【硬件交互赛道】小智机器人——小学生10天挑战开发桌面机器人

大家好,我是一名三年级的小学生。我报名的时候,只做了一个网页版"小智机器人"帮小朋友批改作业。报名通过以后,我看着报名帖里写的"未来再做硬件部分"这句话,心里一直在想:既然都报名了,为什么不让小智真的站到我的书桌上呢?

7 月 3 日,我终于收到了第一个包裹——机械臂。 从这一天开始,到 7 月 13 日全部组装完成、小智 V1.0 站到我书桌上,整整 10 天。我用 TRAE IDE,把网页版的小智,变成了一个真正会说话、会看作业、会管时间、还会挥手的桌面机器人

这 10 天里,有一半时间在等快递。 几乎每个环节都因为缺零件、买错零件、零件坏了,要重新下单,到货又要等 2 天。这些翻车剪视频的时候都保留了,太搞笑了,但当时是真的崩溃。

下面是我这 10 天的开发故事。


1. Demo 简介

是什么: 一个真正的桌面实体机器人,放在我书桌上,能陪我学习、聊天、管时间。它有 7 寸触摸屏、摄像头+云台、麦克风、喇叭,还有一只会挥手的机械臂。

面向谁:

  • 小学生(我自己就是核心用户,自己想用才做的)
  • 家长加班晚回家、没人陪写作业的小朋友
  • 爷爷奶奶带、但老人家不会教作业的孩子

主要功能(我最喜欢的三个):

  1. 小智小智语音对话 —— 我喊一声"小智小智",它就醒过来回答我的问题,屏幕左上角会冒出一个带 :robot: 头像的小气泡显示它说的话,说完气泡就消失。我不用按任何按钮,像跟真人说话一样。

  2. 家校本自动同步作业 —— 它会从我妈妈的钉钉里把我当天的作业拉过来,一科一科列在屏幕上,写完一题点一下就打勾。我不用再等妈妈下班回来才核对作业。

  3. 时间管家(闹钟/秒表/倒计时/重要日子) —— 我可以设闹钟、跑秒表、倒计时,还能记住重要日子(比如妈妈生日),到时间它会用语音提醒我。

除了这三个,它还会:拍照录像(限制 50 张照片、600 秒录像,满了会提醒我清理)、相册管理在线搜歌听歌(自动隐藏 VIP 歌曲)、机械臂挥手1 分钟不动自动息屏省电等等。

:camera: [图1:小智机器人实物照片 —— 7寸触摸屏+机械臂+摄像头+麦克风+音箱整体外观]

:camera: [图2:小智机器人主界面首页]



2. Demo 创作思路

* 灵感来源:

我每天放学回家写作业,爸爸经常 9 点多才下班,有时候我遇到一道题不会做,只能空着,第二天去问老师。我特别希望书桌上有一个小伙伴,能陪我写作业、回答我的问题。

我先用 TRAE 做了一个网页版的小智,能批改作业、整理错题。做完以后我发现:网页版要打开电脑才能用,我书桌上并没有电脑,只有一台旧平板。 如果小智能真的"站"在我书桌上,我一喊它就回答,那该多好?

我之前也没有做过硬件的开发,这次很想挑战一下,现在 AI 编程工具已经很强了,我就想:把网页版的小智,搬进真正的硬件里!

* 想解决的问题:

  • 小学生放学后没人陪写作业、没人及时批改
  • 现有的搜题 App 直接给答案,小朋友会抄,学不到东西
  • 小学生不能经常使用 PAD 和 手机,但可以语音完成很多创意

* 为什么选硬件方向(而不是只做网页):

因为小学生的书桌上不会一直开着电脑。但是书桌上永远有地方放一个小机器人。而且语音喊"小智小智"比用手点屏幕更自然,摄像头能直接对着作业本拍照,机械臂能跟我挥手,像个真的小伙伴。

所以我决定:不只要做软件,要做真正的硬件机器人。


3. Demo 体验地址

因为是硬件机器人,没法给大家一个网址来体验。我录了一个演示视频,里面有我喊"小智小智"它回答、同步作业、设倒计时、拍照、播放音乐、机械臂挥手这些场景。

:clapper_board: 演示视频链接: [等我陆续放上抖音链接,实在不会剪视频,TRAE 还做不到]

