Drawbot — automatyczny robot rysujący

Cel projektu

Drawbot to praktyczny projekt mający na celu zaprojektowanie i wykonanie urządzenia zdolnego do odwzorowywania grafik na powierzchni za pomocą precyzyjnego sterowania ruchem. Głównym zamierzeniem było stworzenie makiety systemu rysującego, która w bezpieczny i powtarzalny sposób pozwala prezentować konwersję obrazu na trajektorie ruchu oraz wykonanie ich przez układ mechatroniczny. Projekt powstał z myślą o zastosowaniach edukacyjnych, warsztatowych i prototypowych — jako narzędzie do nauki przetwarzania obrazu, planowania ruchu i integracji oprogramowania z elektroniką sterującą.

W ramach projektu zaprojektowano:

• konstrukcję mechaniczną: lekka rama, mechanika osi X/Y, uchwyt na narzędzie (długopis/marker), prosty mechanizm opuszczania i podnoszenia pisaka,
• układ napędowy: silniki krokowe z dedykowanymi sterownikami oraz moduły zasilania i złączami;
• elektronikę sterującą: kontroler odpowiadający za generowanie kroków, obsługę krańcówek i komunikację z systemem sterującym,
• oprogramowanie przetwarzające grafikę: konfiguracja oprogramowania w celu wczytania plików rastrowych (PNG/JPG) i wektorowych (SVG), przeprowadzający wektoryzację oraz oczyszczanie ścieżek,
• interfejs użytkownika: prosty GUI umożliwiający wczytanie grafiki, ustawienie parametrów,
• konwersję do formatu sterownika: eksport ścieżek w popularnym formacie sterowań (G-code) oraz komunikację przez port szeregowy/USB do kontrolera,
• dokumentację i przykładowe pliki graficzne oraz instrukcję uruchomienia.

Techniczne ciekawostki:

1. Wektoryzacja i oczyszczanie ścieżek

W pierwszym etapie obraz rastrowy jest konwertowany do postaci wektorowej — wykrywane są kontury i ścieżki rysunkowe. Następnie przeprowadza się filtrację małych artefaktów, łączenie segmentów i redukcję węzłów, aby uzyskać możliwie płynne i wydajne trasy rysowania.

2. Sterowanie krokowe i bezpieczeństwo mechaniczne

Sterownik wysyła impulsy do sterowników silników krokowych, a system może korzystać z krańcówek i czujników obecności narzędzia, by zapobiec kolizjom.

Jak to działa w praktyce?

Praca z Drawbotem składa się z kilku etapów:

1. Przygotowanie grafiki — użytkownik ładuje obraz lub plik wektorowy i ewentualnie skaluje go do wymiarów obszaru roboczego.

2. Wektoryzacja i czyszczenie — system wykrywa kontury, usuwa szumy i tworzy spójne ścieżki.

3. Wykonanie — po potwierdzeniu plik jest wysyłany do kontrolera, urządzenie wykonuje rysunek przy zachowaniu zadanych ograniczeń.

Wnioski:

Drawbot pokazuje, że integracja przetwarzania obrazu, planowania trajektorii i prostego sterowania mechatronicznego pozwala zrealizować wszechstronne narzędzie dydaktyczne i warsztatowe. Projekt uczy dobrych praktyk inżynierskich: testowania w symulatorze, uwzględniania ograniczeń mechanicznych i projektowania modularnego oprogramowania. Dzięki temu urządzeniu można w praktyczny sposób zaprezentować proces od pomysłu graficznego do jego fizycznego wykonania.