二哈识图2 +行空板M10+M10扩展板组合+超声波+本地DeepSeek...

二哈识图2 +行空板M10+M10扩展板组合+超声波+本地DeepSeek——《智慧护眼精灵》

一、问题来源

        针对青少年近视防控的严峻现状，本装置聚焦三大核心痛点：一是读写姿势不规范视距太近，二是坐姿不正确腰背侧弯，三是专注力不够左顾右盼或埋头伸懒腰。专为6-12岁课业负担较重的学生群体设计，通过智能感知与行为引导双管齐下，解决家长监督盲区问题。装置突破传统单向提醒模式，构建“环境监测-姿态监测-数据分析-行为矫正-综合报告”的全流程护眼体系，帮助儿童建立科学的用眼认知、坐姿规范、学习习惯养成。助力家长实现精准监护。

二、项目描述

        本项目采用行空板M10为主控器，两个板载IIC接口分别连接二哈识图2视觉传感器和语音合成模块，四个板载接口P21、P22连接超声波传感器,、P23连接RGB灯带、P24连接DHT11温湿度，扩展板接口P1连接LED灯模块。二哈识图2的人脸识别结合超声波传感器，通过检测到人脸再测距，实时追踪面部（眼部）距离（精度±1cm），当眼距书本（或屏幕）＜30cm时触发多级预警。二哈识图2的姿态识别，实时监测坐姿（趴着睡、伸懒腰、腰侧弯等 ），异常时也触发多级预警（轻度为连接扩展板P1引脚的红色LDE灯闪烁，重度为语音播报）。采用M10板载高敏光线传感器与外接的温湿度传感器，实时环境感知，调节RGB灯带模拟理想光照。从开始学习到结束学习的各种状态的数据集，用代码生成器封装Python代码，图形化编程就能实现用本地部署的DeepSeek模型分析数据，系统每日统计各种状态的次数，生成含姿势稳定性、用眼节奏、学习专注力等多维度的总结报告，通过SIOT物联网同步推送至家长手机APP，形成“监测-分析-反馈”闭环。

三、功能说明

1.智能感知层

（1）用眼监测：二哈识图2摄像头实现人脸追踪，结合超声波双传感器融合算法计算眼距。

（2）坐姿监测：利用二哈识图2摄像头的姿态识别模型，感知坐姿（趴桌睡、伸懒腰、腰侧弯等）。

（3）环境模块：板载光线传感器监测照度，DHT11检测温湿度，超标时自动启动RGB灯带模拟补光系统。

2、交互分析层

（1）实时数据：实时显示用眼距离、身姿坐姿、环境参数，方便实用。

（2）智能报告：DeepSeek-1.5B模型分析时序数据，统计各种状态的次数，生成含姿势稳定性、用眼节奏、学习专注力等多维度的92字报告。

3.物联控制层

（1）家长终端：跨平台自主开发手机APP，支持远程开关灯及远程提醒、用眼和状态数据推送、综合报告查询。

4.行为干预系统

二级预警：LED闪灯提醒（轻度）、语音播报（重度）。

四、创新之处

1.AI技术突破

（1）多传感器融合架构的感知层，二哈识图2的人脸识别模型监测人脸中心融合超声波测距；二哈识图2的 6TOPS算力，姿态识别分辨能力显著提升。
（2）用代码生成器封装Python代码，图形化编程就能实现用本地部署的DeepSeek模型分析数据，给出姿势稳定性、用眼节奏、学习习惯等多维度建议或总结报告。
2.监测-分析-反馈闭环：每日生成多维综合报告，同步推送至家长端手机APP。

五、熟悉二哈识图2

1.固件更新到最新版

       当前最新系统版本为1.1.5，找到系统设置 - 设备信息，可以看到当前的系统版本，建议更新到最新版本体验功能。具体操作详见：官方教程7固件更新，如下图所示。

2.人脸识别与姿态识别
       HUSKYLENS 2 (二哈识图 2) 是一款简单易用、玩法多样的AI视觉传感器，采用6TOPS算力专用AI芯片，预置人脸识别、目标检测、物体分类、姿态识别、实例分割等20余种开机即用的AI模型，同时，用户还可部署自行训练的模型，教会二哈识图识别任意目标物体。板载的UART / I2C端口，可以与主流控制器Arduino、micro:bit、ESP32、行空板K10、行空板M10、RaspberryPi等开源硬件无缝连接，被广泛应用于创客、AI教育、STEAM教育和交互艺术领域。