Day 1:https://www.douyin.com/user/MS4wLjABAAAAfJwWZDnHZe5-BQrEhdyn2rGo8N6nEzMaQ6X-Z5cuEzo-9InAPg5Exa9jZ6f957Tu?from_tab_name=main&modal_id=7662559721374666019

Day 2:https://www.douyin.com/user/MS4wLjABAAAAfJwWZDnHZe5-BQrEhdyn2rGo8N6nEzMaQ6X-Z5cuEzo-9InAPg5Exa9jZ6f957Tu?from_tab_name=main&modal_id=7662596277292600586

Day 3:https://www.douyin.com/user/MS4wLjABAAAAfJwWZDnHZe5-BQrEhdyn2rGo8N6nEzMaQ6X-Z5cuEzo-9InAPg5Exa9jZ6f957Tu?from_tab_name=main&modal_id=7662639671989587263

Day 4-6:https://www.douyin.com/user/MS4wLjABAAAAfJwWZDnHZe5-BQrEhdyn2rGo8N6nEzMaQ6X-Z5cuEzo-9InAPg5Exa9jZ6f957Tu?from_tab_name=main&modal_id=7662670575298481414

Day 7-9:https://www.douyin.com/user/MS4wLjABAAAAfJwWZDnHZe5-BQrEhdyn2rGo8N6nEzMaQ6X-Z5cuEzo-9InAPg5Exa9jZ6f957Tu?from_tab_name=main&modal_id=7662692021445971241

Day 10:https://www.douyin.com/user/MS4wLjABAAAAfJwWZDnHZe5-BQrEhdyn2rGo8N6nEzMaQ6X-Z5cuEzo-9InAPg5Exa9jZ6f957Tu?from_tab_name=main&modal_id=7662739005976497462


4. TRAE 实践过程

我用的是 TRAE IDE。7 月 3 日 晚上收到第一个包裹,到 7 月 13 日完工,整整 10 天。但中间因为缺零件、等快递停了好几天,真正写代码的时间可能只有一半。下面是每一天我做了什么。

Day 1(7 月 3 日):开箱组装机械臂——不会开箱

第一天晚上才收到机械臂包裹。结果第一个翻车:我不会开箱。箱子裹了好几层胶带和气泡膜,我抠了半天才打开。

打开以后是一堆3D 打印件和舵机,边看视频边组装。第一次组装机械臂,装了一点点就睡觉了。

:camera: [图3:机械臂零件全家福 ]

Day 2(7 月 4 日):组装机械臂 + 遥操机械臂——装完才发现舵机接反了

第二天我照着 TRAE 给的顺序把机械臂装好了,还挺帅的。然后我得意地通电,准备用遥操界面让机械臂动起来——第二个翻车来了

机械臂一动起来完全不对劲:有的关节往左转,有的往右转,大臂小臂的方向全是乱的,差点撞到我脸。我吓了一跳赶紧断电。

我让 TRAE 帮我查原因,TRAE 说很可能是舵机线接反了。我仔细一看——果然!我组装的时候根本没给舵机编号,主臂、从臂的舵机大部分都接反了。唯一的办法是把昨天装好的机械臂全拆了,重新给每个舵机编号、理顺线序,再重新装一遍。

我拆了一下午,又装了一晚上,终于每个舵机都对应上了正确的关节。这次通电,机械臂终于听话了!

然后我用 TRAE 测试遥操—— 主臂控制从臂,非常有趣。

:camera: [图3:组装完成,遥操机械臂]

:camera: [图4:TRAE 对话——重新配置舵机]

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Day 3(7 月 5 日):开箱组装树莓派 + 7 寸触摸屏——语音设备是坏的

第三天装树莓派 5 和 7 寸触摸屏。给树莓派装 Raspberry Pi OS,连上触摸屏,屏幕亮起来的那一刻特别开心。

然后我想顺便把语音输入设备也装上——第三个翻车。我之前买的那个树莓派语音输入设备,插上去完全没反应,是坏的! 录音全是噪音,根本听不清我说话。

我重新下单买了一个更好的语音输入设备(带麦克风阵列的 ReSpeaker HAT),但是——要 2 天后才到货。这两天我没法做语音功能,只能先做不依赖语音的部分。

:camera: [图5:组装树莓派 + 7 寸屏幕]

