fibx 发表于 2025-5-26 10:00:23

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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![](https://imagemc.dfrobot.com.cn/data/attachment/album/202505/25/143457u88yjh85ahlg8xig.png)

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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

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### 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
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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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|:--:|:--|:--|
|![](https://imagemc.dfrobot.com.cn/data/attachment/album/202505/25/144022x023xdl7ekl0p7le.png)|CAKE 2.0 v1.step||
|![](https://imagemc.dfrobot.com.cn/data/attachment/album/202505/25/144000thcyuhy5becet8zh.png) |3d printing gif.mp4||
|![](https://imagemc.dfrobot.com.cn/data/attachment/album/202505/25/144000thcyuhy5becet8zh.png) |WhatsApp Video 2025-05-14 at 3.27.24 AM.mp4||
|![](https://imagemc.dfrobot.com.cn/data/attachment/album/202505/25/144219alfc6a2e92a0ls4q.png)|wheel.stl||
|![](https://imagemc.dfrobot.com.cn/data/attachment/album/202505/25/144112ybaw4sgtgobb2x4s.png)>|left feet.stl||
|![](https://imagemc.dfrobot.com.cn/data/attachment/album/202505/25/144152h5c7kvck5kk3fnc7.png)>|right feet.stl||
|![](https://imagemc.dfrobot.com.cn/data/attachment/album/202505/25/144124wsab0ap03d1omct0.png)|leg.stl||
|![](https://imagemc.dfrobot.com.cn/data/attachment/album/202505/25/144058mju3x7qsv7ql4873.png)|headphone.stl||
|![](https://imagemc.dfrobot.com.cn/data/attachment/album/202505/25/144138abbsvobv1vn3fgfj.png)|lid.stl||
|![](https://imagemc.dfrobot.com.cn/data/attachment/album/202505/25/144207rtlou0z70608770o.png)|wheel design 2.stl||
|![](https://imagemc.dfrobot.com.cn/data/attachment/album/202505/25/144044xdupo6dzupdu55z4.png)|head.stl||

## 步骤3:定制PCB电路板

![](https://imagemc.dfrobot.com.cn/data/attachment/album/202505/25/143651j20uq6yuwu224u6f.jpg)

![](https://imagemc.dfrobot.com.cn/data/attachment/album/202505/25/143703pszzyrs0rr8er9ji.jpg)

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

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- 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

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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

![](https://imagemc.dfrobot.com.cn/data/attachment/album/202505/25/143833l0bk77ipivcssv6i.jpg)

![](https://imagemc.dfrobot.com.cn/data/attachment/album/202505/25/143855or9edgtlmj15e0fb.jpg)

**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

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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

![](https://imagemc.dfrobot.com.cn/data/attachment/album/202505/25/143930oupukgxyeyk3jij3.png)

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)

![](https://mc.dfrobot.com.cn/forum. ... %3D%3D&noupdate=yes)









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