封面1 / 11产品参数 · 内容说明
基于 Arduino UNO Q 的双足机器人控制系统：浏览器 Web 控制、语音指令、音乐同步舞蹈、虚拟钢琴互动，无需安装任何 App。
产品参数 · 基本信息
| 项目 | 内容 |
|---|
| 产品名称 | OTTO Bipedal Robot Control System（OTTO 双足机器人，仓库名 otto_robot） |
| 产品定位 | 桌面级双足机器人 / DIY 机器人学习平台（Web + 音乐交互） |
| 开发团队 | APLUX 阿加犀（GitHub：APLUX-Official） |
| 分类 | Motors & Robotics（Arduino 分类） |
| 开源协议 | Apache License 2.0 |
| 项目案例页 | https://projecthub.arduino.cc/aplux/otto-bipedal-robot-control-system-based-on-arduino-uno-q-09add0 |
产品参数 · 核心规格
| 类别 | 参数 |
|---|
| 结构 | 双足四舵机（4 关节：左髋 / 右髋 / 左脚踝 / 右脚踝） |
| 舵机 | 4 × DS3115 数字舵机（0–180°，中位 90°，官方标注扭矩约 2.5 kg·cm；兼容 MG996R） |
| 主控 | Arduino UNO Q（内置 WiFi，48MHz，32KB Flash） |
| 电源 | 12V 2800mAh 锂电池（稳压 5V 供舵机与主控，可脱离电脑独立运行） |
| 机身 | 3D 打印件（PLA/PETG 推荐）：躯干外壳、髋支架、腿段、脚板 |
| 扩展 | HC-SR04 超声波传感器（选配，障碍物检测） |
| 控制方式 | 浏览器 Web 界面（手机 / 电脑均可）；支持语音指令（Web Speech API） |
| 动作库 | 14 种预设动作 + 3 套预设舞蹈 + 自定义动作序列（JSON 格式） |
| 音频方案 | ① 网页发声（Web Audio API，9 种乐器音色）；② USB 扬声器发声（WaveGenerator 合成） |
| 通信 | 前端 ↔ 后端：WebSocket（Socket.IO）；后端 ↔ 硬件：Arduino RouterBridge |
产品参数 · 舵机引脚分配
详见 imgs/舵机引脚分配图.png。
| 引脚 | 关节 | 功能 |
|---|
| D3 | 左髋（YL） | 左腿前后摆动 |
| D5 | 右髋（YR） | 右腿前后摆动 |
| D6 | 左脚踝（RL） | 左脚上下倾斜（平衡控制） |
| D9 | 右脚踝（RR） | 右脚上下倾斜（重心转移） |
产品参数 · 系统架构（三层分离）
- Web 前端：舵机测试页 / 虚拟钢琴页 / 动作控制与音乐播放页（Socket.IO 实时通信）
- Python 后端：main.py（服务器与 API）、otto_core.py（正弦振荡器与动作生成）、otto_controller.py（硬件接口封装）
- Arduino 固件：sketch.ino（舵机实时控制、RouterBridge 通信、角度变化 <2° 不重复下发以减小抖动）
产品参数 · 核心算法
- 重心转移原理：髋关节交替摆动产生前进动力，踝关节上下倾斜转移重心；髋 / 踝关节相位差 90°，保证单腿支撑期平衡
- 正弦振荡器：位置 = A × sin(相位 + 初始相位) + O，舵机角度 = 位置 + 90 + 校准值（限幅 0–180°）；固定采样周期 30ms（约 33 FPS）
- 四参数动作生成：振幅 A、偏移 O、周期 T、相位差 —— 组合出全部动作
产品参数 · 动作库（14 种）
| 动作 | 说明 | 参数 |
|---|
| walk | 行走 | steps, T, direction |
| turn | 转向 | steps, T, direction |
| bend | 侧弯 | steps, T, direction |
| shakeLeg | 摇腿 | steps, T, direction |
| updown | 上下起伏 | steps, T, height |
| swing | 摆动 | steps, T, height |
| tiptoeSwing | 踮脚摆动 | steps, T, height |
| jitter | 抖动 | steps, T, height |
| ascendingTurn | 上升旋转 | steps, T, height |
| moonwalker | 月球漫步 | steps, T, height, direction |
| crusaito | 滑翔 | steps, T, height, direction |
| flapping | 拍打 | steps, T, height, direction |
| jump | 跳跃 | steps, T |
| home | 归位 | — |
产品参数 · 预设舞蹈（3 套）
- happy 快乐：摇摆 → 前进 → 后退 → 踮脚摇摆 → 归位
- dance 舞蹈：左滑步 → 右滑步 → 左滑翔 → 右滑翔 → 拍打 → 归位
- greeting 问候：摇摆 → 左弯 → 右弯 → 前进 → 归位
产品参数 · 特色功能
- 浏览器控制：无需安装任何软件，打开网页即可控制
- 虚拟钢琴：9 种乐器音色（钢琴、小提琴、吉他、长笛、萨克斯等）；音符频率映射动作（低频 C3–G3 缓慢、中频 C4–B4 标准、高频 C5–G5 快速）
- 音乐同步舞蹈：内置 4 首歌曲（APT.、极乐净土、Welcome to New York、咏春），支持上传 MP3 自动分析节拍并同步起舞
- 语音控制：说出预设指令（行走、跳跃、停止等）即可执行动作
- 安全特性：舵机角度自动限位 0–180°、动作参数范围检查、线程安全设计
- 性能优化：动作帧预计算、固定采样率保证流畅、角度变化小于 2° 不发送命令
产品参数 · 快速上手
- 按 3D 打印件说明装配机器人，舵机接到 D3 / D5 / D6 / D9
- USB 连接开发板与电脑，在 Arduino App Lab 中加载 OttoControlWebVoice 项目，配置 WiFi（教程示例密码：12345678）
