43

michael 发表于 2015-3-4 09:05
额 话中有话啊 哈哈

啊哈哈不要自我代入嘛~~~~
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omelet  见习技师

发表于 2015-3-6 10:55:07

太牛了
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hnyzcj  超级版主

发表于 2015-3-7 11:52:36

想做
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mxhhaixin  高级技师

发表于 2015-3-7 20:00:24

牛逼,这样的结构还是第一次见。
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michael  中级技师
 楼主|

发表于 2015-3-9 09:34:47


那太好了 欢迎哈
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michael  中级技师
 楼主|

发表于 2015-3-9 09:35:28

mxhhaixin 发表于 2015-3-7 20:00
牛逼,这样的结构还是第一次见。

其实最早的02年就有了
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