如何构建一个萌系桌面机器人伙伴
本帖最后由 fibx 于 2025-5-26 10:00 编辑# 如何构建一个萌系桌面机 器 人伙伴
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想让你的办公桌更有灵性吗？
认识CAKE——这款萌系桌面伴侣机器人，将尖端科技与迷人个性完美融合。与传统机器人不同，CAKE专注于通过生动的动作、趣味互动和贴心的健康提醒，为你的日常注入惊喜时刻。
CAKE可不只会静坐——它能灵活滚动、挥动小手、跟着音乐摇摆、显示定制信息，甚至提醒你及时小憩补水。凭借双模驱动系统、心情感应LED灯效和直观的网页控制界面，这个小家伙将满满元气注入精美设计，注定成为你工作台的焦点。
所有功能浓缩于小巧精致、可随心定制的造形中。
附赠PCB电路板设计文件与3D打印模型！
- 固件版本：v1.24
- 由 **ESP32** 提供支持
- 在 **Fusion 360** 中设计
为什么要打造CAKE？
**赋予办公桌生命力**——拥有能感知你存在的机器人伙伴
**保持健康节奏**——温柔的体态提醒与补水提示常伴左右
**释放个性创意**——随心定制CAKE的外形与行为模式
**技术启蒙新体验**——通过融合硬件、软件与设计的趣味项目入门机器人技术
**成为办公室焦点**——拥有专属桌面伙伴（而且绝对不会偷吃零食！）
## 功能亮点
**双模移动：**行走与滚动模式实时切换
**心情感应：**搭配眼部LED动画呈现多样情绪（开心、生气、好奇）
**电子便笺：**通过嵌入式网页界面显示个性文字
**智能提醒：**预设补水时间或自定义通知
**时间管家：**ESP32实时时钟支持自动同步网络时间
**本地操控：**响应式网页摇杆控制界面
**断网无忧：**WIFI断线重连自动恢复
**状态可视：**图形界面显示实时电量与舵机反馈（每2秒更新）
**无极调速：**简易滑块调节运动速度
**声音互动：**播放短旋律或提示音（通过内置扬声器）
**节能待机：**站立模式自动关闭伺服扭矩
本教程将带你只需几小时完成从零件组装到个性赋予的全过程，详细说明适合各水平创客。准备好打造专属你的CAKE了吗？
立即启程！
## 配件与工具清单
### 核心组件
- **主控单元：**ESP32开发板V1版
- **舵机系统：**SC09串行舵机x4（Waveshare或同级产品）
- **驱动模块：**Waveshare串行舵机驱动板
- **音频系统：**MAX98357A解码器+微型扬声器组合
- **显示模块：**2.4英寸OLED屏
- **灯光系统：**Neopixel可编程灯带
- **感应模块：**
- INMP数字麦克风（v1.24版本暂未启用）
- ADPS9960手势/环境光传感器（开发中）
- **电源方案：**
- 2S锂电池2500mAh
- USB-C充电模块+降压转换器（5V输出）
- 微型降压模块（5V二次稳压）
- **交互组件：**物理电源按键
- **网络连接：**ESP32内置WiFi AP模式（无需外网）
- **个性定制：**自选喷漆（推荐深蓝哑光+黑曜石配色方案）
- **灵魂要素：**些许工程直觉与常识
### 工具与耗材
**基础工具**
- 3D打印机（PLA/PETG耗材）
- 焊接套装：电烙铁+焊锡+吸锡器
- 线材处理：剪线钳+剥线器
- 紧固件：M3×10mm螺丝套装
- 粘接方案：3M双面胶/纳米胶
- 绝缘保护：热缩管套装
- 手工工具组：精密螺丝刀+尖嘴钳
**进阶装备（可选）**
- 喷涂套装：底漆+色漆+保护漆
- 打磨工具：砂纸组合（220目/400目）
- 调试仪器：万用表+逻辑分析仪
**专业建议**
虽然列出了确切的组件，但许多组件可以用等效替代品。然而，如果您打算使用提供的PCB设计，请务必使用指定的组件以确保兼容性。
## 步骤1：准备组件
收集上述列出的所有元器件。
- 若非使用PCB组装方案，可使用功能相同或相近的替代元件
- 若采用PCB方案，请严格使用指定元件（详见PCB文件说明）
## 步骤2：下载与3D打印CAKE部件
CAKE的灵魂在于其精妙设计的底盘结构，兼顾灵动运动与萌系外观。
**3D打印参数**
- **精度：**0.2mm层高（0.16mm可获得更细腻效果）
- **耗材：**PLA（新手友好）或PETG（高耐久）
- **填充率：**主体20%，机械部件40%
- **支撑：**手臂/轮轴连接处需添加
- **总耗时：**约6-10小时
**核心打印部件**
1. 头部顶盖
2. OLED显示屏安装基座
3. 轮毂盖x2（标准/防滑双版本可选）
4. 足部基座
**进阶处理（可选）**
1. **砂纸打磨：**先用220目粗磨，然后400目精修
2. **喷涂底漆：**1-2层塑料专用底漆
3. **个性上色：**主体深蓝+轮毂哑光黑（推荐组合）
4. **保护涂层：**喷涂哑光透明保护漆
**设计提示**
暗蓝配色方案展现科技感，也可根据办公环境自定义色彩！
STL文件已上传 GitHub，包含底盘/外壳/轮扣等全套组件（见文末附件）。
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|:--:|:--|:--|
||CAKE 2.0 v1.step||
| |3d printing gif.mp4||
