Emo：基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人
Emo 是一款基于树莓派4做的个人伴侣机器人，集时尚与创新于一身。它不仅仅是一款机器人，更是一个活生生的存在，与其他机器人不同，它拥有独特的个性和情感。
硬件部分
[*]树莓派 4B
[*]微雪 2 英寸 IPS LCD 显示屏（240×320 分辨率）
[*]SG90 型舵机×2
[*]MG90 型舵机
[*]16 路 12 位 PWM 舵机驱动板
[*]801S 震动传感器模块
[*]单路 TTP223 触摸传感器模块
[*]8 Ω 0.5 W 扬声器模块
[*]PAM8403 双声道立体声音频放大器模块
[*]5 x 7 cm 双面通用 PCB 原型板
[*]40 针 2.54 mm 直插式排针排母连接器（分离式针座）
[*]304 不锈钢 CSK 沉头十字螺栓 M2×10
[*]M3 x 10 mm CHHD 螺栓螺母套件
[*]M3 x 20 mm CHHD 螺栓螺母套件
[*]B-30-1000 电路板飞线（有 PVC 绝缘外层）
[*]2mm 厚亚克力板
软件部分
[*]Autodesk Fusion 360
[*]Microsoft VS Code
工具部分
[*]多功能螺丝刀
[*]电烙铁
[*]无铅焊锡丝
[*]电路板焊接固定夹具
[*]助焊剂
[*]多功能剥线钳
[*]热胶枪
设计理念
我们使用 Autodesk Fusion 360 来设计 Emo 机器人，其中融合了实体和自由形式的建模技术。
为了简化打印过程，我们将机器人的主体分成几个部分，方便用螺钉组装。
我们精心考虑了电源的位置，将它置于底座上，并为电源线的自由移动预留了充足的空间。为了提高机器人运动的稳定性，我们还特意使车身与底座轻微接触。
另外，我们特意选择蓝白配色方案，因为蓝白组合能提升机器人的视觉吸引力。
3D 打印
我们选择 PLA 作为 3D 打印材料，并单独打印每个组件，但这需要花费较长时间。
为了提升底座的耐用性，我们将底座的填充密度设置为 40%，而其他部分则为 20% 。
现在我们已经打印完所有零件，下面请跟着我的步伐开始组装吧！
注：3D 图纸及代码文末下载。
组装底座
首先，我们将 Micro USB 模块安装在底座上，这将作为机器人的供电接口。
我们将 SW-420 震动传感器放在靠近 USB 模块的位置上，它可以侦测到机器人周围产生的任何振动。
底座部分由以下三根导线组成：VCC、GND 和震动传感器的输出导线。
最后，我们使用 M3 x 10 mm 螺栓将盖子牢牢地固定在底座上。至此我们完成了底座部分的组装。
组装头部
为了让机器人头部具有触控能力，我们采用了一款紧凑型电容式触摸传感器，并将其完美地嵌入到指定区域中。
机器人头部的核心部分是一块微雪的 2 英寸 IPS 显示屏，它承担着传达机器人情感的重要任务。我们使用黑色支架和少量热熔胶将这块显示屏牢牢地固定住。
为了实现音频播放功能，我们机器人在头部左侧集成一枚 8 Ω 0.5 W 扬声器，并搭配 PAM8403 放大器，对树莓派中的声音进行放大。
接着，我们使用 M3 x 15 mm 螺钉将头部下半部分牢牢地固定在机器人的身体上。然后连接之前组装好的头部上半部分，最终完成整个头部的组装。
组装身体
在机身部分，我们安装了三个舵机：两个用于手部的 SG90 型舵机，以及一个用于身体旋转的 MG90 型舵机。为了方便地控制这些舵机，我们采用了 PCA9685-16 通道舵机驱动器。
为了确保稳定性，我们还使用 M2 号螺母和螺栓将 MG90 型舵机固定在机身前部。
我们把 PCA9685 模块放在同一区域，这样能有效地平衡重力。
现在我们开始组装机器人手部。只需把 SG90 型舵机安装到两端，并把它牢牢地固定在舵轴上，就完成了。
我们采用带有排母的原型板来连接树莓派，这种方法比使用导线连接更为高效。同时，通过焊接，我们能保证各个元件正确连接，从而最大程度地降低导线缠绕的可能。
为节约空间，我们使用手机充电器上的公头 USB Type-C 板为树莓派供电。音频传输方面，我们采用了 TRS 音频插孔。
最后，我们用螺栓把树莓派固定在机身背部，至此完成了电源部分的安装。
此外，我们在正面采用了 2 mm 厚透明亚克力板，这可以掩盖住外盖和 LCD 模块之间的缝隙。
电路部分
如下图接线：
编程
接着，我们开始编写生成情感的代码，其中舵机运动和动画是核心部分。为了实现这些复杂的功能，我们采用 Python 的 multiprocessing 包，这使机器人能够同时执行多个任务，从而提高运行效率。
我们已经为你编写好项目代码，你只需克隆到本地即可使用。
git clone https://github.com/CodersCafeTech/Emo.git
值得一提的是，我们使用 Adobe After Effects 软件制作动画，并将其导出为图像序列，这使得它更易于集成到整个系统中。
调试
完成编程后，为确保机器人正常运行，我们需要对所有组件进行测试。
首先安装所需依赖：
pip install adafruit-blinka adafruit-circuitpython-servokit
进入代码文件夹（Code），并执行以下命令启动程序：
python3 final.py
现在你的 Emo 机器人已经开始运行了！当你对他说一些话时，他会分析您的语气并在屏幕上显示相应的表情。
成果
见证奇迹的时刻到了！
▼ 完整视频
https://dfrobot.loll.cc/video/emo.mp4
原文链接：https://www.hackster.io/codersca ... panion-robot-dc8afe
项目作者：CodersCafe
译文首发于：趣无尽
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