【Arduino 动手做】CAKE：打造一个可爱的桌面伴侣机器人

Arduino是一个开放源码的电子原型平台，它可以让你用简单的硬件和软件来创建各种互动的项目。Arduino的核心是一个微控制器板，它可以通过一系列的引脚来连接各种传感器、执行器、显示器等外部设备。Arduino的编程是基于C/C++语言的，你可以使用Arduino IDE（集成开发环境）来编写、编译和上传代码到Arduino板上。Arduino还有一个丰富的库和社区，你可以利用它们来扩展Arduino的功能和学习Arduino的知识。

Arduino的特点是：
1、开放源码：Arduino的硬件和软件都是开放源码的，你可以自由地修改、复制和分享它们。
2、易用：Arduino的硬件和软件都是为初学者和非专业人士设计的，你可以轻松地上手和使用它们。
3、便宜：Arduino的硬件和软件都是非常经济的，你可以用很低的成本来实现你的想法。
4、多样：Arduino有多种型号和版本，你可以根据你的需要和喜好来选择合适的Arduino板。
5、创新：Arduino可以让你用电子的方式来表达你的创意和想象，你可以用Arduino来制作各种有趣和有用的项目，如机器人、智能家居、艺术装置等。

我的富有表现力的桌面伴侣机器人——不，它不能吃，但是很可爱。作为一名计算机工程专业的学生，​​我从零开始构建这个项目，它改变了我的机器人之旅！CAKE 不仅可爱——它会走路、滚动、表达情绪，甚至会发光！这款机器人由 ESP32 和 SC09 串行伺服器驱动，通过我使用 AsyncWebServer 制作的自定义仪表板完全由网络控制。特点：富有表现力的 OLED 眼睛——显示情绪和系统信息 4 个串行伺服器——用于行走、伙伴和变形 NeoPixel 照明——根据情绪和模式发光 Web 控制 UI——通过浏览器控制一切 2500mAh 电池——可充电且紧凑我在构建这个的过程中学到了很多东西，从伺服控制到 Wi-Fi UI——而我才刚刚开始！更多升级即将推出。在评论中告诉我你希望看到 CAKE 接下来做什么！

您是否希望您的办公桌更具个性？

来认识一下 CAKE，这是一款可添加的桌面伴侣机器人，它将科技与令人无法抗拒的个性完美融合。与传统机器人不同，CAKE 专注于通过富有表现力的动作、有趣的互动和温和的健康提醒，为您的日常生活带来愉悦的体验。

CAKE 可不止是坐着不动——它还能滚动、挥动、随着音乐跳舞、显示自定义信息，甚至还能提醒你喝水休息。这款小巧的机器人拥有双重移动系统、基于情绪的 LED 动画和直观的网页界面，将个性十足的个性融入精美的设计中，定会成为您工作空间的一大亮点。

