今天我收到了一個(gè)包裹，里面有幾件大象機(jī)器人公司的產(chǎn)品。貨物包裝良好，運(yùn)輸過(guò)程中不受機(jī)械沖擊。該包裝包含myCobot 280 M5機(jī)械臂，myCobot相機(jī)法蘭2.0和myCobot自適應(yīng)夾具。還有一個(gè)g形底座2.0，用于將機(jī)器人手臂連接到底座上。

該套件的主要部件是機(jī)械臂。Тhe盒子中包含機(jī)械臂、電源、USB電纜和連接外部模塊的電線。也有基本的說(shuō)明，證書(shū)和鏈接。從第一眼看，它顯然是堅(jiān)固的和高質(zhì)量的，我將稍后檢查它的功能。

MyCobot 280是6自由度協(xié)作機(jī)器人(Cobot)，重量為850克，有效載荷為250克，有效工作半徑為280毫米。它體積小，但功能強(qiáng)大?？蛇m應(yīng)科研、教育、智能家居、商業(yè)研究等多種應(yīng)用場(chǎng)景。顧名思義，這款機(jī)型的特點(diǎn)是m5堆疊，有三個(gè)按鈕以及大量的輸入/輸出端口和引腳，用于控制額外的外部設(shè)備。它支持多種編程語(yǔ)言，如Python， c++, Arduino， c#等，以及Windows， Android， Mac OSX和Linux平臺(tái)。機(jī)械臂整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔時(shí)尚，包含6臺(tái)高性能伺服電機(jī)，響應(yīng)快，慣性小，旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

在我開(kāi)始描述我的自定義項(xiàng)目之前，我想描述一種簡(jiǎn)單的“拖動(dòng)教學(xué)”方法。拖拽教學(xué)是一種直觀的方法，用于編程機(jī)器人手臂的運(yùn)動(dòng)，特別是在協(xié)作機(jī)器人和專門的工業(yè)機(jī)器人中常見(jiàn)。操作員不需要使用復(fù)雜的代碼，而是直接抓住機(jī)器人手臂，引導(dǎo)它沿著想要的路徑運(yùn)動(dòng)。然后，機(jī)器人可以在正常運(yùn)行速度下高精度地再現(xiàn)記錄的路徑。通過(guò)這種方式，我們可以最容易地捕捉到這個(gè)機(jī)械臂的性能，比如運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性、速度和平穩(wěn)性。

以下是對(duì)主要項(xiàng)目的描述，該項(xiàng)目將展示所有三個(gè)組件的功能：機(jī)械臂、相機(jī)和抓手。所以我決定開(kāi)發(fā)一個(gè)著名的“石頭剪刀布”游戲的版本，在這個(gè)游戲中，每個(gè)玩家同時(shí)用伸出的手在三種形狀中做出一種——石頭、布和剪刀。

在特定的時(shí)刻，將顯示在顯示器上，并通過(guò)音頻信號(hào)，人類和機(jī)器人將顯示三種形狀中的一種，然后，根據(jù)游戲規(guī)則，宣布獲勝者。讓我強(qiáng)調(diào)一下，機(jī)器人完全隨機(jī)地生成一個(gè)形狀，并且在它接收到人類顯示的形狀信息的同時(shí)。

讓我們從Python部分開(kāi)始。在這里，我們使用myCobot Camera法蘭2.0，它通過(guò)USB電纜連接到PC。在Win10和Win11操作系統(tǒng)下，攝像頭會(huì)自動(dòng)安裝。首先，應(yīng)該在PC上安裝具有適當(dāng)支持(庫(kù))的Python環(huán)境。Python版本3.11是從給定的鏈接安裝的，在安裝過(guò)程中應(yīng)該選中“Add Python to PATH”選項(xiàng)。

Python程序可以使用多個(gè)工具來(lái)執(zhí)行給定的任務(wù)。首先，我用OpenCV庫(kù)創(chuàng)建了一個(gè)代碼，但是確定手的形狀的能力相對(duì)較弱。然后我用TensorFlow平臺(tái)創(chuàng)建了一個(gè)運(yùn)行良好的代碼，但是整個(gè)安裝過(guò)程非常復(fù)雜。最后，我找到了使用b谷歌的MediaPipe框架的最簡(jiǎn)單但功能強(qiáng)大的解決方案。

需要在CMD(命令提示符)中依次運(yùn)行以下兩行來(lái)安裝多個(gè)組件：

Python -m PIP install——upgrade PIP

Python -m PIP install "mediapipe==0.10.20

在本文的末尾，給出了名為“MediaPIPE_Code”的Python代碼。我們只需要啟動(dòng)這個(gè)Python腳本，并在cmd窗口中選擇安裝M5Stack微控制器的串行端口。在我的例子中，它是COM17(意味著選項(xiàng)1)?，F(xiàn)在出現(xiàn)了一個(gè)帶有攝像機(jī)的窗口，現(xiàn)在我們需要在攝像機(jī)前顯示適當(dāng)?shù)男螤?。正如你所看到的，這個(gè)程序可以非常準(zhǔn)確地檢測(cè)這三種形狀。在命令窗口中，可以看到發(fā)送到串口的結(jié)果。

接下來(lái)是Arduino部分，這部分要復(fù)雜得多，所以我將嘗試詳細(xì)解釋安裝方法。首先，讓我們?cè)贏rduino IDE中安裝專門用于此M5Stack微控制器的支持。

