近日，華為“天才少年”稚暉君時(shí)隔三個(gè)月后再出新作。此前以一己之力打造的“自動(dòng)駕駛自行車”、“精致而功能齊全的機(jī)械臂”等杰出作品仍然讓人記憶猶新，此次他設(shè)計(jì)的是一個(gè)名為“電子”的桌面小型機(jī)器人，與現(xiàn)有交互機(jī)器人不同的是，“電子”可看作一個(gè)電腦配件，能一步完成控制電腦亮度、聲音，充當(dāng)“擬人攝像頭”等。

此次視頻在稚暉君的B站個(gè)人頻道和微博更新，他表示“電子”是一個(gè)整體難度不高，但非常有意思的支線項(xiàng)目。

視頻開始，他介紹了項(xiàng)目動(dòng)機(jī)，是一個(gè)“撿到一個(gè)鼠標(biāo)墊，想配一臺(tái)電腦的故事”。熱衷收集各種屏幕的稚暉君，這次拿到了一塊圓形LCD屏幕，使用此類屏幕制作手表、掛件的項(xiàng)目已經(jīng)很多，他將目光投向了自己感興趣的機(jī)器人領(lǐng)域。

稚暉君表示，迷你機(jī)器人已有很多，比如豐田的對(duì)話機(jī)器人“Kirobo Mini”、索尼的音樂蛋“Rolly”，但這類產(chǎn)品功能太單一，擴(kuò)展性和開放性也不強(qiáng)，并且受限于體積等因素，要實(shí)現(xiàn)稍微智能點(diǎn)的交互，還得依賴手機(jī)芯片。

Kirobo Mini

怎樣擁有一臺(tái)無需充電、隨時(shí)待機(jī)、有強(qiáng)大計(jì)算能力的機(jī)器人？稚暉君想到的辦法是，把它設(shè)計(jì)成電腦的一個(gè)配件，就能獲得電腦上的應(yīng)用程序、強(qiáng)大算力，還能時(shí)刻連接USB，機(jī)器人手臂可當(dāng)“鍵盤”用，確定了想法。

下面來看看他是如何實(shí)現(xiàn)的吧！

作為一款mini型機(jī)器人，稚暉君選用了小巧的3G傳統(tǒng)舵機(jī)作為執(zhí)行單元，并進(jìn)行了一定的改造，其次我們需要通過USB和電腦進(jìn)行取電以及通信，還有一部分是顯示方面的驅(qū)動(dòng)。

項(xiàng)目框架圖

結(jié)構(gòu)方面，為了配合圓形屏幕的特點(diǎn)，稚暉君把設(shè)計(jì)風(fēng)格設(shè)定為圓潤(rùn)可愛的科幻風(fēng)，雙臂可動(dòng)，而且有兩個(gè)自由度，頭部和身體也各有一個(gè)自由度。

結(jié)構(gòu)方面最大的亮點(diǎn)在于手臂的傳動(dòng)方式，如何使機(jī)器人的手臂是可以同時(shí)進(jìn)行前后和左右旋轉(zhuǎn)？

他是這樣設(shè)計(jì)的：手臂前后的運(yùn)動(dòng)由一個(gè)舵機(jī)，通過齒輪嚙合進(jìn)行傳動(dòng)，而另一個(gè)正向方向的運(yùn)動(dòng)則由另一個(gè)舵機(jī)通過一個(gè)T形推桿進(jìn)行傳動(dòng)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完了，接下來就是電路部分了，主控板采用的兩層板設(shè)計(jì)，體積做到了最小，和屏幕的面積一致。

本項(xiàng)目使用到的 Cortex-M4 內(nèi)核MCU ：STM32F4

用來驅(qū)動(dòng)屏幕和控制舵機(jī)以及進(jìn)行USB 通信，由于芯片本身的USB功能，只支持低速或者全速的USB，為了提高通信速率，他在電路上添加了高速的USB-PHY芯片，將理論通信速率提高到了 400Mbps。

實(shí)際速度也有300Mbps，這個(gè)速度是遠(yuǎn)高于 UART、I2C、SPI等短總線的，而這也為后續(xù)的軟件開發(fā)提供了更多的可能性。

USB-CDC協(xié)議圖

還有一塊放在身體里面的傳感器板子，這上面還搭載了一顆攝像頭，以及一個(gè)紅外手勢(shì)傳感器。

攝像頭板

用過舵機(jī)的同學(xué)應(yīng)該都知道，市面上的舵機(jī)大多數(shù)都是只能接收pwm信號(hào)，然后進(jìn)行角度控制，這會(huì)存在兩個(gè)問題：

其一：我們只能給舵機(jī)發(fā)送指令讓它動(dòng)作，而無法接收指令，知道它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

其二，他希望舵機(jī)能夠進(jìn)行反驅(qū)，也就是說需要舵機(jī)能夠隨時(shí)輸出力矩的切換。

為了解決以上問題，稚暉君對(duì)舵機(jī)進(jìn)行了一頓魔改，于是，設(shè)計(jì)出了下面這塊巨迷你的舵機(jī)驅(qū)動(dòng)器。

舵機(jī)驅(qū)動(dòng)器

它支持I2C總線通信，PID閉環(huán)控制，支持位置回傳，也可以設(shè)置醉倒的輸出力矩，而且可以斷電儲(chǔ)存參數(shù)等等。

稚暉君上兩次刷屏的作品分別是能給葡萄縫針的機(jī)械臂，以及會(huì)直行、拐彎、躲障的自動(dòng)駕駛自行車。據(jù)資料顯示 ，稚暉君2018年畢業(yè)于電子科技大學(xué)，先進(jìn)入OPPO算法崗工作，后加入“華為天才少年計(jì)劃”，目前是華為AI架構(gòu)師。在成為華為“天才少年”前，稚暉君已經(jīng)是B站科技區(qū)鼎鼎有名的UP主。

在本次視頻最后，稚暉君回憶起10年前，自己剛?cè)腴T時(shí)在論壇發(fā)的技術(shù)求助帖，并感嘆道，“十年飲冰，難涼熱血。幸運(yùn)的是，十年前的‘菜鳥’像鴕鳥一樣把頭扎進(jìn)沙漠，然后發(fā)現(xiàn)沙子下面的是星辰大海。”