机械臂AI绘画装置
产品概述
本AI产品是一款基于 Python 开发的桌面级智能绘画系统，可将用户上传的图片通过 AI 算法转换为简笔画轮廓，再通过串口控制机械臂写字机在纸张上自动绘制出对应的图案。
核心功能：图片上传（本地或微信扫码上传） → AI 简笔画生成 → 机械臂自动绘画
应用场景：创意绘画、教学演示、个性化图案制作、自动化艺术创作
1、硬件连接
（1）通电启动控制板和机械臂
（2）固定 A4 纸张或者所需纸张在机械臂平台上，安装中性笔并调整距离
（3）将机械臂写字机通过 USB连接到电脑，确保电机和笔架正常工作
2、软件配置
（1）打开绘画控制软件，在 “串口配置” 中选择对应端口和波特率（115200）
（2）点击 “连接串口”，确认连接成功（调试日志显示 “已连接”）
（3）在 “绘画区域配置” 中设置 X/Y 轴范围（如 0~60mm）
（4）上传本地图片/扫码上传，软件自动生成简笔画轮廓预览
3、测试功能
（1）测试笔：验证笔的抬起 / 落下功能是否正常
（2）画测试方形：检查绘画是否正常
（3）回原点：将机械臂移动到初始位置，校准坐标
4、 绘画执行
（1）上传：点击加载本地图片/微信扫码进入H5上传→生成→绘制
（2）点击 “开始绘画”，系统开始逐点绘制轮廓
（3）机械臂按照指令移动，笔自动抬起 / 落下，完成图案绘制
（4）可随时点击 “停止绘画” 中断任务，或通过 “回原点” 复位机械臂
软件页面
电脑页面
手机页面
技术亮点
AI 驱动创作：将复杂图像转化为简洁线条，降低绘画门槛
高精度控制：步进电机驱动实现亚毫米级定位，线条流畅
开源友好：基于 Python 和开源硬件，便于二次开发和功能扩展
硬件组成
1、机械臂写字机
（1）采用步进电机驱动的 XY 轴运动平台，支持高精度直线运动
（2）配备步进电机可升降笔架，可控制笔的抬起 / 落下，实现连续线条绘制
（3）支持 A4 及以下尺寸的纸张固定，兼容普通中性笔、圆珠笔等书写工具
2、控制主板
（1）基于开源硬件（如 Arduino/STM32）的运动控制板
（2）提供 UART 串口通信接口，波特率默认 115200，用于接收上位机指令
（3）驱动步进电机执行精确的坐标定位和运动轨迹
3、电脑
运行 Python 开发的绘画控制软件，负责图像处理、AI 调用和指令下发
配置串口参数、绘画区域和缩放比例，提供可视化操作界面
技术原理
1.、软件架构
（1）前端 GUI：基于 Tkinter/PyQt 等框架开发，提供直观的操作界面
（2）图像处理模块：
接收用户上传的图片，进行灰度化、边缘检测
调用自有AI大模型生成简笔画轮廓
将轮廓转换为矢量路径，提取关键坐标点
（3）运动控制模块：
将矢量坐标映射到机械臂的物理运动范围（X/Y 轴）
生成 G-code 或自定义运动指令，通过串口下发给控制板
实现笔的抬起 / 落下控制，避免绘制过程中出现拖线
2、通信协议
上位机与控制板通过串口通信，采用 ASCII 指令格式
典型指令：
G0 X10 Y20：快速移动到坐标 (10,20)
G1 X30 Y40 F1000：以 1000mm/min 的速度直线移动到 (30,40)
G0 Z0：抬起笔
G0 Z5：落下笔
3、坐标映射与缩放
用户可配置绘画区域（如 X:0~60mm，Y:0~60mm）
系统根据图片尺寸和绘画区域自动计算缩放因子
支持 X/Y 偏移调整，用于定位绘画起始位置
注意事项
1、首次使用前务必进行 “回原点” 操作，校准机械臂坐标
2、绘画范围可以从小到大慢慢调整，设置不宜超过机械臂物理行程，避免电机失步
3、调整完绘画范围后需要点击自动计算缩放因子，否则可能出现绘画不全等问题
4、选择线条清晰、对比度高的图片，可提升简笔画生成效果
5、长时间运行时注意电机散热，避免连续高负载工作
苏公网安备32010202011609