Воспроизведение официальных примеров ForgeCAD: 3D-принтер, клавиатура и кисть-манипулятор — от GIF бенчмарка до параметрической сборки

В этой главе воспроизводится официальная запись бенчмарка 3dprinter-gpt52codex из публичного набора ForgeCAD, а также две заметные демонстрации из видео: клавиатуру и официальную подвижную кисть-манипулятор. В публичном наборе ForgeCAD есть README-таблица, prompt и GIF с результатами для 3D-принтера, но исходного .forge.js для него в наборе и в репозитории ресурсов нет. Для кисти есть рабочий пример examples/mechanical/5-finger-robot-hand.forge.js. В этой главе официальные анимации, локальный рендеринг и исполняемые скрипты собраны в одну цепочку воспроизведения.

Рисунок 1. Официальный ресурс бенчмарка 3dprinter-gpt52codex-2026-02-13-14-36-06-v2.gif. Источник — таблица LLM Benchmarks в README KoStard/forgecad-public-kit, сам GIF размещён в KoStard/ForgeCAD-assets.

Почему простой CAD-кронштейн заменён этим примером

Предыдущий маленький кронштейн показывал базовые команды ForgeCAD, но визуально сильно уступал «сложным сборкам» из официальных материалов. Пример с 3D-принтером лучше подходит для главного README: здесь есть портальная рама, нагреватель, оси X/Y/Z, печатающая головка, ремни, нить, катушка и блок управления. Читатель сразу видит полноценную электромеханическую сборку, а не отдельную деталь. Видеоклавиатура — второй пример: это не робот, но она показывает, как ForgeCAD справляется с плотными повторяющимися структурами, массивами клавиш, наклоном корпуса и локальными акцентными цветами.

Это также ближе к тому, что важно в робототехнике: не просто нарисовать красивый корпус, а записать структурные связи в виде редактируемых параметров. Положение печатающей головки по X, положение стола по Y, высота портала по Z и размеры рабочего объёма записаны в параметрах скрипта. Позже один и тот же исходный код можно многократно менять и проверять.

Сверка с официальной записью

Команды для самостоятельной сверки:

git clone https://github.com/KoStard/forgecad-public-kit.git ..\forgecad-public-kit
git clone https://github.com/KoStard/ForgeCAD-assets.git ..\ForgeCAD-assets

rg -n "3dprinter-gpt52codex|Make a detailed home 3D printer|ForgeCADBenchmark" ..\forgecad-public-kit\README.md
rg --files ..\forgecad-public-kit | rg -i "3dprinter|gpt52|version_2|forge\.js$"
rg --files ..\ForgeCAD-assets | rg -i "3dprinter|gpt52"

Результат проверки: в README публичного набора есть строка таблицы, в ресурсах ForgeCAD-assets есть GIF, а публичного файла .forge.js для 3D-принтера не найдено.

Файлы воспроизведения

Файлы, сохранённые в этой главе:

Экспортируемые файлы (STEP, STL, 3MF) создаются командами ниже в каталоге outputs/; в репозиторий они не включены:

• forgecad_3d_printer_demo.step, forgecad_3d_printer_demo.stl, forgecad_3d_printer_demo.3mf — 3D-принтер;
• forgecad_keyboard_demo.step, forgecad_keyboard_demo.stl, forgecad_keyboard_demo.3mf — клавиатура;
• forgecad_robot_hand_publickit.step, forgecad_robot_hand_publickit.stl, forgecad_robot_hand_publickit.3mf — кисть.

Рисунок 2. Сборка 3D-принтера, которую создаёт скрипт главы. В текущей версии основные визуальные признаки совпадают с официальным GIF: тёмный фон, чёрная рама, серебристые направляющие, синяя платформа, оранжевая нагревательная пластина, голубая рамка рабочего объёма, красная катушка справа вверху и блок управления спереди. Это не построчная копия официального исходника, а работающая учебная версия на тот же prompt. Чтобы добиться пиксельного совпадения, нужны официальный .forge.js, камера и конфигурация сцены.

Среда выполнения

Этому примеру не нужна отдельная среда micromamba. ForgeCAD работает через CLI на Node.js/npm, а для рендеринга PNG используется локальный Chrome. Здесь нет PyTorch, CUDA или зависимостей робототехнического симулятора, и видеопамять не расходуется.

