Kto z nas nie chciał mieć robota potrafiącego wykonywać wiele czynności? Utalentowane maszyny pomagają w wykonywaniu zadań w rozmaitych dziedzinach nauki i techniki, a także w życiu codziennym. Rozwój technologii osiąga zawrotne tempo i uzyskujemy wiele narzędzi praktycznego zastosowania. Do niedawna wiele z nich pozostawało jedynie w sferze marzeń nawet wśród zawodowych projektantów i konstruktorów.
Do tych narzędzi zaliczają się także szeroko rozumiane roboty, które zaczęły zyskiwać na popularności szczególnie w latach 90. XX wieku. Wzbudziły wówczas zainteresowanie wielu ludzi w czasie, kiedy na rynku konsumenckim furorę robiły komputery i konsole do gier. Współcześnie, dzięki rozwojowi sztucznej inteligencji, roboty stają się bardziej zaawansowane technologicznie, co pozwala na ich szersze wykorzystanie przy rozmaitych zadaniach. Ze względu na swój często futurystyczny wygląd roboty odegrały znaczącą rolę w kinematografii, np. w takich filmach jak Gwiezdne Wojny, Krótkie Spięcie, Ja, Robot, Człowiek Przyszłości czy Terminator oraz w programach telewizyjnych o charakterze edukacyjnym. Koszt zaprojektowania i zbudowania takiego robota zwykle przewyższał zasoby finansowe konsumentów, wskutek czego były to maszyny dostępne prawie tylko dla dużych przedsiębiorstw przemysłowych. Na szczęście, dzięki postępowi i popularyzacji techniki, powstało więcej różnych konstrukcji robotów, które stały się przystępne finansowo. Do takich konstrukcji, zalicza się również Dobot Magician – model ramienia robota w zestawie Advanced Educational Plan, który umożliwia praktyczne poznanie tajników robotyki i jej praktycznych zastosowań w bardzo szerokim zakresie.
W artykule zaprezentujemy już drugą wersję tej interesującej maszyny.
Zawartość zestawu Advanced Educational Plan
Zestaw Dobot Magician V2 – Advanced Educational Plan został zapakowany w kartonowe pudełko o wymiarach 324 mm × 276 mm × 465 mm i masie całkowitej wynoszącej ok. 8 kg. Wewnątrz znajduje się mniejsze pudełko, w którym jest starannie i bezpiecznie zapakowany główny element zestawu – ramię robota. Do zestawu została dołączona instrukcja obsługi z kartą informacyjną w języku angielskim. Instrukcja obsługi jest opisana w prosty, czytelny sposób, tak aby umożliwić naukę obsługi robota osobom początkującym w dziedzinie robotyki. Producent dołączył także przewód USB, torebkę z kilkoma narzędziami montażowymi, zasilacz oraz przewody do podłączenia zasilacza. Co więcej, wersja Advanced Educational Plan obejmuje także wymienne moduły robocze. Wśród nich znajdziemy m.in. przystawkę do drukowania 3D z ekstruderem dostarczającym filament, którym jest PLA (kwas mlekowy). Moduł jest wyposażony także w wentylator wymuszający obieg powietrza chłodzącego, zapewniając lepsze odprowadzanie ciepła podczas drukowania.
Kolejnym modułem jest mały, metalowy chwytak pneumatyczny, za pomocą którego możemy podnosić niewielkie przedmioty i przestawiać je z jednego miejsca na drugie. Tę czynność robot może wykonać także za pomocą modułu pompy próżniowej składającej się ze sterownika oraz końcówki ssącej. Jeśli przedmiot, który mamy zamiar przenieść za pomocą ramienia, ma wystarczająco płaską powierzchnię, wówczas chwytak wykona ten proces bezproblemowo. Chwytak może pracować w czterech osiach ruchu. Jeśli chcemy, aby Dobot Magician wykonał rysunek bądź napisał tekst na kartce papieru, możemy podłączyć do niego zawartą w zestawie przystawkę z uchwytem na marker, przy czym zalecana średnica markera wynosi 10 mm i taki marker znajdziemy również w zestawie. W wykonywaniu trwałych rysunków i oznaczeń w różnych materiałach z pewnością przyda się objęta zestawem głowica laserowa, która pobiera moc wynoszącą 500 mW i emituje wiązkę światła laserowego o długości fali równej 405 nm, emitując niebieski kolor. Laser umożliwia grawerowanie m.in. w skórze, drewnie i papierze kartonowym, jest jednak niezdatny do cięcia i grawerowania w metalu.