（1）人脸识别
       本教程要用到二哈识图 2的人脸识别功能，检查是否有人脸存在，如果有人脸就启用超声波测距，该距离意味着是装置离人脸的距离，即用眼距离。二哈识图 2的人脸识别具体操作详见：官方教程的4.2人脸识别，如下图所示。

       如果只监测人脸，不做自学习操作，如果要检测某个人的人脸，那就要学习人脸并更改参数标注是谁即可。
（2）姿态识别
       本教程要用到二哈识图 2的姿态识别功能，监测学习者不正确的几种姿态，如不正确的坐姿：趴桌睡、伸懒腰、腰侧弯等等，可以先看看官方教程4.7姿态识别，再看看基于二哈识图2 AI视觉传感器（HuskyLens 2）姿态识别的《智慧护眼精灵》项目设计1，如下图所示。

     由于我们检测的姿态，在Mind+程序模块中映射的是自学习姿态的名称而非ID，故手指触摸二哈识图2的屏幕，修改参数中的设置名字（分别把命名为ID1趴桌睡、ID2伸懒腰、ID3腰侧弯），手指触摸旁边的“显示名字”后，再触摸左上角返回箭头退出设置界面。如下图所示。

六、熟悉行空板M10
       行空板M10采用计算机+单片机双处理器架构，CPU+内存+硬盘+屏幕及外设组成计算机系统运行Linux系统，单片机负责其他板载元件及对外IO口的控制，计算机系统通过pinpong库对协处理器实现控制。如下图所示。

       行空板M10集成了常用元件，同时提供了丰富的外接接口，具有高度便利性的同时还拥有着无限扩展可能性。如下图所示。

行空板M10官网介绍：https://www.unihiker.com.cn/wiki/m10/jianjie ，板载元件有实体按键、屏幕、麦克风传感器、光线传感器、蜂鸣器、L灯、六轴传感器等，相关说明如下表。

行空板M10接口丰富，板载4Pin I2C 有两个，3Pin I/O接口有四个（21~、22~、23~、24），其中21~、22~、23~是PWM引脚。其他接口及相关说明如下表。 行空板M10板载接口如下图所示。

行空板M10金手指接口与扩展板相接，其引脚功能说明如下图所示。

       行空板M10金手指接口最好使用M10电源扩展板（DFR1198，详见官方连接）制作结构件嵌入式安装方便，有人机交互要求时推荐选用。行空板M10电机IO扩展板与M10电池扩展板的组合是专为行空板（UNIHIKER）M10在机器人控制、物联网终端、移动创客项目开发中遇到的无法移动供电、接口受限、动态难控制等难题，提供了便携式开发解决方案。

       行空板M10电机IO扩展板集成双路直流电机驱动、红外收发、RGB 灯效交互，还通过引出金手指扩展出行空板 M10 的剩余 I/O 接口，使设备具备动态控制与多元交互能力。行空板M10电池扩展板配备 800mAh 电池，兼具长效续航与智能充放电保护功能；二者采用乐高兼容结构及即插即用设计，方便用户迅速搭建兼具动力、感知与创意的项目原型，实现供电与功能扩展的无缝衔接，同步提升开发效率与移动便携性。

       行空板M10自带的接口是3.3V，驱动3.3V电子模块较稳定；DFR1198扩展板接USB5V电源驱动5V电子模块十分稳定（此时必须打开电源开关）。编码应用详见官方连接。

七、熟悉Mind+(python模式)编程
       Mind+从V1.7.2 RC3.0版本开始在Python模式中加入了对行空板M10的支持，因此你可以使用Mind+将Python代码传入行空板M10上直接运行。
1. 连接行空板M10
       打开Mind+，切换到Python模式，点击模块即可切换到图形化模式，然后点击扩展，加载行空板M10后返回即可。如下图所示。

       行空板M10加载完成后，菜单中会出现一个连接远程终端的选项，使用USB线连接电脑USB口，等待行空板M10开机完成后点击10.1.2.3（无线连接时也可输入板子的IP地址连接），连接成功后，Mind+的终端即相当于行空板M10的终端，点击运行，Mind+会将Python代码发送到行空板M10上运行。如果连接超时，可以尝试点击取消然后重新连接，如果情况依然请查看常见问题中的解决办法：点击跳转到官网查看帮助文档。如下图所示。

       连接成功后会弹出提示，终端会显示**（行空板M10）**即表示连接成功。Mind+连接成功后会自动检测行空板M10上的依赖库版本（图形化积木需要的python库），如果版本低了会提示需要更新，请点击更新，会自动弹出库管理页面并进行更新，等待直到命令运行完成后关闭库管理页面。如下图所示。

