// PROJECT_014 / DUAL-ARM AI DESK ROBOT
AI 项目 · 双臂协作 · 视觉交互

双臂表情桌面机器人Qubit

Qubit 把两套六自由度机械臂、像素表情、环境灯光和视觉能力装进同一张工作台。它既能跳舞、抓取和复现动作,也是一套可以继续接入 LeRobot、计算机视觉与 AI 策略的开源双臂实验平台。

Raspberry Pi 52× SO-10012× STS3215Python + LeRobot
安装在洞洞板工作台上的 Qubit 双臂表情桌面机器人
QUBIT · DUAL-ARM DESK ROBOT双臂协作 · 像素表情 · 开源 Python 控制
01 双臂2 套 SO-100 / 12 个舵机
02 表情16×16 LED 像素屏
03 控制Python / LeRobot / Flask
04 视觉Pi Camera + OpenCV
// 01_CAPABILITIES

不仅会做表情,还能真正动手

Qubit 的核心价值是双臂与表情系统同时可编程:动作、眼神和灯光可以组合成完整演出,也可以作为视觉与具身智能实验的硬件底座。

🦾

双臂独立控制

左右机械臂各有 6 个串行舵机,可单独运动,也能同步完成抓取、递送与编排动作。

👀

丰富像素表情

16×16 iDotMatrix LED 显示动态眼睛;代码资料中包含多组启动、情绪、跟踪与待机 GIF。

🎬

录制与回放

网页控制器支持关键帧、动作录制、缓动、循环与序列串联,适合制作舞蹈和演示。

📷

视觉与 AI 扩展

可接 Pi Camera,通过 OpenCV 做人脸跟踪,并继续接入 LeRobot 或自己的 AI 控制策略。

// 02_HARDWARE

双臂系统的核心硬件

这个项目的成本和复杂度明显高于普通 ESP32 桌宠。建议先完成单臂,再复制到第二臂,最后接入表情、灯光与摄像头。

COMPUTE

树莓派 5

运行 Python 控制程序、本地 Flask 面板、摄像头与动作编排。推荐 4GB 或 8GB,并准备 32GB 以上 MicroSD。

DUAL ARMS

2× SO-100 机械臂

每臂 6 个 Feetech STS3215 串行总线舵机,共 12 个;每臂配独立 Waveshare 电机控制板。

POWER

独立舵机电源

每套机械臂使用 7.4–7.5V、至少 5A 的独立电源;树莓派使用自己的 5V/5A USB-C 电源。

FACE

16×16 iDotMatrix

通过蓝牙推送像素表情动画,支持眨眼、开心、生气、睡眠、故障和眼球跟踪等效果。

LIGHT

双 WS2812B 灯管

左右两侧环境灯可编程显示颜色、呼吸和脉冲效果,与动作和情绪同步。

VISION

Pi Camera v3

可选摄像头用于人脸检测与跟随;也可替换为 USB 摄像头并在配置中指定设备编号。

// 03_ASSEMBLY

建议按“单臂 → 双臂 → 表情”复刻

先把机械和供电跑通,再叠加视觉、灯光和复杂动作,可以显著降低故障定位难度。

主要物料清单

  • 01 Raspberry Pi 5 ×1
  • 02 SO-100 机械臂结构 ×2
  • 03 STS3215 C001 舵机 ×12
  • 04 Waveshare 舵机控制板 ×2
  • 05 7.5V / 5A 电源 ×2
  • 06 树莓派 5V / 5A 电源 ×1
  • 07 16×16 iDotMatrix LED ×1
  • 08 WS2812B 灯管 ×2
  • 09 有源 USB Hub ×1
  • 10 Pi Camera v3(可选)
  • 11 洞洞板与固定夹具
  • 12 3D 打印结构件与紧固件
每个跟随臂建议统一使用 1/345 减速比的 STS3215 C001。购买前再次核对舵机型号、减速比、控制板接口和电源插头规格。

