墙绘机器人太贵？DIY一个画自画像的绘图机器人

墙绘机器人太贵？DIY一个画自画像的绘图机器人

你有想过当你还在苦心的找一个手绘大师来帮你完成在墙上的涂鸦和创作的时候，最新的科技已经可以帮助你解决这一切困扰了。据外媒报道，建筑和设计公司CarloRattiAssociati展示了一套使用喷涂无人机在墙上绘制图像的系统。这非常聪明，但也许不容易变成商业产品。然而，该公司的Scribit墙壁绘图机器人就是为此而设计的。

真是不可思议可以在墙上绘画的机器人

就像该公司2015年展示的VerticalPlotter一样，Scribit在垂直表面上移动，同时绘制图像或文字。这种铝质环形装置由两根轻型斜拉索悬挂，据报道可在短短五分钟内完成安装，只需“两根钉子和一个电源插头”。

真是不可思议可以在墙上绘画的机器人

它配备了四个不同颜色的可擦除标记，以及橡皮擦，所以它会在同一个墙面擦除其旧图。用户使用应用程序将图像或文本上载到连接互联网的机器人，并通知其将绘制该内容的空间的尺寸。CRA将于4月16日在米兰家具展上正式推出Scribit。众筹活动随后将于6月5日开始。目前没有关于该系统的售价信息。但从预估上来判断，这款机器人的售价应该不会太便宜。

不如我们自己DIY一个简易版的先来一波新鲜体验吧

本期介绍的项目是一台能绘制超大幅图形的绘图机，可直接在直立的画布平面上绘制任何图形，绘制过程颇具观赏性。核心系统用树莓派制造，支持通过 WIFI 接收图样。先来看一段测试视频。

材料清单

硬件
NEMA 17步进电机x2
吸盘x2
80磅钓鱼线x若干
Micro USB线10英寸×2
Micro USB转接板x2
USB A型母头转接板x2
Raspberry Pi（树莓派）Zero W（或其他支持WiFi的树莓派）
Micro SD卡
EasyDriver步进电机驱动板V4.5 x2
SG92R舵机x1
6003zz轴承x2
3针电机扩展板x若干
2.1mm x 5.5mm 插座x1
电源适配器12v 1a 带2.1mm 或5.5mm接线头x1
树莓派电源适配器x1
Pololu通用轮轴5mm（#4-40孔）x2
螺栓（#8-32 x 1-5/8 英寸）x2
螺丝（#4-40x 1/2英寸）x8
电机螺丝（M3 50 x 6mm电机螺丝）x8
小螺丝x2（用于固定笔/标记）
标准电线或跳线x若干
标记笔x1
卷尺或直尺x1

工具
电脑
烙铁x1
钳子/切割机x1

可选材料
纸x若干
USB风扇x1
热熔胶x1
回形针x1
标头针脚x1
面包板/电路板 x1

3D打印组件
Polargraph gondola 吊台
Servo horn extension 电机喇叭扩展板
Drawbot motor mount and spool 绘图机器人舵机底座和线轴（x2）
Drawbot electronics case 绘图机器人电子外壳（可选）
Drawbot Pi + Stepper mount 树莓派绘图机器人+步进式安装部件（可选）
Suction Cup Dome with hole 带孔的吸盘圆顶（可替代）

以上图纸文件在本项目文件库中可以下载。
http://maker.quwj.com/project/80

步进电机和吸盘组件的安装

需要3D打印的部件有：两个电机安装座，两个线轴以及两个带有1/8英寸的带孔吸盘圆顶，所有材料用PLA打印。
所需的硬件：两个步进电机，两个吸盘，两个通用安装轮轴，两个螺栓（#8-32x 5/8英寸），八个线轴螺丝（#4-40x 1/2英寸），八个电机螺丝（M3 50 x 6mm电机螺丝）以及钓鱼线若干。
注意：吸盘需要一个金属的长柱与电机底座相连。

1、用通用的铝质安装轴与步进电机连接。使用安装轮毂附带的固定螺丝，将轮毂安装到靠近步进轴末端的位置。
2、使用四个3D打印的M3螺丝将扭转电机支架连接到步进电机。扭转电机的底座带有凹口，以便安置电机。
3、使用4-40螺丝将3D打印的线轴连接到安装轮毂上。
4、安装吸盘底座。首先拆卸吸盘，保留橡胶吸盘，弹簧和金属杆。在吸入圆顶上钻一个1/8英寸的“孔”并拧入螺栓或使用带孔的吸盘圆顶，将3D打印的圆顶放在橡胶吸盘上。将电机底座向下推到吸盘上，以便将螺丝穿过金属杆。
5、做另一个相同的支架。
6、钓鱼线缠在线轴上。

注意：Harbor Freight吸盘是必须的，它的金属杆比其他吸盘更长。型号为62715。

笔架吊台的安装

需要3D打印的部件有：Polargraph Gondola（吊台），两个轴承连接臂，两个轴承连接器，一个吊台固定器，一个电机扩展板。
所需硬件有：一个SG92R舵机，两个6003zz轴承，一个扎口线。