2. 行空板M10编程流程
       在Mind+使用图形化编程，只需要将指令区的积木拖动到脚本区组合到程序中即可，Mind+会自动生成对应的Python代码。如下图所示。

       行空板M10正面为一个240x320像素的显示屏，因此我们先从操作屏幕开始，此处我们先实现在行空板M10上显示文字行空板M10。
       在指令区选择行空板M10，将其中第一个积木拖动到Python主程序的循环执行里面，积木将自动吸合。如下图所示。

       在指令区选择控制，将其中第一个积木（等待1秒）拖动到Python主程序的循环执行里面，积木将自动吸合。调整顺序，让引脚P25输出高电平，等待1秒后，引脚P25输出低电平，再等待1秒，如此无限循环。如下图所示。


       然后点击运行按钮，可以看到Mind+将项目上传到行空板M10并自动启动运行，此时行空板M10上会根据程序执行显示行空板M10三个字。如果没有连接行空板M10则点击运行会直接调用电脑上的python运行此程序。如下图所示。

       查看行空板M10正面屏幕显示效果及反面led灯闪烁效果。下如图所示。

3. 屏幕显示文本和图片
（1）显示文本
       行空板M10文本显示一般是在主程序下定义文字显示的字体大小、颜色和位置。一般采用事先定义显示的层级关系，再更新内容（可为空），不需显示的那一层移除，需要显示时移回。如下图所示。

（2） 显示图片
       行空板M10图片显示一般是在主程序下定义图片显示的内容和位置。一般采用事先定义显示的层级关系，再更新内容，不需显示的那一层移除，需要显示时移回。一定要把图片源文件复制粘贴到行空板M10“文件系统”的“项目中的文件”里。如下图所示。

将图片源文件复制粘贴到项目中的文件中

运行后查看效果。如下图所示。

4. 系统播放音频和视频
（1）播放音频
       行空板M10播放音频(MP3或wav)，一定记得接上USB扬声器才能听到声音啰。首先扩展“官方库”和“用户库”。

程序编码如图下图。

（2）播放视频
行空板M10播放视频(MP4或mkv)，首先扩展“官方库”和“用户库”。

程序编码如图下图。

八、电路连接
1.实物连接示意图

2.电子连线示意图

九、编程测试
        打开Mind+,分别扩展→官方库→行空板M10；pinpong库→pinpong初始化、超声波测距传感器DHT11温湿度传感器、WS2812 RGB灯、语音合成模块；用户库→输入HuskyLens 2搜索→HuskyLens 2AI摄像头来添加。如下图所示。

编程测试程序，分别测试各个模块能否正常使用。测试程序如下图所示。

        测试时，先听听有无“准备好了”的声音；触摸屏幕“环境监测”按钮，看看屏幕显示温度、湿度、光线的值是否正常，同时观察两个灯是否熄灭；接着触摸屏幕“超声波值”按钮，看看超声波显示值是否有显示，用手挡一挡是否有变化，同时观察两个灯是否点亮；再触摸屏幕“人脸识别”按钮，眼睛看二哈识图2是否切换到了人脸识别模型，用附件照片测试，看显示是否正常；最后，再触摸屏幕“姿态识别”按钮，眼睛看二哈识图2是否切换到了姿态识别，用附件照片测试，看显示是否正常。
十、DeepSeek离线版本地部署       详见《基于二哈识图2 AI视觉传感器（HuskyLens 2）姿态识别的《智慧护眼精灵》项目设计3》中的八、DeepSeek离线版本地部署。
十一、行空板M10调用本地DeepSeek
      行空板M10算力强劲，不必使用siot桥接本地DeepSeek，最好的方法使用“代码生成器”封装Python代码，图形化编程就能实现本地部署的DeepSeek模型的调用。调用程序如下图所示。

       调试时，由地址 http://10.1.2.3/pc/network-setting 进入网页，进行“网络设置”让行空板M10连接上跟电脑服务器同一网段的WIFI，如下图所示。