Конфигурация, на которой проверялась глава:

Проверка установки:

node --version
npm --version
npx --yes forgecad@0.9.14 --version

Разбор моделирования

Этот пример по сути относится к AI-assisted CAD, а не к «изображение сразу превращается в CAD». Большая языковая модель создаёт или правит исходник .forge.js по естественно-языковому заданию, наблюдениям за референсным изображением и инженерной декомпозиции. ForgeCAD CLI выполняет этот JavaScript/TypeScript-скрипт и вызывает свои возможности: геометрическое моделирование, булевы операции, сборку, рендеринг и экспорт. Значит, .forge.js — исходный код CAD, а не конечный CAD-файл. Обмениваемый результат геометрии — это STEP, STL, 3MF и другие форматы.

Более точная схема процесса:

flowchart LR
    A["Естественно-языковое задание / официальный prompt"] --> B["Большая модель создаёт или правит<br/>исходник .forge.js"]
    B --> C["ForgeCAD выполняет скрипт<br/>и создаёт геометрические объекты"]
    C --> D["forgecad run<br/>проверка параметров и скрипта"]
    C --> E["forgecad render 3d<br/>снимки / кадры GIF"]
    C --> F["forgecad export<br/>STEP / STL / 3MF"]
    C --> G["forgecad check print<br/>проверка границ печати"]

Локальный скрипт делит 3D-принтер на модули реальных функций. Здесь не все детали объединяются в один большой union, потому что на официальном GIF читаемость зависит от локальных цветов: чёрная рама, серебристые направляющие, синяя платформа, оранжевая пластина, голубой рабочий объём и красная катушка должны сохранять собственные материалы.

Ключевые параметры собраны в начале файла:

const headX = Param.number("Print Head X", 22, { min: -70, max: 70, unit: "mm" });
const bedY = Param.number("Print Bed Y", 12, { min: -45, max: 45, unit: "mm" });
const gantryZ = Param.number("Gantry Z", 128, { min: 70, max: 175, unit: "mm" });
const buildVolumeW = Param.number("Build Volume Width", 118, { min: 80, max: 150, unit: "mm" });
const buildVolumeD = Param.number("Build Volume Depth", 105, { min: 80, max: 135, unit: "mm" });

Эти параметры соответствуют фразе «params for controlling positions» из официального prompt. Для первого знакомства читателю достаточно поменять только их и посмотреть, как меняются головка, стол и рабочий объём.

Запуск скрипта

Перейдите в каталог главы:

cd books\embodied-ai\src\21-robot-design\03-forgecad-visual-reverse-engineering-introduction

Запустите скрипт ForgeCAD:

npx --yes forgecad@0.9.14 run forgecad_3d_printer_demo.forge.js

Результат при проверке:

Objects: 13
Verifications: 5 pass, 0 fail
Params: Frame Width=180, Frame Depth=150, Frame Height=210,
        Print Head X=22, Print Bed Y=12, Gantry Z=128,
        Build Volume Width=118, Build Volume Depth=105
Time: 563ms

Пять проверок включают контроль общей ширины, глубины и высоты, высоты портала и того, что головка остаётся внутри рамы. Это не расчёт прочности механизма, а защита от случайных изменений параметров, которые сильно искажают модель.

Многоракурсный рендеринг

Для рендеринга нужен путь к Chrome. Команды при проверке:

$chrome = "C:\Program Files\Google\Chrome\Application\chrome.exe"

npx --yes forgecad@0.9.14 render 3d forgecad_3d_printer_demo.forge.js `
  --output assets/forgecad_3d_printer_iso.png `
  --camera 55:20 `
  --background "#242424" `
  --edges thin `
  --render-style classic `
  --chrome-path $chrome `
  --fresh-server `
  --port 5180

npx --yes forgecad@0.9.14 render 3d forgecad_3d_printer_demo.forge.js `
  --output assets/forgecad_3d_printer_front.png `
  --camera 70:18 `
  --background "#242424" `
  --edges thin `
  --render-style classic `
  --chrome-path $chrome `
  --fresh-server `
  --port 5181

npx --yes forgecad@0.9.14 render 3d forgecad_3d_printer_demo.forge.js `
  --output assets/forgecad_3d_printer_top.png `
  --camera 35:58 `
  --background "#242424" `
  --edges thin `
  --render-style classic `
  --chrome-path $chrome `
  --fresh-server `
  --port 5182