1、将3D打印的电机扩展臂粘贴到其中一个舵机臂上。在这个环节中，可以使用回形针来固定，将它剪成两半，然后并粘贴到舵机臂上。
2、使用扎带将舵机系统固定在吊台上。
3、将带插槽的轴承连接器与轴承连接臂相连。将轴承推入到轴承连接器组件。3D打印部件需要继续打磨，以便轴承向下推入到轴承连接器。
4、滑动吊台上有轴承连接器和臂。 3D打印吊台上的轴也需要仔细打磨，以使轴承向下滑动。
5、安装吊台固定器，将所有东西组装在一起，使用螺丝将其固定在吊臂轴上，这样就可以在移动时固定笔。

安装软件

请使用树莓派的准备指南
对于这一步，我建议参考绘图机器人Githnb。
在树莓派上更新、升级安装包，并安装其他软件：

更新和升级：

帮助

安装NPM和Git：

帮助

安装Node.js：

帮助

升级NPM – 并删除旧的apt-get版本：

帮助

安装pigpio C库：

帮助

安装绘图机器人软件：

帮助

启动绘图机器人软件：

帮助

连接绘图机器人控制界面

使用另一台计算机或直接在树莓派本机访问机器人控制界面，方式如下：
Mac 电脑：打开http://raspberrypi.local/control并访问绘图机器人控制界面。
PC：输入树莓派的 IP 地址/control 例如：http://10.167.5.58/control
树莓派本地：打开浏览器。访问http://127.0.0.1/control即可。

接线

所需硬件有：两个USB A型母头转接板，两个EasyDriver步进电机驱动板，一个树莓派Zero或其他支持WiFi的树莓派，两个步进电机，两个Micro USB转接板，一个2.1mm x 5.5mm的插座。

你可能需要的其他部分：
用于测试连接的面包板
标头针脚
3D 打印的步进电机和树莓派底座
电路板

将EasyDriver电机驱动板连接到树莓派：
左侧驱动器：
GND → 树莓派 GPIO 39
DIR → 树莓派GPIO 38（BCM 20）
STE → 树莓派GPIO 40（BCM 21）

右侧驱动器：
GND → 树莓派GPIO 34
DIR → 树莓派 GPIO 31（BCM 6）
STE → 树莓派 GPIO 33（BCM 13）

吊台电机：
GND → 树莓派 GPIO 14
VCC → 树莓派 GPIO 1（3V3电源）
CNT → 树莓派 GPIO 12（BCM 18）

注意：进行测试以确保连接正确，建议先将面包板连接在一起，然后再将其他部件连接在一起。
1、请焊接好树莓派/EasyDriver的排针。
2、将电路板上电机部分的每个EasyDriver驱动板接口与USB母头相连。对于此步骤，你最好参照有步进电机的数据表或参数。确保将绕组/线圈保持在一起。步进器有一对黑色线、绿色线、红色线和蓝色线。
在这里，将”Winding A”保持接地，D +与USB接口相连，”Winding B”与USB接口上的VCC和D-相连。
3、使用跳线将电机连接到树莓派的GPIO上。请参阅上述信息。
4、使用跳线将EasyDriver驱动板连接到树莓派的GPIO上。请参阅上述信息。
5、再次将步进电机线连接到Micro USB转接板上，确保所有线匹配正确。
6、EasyDrivers需要动力。将插座的尖端连接到EasyDrivers上的”PWR IN”，将插座的套管连接到EasyDrivers上”PWR IN”的GND。使用电路板将电源和地面从插座分离到EasyDrivers驱动板。

测试绘图

一旦你的树莓派，EasyDrivers驱动板和USB转接板通过面包板连接在一起，就可以进行测试了。

1、树莓派软件设置

在树莓派上启动绘图机器人控制器软件。这样可以更容易控制电机和舵机。点击控制器靶心中间的按钮笔，希望可以让舵机臂90°旋转，这样方便测试并确保舵机臂正确定位，还可将笔从表面抬起。当你连接了树莓派和绘图机器人控制器软件后，就会知道了。

2、步进电机的连接

一次启动一个步进电机会更易于操作。将步进电机与绘图机器人控制器靶心上的坐标同步。步进电机必须平稳移动。如果步进电机接线正确并且配对匹配，那么步进电机的测试完成，请接着测试另一个。

断开步进电机电源后，找一个平坦、光滑的表面安装步进电机，确保它们彼此保持水平平面。从每个线轴延伸一些钓鱼线并将其连接到吊台的支撑臂上。
重新连接步进电机。使用绘图机器人控制器移动吊台。当点击靶心的右上角时，如果不调整配置文件，吊台应该移动到右上角。如果吊台移动相反方向，应该打开配置树莓派上的镜像文件。

3、测量

接下来就是测量。我们使用小型的可伸缩卷尺，所有测量都以毫米为单位。
点击并设置绘图机器人控制器中的图标，将需要三个值，“D”，“X”和“Y”。有关如何测量的说明，如图所示。第一个“D”值是线轴之间的距离。下一个值是吊台的起始位置。 “X”值是从左侧线轴到吊台中笔的位置的测量值。 “Y”值是从线轴到吊台的距离。将这些值输入到绘图机器人软件的设置中。建议在左上角设置主页。

4、绘图

终于可以开始绘图啦！
只要所有东西都尽可能准确地测量；吊台中的笔从表面上抬起并归位，就可以让绘图机器人来一个SVG。只需将单个路径SVG拖到绘图机器人软件的靶心上即可开始绘图，我已经为绘图机器人添加校准功能。

绘图机器人校准文件，在项目文件库中下载。