Dobot手臂程式繪圖

Colombo Chao (Colombo)

Aug 8, 2023

這一節，我們要使用Blockly積木控制手臂繪圖，在這之前還需要對手臂的坐標系以及機體特性有更多的了解，並在繪圖的過程中學習使用Blockly變數跟函式的用法。

變數與高度定位

在每一次開始使用機器，按下Home鍵機器歸零之後，從左側數值面板可以看到，其中Y、R的數值是精準歸零的，但是X跟Z兩個數值還是很不乾淨，因此首先要先用程式將末端引導到整數座標上。

找到Dobot API中Motion類別裡的第一個JumpTo積木，拉出來放在程式編輯區，不需要調整任何數值，直接按下Start執行程式，手臂的末端就會運動到(200,0,0)這個座標數值相對乾淨的位置上。

拿出一張A4紙如上圖擺放，移動紙張讓手臂末端對到白紙的中間靠左側，並用紙膠帶做簡單固定，這樣的擺放布局讓手臂直角坐標系的方位最為直觀，橫向為X軸、縱向為Y軸，與數學課上學的直角座標系相合，完成之後將JumpTo積木拖到右下角的垃圾桶刪除積木。

回想之前使用Write&Draw模式時，最一開始有個很重要的步驟叫做AutoZ，按下這個按鈕手臂就會以當下這個高度作為繪圖的平面，那在Blockly模式下沒有這個按鈕了，要怎麼讓手臂知道要在哪個高度下繪圖呢?

在此我們要先用左側的圖形介面，輕按Z-慢慢往下調整筆尖的高度，直到筆尖剛剛好碰到紙面，紙張可以吸到墨水就好，以免繪圖過程中筆尖刮破紙張，並留意在面板上Z軸目前的數值，這裡顯示的是-36.8131。

接著我們需要一個變數來記錄當下的高度，從Variables裡取出一個[set item to]的積木，這裡的item就是變數名稱，點下item出現下拉選單並點Rename Variable…將變數名稱改成PaperHeight，或其他方便記憶的變數名稱。

接著從Motion類別中找出[GetCurrentCoordinate X]這個積木，放到[set paperHeight to]之後，並點下X的下拉選單切換成Z軸，以此將當下Z軸的數值塞進變數中。

通常為了確保抓到的數值是正確的，會將變數內容輸出做雙重確認double check，取出Text類別中的[Print]積木，以及Variables中的[PaperHeight]，並將兩者相結合，放在先前的程式積木之下，是的你沒看錯Variables類別中的積木變多了，每當新宣告一個變數，Variables類別中就會多一組專屬於此變數的積木。

執行這一段積木，旁邊的Running Log中就顯示了paperHeight當中的數值，也是-36.8131，與面板上的數值相同，雖然這個步驟看起來有點多此一舉，但是小心駛得萬年船，手臂的程式在執行時如果數值沒有設定正確，沒有辦法正常完成工作就算了，還有可能造成手臂損壞，另外也是以此示範變數的使用，以及記錄機體數值的方法。

確立坐標系

確定好高度之後就要開始畫圖了，要先從當前的點順著X+的方向，劃一條橫線，取出[JumpTo(200,0,0)]積木並在Z軸放進paperHeight變數，之後會以此作為紙張上繪圖區的原點。

在取出Motion類別中的第二個積木[MoveTo(200,0,0)]，Z軸一樣擺paperHeight變數，而X軸數值設為300，執行這段程式之後，手臂就會在紙上畫出一道橫線。

對一個積木點右鍵，點選Duplicate可以複製此積木，複製兩組畫線的積木，並將XY的數值按照下圖設定，執行後的軌跡除了橫線重畫一次之外，還從下到上多畫了兩條直線形成一個H字型，以此框出的兩個10x10cm正方形範圍，X軸介於200~300之間、Y軸介於+-100之間，就是最適合用程式控制手臂工作的區域，之後每換一張空白的紙或是手臂移動了位置，就要重新標記出這個區域的範圍。

在上面的程式中我們主要用到了兩個控制運動的積木，分別是[JumpTo]以及[MoveTo]兩種積木，想想看為甚麼會交替使用這兩種積木呢?如果設定的座標相同，只是都換成[JumpTo]或是都用[MoveTo]又會發生甚麼狀況呢?

隨機多邊形

前面說到每次換白紙就要重新畫出H字型的安全工作範圍，像這樣一個常會用到的重複的動作，就很適合用函式包裝起來，直接拿出Functions裡的第一個積木，將繪製H範圍的程式拖到裡面，並命名為plotH。

重新點開Functions類別，會發現裡面多了一個[plotH]小積木，這時[plotH]就像一個方便的小工具，不要的時候可以直接丟掉、需要時直接拿出來用，不需要一整堆積木重新建構，還要慢慢設定參數，將此積木拖放到原本程式的最下面，執行出來的效果跟先前一模一樣。

接著我們試著在圖紙上畫出隨機的線段，但這些線段不能超過H的範圍，為此需要使用到有隨機功能的積木，從Math類別中找到[random integer from 1 to 100]這個積木，使用這個積木他會在1~100之間隨機回傳一個整數，兩個輸入框就是用於設定上下區間用的。

例如在畫圖時X軸就要設定200跟300，Y軸則為-100跟100，按照下圖建構程式並執行，手臂就會在H範圍內畫出一條直線，反覆執行多次會發現每一次畫出來的線段都不一樣，而且真的怎麼畫都不會超出H範圍，這就是隨機數的效果。

看到這段程式積木，你是否有跟我一樣的感覺，隨然程式結構不複雜但實在是太寬了，一個random積木就好寬，兩個在一起就更寬，難道為了要用他就只能容忍了沒有解決的辦法嗎?

這裡我們就可以用上Functions裡的第二個積木了，用它來建構帶有return的函式，拉出兩個這種積木分別命名為[ranX]與[ranY]，並將原本放在X與Y軸的隨機數分別接在兩個函數的return上，這樣就建構出了兩個產生特殊隨機數的函式

接著重新點開Functions類別，會發現心產生出來的[ranX]與[ranY]積木與[plotH]積木長的不太一樣，前面是帶著拼圖的公端表示會產出數值，與之前的[paperHeight]取得變數內容一樣，這也是Blockly有意思的地方，積木的形狀直接暗示這種積木該怎麼用，免去很多拼錯程式的可能。