Sterowanie laserem odbywa się z jednego z portów wejścia/wyjścia ustawionego jako wyjście sygnału PWM (sygnału prostokątnego o regulowanym wypełnieniu). Wszystkie wyprowadzenia do podłączenia głowicy lasera zostały odpowiednio oznaczone tak, aby użytkownik mógł łatwo i szybko dokonać podłączenia i uruchomienia przystawki. Podobnie jak przystawka do druku 3D, również głowica laserowa została wyposażona w wentylator chłodzący, który znacząco usprawnia proces odprowadzania ciepła. Natomiast dołączony do zestawu joystick również odznacza się wysoką jakością wykonania, również ze względu na dobrze wyczuwalne pod palcami przyciski.
Dobot Magician V2 – konstrukcja zewnętrzna
Dobot Magician ma postać ramienia robotycznego, które może pracować w czterech osiach. Elementy składowe są wykonane z lekkiego stopu aluminiowego oraz wytrzymałego tworzywa sztucznego ABS. W celu wzmocnienia konstrukcji i odporności na utlenianie, elementy aluminiowe są anodowane. Robot jest wyposażony w dużą liczbę złączy niezbędnych do komunikacji z urządzeniami peryferyjnymi, złącza USB, programowalne porty wejścia/wyjścia, a także kilka przycisków. Wymiana narzędzi roboczych jest szybka dzięki zastosowaniu złączy wtykowych oraz łatwemu dostępowi do nich. Deklarowana przez producenta dokładność ruchowa ramienia robota wynosi 0,2 mm, dzięki czemu można go zastosować do zadań wymagających dużej precyzji. Wbudowane silniki dostarczają wartość momentu siły oraz prędkość obrotową proporcjonalnie zgodą z sygnałem sterującym, a ruchome połączenia mechaniczne pracują bardzo cicho.
Dobot Magician V2 – dla hobbystów i nie tylko
Choć Dobot jest maszyną, która powstała głównie w celach edukacyjnych, to posiada ona duży potencjał do wykorzystania również w małych aplikacjach przemysłowych, a także jako narzędzie do majsterkowania w domu. Jego konstrukcja została zaprojektowana do użytku stacjonarnego na blacie biurka, ale stosując odpowiednie materiały, może być również zamontowany na ruchomej platformie na kołach ogumionych, a nawet na kołach do ruchu szynowego, w zależności od potrzeb naszej aplikacji. Wykorzystanie wiedzy z zakresu elektroniki i programowania, z pewnością pomoże nam w odkryciu pełnego potencjału drugiej edycji robota Dobot Magician. Aby roboty mogły wykonywać powierzone im zadania, poza odpowiednią konstrukcją od strony sprzętowej, muszą zostać także odpowiednio zaprogramowane. Ramię Dobot można „nauczyć” motoryki ruchów dzięki zastosowaniu zintegrowanego oprogramowania, za pomocą którego robot uczy się poprzez ręczne przestawianie jego ramienia w taki sposób, aby mogło wykonać konkretne zadanie. Wówczas robot będzie mógł powtórzyć wyuczony proces za każdym razem, kiedy naciśniemy przycisk uruchamiający robota. Stosując oprogramowanie Dobot Studio, możemy precyzyjnie nastawić parametry ruchu ramienia robota, takie jak prędkość powtarzania wykonywanego manewru oraz dokładne określenie współrzędnych ruchu, bez konieczności edytowania kodu programu. Jedynym ograniczeniem jest fizyczna budowa ramienia z uwagi na zasięg ramienia oraz dopuszczalna masa całkowita obciążenia – ramię robota Dobot Magician V2 zapewnia maksymalny udźwig do 0,5 kg.