Чтобы получить визуальное впечатление, близкое к официальному GIF, важны три момента: тёмный фон --background "#242424", --render-style classic для более жёсткого CAD-вида и --camera 55:20, при котором красная катушка справа вверху и блок управления спереди попадают в кадр одновременно. Официальный исходный .forge.js, JSON камеры и состояние сцены не опубликованы, поэтому пиксельно идентичного результата получить нельзя. Для полного совпадения нужны исходный скрипт бенчмарка и его конфигурация viewport.

Рисунок 3. На виде спереди лучше видны головка, нагревательная платформа, оптическая ось Z и блок управления.

Рисунок 4. Вид сверху позволяет проверить взаимное расположение рамы, катушки, ремней и платформы.

Все три рендера при проверке сообщали одинаковые геометрические границы:

Size:   224.0 x 224.0 x 229.0 mm
Volume: 449408.0 mm3
Bounds: [-102.0,-108.0,-3.0] -> [122.0,116.0,226.0]

Второй пример: клавиатура из видео

Клавиатура из видео хорошо дополняет главу. Её учебная задача отличается от 3D-принтера: принтер показывает сложную сборку и подвижные части, а клавиатура — регулярные массивы, наклон корпуса, локальные акценты и организацию большого числа повторяющихся деталей. Её можно рассматривать как упражнение на «внешний вид продукта + параметрические массивы» в ForgeCAD.

В основе примера лежит воспроизводимый скрипт forgecad_keyboard_demo.forge.js. Видео помогает наблюдать за внешними признаками, а результаты в главе получены локальным скриптом. В скрипте есть такие настраиваемые параметры:

const cols = Param.number("Columns", 12, { min: 8, max: 14, unit: "keys" });
const keyPitch = Param.number("Key Pitch", 15, { min: 12, max: 18, unit: "mm" });
const caseAngle = Param.number("Case Angle", 6, { min: 0, max: 12, unit: "deg" });
const knobOffset = Param.number("Knob Offset", 0, { min: -18, max: 18, unit: "mm" });
const accentKeyX = Param.number("Accent Key X", 2, { min: -4, max: 4, unit: "keys" });

Запуск модели клавиатуры:

npx --yes forgecad@0.9.14 run forgecad_keyboard_demo.forge.js

Результат при проверке:

Objects: 5
Verifications: 4 pass, 0 fail
Params: Columns=12, Key Pitch=15, Case Angle=6, Knob Offset=0, Accent Key X=2
Time: 3127ms

Команды рендеринга:

$chrome = "C:\Program Files\Google\Chrome\Application\chrome.exe"

npx --yes forgecad@0.9.14 render 3d forgecad_keyboard_demo.forge.js `
  --output assets/forgecad_keyboard_iso.png `
  --camera 48:31 `
  --edges thin `
  --render-style studio `
  --chrome-path $chrome `
  --fresh-server `
  --port 5184

npx --yes forgecad@0.9.14 render 3d forgecad_keyboard_demo.forge.js `
  --output assets/forgecad_keyboard_low_angle.png `
  --camera 35:16 `
  --edges thin `
  --render-style studio `
  --chrome-path $chrome `
  --fresh-server `
  --port 5185

Рисунок 5. Изометрический вид клавиатуры. Обратите внимание на массив клавиш, правую ручку, тёмную зону функциональных клавиш и красные клавиши.

Рисунок 6. Низкий ракурс лучше показывает толщину корпуса и слегка приподнятый угол клавиатуры.

Габариты, полученные при рендеринге клавиатуры:

Size:   214.0 x 119.9 x 33.9 mm
Volume: 327930.0 mm3
Bounds: [-107.0,-58.2,-6.1] -> [107.0,61.7,27.8]

Третий пример: официальная подвижная кисть

В верхней части README публичного набора ForgeCAD есть подвижная кисть. Этот пример особенно интересен для робототехники, поскольку параметры, звенья, шарниры, сухожилия или кабели и сборка описаны в одном .forge.js. Здесь мы используем официальный пример напрямую:

