2016年6月,一款面向家庭和maker的桌面型机械臂产品Dobot首发时,TOP小小研究了一下,当时也吐槽了家用机械臂只是玩玩,然而并做不了啥正事。结果,11月底Dobot在Kickstarter上就宣布要“干正事”了,发布定位于轻工业应用、以及帮助创业者实现更多商业应用的新产品Dobot M1。它到底能满足我们哪些干(qi)正(pa)事的需求?

带着好奇,我们驻深圳的Exbot的小伙伴在第一时间考察了仍在测试中的Dobot M1,并与开发团队进行了深入的交流。

首先第一眼看到的是这个奇(chuang)葩(xin)的造型(左),完全不同于传统的样子(右)。为啥要搞成这个样子?有啥好处?当然了,作为重度技术宅我们当然更关心技术,忍不住还要扒几个核心技术问题,做个总结和大家一起学习。

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面对我们提出的一系列问题,研发团队(含多名美女)很热情地回答了我们,并介绍说:“为了做到工业级性能又能以消费级价格生产,与其关键部件的自主研发能力,供应链整合能力密切相关。产品和商业要成功涉及的因素非常多…...”

技术控们不喜欢太多的形容词,我们更喜欢看数据!

1、性能参数

OK,Dobot M1定位轻工业应用,因此它的个头相对比较大,臂长400mm,整机高度达到527mm,但是可以看到安装在桌子/工作台上还是完全没有问题,比起其它协作机器人还是小巧很多。

重复精度达到0.02mm,额定负载1.5kg,应该满足大部分轻工业应用了,特别是重复精度性能,非常值得期待。其它参数规格:

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运动空间示意图:

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2、结构创新

这种结构有什么创新之处?

整体围绕这样一个理念进行:在满足设计需求的前提下尽量体现机械的简约之美。

总的来说,M1包括三个关键分系统:

    上下运动的Z轴系统

    在水平面内运动的大小臂系统

    满足末端选旋转以及功能负载的夹具系统。

跟现在市面上比较普及的工业级机械臂相比,最大的区别在于,将Z轴上下运动的机构放在远离机械臂末端的位置,其优势是减小末端负载,使整机重心移到靠近机械臂固定于桌面的位置,有利于于其力学性能的优化。

参考动图:

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大小臂均采用型号较小的谐波减速器,更苗(pian)条(yi),更符合桌面设备的风格。末端夹具安装接口采用工业标准接口,适应工业化生产。另外还有一些具体设计,由于正在申请专利,目前还不便透露。

总结起来就是:用了洪荒之力,设计出既满足工业生产标准,又比较便宜,还能安装在桌面的产品。

3、功能体验

M1具体都能干什么正事?

M1设计了丰富的功能:视觉分拣、流水线搬运、焊接、激光雕刻、3D(双色)打印,还可外部扩展1米滑轨、双臂配合协同作业、加上AGV小车无限延伸空间、标准的末端夹具接口、完整的API和SDK支持图形化编程。

说干就干,ExBot小伙伴马上就动起手来了。由于目前全球仅有两套M1产品在联调测试过程中,我们只挑选了几个感兴趣的功能体验。

激光切割:

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激光雕刻的使用起来比想象的简单,M1搭配500mw PWM调制激光,不仅能完成普通的线条雕刻,你甚至可以进行灰度雕刻。

从而让你最心爱的照片刻在木头/皮革等材质上。当然Dobot还设计有很多强大的功能,比如焊接电路板,但目前还在开发当中。

Dobot设计全系列产品共用一套叫DobotStudio的软件控制,由于Dobot M1软件还未完成所有功能联调,所以ExBot小伙伴主要考察了已经做好的Dobot Magician的软件功能。(说明一下:Dobot Magician就是TOP上次研究产品的升级版,是Dobot目前面向家庭和Maker的主打在售产品。)

DobotStudio功能界面:

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通过DobotStudio“写字&画画”和”工具”接口可以完成所有预定义功能。Dobot网站提供完整使用文档支持:Dobot下载中心。

4、机器视觉

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这个是充满想象力的功能,通过加上一个摄像头,Dobot M1拥有了眼睛和强大的感知能力,能够以极高的准确率分辨并抓取指定颜色的物体。Dobot M1 留有视觉开发接口,可以方便的与自己的视觉系统配套,无论是OpenCV还是专业视觉软件。上面是工程师给我们演示集成OpenCV的视觉分拣功能。上次我们提出的增加视觉反馈机制,没想到仅用了短短几个月时间Dobot真真切切地实现了,为高效的工程师们点赞!