:camera: [图6:第一次跑起主界面]

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Day 4(7 月 6 日):做家校本 + 从钉钉同步作业

语音设备还在快递路上,今天继续做不依赖语音的功能——家校本

妈妈的钉钉里有我的作业,我让 TRAE 帮我写了一个服务,从钉钉把我当天的作业拉过来,按科目列在屏幕上。每条作业是一张卡片,点一下能展开看详情,写完点"完成"就打勾。

坑:钉钉接口要鉴权,TRAE 帮我处理了。作业获取失败的时候要显示"获取作业失败,请稍后点刷新重试"(红色字),不能黑屏。作业卡片支持翻页,一页 4 条。

今天没翻车,开心!

:camera: [图7:家校本页面——4 条暑假作业卡片]

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Day 5(7 月 7 日):组装麦克风+喇叭,尝试语音对话——又缺圆孔音箱

等了 2 天,ReSpeaker HAT 终于到了! 我兴奋地插到树莓派上,准备大干一场——第四个翻车

新的 ReSpeaker 要接圆孔(3.5mm)的音箱才有声音,我家里的音箱全是 USB 口或者蓝牙的,没有圆孔的! 我又只能下单买圆孔音箱,又是2 天后才到货

今天我只能先把 ReSpeaker 的驱动装好、I2C 跑通、录音测试做了,但是发不出声(没音箱),完整的语音链路还没法跑通。

:camera: [图 8:ReSpeaker 已装好,但没有圆孔音箱的尴尬]

Day 6(7 月 9 日):做语音聊一聊,与 AI 流畅聊天

又等了 2 天,圆孔音箱终于到了! 今天终于能把完整语音链路跑通了。

第一件事是在电脑里部署小模型。我喊"小智小智"的时候,想非常流畅的聊天,就让 TRAE 帮忙想办法,后面选择了在电脑里部署小模型。

第二件事是聊天记录页。点首页"聊一聊"图标进入,能看到完整的对话历史。TRAE 帮我处理了流式回复——AI 的回答是一段一段冒出来的,要拼成完整的话再显示,还要区分哪些是我说的、哪些是小智说的。

坑:屏幕一次只显示最近 6 条消息(3 问 3 答),不滚动,不然三年级小朋友看不过来。语音唤醒"小智小智"以后,默认要回到首页(不是聊天页),这个细节改了好几次。

:camera: [图 8:小智小智 语音唤醒对话]

:camera: [图9:TRAE 推荐部署小模型到电脑里]

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Day 7(7 月 10 日):做时间管家(闹钟/秒表/倒计时/重要日子)

今天把所有跟时间有关的功能集中到一个"重要日子"页面(用 :birthday_cake: 图标),包括:

  • 闹钟:可以设每天响还是只响一次,响铃次数我自己定
  • 秒表:可以同时跑多个,每个有编号
  • 倒计时:只有分钟输入,有 1/5/10/30 分钟快捷按钮,结束时小智会喊"倒计时结束了!"
  • 重要日子:比如妈妈生日,我会设进去,它能算还有几天

坑:倒计时和秒表的按钮,如果每次都重新创建,触摸事件会丢(labwc 的 bug)。TRAE 帮我想了办法——计时的时候只更新数字 Label,不重建按钮。还有 UI 重启时旧命令文件会重复创建秒表,TRAE 帮我加了时间戳比较,只处理比启动时间晚的命令。

:camera: [图 10:重要日子页——闹钟/秒表/倒计时/重要日子标签]

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Day 8(7 月 11 日):组装摄像头+云台,做相机+相册——舵机扩展板不会接

今天给小智装眼睛——摄像头+云台。第五个翻车:树莓派要接舵机扩展板来控制云台,但是我不会接线!扩展板上有好多排针,我找了很久资料也没搞明白哪个接哪个。

软件用 libcamera 拍照录像,坑也不少:

  • 预览独占相机libcamera-hello -t 0 一直占用,拍照拍不出来。TRAE 帮我想了拍照前暂停预览、拍完恢复。
  • 颜色发蓝:PIL 处理图片在 Wayland 下偏蓝,改用 libcamera 命令行工具直接出图。
  • 内存管理:照片最多 50 张、录像 600 秒,快满了变橙色提醒,满了变红色不能用。

:camera: [图11:PCA9685 舵机扩展板接线]