- 点击 Run 启动程序，按日志输出的地址打开 Web 控制台（默认 http://<机器人IP>:8000）
- 点击 Connect 连接机器人 → 依次体验舵机测试、虚拟钢琴、动作控制与音乐舞蹈
- 注意：USB 扬声器发声版本（OttoControlUsbVoice）音效尚在完善，推荐优先使用网页发声版本
产品参数 · 说明
本页参数依据官方 GitHub README、Arduino 项目页描述与博客文档整理，如有更新以官方发布为准。
BOM清单 · 内容说明
基于 Arduino UNO Q 的 OTTO 双足机器人（Web 浏览器控制 + 语音指令 + 音乐同步舞蹈）可采购硬件 / 配件清单。 > 整理依据：官方 GitHub 仓库 README 硬件组件表、Arduino Project Hub 项目页与完整博客文档。
BOM清单 · 一、可购买硬件 / 配件
备注： > - 机器人提供两个软件版本：网页发声版（OttoControlWebVoice，推荐）与 USB 扬声器发声版（OttoControlUsbVoice）；硬件相同。 > - 工具建议：个人电脑、3D 打印机（推荐 PLA/PETG）、焊接工具、螺丝刀套装。
| 序号 | 物料名称 | 型号 / 规格 | 数量 | 用途 | 购买链接 |
|---|
| 1 | 舵机 | DS3115 数字舵机（0–180°，中位 90°；兼容 MG996R） | 4 | 腿部关节驱动：左髋（D3）、右髋（D5）、左脚踝（D6）、右脚踝（D9） | 淘宝购买：https://item.taobao.com/item.htm?id=36360286212 |
| 2 | 拓展板 | 自定义（电池供电、舵机 IO 扩展与供电） | 1 | 电源分配与舵机信号连接 | — |
| 3 | 开发板 | Arduino UNO Q | 1 | 核心控制器（内置 WiFi） | 官方商店：https://store.arduino.cc/products/uno-q-4gb |
| 4 | USB 线缆 | USB-C 转 USB-A | 1 | 连接开发板与计算机（烧录 / 调试） | — |
| 5 | 超声波传感器 | HC-SR04（可选） | 1 | 障碍物检测（扩展功能） | — |
| 6 | 电池 | 12V 2800mAh 锂电池 | 1 | 整机供电 | — |
| 7 | C-to-C 数据线 | 自定义 | 1 | 连接拓展板与开发板 | — |
| 8 | 外壳 | 3D 打印（OTTO 模型全部打印件：上盖、下盖、开关、电池盖板、左/右髋、左/右脚踝） | 1 套 | 机身结构 | 模型目录：https://github.com/APLUX-Official/otto_robot/tree/OttoControlUsbVoice/models |
| 9 | 螺丝 | 自定义 | 若干 | 组装机器人全部零件 | — |
BOM清单 · 二、官方器件清单（Arduino Project Hub）
| 类别 | 名称 | 数量 | 链接 |
|---|
| 硬件 | Arduino® UNO™ Q 4GB | 1 | 官方商店：https://store.arduino.cc/products/uno-q-4gb |
| 软件 | Arduino App Lab（开发环境） | 1 | 官方文档：https://docs.arduino.cc/software/app-lab/ |
| 工具 | 个人电脑（Personal Computer） | 1 | — |
开源协议与链接 · 一、开源协议
备注：GitHub 仓库未附独立 LICENSE 文件，再分发 / 二次开发请遵循 Apache-2.0 条款。
| 适用对象 | 开源协议 | 说明 |
|---|
| 项目（整体） | Apache License 2.0（Apache-2.0） | 来源：Arduino Project Hub 项目页许可标注（license_type: Apache License 2.0） |
开源协议与链接 · 二、相关链接
| 类型 | 链接 |
|---|
| 项目仓库（GitHub） | https://github.com/APLUX-Official/otto_robot |
| 项目案例页（Arduino Project Hub） | https://projecthub.arduino.cc/aplux/otto-bipedal-robot-control-system-based-on-arduino-uno-q-09add0 |
| 操作手册（PDF，官方） | https://projects.arduinocontent.cc/09c4773a-f085-4598-afd4-9efe57b1c920.pdf |
| 项目博客（PDF，官方） | https://projects.arduinocontent.cc/2564eb10-b07b-4e2f-a0d3-c521c39f35c7.pdf |
| 电路原理图（PDF） | https://github.com/APLUX-Official/otto_robot/blob/OttoControlUsbVoice/Schematic_2026-03-10.pdf |
| 3D 打印模型目录 | https://github.com/APLUX-Official/otto_robot/tree/OttoControlUsbVoice/models |
| 动作文档（OTTO_ACTIONS.md） | https://github.com/APLUX-Official/otto_robot/blob/OttoControlUsbVoice/OTTO_ACTIONS.md |
| Arduino UNO Q 4GB（官方商店） | https://store.arduino.cc/products/uno-q-4gb |
| Arduino App Lab（开发环境） | https://docs.arduino.cc/software/app-lab/ |
| 开发团队主页 | https://github.com/APLUX-Official |