视觉伺服控制是机器人系统的重要控制手段,随着机器人应用需求的日益复杂多样,利用视觉信息作为反馈,极大地提高了机器人系统的灵活性和精确性,是机器人控制的一个重要的发展方向。视觉伺服控制涉及计算机视觉、机器人技术和控制理论等多个领域,在过去20余年中进行了广泛的研究,在工业机械臂中也得到了大量的应用。理论方面,推荐Hutchinson的三篇经典论文(A tutorial on visual servo control和Visual servo control 1和2)。

开源软件推荐visp(openCV地球人都知道,就不多言了),ViSP(Visual Servoing Platform)是国外的一个项目组做的视觉伺服开发包,集成了很多视觉伺服常用功能,我们认为是目前最为强大的视觉控制开源项目。

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5、二次开发

预定义功能不够满足不了需要?还需要更多的装逼功能?没问题,DobotStudio多种自定义的二次开发功能,从简单到高级功能,总有一款适合你,让我们继续介绍:

Dobot M1具有以太网、USB、RS-232C、Wi-Fi、低功耗蓝牙等硬件通信接口,支持Dobot专有协议栈或通用工业现场总线协议(ModBus)。通过官方提供的接口库、示例工程及详细的说明文档,用户可在PC(Windows/Linux/Mac)、嵌入式环境、PLC中使用对应的编程语言或开发环境中快速实现应用开发。

Dobot M1二次开发支持编程语言或框架:

    - C/C++(Qt、MFC)

    - VB.net、C#(WPF、WinForm)

    - Python、Java

    - Labview、Matlab

    - Object-C、Swift

Dobot M1沿用了与越疆上一代产品Dobot Magician一致的PC端软件DobotStudio。示教再现功能除传统的点位控制外,还支持数字/模拟输入触发、数字输出控制、PWM输出控制等功能,可满足70%的应用。Dobot Blockly是世界上第一个针对机械臂开发的图形化编程软件,可以实现绝大部分的运动控制与I/O输入输出功能,集成了脚本运行上下文,用户无需额外搭建开发环境,即可实现复杂逻辑与流程应用,可大大加快应用开发。

示教功能:

示教功能算是机械臂传统功能了,不需要任何编程,只需要手把手就可以“教”会机器人完成新功能。

图形化编程

没有编程基础,又想要更自动化的控制机械臂,怎么办?Dobot Blockly是为Dobot Magician开发的一套图形化编程平台,基于谷歌的开源平台Google Blockly。通过该平台,用户可以通过拼图的方式进行编程,直观易懂。

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图形化编程示例说明:设置末端夹具为手爪,通过循环模块设置循环次数为3,使机械臂在Z轴方向上下来回运动3次。

脚本控制和高级编程接口

如果您有一些编程基础,可以编写脚本语言控制机械臂。Dobot社区已经有一些现成的Demo程序,不用任何修改或仅做简单修改就可以完成功能。

据开发人员称,Dobot目前也正在开发ROS的接口,通过MoveIt!和RViz插件配置会提供了一个易于使用的图形用户界面(GUI)来设置机械臂,使用户能以直观的方式进行运动规划任务的开发,我们一起期待吧。

本次由于时间有限没有亲自试用Dobot编程功能,我们下次继续玩一下ROS和视觉抓取等新功能。

【作者简介:Top Liu,易科机器人实验室系统设计师,机器人技术传播者,译著有《机器人编程实战》、《嵌入式机器人学》等。】

(本文转载自雷锋网)

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