运行程序，查看结果（AI回答是否正常），如下图所示。
十二、电脑部署SIOT
       根据央馆《创意智造》及白名单《全国青少年人工智能创新挑战赛开源硬件创意智造》竞赛规则，要求竞赛现场制作期间严禁以任何方式接入互联网。因此，本教程以基于局域网的SIOT平台为主要环境，行空板M10与其他设备（如其他单片机、手机、电脑、平板等）的通讯方式，可用行空板M10自带的SIOT物联网服务，也可以用电脑一键架设SIOT物联网服务，保证其他设备只要能与行空板M10同在一个局域网络中即可。即连接路由器或行空板M10自带的热点或手机的热点（注意需要使用2.4G Wi-Fi），就可以通过网络访问它，从而实现编程、配置或数据传输。
       SIOT是一个针对学校场景的开源免费的MQTT服务器软件, 可一键创建本地物联网服务器, 摆脱联网困扰。 首先必须了解行空板M10自带的热点及用户名密码。
       行空板M10Home键（确定键）、A键（上移键）、B键（下移键），利用这三个键，在行空板M10得到供电的情况下，可实现快速配置。当然也可用触摸屏进行配置。
1.行空板M10热点
       行空板M10支持开热点，这样其他手机或者wifi就可以通过无线访问行空板M10实现远程控制了。通过Home键->开关无线热点模式->打开无线热点，等出现SSID和PASS，然后电脑或者手机连接这个行空板M10的热点。
       请注意：如果行空板M10不开启热点，电脑是连不上行空板M10自带的MQTT协议物联网（Siot）的，就无法对其进行配置。开启热点如下图所示。

2.行空板M10自带SIOT关闭
      检测服务是否开启，通过Home键->查看网络信息，界面显示IP地址为：192.168.123.1，说明服务已经开启。电脑地址栏输入192.168.123.1:8080，就可以对SIOT进行配置了。但是在《智慧护眼精灵》这个项目里，我们不能用M10自带的物联网，因为电脑部署了本地DeepSeek大语言模型，把SIOT物联网也部署在电脑上，而把M10自带的物联网关闭，以节省M10资源。由地址 http://10.1.2.3/pc/network-setting 进入网页，通过“打开页面”来登录SIOT页面，进行配置“启动服务/关闭服务”，让行空板M10自带的SIOT关闭，如下图所示。

       当然也可以手动关闭或启动：行空板M10连接电脑，通过Home键->应用开关->SIOT:已启动或已关闭。如下图所示。

3.电脑部署SIOT
（1）下载安装。SIoT软件下载地址http://mindplus.dfrobot.com.cn/siot或从“百度网盘”里获得。SIoT是一个绿色软件，将下载的压缩包解压到非中文目录即可。如下图所示。

（2）SIOT启动。打开SIoT_windows_1_2.exe就启动了SIOT服务，如下图所示。

4.配置电脑SIOT
        配置电脑SIOT与配置行空板M10自带的SIOT，唯一的区别就是IP地址不一样，电脑SIOT服务器地址随着你所处的环境WIFI不一样，IP地址也不同（如192.168.0.111）而行空板M10自带的SIOT服务器IP地址是固定的192.168.123.1（或10.1.2.3）。
（1）用电脑程序初始化SIOT(电脑)配置，如下图所示。


（2）手动初始化SIOT(电脑)配置，登录电脑SIOT网址，分别输入两设备“A/0”、“B/1”，随便发送个消息即可。如下图所示。



十三、自主开发手机APP
       创新移动应用开发的利器（APP Inventor 2022），它是一款极具创新性和实用性的手机 APP 开发工具。它为开发者提供了一个直观、易于上手的开发环境，无需深厚的编程基础就能开启创作之旅。无论是初学者还是有一定经验的开发者，都能在 APP Inventor 2022 中找到乐趣和成就感。它拥有丰富的组件库，涵盖了界面设计、数据处理、多媒体等多个方面。比如，通过简单的拖拽操作，就能轻松构建出美观的用户界面。教程详见“基于二哈识图2 AI视觉传感器（HuskyLens 2）姿态识别的《智慧护眼精灵》项目设计5”的十二、APP Inventor2022编程。
      带设置的SIoT物联网(万能APP)，手机扫码下面二维码下载安装。如下图所示。





十四、结构设计与制作
       根据央馆《创意智造》及白名单《全国青少年人工智能创新挑战赛开源硬件创意智造》竞赛规则，项目界定要求：参与者使用计算机设计软件进行设计和创作，可使用 3D 打印机、激光切割机等完成作品外观制作，结合开源硬件、人工智能、物联网等技术，围绕拟定的主题进行功能和结构设计，制作出体现创客文化和多学科综合应用的作品，并进行交流展示。结构件制作为了节省时间，一般使用激光切割制作主体，3D打印做些小部件，然后进行外观涂色装饰、解决外观美化且做啥像啥的问题。详细教程请参阅“基于二哈识图2 AI视觉传感器（HuskyLens 2）姿态识别的《智慧护眼精灵》项目设计4”的十二、激光切割结构件设计与制作。