所有内容都封装在一个紧凑、精美且可定制的形式中。

包含 PCB 和 3D 可打印设计文件！

固件版本：v1.24

由ESP32驱动

采用Fusion 360设计

为什么要创建 CAKE？

让机器人朋友对你的存在做出反应，让你的办公桌充满生机

通过温和的健身和补水提醒保持健康

通过定制 CAKE 的外观和行为来表达自己

通过结合硬件、软件和设计的有趣且易于理解的项目学习机器人技术

用您自己的桌面伴侣（不会吃您的零食！）给您的同事留下深刻印象

## 特征

双重移动：步行或滚动模式实时切换

带有眼睛/LED动画的情绪模式（例如，高兴、生气、好奇）

便签：通过嵌入式 Web UI 显示自定义文本

提醒：安排喝水时间或自定义提醒

时间/日期：ESP32实时时钟，自动同步

通过响应式本地 Web UI 进行操纵杆控制

Wi-Fi 重启时自动重新连接

GUI 上的电池电量显示和伺服反馈（每 2 秒更新一次）

使用简单的滑块进行速度设置

播放短旋律或声音（通过扬声器）

省电：“站立”模式下自动禁用伺服扭矩

本指南将一步步指导您在短短几个小时内完成从零件到个性化的制作，并提供适合所有技能水平的详细操作说明。准备好烘焙自己的蛋糕了吗？

## 补给品

你需要什么

MCU：ESP32 DevKIT V1开发板

伺服器：4x SC09 串行伺服器（Waveshare 或同等产品）

驱动程序：Waveshare 串行伺服驱动板

扬声器：MAX98357A DAC 可与任何小型扬声器配合使用

显示屏：2.4英寸OLED

灯光：Neopixel LED 灯带

麦克风：INMP 麦克风或 I2S（包含麦克风，在 v1.24 中尚不可用）

接近度：ADPS9960（手势/环境光。尚未发挥作用）

电池：2S LiPo 2500mAh或同等电池

充电：USB-C 充电模块和降压转换器（5V 电源轨）

迷你降压转换器（5V 电源轨）

电源按钮

连接：Wi-Fi AP 模式 (ESP32（无需互联网）

您选择的喷漆（我使用深蓝色、哑光黑色）

以及一些具有常识的内在工程灵魂......等等。

## 工具和材料


3D打印机（推荐使用PLA或PETG）

烙铁和焊料

钢丝钳/剥线钳

M3 螺丝（10 毫米）

喷漆（定制饰面可选）

双面胶带或粘合剂

热缩管

基本手动工具（螺丝刀、钳子）

专业提示：虽然列出的是完全相同的元件，但很多元件可以用等效元件替代。但是，如果您打算使用提供的 PCB 设计，请务必使用指定的元件以确保兼容性。

## 步骤1：收集组件

收集组件
收集上面列出的所有组件。

如果您可以采购这些组件，则不一定需要这些组件。您可以选择任何其他类似或等效的组件。

如果您要继续使用 PCB（PFA），则需要精确的组件。

## 步骤2：下载并3D打印蛋糕部件

CAKE 光环的核心在于其精心设计的底盘，既能实现富有表现力的动作，又能实现可爱的外观。

打印规格
分辨率：0.2 毫米层高（0.16 毫米可实现更光滑的表面）
材质：PLA 或 PETG（PLA 适合初学者，PETG 适合耐用性）
填充：车身部件20%，机械部件40%
支撑：主要用于臂/轮连接
打印时间：所有部件总共约 6-10 小时

打印的基本组件
头盖
带有 OLED 安装点的头部
轮毂盖（2 个）- 选择标准或增强型抓地力设计
英尺（1x）

最后的润色
为了获得专业的外观，请考虑以下可选但推荐的完成步骤：

先用 220 号砂纸打磨关键可见表面，然后再用 400 号砂纸打磨，以达到平滑过渡
使用与塑料兼容的底漆（1-2 薄层）
使用您选择的喷漆进行喷漆（我使用深蓝色作为车身，使用哑光黑色作为车轮）
采用透明哑光涂层密封，经久耐用

设计师注：深蓝色和黑色的色彩组合赋予了 CAKE 现代、科技前卫的外观，但您可以随意定制与您的工作空间审美相匹配的颜色！

底盘、外壳和轮毂夹的 STL 文件：从 GitHub 下载/ 也附加在此处。(PFA)

步骤3：订购定制PCB

虽然您可以使用点对点布线来构建 CAKE，但定制 PCB 可以显著简化组装并提高可靠性。该 PCB 可处理所有组件之间的复杂互连，并包含与 3D 打印底盘完美匹配的安装点。

PCB规格
层数：2层板
尺寸：60mm×40mm
厚度：1.6mm标准
表面处理：HASL 或 ENIG（均可）
订购流程
只需从我的 github找到gerber 文件
上传到您首选的 PCB 制造商（PCBWay、JLCPCB 等）
选择数量（建议3-5个，以免出错）
选择标准选项（2 层、1.6 毫米等）
总费用通常在 5-10 美元左右，另加运费

省钱小贴士：许多 PCB 制造商都会为首次购买的客户提供折扣。此外，还可以考虑与其他项目捆绑购买，以节省运费！

等待期间
PCB 通常需要 1-2 周才能到达 - 这是收集剩余组件和打印底盘的最佳时间！

## 步骤4：组装车身

使用橡胶基粘合剂将 OLED 显示屏安装在头腔内
您将需要 M3 螺丝来连接头部和左侧。
盖子是卡扣式的..但您也可以选择用 m3 螺丝将其拧紧。
我建议您将（伺服器附带的圆形附件）粘在轮子上。
这是最好的方法，并且在使用时可以轻松移除。
在车轮周围粘上红线或橡胶垫圈，以增加抓地力并增强美观。
用螺丝将伺服器安装在脚和轮子上。
不要忘记安装 LED……它应该粘在底部。

