技術宅深度體驗：桌面型機械臂到底能不能幹正事？
雷鋒網按
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本文作者Top Liu，易科機器人實驗室系統設計師，機器人技術傳播者，譯著有《機器人程式設計實戰》、《嵌入式機器人學》等。雷鋒網獨家發佈，轉載請聯繫授權。
2016年6月，一款面向家庭和maker的桌面型機械臂產品Dobot首發時，TOP小小研究了一下，
當時也吐槽了家用機械臂只是玩玩
，然而並做不了啥正事。結果，11月底Dobot在Kickstarter上就宣佈要“幹正事”了，發佈定位于輕工業應用、以及幫助創業者實現更多商業應用的新產品
Dobot M1
。它到底能滿足我們哪些幹（qi）正（pa）事的需求？
帶著好奇，我們駐深圳的Exbot的小夥伴在第一時間考察了仍在測試中的Dobot M1，並與開發團隊進行了深入的交流。
首先第一眼看到的是這個奇（chuang）葩（xin）的造型（左），完全不同于傳統的樣子（右）。為啥要搞成這個樣子？有啥好處？當然了，作為重度技術宅我們當然更關心技術，忍不住還要扒幾個核心技術問題，做個總結和大家一起學習。
面對我們提出的一系列問題，研發團隊（含多名美女）很熱情地回答了我們，並介紹說：“為了做到工業級性能又能以消費級價格生產，與其關鍵部件的自主研發能力，供應鏈整合能力密切相關。產品和商業要成功涉及的因素非常多…...”
技術控們不喜歡太多的形容詞，我們更喜歡看資料！
1、性能參數
OK，Dobot M1定位輕工業應用，因此它的個頭相對比較大，臂長400mm，整機高度達到527mm，但是可以看到安裝在桌子/工作臺上還是完全沒有問題，比起其它協作機器人還是小巧很多。
重複精度達到0.02mm，額定負載1.5kg，應該滿足大部分輕工業應用了，特別是重複精度性能，非常值得期待。其它參數規格：
運動空間示意圖：
2、結構創新
這種結構有什麼創新之處？
整體圍繞這樣一個理念進行：在滿足設計需求的前提下儘量體現機械的簡約之美。
總的來說，M1包括三個關鍵分系統：
上下運動的Z軸系統
在水平面內運動的大小臂系統
滿足末端選旋轉以及功能負載的夾具系統。
跟現在市面上比較普及的工業級機械臂相比，
最大的區別
在於，將Z軸上下運動的機構放在遠離機械臂末端的位置，其優勢是減小末端負載，使整機重心移到靠近機械臂固定於桌面的位置，有利於于其力學性能的優化。
參考動圖：
大小臂均採用型號較小的諧波減速器，更苗（pian）條（yi），更符合桌面設備的風格。末端夾具安裝介面採用工業標準介面，適應工業化生產。另外還有一些具體設計，由於正在申請專利，目前還不便透露。
總結起來就是：用了洪荒之力，設計出既滿足工業生產標準，又比較便宜，還能安裝在桌面的產品。
3、功能體驗
M1具體都能幹什麼正事？
M1設計了豐富的功能：視覺分揀、流水線搬運、焊接、鐳射雕刻、3D（雙色）列印，還可外部擴展1米滑軌、雙臂配合協同作業、加上AGV小車無限延伸空間、標準的末端夾具介面、完整的API和SDK支援圖形化程式設計。
說幹就幹，ExBot小夥伴馬上就動起手來了。由於目前全球僅有兩套M1產品在聯調測試過程中，我們只挑選了幾個感興趣的功能體驗。
鐳射切割：
鐳射雕刻的使用起來比想像的簡單，M1搭配500mw PWM調製鐳射，不僅能完成普通的線條雕刻，你甚至可以進行灰度雕刻。
從而讓你最心愛的照片刻在木頭/皮革等材質上。當然Dobot還設計有很多強大的功能，比如焊接電路板，但目前還在開發當中。
Dobot設計全系列產品共用一套叫DobotStudio的軟體控制，由於Dobot M1軟體還未完成所有功能聯調，所以ExBot小夥伴主要考察了已經做好的Dobot Magician的軟體功能。（說明一下：Dobot Magician就是TOP上次研究產品的升級版，是Dobot目前面向家庭和Maker的主打在售產品。）
DobotStudio功能介面：
