聪明的机器人画家

鄂 鑠 巩文玉

山东省威海文登新一中 山东 威海 264400

一、背景

在当今照相技术十分发达的今天，仍然有不少人热衷于街头画像，因为艺术家擅长抓住人物的面部表情，让画像化繁为简，绘制出形似而且神似的肖像素描，别有一番韵味。然而，随着成本的上升，街头肖像画家越来越少，许多喜欢肖像素描的人，也难以找到街头的肖像画家给他们画像了，所以，它也就因此应运而生，不仅减少肖像素描的成本，而且让那些对于街头绘画已经意兴阑珊、审美疲劳的人们眼前一亮，把它运用到人们的艺术活动中，使街头绘画重新焕发生机。

另外，它也可用于日常生活中进行娱乐示范作用，或者运用一些App进行遥控，让它进行操作绘画。并且它具有自己的面板和擦拭面板的部分，也可以一定程度上节约纸张。

二、创作过程总述

本设计的主要设计制作过程包括:创意构思、整体设计、零件细化设计、控制系统设计、控制程序代码编写、控制系统调试等六大部分。如图2-1所示。

图2 -1 设计制作过程简图

本设计的整体设计:整个机器人以白板为结构基体，传动方式为皮带传动，动力源为两相四线步进电机，arduino nano控制板为核心的控制系统，步进电机驱动器为L298 N电机驱动器。整个机器人的绘画尺寸为200×300毫米，可以支持马克笔、铅笔、钢笔、圆珠笔等书写工具。

2.1 零部件三维建模及打印 所有零件的设计过程均为先在creo三维设计软件中建模、虚拟装配校验空间远动关系，然后再导出处STL文件，使用3D打印机进行实体制造打印，最后将各零件进行组装。

(1)两相四线42步进电机模型(用于装配校验)主要建模:

图2 -2 步进电机模型

建模参数:长方体长42.8 mm宽40 mm高39.5 mm。

(2)皮带轮的三维建模:

图2 -3 皮带轮三维模型

绘制圆形，直径23.8 mm，高度10.3 mm。锯齿主要用于卡柱皮带用36个齿。

(3)轴端固定架建模:

图2 -4 轴端固定架三维模型

长22.7 mm，宽15.8 mm，高12 mm。

(4)皮带轮轴承套圈建模:

图2 -5 皮带轮轴承套圈三维模型

(5)笔架建模:

图2 -6 笔架三维模型

(6)皮带卡扣建模:

图2 -7 皮带卡扣三维模型

(7)白板擦底座建模:

图2 -8 板擦三维模型

(8)X轴滑轮建模:

图2 -9 板擦三维模型

(9)X轴角接块建模:

图2 -10 X轴角接块三维模型

(10)右上角支架建模:

图2 -11 右上角支架三维模型

(11)左上脚支架建模:

图2 -12 左上角支架三维模型

(12)X轴电机支架建模:

图2 -13 X轴电机支架三维模型

最后将各部分零件组转起来，得到机器人实物，如图:

图2 -14 整体装配图

2.2 控制系统原理展示

控制电路图

图2 -15 控制电路图

如上图所示，控制芯片接收到电脑的数字信号，并将控制信号发出到步进电机驱动板，驱动板将信号放大，由步进电机完成动作执行，舵机的主要作用是实现提笔动作。

三、结论

通过进行编程后的调试与测试，初步完成了与其所想要达到的效果。可以进行绘画的操作，这表明它可以在人为的操控下进行绘画运动。