接下來(lái)，我們需要安裝支持庫(kù)。

進(jìn)入Sketch——> Include Library——> Manage Library，在搜索框中輸入M5Stack。我將安裝M5Stack庫(kù)0.4.5版本

以同樣的方式安裝“MyCobotBasic”庫(kù)。

現(xiàn)在我們將做一些簡(jiǎn)單的測(cè)試來(lái)檢查機(jī)械臂和PC之間的通信，以及庫(kù)的功能。在Arduino中，我們選擇適當(dāng)?shù)亩丝?在我的情況下是COM17)并上傳名為“First communication TEST”的代碼。

在這個(gè)階段，不需要連接12V電源。如果一切正常，M5Stack顯示器上將顯示某些信息。我們還可以測(cè)試按鈕的功能。

接下來(lái)，我們連接12v電源和夾具，并上傳以下代碼，命名為“系統(tǒng)測(cè)試代碼”。此代碼首先將所有伺服(關(guān)節(jié))設(shè)置為默認(rèn)位置(0度)，然后逐一測(cè)試所有伺服電機(jī)以及抓手。

如果這部分也有效，那么我們就完成了測(cè)試，我們需要繼續(xù)執(zhí)行特定任務(wù)，即石頭剪刀布互動(dòng)游戲“人類vs機(jī)器人”。

為此，我將機(jī)械臂固定在一個(gè)堅(jiān)固的基礎(chǔ)上以保持穩(wěn)定，并將相機(jī)放置在一個(gè)特殊的支架上，盡管我可以以某種方式將其直接安裝在機(jī)械臂上(例如，它可以直接安裝在夾具上方，但對(duì)于這個(gè)特定的項(xiàng)目，這是不可能的，因?yàn)橄鄼C(jī)和矩陣顯示器總是在相反的方向)。我這樣做是出于實(shí)際原因，為了保護(hù)相機(jī)在測(cè)試過(guò)程中不受不必要的手臂運(yùn)動(dòng)的影響，而且這種類型的安裝設(shè)備是通用的，可以用于其他項(xiàng)目。

因此，我們需要將myCobot Camera法蘭2.0攝像機(jī)連接到PC的USB端口并激活Python腳本。在M5Stack微控制器上，首先需要上傳名為“Rock_Paper_Scissors_Game”的代碼。

屏幕上顯示三個(gè)選項(xiàng)。開(kāi)始時(shí)，手臂處于任意位置。現(xiàn)在我們按下B鍵，它會(huì)逐漸把手臂移到一個(gè)可以開(kāi)始游戲的位置。當(dāng)它穩(wěn)定后，我們按下A鍵開(kāi)始游戲?，F(xiàn)在機(jī)器人站直了，矩陣顯示亮起藍(lán)色，這表明游戲已經(jīng)開(kāi)始。與此同時(shí)，倒計(jì)時(shí)3,2,1開(kāi)始，之后我們必須在鏡頭前用手展示一定的形狀。

在人類顯示出一個(gè)形狀之前，機(jī)器人會(huì)靜止不動(dòng)，等待人類提供數(shù)據(jù)。

在接收到這些數(shù)據(jù)后，機(jī)器人立即隨機(jī)生成石頭、布或剪刀這三個(gè)字符中的一個(gè)。重復(fù)一下，石頭是一個(gè)封閉的抓手，紙是一個(gè)開(kāi)放的抓手，剪刀是一個(gè)開(kāi)閉的抓手動(dòng)畫(huà)。當(dāng)兩名球員都顯示自己的形狀時(shí)，它會(huì)顯示在顯示屏上，上半部分為人類，下半部分為機(jī)器人。現(xiàn)在決定了獲勝者，如果機(jī)器人獲勝，則TFT顯示屏上的綠色表面上出現(xiàn)“我贏了”的信息，上面的矩陣顯示屏也亮起綠色，機(jī)器人向后傾斜。如果男子獲勝，TFT顯示屏的紅色背景上會(huì)顯示“你贏了”的信息，上面的矩陣顯示屏亮起紅色，機(jī)器人身體前傾，即鞠躬。如果結(jié)果是平局，TFT顯示屏上的黃色背景上會(huì)顯示“平局”字樣，上面的矩陣顯示屏?xí)疗瘘S色，機(jī)器人會(huì)左右移動(dòng)。

游戲始終伴隨著適當(dāng)?shù)囊纛l效果。在此之后，游戲結(jié)束，機(jī)器人返回到“準(zhǔn)備玩的位置”。“C”鍵具有在游戲任何時(shí)刻顯示總分的功能。按下該鍵，顯示比分，兩秒后自動(dòng)消失。

最后是簡(jiǎn)短的結(jié)論。這個(gè)項(xiàng)目展示了一個(gè)完整的人與機(jī)器人之間的互動(dòng)游戲-經(jīng)典的石頭剪刀布-使用MyCobot 280 M5機(jī)械臂。該機(jī)器人通過(guò)Python + MediaPipe視覺(jué)系統(tǒng)識(shí)別人類手勢(shì)，并通過(guò)實(shí)時(shí)動(dòng)作、LED反饋、聲音和顯示在M5Stack TFT顯示屏上的屏幕結(jié)果做出響應(yīng)。它是硬件控制、人工智能手勢(shì)檢測(cè)和嵌入式編程的完美結(jié)合。

本文編譯自hackster.io