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。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：自主开发跨手机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)，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.实物连接图

2.电子连线图

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。     智慧护眼精灵完整的结构设计，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)!
（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（设三次为严重）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（设三次为严重）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的代码块，只有屏幕显示而不能开关灯，请你加上代码块（试试你能否看懂它吧）。在手机上按“查询”按钮后看总数据列表是否正常。《智慧护眼精灵》严重报警时，会同时对手机APP推送消息，查看是否正常。



        大家看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。
        行空板M10+二哈识图2+语音合成模块+本地部署的DeepSeek等技术，不上互联网（采用离线模式）就能进行“高大上”的人工智能项目设计与制作，值得推介！


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》