Copy-Item ..\forgecad-public-kit\examples\mechanical\5-finger-robot-hand.forge.js `
  .\forgecad_robot_hand_publickit.forge.js
npx --yes forgecad@0.9.14 run forgecad_robot_hand_publickit.forge.js

Результат при проверке:

Objects: 76
Params: Scale=1, Finger Curl=40, Thumb Curl=35, Finger Spread=8
Time: 530ms

«Подвижность» здесь достигается не воспроизведением видео, а управлением позой через параметры. Ниже четыре кадра, в которых меняются Finger Curl, Thumb Curl и Finger Spread; затем эти кадры объединяются в локальный GIF:

npx --yes forgecad@0.9.14 render 3d forgecad_robot_hand_publickit.forge.js `
  --param "Finger Curl=45" `
  --param "Thumb Curl=38" `
  --param "Finger Spread=12" `
  --output assets/forgecad_robot_hand_02.png `
  --camera 42:28 `
  --background "#101318" `
  --edges thin `
  --render-style classic `
  --chrome-path $chrome

Рисунок 7. Движение, полученное из официального примера кисти при разных параметрах. Это низкобюджетная анимация: каждый кадр — настоящий рендер одного и того же CAD-скрипта с другими параметрами, а не монтаж видео вручную.

Официальный GIF также сохранён в главе для сравнения:

Экспорт CAD и файлов для печати

Экспорт STEP:

npx --yes forgecad@0.9.14 export step forgecad_3d_printer_demo.forge.js `
  --output outputs/forgecad_3d_printer_demo.step

Экспорт STL:

npx --yes forgecad@0.9.14 export stl forgecad_3d_printer_demo.forge.js `
  --output outputs/forgecad_3d_printer_demo.stl

Экспорт 3MF:

npx --yes forgecad@0.9.14 export 3mf forgecad_3d_printer_demo.forge.js `
  --output outputs/forgecad_3d_printer_demo.3mf

Для клавиатуры команды такие же, только имена скрипта и выходных файлов меняются на forgecad_keyboard_demo:

npx --yes forgecad@0.9.14 export step forgecad_keyboard_demo.forge.js `
  --output outputs/forgecad_keyboard_demo.step

npx --yes forgecad@0.9.14 export stl forgecad_keyboard_demo.forge.js `
  --output outputs/forgecad_keyboard_demo.stl

npx --yes forgecad@0.9.14 export 3mf forgecad_keyboard_demo.forge.js `
  --output outputs/forgecad_keyboard_demo.3mf

Кисть экспортируется так же:

npx --yes forgecad@0.9.14 export step forgecad_robot_hand_publickit.forge.js `
  --output outputs/forgecad_robot_hand_publickit.step
npx --yes forgecad@0.9.14 export stl forgecad_robot_hand_publickit.forge.js `
  --output outputs/forgecad_robot_hand_publickit.stl
npx --yes forgecad@0.9.14 export 3mf forgecad_robot_hand_publickit.forge.js `
  --output outputs/forgecad_robot_hand_publickit.3mf

Размеры файлов при проверке:

STEP удобнее для дальнейшего редактирования в CAD-программе. STL и 3MF — для предварительного просмотра в слайсерах. Эта модель — учебная сборка, а не деталь, которую можно сразу напечатать целиком.

Что означает результат проверки печати

Команда:

npx --yes forgecad@0.9.14 check print forgecad_3d_printer_demo.forge.js

При проверке получен FAIL. Это не ошибка выполнения скрипта: проверка показывает, что модель-сборка не подходит для прямой печати как единой детали по технологии FDM:

Scene: 13 shape(s), 5128 triangle(s), bbox 224.0 x 224.0 x 229.0mm
PASS print.script.verifications: 5 script verification(s) passed.
FAIL print.geometry.collisions: 14 positive-volume collision(s) found.
FAIL print.fdm.wall-thickness: 1 object(s) have sampled wall area below 1.2mm.
WARN print.fdm.overhangs: 8 object(s) exceed 45deg unsupported overhang budget.
PASS print.mesh.validity: Meshes are closed and manifold at the sampled tolerance.

Это хороший учебный пример: официальный GIF демонстрирует возможности сборки, но из этого не следует, что весь принтер можно напечатать одним куском. Для реального производства нужно разделить раму, платформу, опоры направляющих, корпус печатающей головки и т. д. на отдельные детали, затем добавить толщину стенок, фаски, резьбовые отверстия, допуски и стратегию поддержек.