| |WhatsApp Video 2025-05-14 at 3.27.24 AM.mp4||
||wheel.stl||
|>|left feet.stl||
|>|right feet.stl||
||leg.stl||
||headphone.stl||
||lid.stl||
||wheel design 2.stl||
||head.stl||
## 步骤3：定制PCB电路板
虽然可采用点对点接线方案，但定制PCB将带来革命性提升——它不仅实现复杂电路互联的一体化集成，更通过精密匹配3D打印底座的安装孔位，大幅提升组装效率与系统可靠性。
**PCB规格**
双层板 | 60×40mm | 1.6mm标准厚度 | HASL/ENIG工艺
**订购流程**
1. 从GitHub获取 Gerber文件
2. 上传至PCB制造商（推荐PCBWay/JLCPCB）
3. 建议数量3-5片（容错备用）
4. 按标准参数下单（双层，1.6mm）
5. 总成本约$5-10+运费
**省钱技巧**
- 利用新客优惠
- 多项目合并运输
**等待期间**
PCB 通常需要 1-2 周才能到达——可同步准备其余组件和打印外壳！
## 步骤4：机械组装
- 使用橡胶基胶粘剂固定OLED显示屏
- 用M3螺丝连接头部与主体
- 盖子是卡扣式的，但也可以选择用 M3 螺丝加固它。
- 轮毂推荐粘接伺服电机圆形转接件（方便拆装）
- 为轮毂添加红色装饰线/防滑橡胶圈
- 足部/轮毂伺服电机用螺丝固定
- 别忘了安装LED，LED灯珠朝下粘接安装
**精准提示：**在最终组装之前，测试一下每个伺服电机在其支架中的适配情况。在机械接头上滴一点轻型机油将确保您的CAKE在使用期间动作顺畅！
## 步骤5：电子系统搭建
这是见证奇迹的时刻！CAKE将在此刻正式苏醒，请严格遵循下列步骤，确保电子系统精准运作
舵机ID配置
**关键步骤**：在连接到线路板之前，每个伺服电机需要分配一个唯一的ID。
1. 按照附赠代码逐个找到对应电机
2. 按以下设置舵机ID：
- ID1：左臂/足
- ID2：左轮
- ID3：右臂/足
- ID4：右轮
3. 将舵机连接到线路板和驱动板上
4. 安装扬声器/麦克风/Neopixel LED灯环/ADPS传感器
5. 通过降压模块为ESP32提供5V稳压电源
6. 电池组与拨动开关安装
7. 可选：连接额外的音频输出耳机插孔
附上电路板的原理图（见文末附件）。
布线技巧
- 电源线（红）、地线（黑）、信号线（彩色）分区管理
- 非常规连接需添加标签
## 步骤6：固件烧录
**使用Arduino IDE 2.3.6或Arduino Cloud**
ESP1和ESP2有各自独立的代码（.ino）文件（见文末附件）
首次启动自动执行：
- 舵机归中
- 轮组进入站立姿态
- 1秒后关闭扭矩
- 启动电量/舵机状态更新
## 步骤7：校准测试
下面让我们了解一下CAKE的控制设置，并根据自己的喜好进行自定义吧！
**连接控制端**
1. 用手机或电脑连接WiFi网络：
- **SSID：**CAKE_ROBOT
- **密码：**12121212
2. 打开浏览器访问**192.168.4.1**
3. 应该显示CAKE控制界面
**核心功能测试**
直观的网页界面让您完全掌控：
1. **运动控制：**
- 用于前进/后退运动的方向按钮
- 倾斜控制用于表现丰富的动作
- 速度滑块以调整运动速率
2. **情感表达：**
- 在四种情绪（快乐、好奇、困倦或生气）的眼睛动画之间切换
- 特殊场合的定制动画序列（可编程扩展）
3. **LED灯效控制：**
- 1600万种静态照明颜色可选
- 动态模式（脉动、彩虹、基于情绪）
- 灯光亮度控制
4. **电子便签：**
- 输入自定义文本消息
- 设定消息在特定时间出现
- 选择预设的激励信息
**健康助手**
CAKE 也可以成为你的健康伙伴：
- 设置30-90分钟补水提醒
- 自定义用药或其它事项提示
## 步骤8：网页控制台实操
- **运动模式：**前后移动/左右倾斜
- **表情包：**愤怒/开心/困倦三模式
- **灯光系统：**呼吸/静态/情绪联动
- **提醒设置：**多时段循环警报
## 步骤9：开启CAKE之旅
恭喜完成这个融合电子/编程/设计的创客项目！您的桌面从此拥有：
- 可成长智能伙伴（支持功能扩展）
- 个性化交互体验（动画/传感器/行为编程）
- 办公区焦点装置（即将推出多机同步舞动功能）
**未来升级预告**
CAKE项目正在持续改进中！敬请期待：
- 语音控制系统
- 高级手势识别
- 多机协同系统
- 移动端控制APP
**结语：**我创作CAKE为办公桌注入欢乐，现在轮到你来施展魔法了！
附件：
源代码：
设计图：
原理图：
>英文链接：(https://www.instructables.com/CAKE-the-Desktop-Robotic-Companion/)
>英文作者：(https://www.instructables.com/member/pxvn/)
>中文翻译：(https://mc.dfrobot.com.cn/home.p ... d=835443&do=profile)
博主好棒啊，我之前也想学pcb设计，但是画不明白，可以推荐b站教程吗、谢谢啦
哇塞，这也太厉害了吧
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