Dobot Magician V2 – programowanie robota
Robot Dobot Magician V2 został zaprojektowany z myślą o osobach stawiających swoje pierwsze kroki w świecie elektroniki, robotyki i programowania, a także z myślą o osobach mających duże doświadczenie w tej tematyce. Dobota można programować w językach C#, C++, Java, Python, a także Scratch i kompatybilnym z nim Blockly. Poza możliwością pisania i wgrywania do pamięci robota własnego kodu robota można sterować za pośrednictwem portu USB, a także poprzez połączenie bezprzewodowe przez sieć Wi-Fi i Bluetooth, zarówno z pokładu komputera klasy PC, smartfona, jak i tabletu. Obsługiwane metody sterowania obejmują gestykulację rękami, wydawanie komend głosowych, a nawet elektroencefalografię. Oprogramowanie dostarczane z robotem umożliwia tworzenie kompleksowych algorytmów za pomocą bloczków, co korzystnie wpływa na elastyczność tworzenia aplikacji i jest bardzo efektywnym rozwiązaniem. W głównym oprogramowaniu Dobot Studio znajdziemy osiem trybów umożliwiających interakcję z robotem, a wśród nich:
- Teaching & Playback: program uczy robota wykonywania określonej trajektorii ruchu poprzez naśladowanie zawartych w bibliotece emulacji ruchów przypominających te wykonywane przez kończyny człowieka. Moduł umożliwia wykonywanie podstawowych czynności ruchowych w trybie Easy oraz bardziej zaawansowanych w trybie Pro.
- Write & Draw: oprogramowanie robota Dobot Magician wspiera formaty plików graficznych BMP, SVG i DXF. W tym trybie robot uczy się wykonywania rysunków, a także pisania tekstu na papierze.
- Dobot Blockly: narzędzie jest kompatybilne z językiem programowania Scratch. Umożliwia proste programowanie za pomocą łączenia ze sobą bloków funkcyjnych.
- Script: programowanie robota za pomocą języków skryptowych.
- Leap Motion: sterowanie robota za pomocą gestykulacji i sygnałów EEG.
- Mouse: sterowanie robota za pomocą myszy komputerowej.
- Laser Engraving: obsługa głowicy laserowej do grawerowania. W celu zapewnienia bezpiecznej obsługi zalecane jest noszenie okularów ochronnych oraz dobra wentylacja pomieszczenia.
- Add More Dobots: dodawanie do obsługi kolejnego robota Dobot.
Producent robota, Yuejiang, uwzględnił w oprogramowaniu robota kilka praktycznych funkcji, które mają na celu ułatwienie użytkownikowi tworzenia programów. Oprogramowanie do robota jest na licencji open source, dzięki czemu można je dowolnie edytować. Przykładowe programy dostarczone przez producenta działają na identycznej zasadzie jak w profesjonalnych robotach przemysłowych i stanowią pomocne źródło wiedzy dla wszystkich, którzy chcą poznać, jak takie roboty działają, począwszy od kodu programu, który współpracuje wraz z osprzętem zewnętrznym. Po udanym zaprogramowaniu robota każdy może przesłać do sieci swój kod źródłowy i udostępnić go innym użytkownikom robota Dobot Magician, a także pobierać i wgrywać kody programów udostępnionych przez innych użytkowników. Robot wraz z dołączonymi akcesoriami charakteryzuje się wysoką jakością wykonania. Przystawki zewnętrzne objęte w wersji zestawu Advanced Educational Plan umożliwiają przezbrojenie robota w zależności od rodzaju wykonywanego zadania, czyniąc go narzędziem uniwersalnym i wszechstronnym, a dostępna na stronie producenta wszechstronna biblioteka i lista komend umożliwi rozwinięcie podstawowych możliwości maszyny. Dobota można użyć także jako narzędzie do prototypowania dużych robotów do użytku profesjonalnego w przemyśle.