通過DobotStudio“寫字&畫畫”和”工具”介面可以完成所有預定義功能。Dobot網站提供完整使用文檔支援：
Dobot下載中心
。
4、機器視覺
這個是充滿想像力的功能，
通過加上一個攝像頭
，Dobot M1擁有了眼睛和強大的感知能力，
能夠以極高的準確率分辨並抓取指定顏色的物體
。Dobot M1 留有視覺開發介面，可以方便的與自己的視覺系統配套，無論是OpenCV還是專業視覺軟體。
上面是工程師給我們演示集成OpenCV的視覺分揀功能
。上次我們提出的增加視覺回饋機制，沒想到僅用了短短幾個月時間Dobot真真切切地實現了，為高效的工程師們點贊！
視覺伺服控制
是機器人系統的重要控制手段，隨著機器人應用需求的日益複雜多樣，
利用視覺資訊作為回饋，極大地提高了機器人系統的靈活性和精確性，是機器人控制的一個重要的發展方向
。視覺伺服控制涉及電腦視覺、機器人技術和控制理論等多個領域，在過去20餘年中進行了廣泛的研究，在工業機械臂中也得到了大量的應用。理論方面，推薦Hutchinson的三篇經典論文（
A tutorial on visual servo control和Visual servo control 1和2
）。
開源軟體推薦
visp
（openCV地球人都知道，就不多言了），ViSP（Visual Servoing Platform）是國外的一個專案組做的視覺伺服開發包，集成了很多視覺伺服常用功能，我們認為是目前最為強大的視覺控制開源專案。
5、二次開發
預定義功能不夠滿足不了需要？還需要更多的裝逼功能？沒問題，DobotStudio多種自訂的二次開發功能，從簡單到高級功能，總有一款適合你，讓我們繼續介紹：
Dobot M1具有乙太網、USB、RS-232C、Wi-Fi、低功耗藍牙等硬體通信介面，支援Dobot專有協定棧或通用工業現場匯流排協定（ModBus）。通過官方提供的介面庫、示例工程及詳細的說明文檔，用戶可在PC（Windows/Linux/Mac）、嵌入式環境、PLC中使用對應的程式設計語言或開發環境中快速實現應用開發。
Dobot M1二次開發支援程式設計語言或框架：
- C/C++（Qt、MFC）
- VB.net、C#（WPF、WinForm）
- Python、Java
- Labview、Matlab
- Object-C、Swift
Dobot M1沿用了與越疆上一代產品Dobot Magician一致的PC端軟體DobotStudio。示教再現功能除傳統的點位控制外，還支援數位/類比輸入觸發、數位輸出控制、PWM輸出控制等功能，可滿足70%的應用。Dobot Blockly是世界上第一個針對機械臂開發的圖形化程式設計軟體，可以實現絕大部分的運動控制與I/O輸入輸出功能，集成了腳本運行上下文，用戶無需額外搭建開發環境，即可實現複雜邏輯與流程應用，可大大加快應用開發。
示教功能：
示教功能算是機械臂傳統功能了，不需要任何程式設計，只需要手把手就可以“教”會機器人完成新功能。
圖形化程式設計
沒有程式設計基礎，又想要更自動化的控制機械臂，怎麼辦？Dobot Blockly是為Dobot Magician開發的一套圖形化程式設計平臺，基於穀歌的開源平臺Google Blockly。通過該平臺，使用者可以通過拼圖的方式進行程式設計，直觀易懂。
圖形化程式設計示例說明：設置末端夾具為手爪，通過迴圈模組設置迴圈次數為3，使機械臂在Z軸方向上下來回運動3次。
腳本控制和高級程式設計介面
如果您有一些程式設計基礎，可以編寫指令碼語言控制機械臂。
Dobot社區
已經有一些現成的Demo程式，不用任何修改或僅做簡單修改就可以完成功能。
據開發人員稱，Dobot目前也正在開發ROS的介面，通過MoveIt!和RViz外掛程式配置會提供了一個易於使用的圖形化使用者介面（GUI）來設置機械臂，使使用者能以直觀的方式進行運動規劃任務的開發，我們一起期待吧。
本次由於時間有限沒有親自試用Dobot程式設計功能，我們下次繼續玩一下ROS和視覺抓取等新功能。