聰明的機器人畫家

鄂 鑠 鞏文玉

山東省威海文登新一中 山東 威海 264400

一、背景

在當今照相技術十分發達的今天，仍然有不少人熱衷于街頭畫像，因為藝術家擅長抓住人物的面部表情，讓畫像化繁為簡，繪制出形似而且神似的肖像素描，別有一番韻味。然而，隨著成本的上升，街頭肖像畫家越來越少，許多喜歡肖像素描的人，也難以找到街頭的肖像畫家給他們畫像了，所以，它也就因此應運而生，不僅減少肖像素描的成本，而且讓那些對于街頭繪畫已經意興闌珊、審美疲勞的人們眼前一亮，把它運用到人們的藝術活動中，使街頭繪畫重新煥發生機。

另外，它也可用于日常生活中進行娛樂示范作用，或者運用一些App進行遙控，讓它進行操作繪畫。并且它具有自己的面板和擦拭面板的部分，也可以一定程度上節約紙張。

二、創作過程總述

本設計的主要設計制作過程包括:創意構思、整體設計、零件細化設計、控制系統設計、控制程序代碼編寫、控制系統調試等六大部分。如圖2-1所示。

圖2 -1 設計制作過程簡圖

本設計的整體設計:整個機器人以白板為結構基體，傳動方式為皮帶傳動，動力源為兩相四線步進電機，arduino nano控制板為核心的控制系統，步進電機驅動器為L298 N電機驅動器。整個機器人的繪畫尺寸為200×300毫米，可以支持馬克筆、鉛筆、鋼筆、圓珠筆等書寫工具。

2.1 零部件三維建模及打印 所有零件的設計過程均為先在creo三維設計軟件中建模、虛擬裝配校驗空間遠動關系，然后再導出處STL文件，使用3D打印機進行實體制造打印，最后將各零件進行組裝。

(1)兩相四線42步進電機模型(用于裝配校驗)主要建模:

圖2 -2 步進電機模型

建模參數:長方體長42.8 mm寬40 mm高39.5 mm。

(2)皮帶輪的三維建模:

圖2 -3 皮帶輪三維模型

繪制圓形，直徑23.8 mm，高度10.3 mm。鋸齒主要用于卡柱皮帶用36個齒。

(3)軸端固定架建模:

圖2 -4 軸端固定架三維模型

長22.7 mm，寬15.8 mm，高12 mm。

(4)皮帶輪軸承套圈建模:

圖2 -5 皮帶輪軸承套圈三維模型

(5)筆架建模:

圖2 -6 筆架三維模型

(6)皮帶卡扣建模:

圖2 -7 皮帶卡扣三維模型

(7)白板擦底座建模:

圖2 -8 板擦三維模型

(8)X軸滑輪建模:

圖2 -9 板擦三維模型

(9)X軸角接塊建模:

圖2 -10 X軸角接塊三維模型

(10)右上角支架建模:

圖2 -11 右上角支架三維模型

(11)左上腳支架建模:

圖2 -12 左上角支架三維模型

(12)X軸電機支架建模:

圖2 -13 X軸電機支架三維模型

最后將各部分零件組轉起來，得到機器人實物，如圖:

圖2 -14 整體裝配圖

2.2 控制系統原理展示

控制電路圖

圖2 -15 控制電路圖

如上圖所示，控制芯片接收到電腦的數字信號，并將控制信號發出到步進電機驅動板，驅動板將信號放大，由步進電機完成動作執行，舵機的主要作用是實現提筆動作。

三、結論

通過進行編程后的調試與測試，初步完成了與其所想要達到的效果。可以進行繪畫的操作，這表明它可以在人為的操控下進行繪畫運動。