如何构建一个萌系桌面机器人伙伴

如何构建一个萌系桌面机 器 人伙伴

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）。

	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：CAKE-code.zip

设计图：CAKE-design.rar

原理图：Schematic_CAKE_2025-05-12.rar

英文链接：How to Build a Cute Desktop Companion Robot (That Moves, Blinks & Talks!)
英文作者：pxvn
中文翻译：fibx