Dobot Magician V2 – wersja Advanced Educational Plan. Kompletna specyfikacja techniczna zestawu
Robot:
- Liczba osi ruchu: 4
- Udźwig maksymalny: 0,5 kg
- Zasięg maksymalny: 320 mm
- Dokładność pozycjonowania: 0,2 mm
- Dostępne metody komunikacji: USB, Wi-Fi, Bluetooth
- Zasilacz – napięcie sieciowe: 100 VAC – 240 VAC
- Zasilacz – częstotliwość napięcia sieciowego: 50 Hz – 60 Hz
- Zasilacz – napięcie wyjściowe: 12 VDC
- Zasilacz – maksymalna wydajność prądowa: 7 A
- Maksymalny pobór mocy: 60 W
- Zakres temperatury pracy: 10°C – 60°C
- Sterownik: Dobot Integrated Controller
- Waga robota: 4 kg
- Wymiary podstawy: 158 mm x 158 mm
- Wymiary obudowy: 307 mm x 224 mm x 330 mm
- Materiał wykonania: stop aluminiowy 6061 + tworzywo sztuczne ABS
- Montaż: Wolnostojący
Oprogramowanie:
- Repetier Host
- Grbl Controller 3.6
- Dobot Blockly (kompatybilny ze Scratch)
- Graphic Programing
Interfejsy wejścia/wyjścia:
- Liczba portów programowalnych: 10 (możliwość ustawienia jako wejście analogowe lub wyjście sygnału PWM)
- Liczba sterowalnych wyjść napięcia zasilającego: 4 x 12 VDC
- Złączakomunikacyjne i zasilające: UART, RESET, STOP, 12 VDC, 5 VDC, 2 x programowalne wejście/wyjście, 2 x stepper
Maksymalne parametry ruchu osi:
- Podstawa:zakres kąta obrotu: -90° – +90°maksymalna prędkość kątowa przy obciążeniu 250 g: 320°/s
- Ramię – tył:zakres kąta obrotu: 0° – +85°maksymalna prędkość kątowa przy obciążeniu 250 g: 320°/s
- Ramię – przód:zakres kąta obrotu: -10° – +95°maksymalna prędkość kątowa przy obciążeniu 250 g: 320°/s
- Chwytak:zakres kąta obrotu: -90° – +90°maksymalna prędkość kątowa przy obciążeniu 250 g: 480°/s
Przystawka do Druku 3D:
- Maksymalne wymiary obiektu drukowanego: 150 mm × 150 mm × 150 mm
- Materiał filamentu: PLA
- Rozdzielczość druku: 0,1 mm
Głowica laserowa:
- Pobór mocy: 500 mW
- Długość wiązki światła lasera: 405 nm (kolor niebieski)
- Zasilanie: 12 VDC
- Sterowanie: z kanału PWM (z programowalnego wyjścia sygnału PWM, poziom napięcia TTL)
Uchwyt markera:
- Kompatybilność: wszystkie markery o średnicy wynoszącej 10 mm
Końcówka ssąca:
- Średnica robocza: 20 mm
- Ciśnienie robocze: -30 kPa
Chwytak:
- Zasięg: 27,5 mm
- Typ napędu: pneumatyczny
- Siła: 8 N
Sterowanie i komunikacja:
- Sterowanie i komunikacja poprzez Bluetooth, Wi-Fi, USB, mysz, klawiaturę komputera oraz poprzez joystick zawarty w zestawie. Zasięg joysticka wynosi ok. 10 m.
Dobot Magician V2 – Advanced Educational Plan. Podsumowanie
Zestaw Dobot Magician V2 – Advanced Educational Plan to znakomita propozycja dla wszystkich pasjonatów robotyki, zarówno w podejściu hobbystycznym, jak i profesjonalnym. W przystępnej cenie w jednym zestawie dostajemy ramię robota wraz z przystawkami roboczymi, które umożliwiają poznanie tajników robotyki oraz przykładów wykorzystania robotów do wielu zadań o charakterze praktycznym, a także rozwijanie pasji robotyki i tworzenia nowych aplikacji robotycznych. Robot i podzespoły z nim współpracujące odznaczają się wysoką jakością wykonania i bardzo ciekawym, futurystycznym wyglądem, niemal jak roboty znane z legendarnych filmów science-fiction z końca XX wieku.
Instrukcja obsługi dołączona do zestawu jest dużym ułatwieniem i umożliwia szybkie nauczenie się wszelkich aspektów dotyczących konfigurowania osprzętu robota, a oprogramowanie na licencji open source pozwala na połączenie robota z Arduino i innymi modułami systemów wbudowanych wykorzystujących otwarte oprogramowanie. Dołączone do zestawu przystawki do przezbrajania robota są łatwo wymienialne i umożliwiają stworzenie wielu ciekawych aplikacji, a także wykorzystanie robota w procesach przemysłowych na małą skalę, jak również w domowych zastosowaniach hobbystycznych. Bez względu na wybór metody sterowania robot błyskawicznie rozpoznaje wysyłany sygnał, a każdy ruch wykonuje z wysoką rozdzielczością, dzięki czemu drukowane obiekty 3D, pisany tekst czy też wygrawerowany tekst lub rysunek są odtworzone z zachowaniem najdrobniejszych detali. Oprogramowanie współpracujące z robotem umożliwia jego zaprogramowanie na wiele sposobów zarówno przez osoby początkujące, jak i doświadczone w obsługiwaniu robotów. Zestaw Advanced Educational Plan jest zdecydowanie warty rozważenia przy wyborze robota do nauki podstaw robotyki w ujęciu praktycznym.