精准提示：最终组装前，请测试每个伺服器在其底座上的配合度。在机械接头上滴一滴轻质机油，可确保您的 CAKE 在整个使用寿命期间顺畅运转！

## 步骤5：组装硬件

这就是 CAKE 开始活跃起来的地方！仔细按照以下步骤操作，确保所有电子设备正常工作。

伺服ID配置

关键步骤：在连接到接线板之前，每个伺服器都需要一个唯一的 ID：

使用附加代码对每个伺服器进行 ping 操作并设置 ID
分配 ID 如下：
ID 1：左臂/左脚
ID 2：左轮
ID 3：右臂/脚
ID 4：右轮
将伺服器连接到接线板和驱动器
将扬声器、麦克风、OLED、Neopixel 和 ADPS 安装到 ESP32
通过降压转换器调节 5V 电压为 ESP32 (2) 供电
安装电池和拨动开关
可选：有线耳机插孔，用于备用音频输出
我已附上 PCB 的示意图。
PFA： GITHUB repo中提供了详细的连接表

^您需要通过将每个伺服器逐个连接到驱动器来单独 ping 和设置每个伺服器。

专业接线技巧：电源线（红色）、地线（黑色）和信号线（各种颜色）请使用不同颜色的电线，方便日后维护。所有非标准连接请贴上标签！

## 步骤6：闪存固件

使用 Arduino IDE / Arduino Cloud 进行烧录

（使用 arduino IDE 2.3.6 验证并上传）/（Arduino Cloud）

ESP1 和 ESP2 有 2 个单独的代码 (.ino) 文件

（一些预览..）

首次启动时：

伺服器移至中性
轮子（2/4）移动到站立姿势
扭矩在 1 秒后关闭
电池和伺服反馈开始更新

## 步骤 7：校准和测试

校准和测试
让我们了解 CAKE 的控制并根据您的喜好进行自定义！


连接到 CAKE
在您的智能手机或计算机上，连接到 WiFi 网络：
SSID：CAKE_ROBOT
密码：12121212
打开 Web 浏览器并导航至：192.168.4.1
应该出现 CAKE 控制界面


基本控制
直观的 Web 界面为您提供完全的控制：

移动：
用于向前/向后运动的方向键
倾斜控制，展现富有表现力的动作
速度滑块可调整移动速率
表达式：
在快乐、好奇、困倦或愤怒的眼睛动画之间切换
特殊场合的自定义动画序列
LED控制：
静态照明的颜色选择器
动画模式（脉冲、彩虹、基于情绪）
亮度控制
便利贴：
输入要显示的自定义文本消息
安排消息在特定时间出现
从预设的鼓励信息中选择

健康提醒
CAKE 也可以成为您的健康伙伴：

设置补水提醒（间隔 30-90 分钟）
创建药物或其他需求的自定义提醒

## 步骤 8：使用 Web 界面

控制：

运动：向前/向后，向左/向右倾斜
眼睛：愤怒、快乐、困倦模式
LED：脉冲、静态或基于情绪的颜色
提醒：设置基于计时器的警报

## 第九步：享受你的 CAKE 机器人吧！

享受你的 CAKE 机器人吧！

恭喜你成功创建了属于你自己的 CAKE 桌面伴侣！从一堆零件到可爱的互动机器人朋友，你完成了一个集电子技术、编程和设计于一体的非凡项目。

CAKE 旨在与您共同成长——随着您技能的提升，您可以通过新功能和自定义功能来增强其功能。我们迫不及待地想看到 CAKE 如何成为您日常生活和工作空间的一部分！

通过网络界面试验动画、添加传感器或编写新行为！

未来发展
CAKE 项目正在不断发展！即将推出：
语音控制功能
高级手势识别
多CAKE同步动作
移动应用控制界面

附录
项目链接：https://www.instructables.com/CAKE-the-Desktop-Robotic-Companion/
项目作者：印度  CircuitShare
（我是一名计算机工程专业的学生，​​也是一名有抱负的机器人制造商，喜欢尝试。）

项目视频：https://www.youtube.com/watch?v=9F0m4HyZPNI
项目代码：https://github.com/pxvn/CAKE
3D 文件：https://content.instructables.co ... HDNYLKMAL3JCUJ.step