У клавиатуры при проверке также найдены похожие замечания:

Scene: 5 shape(s), 3056 triangle(s), bbox 214.0 x 119.9 x 33.9mm
PASS print.script.verifications: 4 script verification(s) passed.
FAIL print.geometry.collisions: 4 positive-volume collision(s) found.
PASS print.mesh.validity: Meshes are closed and manifold at the sampled tolerance.
FAIL print.fdm.wall-thickness: 1 object(s) have sampled wall area below 1.2mm.

Коллизии возникают в основном потому, что клавишные колпачки, корпус и функциональные зоны проверяются как одна демонстрационная сборка. Если корпус клавиатуры предполагается печатать, колпачки, нижний корпус, верхняя крышка, ручка и заглушки разъёмов нужно разделить на отдельные детали.

Использование ресурсов и время

При проверке через PowerShell были измерены процессы cmd -> npm/npx -> node/chrome. Примерные значения:

Такая нагрузка для обычного ноутбука невелика, видеокарта с 6 ГБ не нужна. Реально ресурсоёмкими могут стать более сложные поверхности, булевы операции, сверхвысокоточные сетки или анимация в браузере.

Границы воспроизведения

1. Соотношение официальных ресурсов и локальной копии

В главе использованы два типа материалов. Первый — официальные публичные ресурсы: GIF бенчмарка 3dprinter-gpt52codex, GIF Robot Hand V2 и исходник кисти из публичного набора. Они помогают сравнить результат с официальным видом. Второй — локальные учебные скрипты, например forgecad_3d_printer_demo.forge.js и forgecad_keyboard_demo.forge.js. Они нужны, чтобы читатель действительно прошёл путь «задание → исходник → геометрия CAD → рендеринг и экспорт».

Для 3D-принтера в публичном доступе есть GIF и prompt, но нет .forge.js. Поэтому здесь предлагается учебная версия, которая повторяет визуальные признаки официального результата. Кисть же берётся напрямую из официального исходника публичного набора.

2. Как просить большую модель создать похожий CAD

Лучше формулировать задачу как структурированное инженерное задание, а не как «сделай красивый 3D-принтер». Например:

Напиши параметрический .forge.js для ForgeCAD в стиле CoreXY-принтера.
Нужно: чёрная коробчатая рама, синяя платформа, оранжевая нагревательная пластина,
серебристые направляющие оси Z, поперечина оси X, печатающая головка, ремни,
красная катушка справа вверху, блок управления спереди и голубой рамка рабочего объёма.
Параметры: Print Head X, Print Bed Y, Gantry Z, Build Volume Width, Build Volume Depth.
Объекты назови по модулям, чтобы при рендеринге сохранялись цвета.
В конце добавь bounding box и проверку допустимых диапазонов параметров.

Черновик от большой модели не следует считать окончательным CAD. Правильный цикл такой: forgecad run проверяет, выполняется ли скрипт; рендер PNG показывает пропорции и ракурс; экспорт STEP, STL и 3MF проверяет файлы обмена; при необходимости текст ошибки или скриншот возвращаются большой модели для исправления .forge.js.

3. Нужен ли здесь micromamba

В основной линии главы — нет. ForgeCAD опирается на Node.js/npm и Chrome. Здесь нет PyTorch, CUDA или симуляторов робототехники. Окружения micromamba или conda понадобятся лишь тогда, когда ForgeCAD будет встроен в один эксперимент с Python-CAD, обучением в симуляции или алгоритмами робототехнического обучения.

4. Пригодны ли эти модели для реального производства

Нет. Это учебные параметрические сборки, демонстрирующие AI-assisted CAD, code-first CAD, декомпозицию сложных конструкций, проверку через CLI и экспорт файлов. Для реальной механики нужно продолжить проверку прочности, жёсткости, передач, допусков, покупных компонентов, сборки, материалов и безопасности.

Источники

• Публичный набор ForgeCAD: https://github.com/KoStard/forgecad-public-kit
• Ресурсы ForgeCAD: https://github.com/KoStard/ForgeCAD-assets
• Документация ForgeCAD: https://forgecad.io/docs
• Пакет ForgeCAD в npm: https://www.npmjs.com/package/forgecad