构建一个交互式机器人眼球，能够检测附近的人，逼真地环顾四周，并显示“我看见你。”

我们为我的工程预备二年级老师陈老师创建了这个项目。我们的想法不仅仅是制作一个枯燥的监控摄像头，而是希望利用自己的技能和资源，打造出一个看似有生命且能主动反应的眼睛。除了陈老师课堂上的成绩外，最激励我们的是证明自己是优秀的工程师，并成为大学的理想申请者。在启动这个项目时，我们希望设计出一个逼真的眼睛，当有人靠近时能够做出反应。我们希望这个眼睛能移动、眨眼并发光，同时当它发现有人在附近时，LCD屏幕上会显示“检测到运动”。

机械原理说明：

超声波测距仪连接到一个可在0至90度之间旋转的伺服电机。当超声波测距仪检测到距离30厘米内的物体时，Arduino NANO会接收到信号，提示“objectdetected”为真，“eyeactive”应变为真。Arduino NANO随后指令伺服电机缓慢地从0度旋转至174度，从而打开眼睑。眼球实际位于眼睑支架(下眼睑)上，并通过伺服电机在78至112度之间旋转。上眼睑也会随机在0至174度之间摆动，以模拟眨眼动作。这样就有效营造出眼睛活动并眨眼的效果，看起来十分逼真。由于眼睛仍处于活跃状态，LCD屏幕上还会显示“我看见你……”。同时，计数器会记录自超声波测距仪检测到运动以来的时间。若连续5个计数周期未检测到任何运动，则眼睛将被关闭。上眼睑从174度回退至0度，眼睛也恢复至默认位置的90度。此时LCD屏幕清空，循环重新开始，超声波测距仪继续寻找移动目标。

我们于2026年4月1日启动了这个项目，当时我给伊夫发短信，询问他是否愿意成为陈先生项目中的搭档。他立即回复并同意，当晚我们将通话进行头脑风暴。在头脑风暴过程中，我已经有了一个构想：要重现《指环王》中的“万眼之眼”。伊夫认同这个想法，并进一步提出使用液晶显示屏(LCD)的建议。我们决定制作一个逼真的眼睛，当检测到附近有动静时，眼睛会眨眼并旋转，同时LCD还会显示附近的运动情况。当晚我们完成了头脑风暴和整体项目的规划，随后进入课堂，正式启动项目。我们首先制作了一个原型，开始编写代码，确保传感器本身能按照我们的设想正常工作。

我们花了三天时间，才成功制作出一个能正常运行的原型，配备了工作代码和多个传感器(3个舵机、LCD显示屏、超声波测距仪、面包板和Arduino NANO)。代码和传感器对我们来说从来不是什么大问题，但没想到接下来会遇到巨大的挑战。我们需要在TinkerCAD中创建一个3D打印模型。尤其在使用TinkerCAD时，我们遇到了不少困难，软件和工具经常出现故障，数值也常常出错。我记得有一次我让TinkerCAD把5厘米转换成毫米，结果系统显示5厘米等于15毫米。尽管如此，我们仍坚持不懈，用现有的工具尽力完成了任务。在3D建模过程中，我们遇到了几个关键问题。在第一个版本中，我们一直难以弄清楚如何让上眼睑和下眼睑的机构运作起来。于是我们安装了两根横梁，一根在上方，一根在下方，并用一块方块将其抬高。

梁太细，无法有效发挥作用，整体结构也较为松散。陈先生迅速批评了这个模型，并督促我们进行更深入的研究。在我们的第二个版本中，我们设计了一个更加合理的结构：不再移动下眼睑，而是将下眼睑作为眼球的支撑架。从下眼睑支架上，向上延伸两条矩形梁，上面有孔可让上眼睑卡入。最后，一个矩形部件连接到上眼睑上的梁，使伺服电机通过与该矩形部件的连接来驱动上眼睑运动。伊夫(Yves)恰如其分地将这个矩形部件命名为“Wheely”(轮子)。这个模型前景更佳，我们便将其发送给陈先生进行3D打印。陈先生打印后报告说，模型大小和拇指差不多。我们并未意识到自己设计时使用的是英寸而非厘米单位。在发现问题并调整3D打印机设置为英寸后，仍遇到测量问题。我们发现是TinkerCAD软件出了问题，于是必须自行寻找数学方法来转换这些尺寸(最终结果是比例放大了1000%)。

随后我们意识到上眼睑与眼球之间的距离过大，因此在第三版中，我们将上眼睑的孔洞位置降低。同时，我们也需要调整第三版中关于眼球伺服电机的一些尺寸问题。打印完成后，模型整体效果尚可，但眼球太大，导致无法正常移动，于是我们在第四版中进一步缩小了眼球的尺寸。此外，为了增强稳定性，我们还增大了下眼睑侧面的横梁。在第五版也是最后一个版本中，我们修正了更多尺寸问题，将上眼睑的横梁加大以防止其脱落，并采用矩形孔代替圆形孔，使“轮子”结构更加稳定。总体而言，这个版本是可行的，但存在两个问题：一是眼球伺服电机导致眼球与下眼睑支架略有偏移;二是传感器和各部件之间必须保持非常精确的距离才能正常工作，这迫使我们不得不采取困难的手位来完成项目。经过头脑风暴后，我们决定为该项目搭建一个平台。通过使用一个平台，我们能够解决眼球对齐问题，保持各部件之间的特定距离，合理组织组件，并使整个项目看起来更加整洁美观。我们的VISOR平台首个版本运行完美，充分体现了我们在3D建模方面的进步。项目组装完成后，我们只希望让它看起来更酷炫。我们首先订购了一款眼球贴纸，以让眼睛更加生动逼真。接着，我们着手优化代码。

我们在代码中加入了一段轻微的闪烁效果，使眼睑的开合速度变得缓慢，看起来更加逼真且美观。接着我们编写了代码，让眼球在随机间隔时眨眼，进一步增强了眼睛的生动感。最后，Yves 对项目名称“VISOR”感到厌倦，于是我们决定将作品的正式名称保留为“VISOR”，而个人名字则定为“Fredrick”，别问为什么。

我们成功地制造出一只能够对周围运动做出反应的眼睛，它会睁开、眨眼、移动眼睛，并在液晶屏幕上显示“我看见你……”。我们最初的目标中唯一没有直接实现的是让眼睛发光。起初我们认为这很简单，只需在眼睛内部加一个LED即可。然而，很快我们就放弃了这个想法，因为发光会破坏眼睛的逼真感，而且在电线和伺服电机的布局上也难以协调。

本文编译自hackster.io