       慧护眼精灵以经典形象哪吒为主造型。哪吒头顶的荷叶别具匠心，下置一串RGB灯带，呈现环境补光效果。下端底座安装行空板M10，承载核心功能。超声波传感器安装在哪吒眼睛部位，二哈识图2安装在哪吒下巴下，实时检测用眼距离。多级报警的(轻度)红色LED灯安装在哪吒的眉心，增添灵动氛围。二哈识图2的姿态识别实时检测姿态。这款智慧护眼精灵全方位守护用眼健康、姿态端正、学习专注力。支持桌面/书架多场景安装或摆放。其完整的结构设计（扣题：做啥像啥）如下图所示。

十五、《智慧护眼精灵》迭代与调试
1. 智慧护眼精灵完整程序
       智慧护眼精灵完整Mind+程序，如下图所示。

2.智慧护眼精灵的调试
温馨提示：不管用不用扩展板，二哈2都必须单独供电，否则闪退和报错！单片机连接的WIFI一定要是2.4G(而非5G)!本程序是为方便学生演示而编写的演示程序，而非产品化的工业程序（产品化程序的实时检测要用数据栈原理编写）。
（1）启动ollama。
（2）启动SIOT。
（3）智慧护眼精灵上电（连接电脑）。
（4）启动智慧护眼精灵（行空板屏触摸屏启动或电脑Mind+软件启动）。
（5）分别触摸屏幕六个按钮“学习开始/学习结束/用眼查询/环境检测/出AI报告/重置复位”进行调试或展示。
（6）当启动“学习开始”后，先检测“用眼监测”功能，如果偏近了、偏远了，一次两次LDE灯（红灯）闪烁轻度报警，多次（设三次为重度报警）后，语音报警。随后，同理检测“姿态监测”功能，如果趴桌睡、伸懒腰、腰侧弯，一次两次LDE灯（红灯）闪烁轻度报警，多次（设三次为重度报警）后，语音报警。
（7）学习结束。
（8）用眼查询。
（9）环境检测，查看屏幕显示数据是否正常，用光照（挡光或采用电筒照，演示或调试环境不同，设置的阈值也应有时区别），看自动补光或语音提醒功能是否正常。
（10）出AI报告：触摸“出AI报告”后需要多等一会儿，因为本地部署的AI大语言模型用电脑档次不同，出结果时间有快有慢。调试除看屏幕显示是否正常外，还要听语音播报是否正常。
（11）登录电脑SIOT物联网，查看数据是否正常，与手机APP联调试一试。在手机上输入“开灯”、“关灯”提交后看效果是否正常，不正常吧！因为给你的参考程序就没有加入物联网接收消息执行开关灯的代码块，所以只有屏幕显示而不见灯亮灭，请你加上代码块（试试“水”吧）。在手机上按“查询”按钮后看用眼数据列表的显示是否正常。《智慧护眼精灵》重度报警时，会同时对手机APP推送消息，查看是否正常。



       DeepSeek大语音模型分析时序数据，统计各种状态的次数，生成含姿势稳定性、用眼节奏、学习专注力等多维度的报告，只要你提问巧妙，得到的结果十分惊艳。我们用代码生成器封装Python代码，图形化编程就能实现与本地部署的DeepSeek模型双向通讯，使得算力很低的主控板也能做复杂数据统计工作。
       本系列教程是专为央馆《创意智造》及白名单赛事《全国青少年人工智能创新挑战赛开源硬件创意智造》打造的项目案例。我们将指导您如何不依赖云端服务，实现完全本地化部署的离线AI应用。课程将融合行空板M10（行空板k10及掌控板等国产主控板）、二哈识图2、语音合成模块及本地部署的DeepSeek大语言模型等技术，无需连接互联网，即可完成“高大上”的人工智能项目。这是一套极具推广价值的离线AI解决方案。


系列教程链接：
基于二哈识图2 AI视觉传感器（HuskyLens 2）姿态识别的《智慧护眼精灵》项目设计1

基于二哈识图2 AI视觉传感器（HuskyLens 2）姿态识别的《智慧护眼精灵》项目设计2

基于二哈识图2 AI视觉传感器（HuskyLens 2）姿态识别的《智慧护眼精灵》项目设计3

基于二哈识图2 AI视觉传感器（HuskyLens 2）姿态识别的《智慧护眼精灵》项目设计4

基于二哈识图2 AI视觉传感器（HuskyLens 2）姿态识别的《智慧护眼精灵》项目设计5
二哈识图2 +掌控板+micro:bit掌控IO扩展板+超声波+本地DeepSeek——《智慧护眼精灵》

系列教程主题歌：
      用DeepSeek对本系列教程进行了主题歌歌词创作，再用豆包的音乐生成创作了这首《创意智造之创新之星》主题歌，供大家娱乐欣赏。