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不想做铲屎官了？教你DIY一个超萌的机器人宠物

萌宠菠菠乐园
2024-12-21 05:11

养一只宠物既要有足够的钱，还要每天花心思照顾它，很多人连自己都照顾不好，又怎么照顾活泼好动的小动物，不要紧，现在有了一种新宠物——机器人宠物。

国外一个网友drum303自己动手做了一个可爱的机器人宠物——Twitch，它卖得了萌耍得了二，扮得了萝莉演得了女王，还能唱小曲陪你聊天解闷。使用的东西包括一个Arduino UNO板、一个Adafruit Pro Trinket板、一个LED点阵模块和3D打印的零件。

这个宠物机器人还有一个用来播放音频文件扬声器、一个电容触摸传感器和一个Arduino供电电源。

Twitch通过眼睛、声音和动作来表达感情，当你触摸它时，它会给你反馈。声音是从一些电影里的剪辑出来的。它可以表达快乐、悲伤、愤怒或者中性的情感，情感取决于你与它交互的多少：如果你离开TA太久，TA可能会生气，如果你老纠缠TA，它可能会烦你。

若要学习电子和机器人，没有比自己做一个机器人更好的办法了。下面是DIY机器人宠物的教程：（为了完成这个DIY，你还需要你点焊接的技能哦）

第一步：所需材料

Arduino Uno

Adafruit Wave Shield 1.1

带两个舵机的Mini Pan Tilt

LED点阵屏和背板（Backpack）

电容触摸传感器（我用了五个，但一个也可以）

一个播放音频文件的扬声器

一张用来存储声音文件的SD卡

一个Arduino供电电源

一个电路板

一个盒子用来装各种电子部件的（我用的是4*4*3的木质盒子）

电线、焊接所用常用工具等等

第二步：准备——Arduino Wave shield、LED点阵模块和Pan Tilt转台

首先需要拥有一个Adafruit Wave Shield，这个可以买到。如果你不想花钱，也可以自己用一个PCB板做一个，adafruit也有教程（https://learn.adafruit.com/adafruit-wave-shield-audio-shield-for-arduino/solder）。

SD卡内至少要复制一个音频文件，以确保你可能成功地运动dap_hc sketch（有关正确格式化文件的信息，请参阅下一步）。使用串行输出来协助调试。输出会指示可用的RAM，以及它找到的目录和文件名称，然后播放它们。

将扬声器焊接到扬声器引脚上。

然后将LED点阵屏焊接到背板上。注意，要正确地焊接。我第一次就焊倒了。背包库提供了一个样本sketch。确保你可以成功运行这个sketch。

构建平移倾斜工具组件。

第三步：准备SD卡

用Wave shield来播放Wave文件，以帮助机器人传达四种情绪状态：悲伤、快乐、生气、中性，以及充当触摸传感器激活时的声音。

我使用了来自不同电影中的10个不同的声音文件来表示不同的情绪状态，你也可以选择歌曲、动物的叫声或者一些网络用语：用小拳拳捶你胸口啦之类的，若你喜欢，你还可以把声音做成林志玲的。

尽管Wave shield支持音频文件可以使用8.3个字符来命名，但是为了节省空间，我命名每个文件都使用了2个数字。我相信一定有更有效的方式来解决空间问题，但是我暂时没有找到。

确保采样率为单声道，22KHz（或更低）和16位（或更低），否则无法播放。

我使用开源软件Audacity将音频文件全部转换为正确的格式（WAV）。

我确定好了几个我想在机器人中使用的文件，将它们组织成适当的情绪状态，并将其重命名，以便在代码中引用。

触摸时的声音：1.WAV - 8.WAV

中性的声音：10.WAV - 19.WAV

生气的声音：30.WAV - 39.WAV

悲伤的声音：50.WAV - 59.WAV

快乐的声音：70.WAV - 79.WAV

将在这些声音复制到SD卡中，然后将SD卡插入Wave shield上。

第四步：接线

按照下图所示接线。

Fritzing库（用于创建绘图的软件）不包括Wave shield的图片，但是使用相同的引脚即可。

Wave shield使用引脚10、11、12、13来与SD卡通信，2、3、4、5用于DAC（数字音频转换器），所以我们不要使用这些引脚来做别的事。

Arduino上的引脚A4和A5是与LED点阵模块通信的I2C线路。A4连接到板上SDA（标有“D”的），A5连接到板上SCL（标有“C”的）。

数字引脚6和9用于控制伺服。6连接到X伺服（上和下），9连接到Y伺服（左和右）。

引脚A0连接到电容式触摸传感器板的两个输出部分。如果你使用的是单触式传感器，则只需将两个探头（天线）连接到分线板上的输入线路，输出连接到A0。

第五步：代码

代码使用的是SoftwareSerial库，因为Wave播放器和Arduino上的Timer有冲突，所以你需要安装和使用这个库来让它工作。如果你熟悉标准的伺服库，虽然它要求你每50毫调用一次 "SoftwareServo::refresh()"来更新伺服，但它的工作原理也是一样的。你会在代码中看到它。

该软件也使用adafruit LED背板和LED发光二极管GFX库。

我把源码上传到github上了，你可以前往查看我的源码。

第六步：可能的后续步骤

我知道我的代码有些杂乱，它也可以有进一步的优化。我真的希望能修复波形文件名，并直接使用随机数来创建文件名，而不必为每个操作编写文件名。但是我没有找到好的办法。

我也希望能够将伺服运动做的更平滑自然，配合眼睛的动作更加一致，现在其实伺服运动在眼睛动之后才会动。

这里，你当然可以进一步地定制你的机器人，从我的经验中可以吸取一些教训。

你可以给机器人添加不同的传感器，或者创建不同的情绪，比如坏笑、眨眼之类的。如果你仔细研究代码，你可能会想出如何改变你宠物说话的频率。

或者你可以加一个红外传感器和接收器，与它进行交互，让它关闭电视。

我正考虑给它添加一个小的单声道放大器，因为现在的声音输出比我想要的要小。

怎么样？学会了吗？这样一个具有喜怒哀乐的机器人既可抚摸，又能互动、陪伴，简直就是宠物的标配。有了TA，生活会开心很多吧！

养一只这样的宠物肯定比养猫养狗轻松许多，不用给它铲屎，不用花钱买猫粮狗粮，放在自己的办公桌上偶尔挑逗一下美极了！缺点可能是它没有猫与狗的那种手感吧！

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