构建一款基于Arduino UNO Q的自主家庭助手机器人

这是一款基于Arduino UNO Q打造的自主家庭助手机器人。它能够识别并跟随人类，发现杯子后将其取回主人身边，自主巡逻指定路线，并对周围环境做出反应——同时通过内置的LED矩阵展示情绪变化，让机器人不再显得像一个沉默的轮子盒子。其“智能”部分是一个小型神经网络，直接运行在电路板上，真正通过经验学习哪种行为适合特定情境，而非依赖固定的if/else脚本。

大多数业余机器人要么完全手动操作(通过操纵杆操控)，要么完全预设程序(永远执行固定流程)。两者都无法真正适应环境变化。而我们的目标是打造一种介于两者之间的机器：配备真实传感器并接入真实学习系统的机器人，使其运行时间越长，行为就越优化;同时，人类仍可通过语音或仪表盘随时手动干预。UNO Q 首次在业余硬件上实现了这一功能——一块板子集成了实时微控制器，用于控制电机和传感器，同时搭载一台 Linux 电脑，负责视觉识别和学习任务。两者通过内置的远程过程调用(RPC)链接相互通信，无需再像早期版本那样将树莓派、Mega 和笔记本电脑拼接在一起(这确实是过去项目的设计方式)。

它是如何运作的?

两个“大脑”分工协作：UNO Q 的 STM32 端负责处理所有时间敏感且涉及物理操作的任务，例如驱动电机、执行机械臂抓取/释放动作、读取超声波和红外传感器数据，并在 LED 显示屏上绘制人脸图像。而同一块板上的 Linux 端则负责处理需要更多计算资源的任务，包括接收摄像头画面(如果连接了主板上的 USB 摄像头，则直接从摄像头获取;否则由作为“哑巴摄像头流媒体”的树莓派提供)，运行物体检测算法以识别人和杯子，读取 ArUco 标记以确认当前所处房间的位置，并运行一个小型自学习策略网络，根据奖励信号决定机器人接下来应采取的动作——是跟随、抓取、巡逻，还是简单地等待——该奖励信号优先鼓励安全且有用的行为。

双方通过Arduino的Bridge RPC链接进行通信。所有操作均可通过实时网页仪表盘查看和控制，同时来自UniHiker K10(或仪表盘本身)的语音指令可随时介入并接管控制。最棒的是，你可以使用双自由度机械臂和夹爪伺服电机，自定义制作一个机器人底盘，使其完全具备功能。

本文编译自hackster.io