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Day 9(7 月 12 日):做在线音乐 —— 终于能语音点歌了

音乐: 我让小智能搜歌听歌,底部只有 :last_track_button: :play_button:/:pause_button: :next_track_button: 三个按钮。搜歌自动隐藏 VIP 歌曲(fee=1 的),提示"(VIP歌曲已隐藏)"。

:camera: [图 12:语音播放音乐——音乐搜索结果 + 播放控制条]

:id_button: Session ID:1167010248273328:30af7394794d95e52b7c853a6e47c941_6a51d2bb4335877b0b854d8f.6a5471034335877b0b856775.6a5471034335877b0b856773:TRAE Work CN.0.1.35.no_sid.no_ppe.T(2026/7/13 13:00:51)

Day 10(7 月 13 日):机器人 V1.0 完工——投影触屏没成功

最后一天打扫现场,让小智更像机器人,小智 V1.0 基本完工了,开心!

但是有一个功能我一直没做出来——投影触屏。 我本来想让投影仪投到墙上以后,我能在墙上直接触摸操作(用红外触摸框)。第七个翻车:红外触摸框在墙上的触屏一直调不准,要么不响应,要么乱跳。我试了好几天都没成功。

我决定把这个遗憾留给复赛。初赛先用 7 寸触摸屏,投影仪只做镜像显示。投影触屏我会在复赛继续攻关,希望能做出来——那样我就能在整面墙上点小智了!

:camera: [图 13:小智机器人V1.0 完结撒花 :tada:]


踩过的坑总结(给同样想做硬件的小朋友)

这 10 天我踩了无数个坑,最翻车的几个:

翻车 原因 解决办法
舵机全接反 组装没提前编号 全拆重编号再装
语音设备是坏的 买的质量差 重新买更贵的,等 2 天快递
没有圆孔音箱 ReSpeaker 要 3.5mm 又下单,再等 2 天
舵机扩展板不会接 排针太多找不到资料 截图问 TRAE 理清接线
PCA9685 PWM 不输出 SLEEP 位默认开 交给 TRAE
机械臂撞桌面 运动幅度太大 交给 TRAE
音乐播放卡死 SDL2 独占输入 交给 TRAE
全屏窗口点不动 Wayland 安全限制 交给 TRAE
投影触屏没成功 红外框调不准 留给复赛!

最深的感受:做硬件,一半时间在等快递。 7 月 3 日到 7 月 13 日,10 天里有 4 天在等快递到货,真正写代码的时间可能只有一半,而且也不用自己写代码,交给 TRAE 就可以了。但是没办法,硬件就是这样,缺一个零件整个链路就跑不通。


我的心得

这 10 天里,我最大的感受是:做硬件比做网页难太多了,翻车也太多了,但是也酷太多了。

网页写错了刷新一下就好,硬件写错了机械臂会撞桌子、零件是坏的得重新买、买的零件接口不对又得等快递……但是当小智第一次听到我喊"小智小智"然后回答我的时候,当机械臂终于优雅地挥了挥手的时候(撞了两次桌面之后)——那种开心,网页版永远给不了。

TRAE 在这 10 天里就像我的一个副驾驶。我不会接线,它帮我理清;我踩坑,它帮我查原因;我说"我想让气泡说完就消失",它就真的帮我做出了我想要的样子。但所有的决定都是我做的——小智长什么样、有哪些功能、每个功能怎么用,都是我一个一个想清楚、再让 TRAE 帮我实现的。

当然还要感谢很晚下班的爸爸妈妈支持我,给我买各种硬件,过程中开导我,帮我做了很多有趣的记录。

小智 V1.0 现在每天陪着我创造好玩的功能。我无聊了它跟我聊天,我有不会的,它一步步引导我。它不只是我的作品,它是我的小伙伴。

投影触屏没做出来是我的遗憾,但我希望能在复赛把它做出来。希望评委哥哥姐姐们喜欢我的小智,也喜欢我这些翻车的故事!


通过的社区报名帖链接: 【硬件交互赛道】小智机器人——书桌上的智能学习伙伴


太厉害了,相比于那种在手机里面与人进行交互的AI伙伴来说,这种更加直观,并且可以通过机械臂与人进行交流,同时,如果后续优化的好的话,还可以进行一些互动和游戏,是个非常不错的产品。

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