技术宅深度体验：桌面型机械臂到底能不能干正事？

雷锋网(公众号：雷锋网)按：本文作者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。雷锋网独家发布，转载请联系授权。

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。

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：

运动空间示意图：

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：

  

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：

 

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：

 

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 

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。

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。

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。

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