八步完成基础搭建

打印并检查结构件

按 MakerWorld 文件打印头壳、支架、肩部、底板和走线件;承力结构优先 PETG,装饰件可用 PLA+。

先组装一套机械臂

确认每个关节活动顺畅、螺丝没有过紧,串联 6 个 STS3215 并记录舵机 ID。

连接独立控制与供电

机械臂控制板通过 USB 接树莓派,舵机电源单独接入 7.5V 电源,不要由树莓派 USB 口给舵机供电。

完成单臂校准

先扫描串口和舵机 ID,再以低速运行校准,确认零位、方向和软限位无误。

复制第二套机械臂

第二臂使用独立串口、控制板和电源,避免两臂 ID 与设备路径混淆。

固定工作台与安全范围

把双臂牢固安装到洞洞板或刚性支架,预留夹爪、墙面和屏幕之间的安全距离。

安装表情、灯管与摄像头

固定 LED 矩阵、左右灯管和摄像头,整理 USB、供电与信号线,避免进入机械臂运动范围。

低速测试完整动作

先测试单关节,再测试单臂,最后执行双臂动作。确认紧急停止方式后再提高速度和负载。

供电安全:两套机械臂必须使用满足电流要求的独立电源,禁止从树莓派 USB 端口直接给舵机系统供电。首次动作测试不要把手放在关节或夹爪附近。
// 04_PRINTING

3D 打印建议

模型页给出的配置适合作为起点;不同打印机和材料存在收缩差异,舵机座与转轴孔建议先试打关键小件。

0.20 mm 层高兼顾结构精度与打印时间
40% Gyroid承力框架保持足够强度
PETG 承力件主体框架、肩部和颈部
支撑开启机械臂关节支架重点检查
打印提示:单臂全部结构件预计需要约 8–12 小时,实际时间取决于打印机、层高与支撑。装舵机前清理支撑和毛边,避免硬压导致外壳开裂。
// 05_SOFTWARE

Python 控制、动作编辑与表情系统

代码资料以 Python 为主。仓库中的双臂控制服务提供本地网页界面,可调关节、记录动作、组合序列并查看摄像头画面。

01 · SYSTEM

准备树莓派环境

  • 安装 Raspberry Pi OS 64-bit。
  • 准备 Python 3.10+、Git 和虚拟环境。
  • 连接两块控制板并确认串口路径。
02 · LEROBOT

配置双臂

  • 安装项目依赖与 LeRobot。
  • 在配置中填写左右机械臂端口。
  • 扫描 ID,分别执行校准与零位测试。
03 · DASHBOARD

启动本地面板

  • 运行双臂控制服务。
  • 在浏览器中调整关节与关键帧。
  • 录制、保存、循环并串联动作序列。
04 · EMOTES

配置像素表情

仓库包含 72 个 GIF 表情素材,覆盖启动、情绪、待机、跟踪和故障风格,可继续替换为自己的动画。

05 · CAMERA

启用视觉跟踪

安装 OpenCV,启用 Pi Camera 或 USB 摄像头,再测试人脸检测、画面预览与跟随逻辑。

06 · AUTOMATION

组合完整演出

把双臂关键帧、表情 GIF、RGB 灯光和提示音组合成欢迎、抓取、跳舞或直播演示流程。

配置提醒:开源仓库中的默认串口、舵机 ID 和蓝牙地址只是示例。必须按自己的硬件修改,且第一次运行动作时先降低速度并缩小关节范围。
// 06_DEBUG

首次调试顺序

双臂项目最怕同时引入机械、供电、串口和软件问题。严格按单变量顺序测试。

1. 只通树莓派检查系统、Python 与摄像头
2. 只接左臂扫描 ID、校准、低速动作
3. 再接右臂确认独立串口与供电稳定
4. 最后联动加入表情、灯光和动作序列
// 07_VIDEO

观看双臂机器人实机演示

先观察机械臂安装方向、动作范围和表情屏效果,再决定自己的工作台布局与配色。

播放器无法加载时,前往哔哩哔哩观看完整演示 →