毕业设计选题时，不少同学陷入两难：技术深的项目工程量大、难以按期完成；易实现的题目又同质化严重、缺创新。尤其是机械电子融合的机器人领域，机械设计、运动控制、多传感器融合、AI视觉/语音等难题让本科生望而却步，但恰恰是这类挑战，最能体现工科生综合能力，让毕设从 “电子钟”“数据采集器” 中脱颖而出。
华清远见小智AI桌宠机器狗，恰好就是这样一个项目，完美契合了毕业设计对综合性、创新性和实践性的要求。它没有追求工业级机器人的复杂度，而是以恰到好处的技术深度与趣味性，构建了一个完整的软硬件协同系统：STM32F103 精准控制五个舵机，实现站立、进退等动作；ESP32-S3赋予其理解 “小元，握个手” 等自然语言指令的能力，并语音反馈状态。这一双核架构设计，既体现了现代机器人系统的典型分层思想，又巧妙避开了单芯片难以兼顾实时控制与AI计算的难题。
更难得的是，项目融入情感化设计 —— 机械狗能听懂指令、回应，甚至用摇尾巴表达 “开心”，不再是冰冷模型，这种技术与情感的融合，是机器人发展前沿，也是企业看重的系统思维。有限毕设周期内，“小元” 既能展示你的嵌入式开发、多传感器融合、机械设计、AI 集成等专业能力，又能体现对用户体验的理解 —— 这正是从学生到工程师转变所需的综合素养。接下来，咱们一起来看看这个 “会思考的机器人伙伴” 如何实现的。
01 项目简介
本项目旨在开发一款集智能交互与灵动运动于一体的小智AI桌宠机器狗。它深度整合了仿生步态、趣味动作、姿态感知、语音交互与AI视觉识别等核心功能，通过高度协同的“感知-决策-执行”闭环系统，展现出一个智能体的完整行为逻辑。
小智AI桌宠机器狗不仅能完成前进、转向、蹲下等基础仿生步态，更可实现握手、抖腿、伸懒腰、自我介绍等一系列拟人化趣味动作，实现灵活而富有表现力的运动控制。其姿态感知系统通过融合六轴与地磁传感器数据，精准解析机身状态，确保了动作执行的精准与稳定。同时，它借助ESP32-S3核心连接的“小智AI服务器”以及USB摄像头、电脑、视觉云平台等，构建了AI视觉识别与语音交互系统，不仅能够通过语音交互，还能够通过摄像头感知环境，实时识别目标并进行智能语音反馈，实现“看得懂、听得见、说得出”的生动交互体验。
这一切高效的功能整合，得益于其独特的STM32F103 + ESP32-S3 双核心主控架构。STM32F103作为实时控制核心，专精于5路舵机的精准驱动与多传感器数据的即时采集；ESP32-S3作为智能决策核心，则负责处理语音识别、视觉数据通信、图形界面、云端AI交互等复杂任务。两者通过高速串口紧密协同，实现了实时控制与高端智能的完美解耦与无缝衔接，为系统的稳定性、扩展性与实时响应能力提供了坚实的硬件基础。
小智AI桌宠机器狗不仅是一个功能丰富的智能硬件产品，更是一个前沿的具身智能机器人系统实践平台。它集成了电源管理、运动控制、环境感知与人性化交互等模块，为机器人学、嵌入式开发、物联网、人工智能等领域的教学、科研、竞赛、毕业设计及项目实践提供了高度集成且支持二次开发的开放创新的理想载体，极具学习价值与开发潜力。本产品也将持续进化，更多精彩功能正在路上，例如通过手机APP进行灵活控制等，敬请期待！
可在视频号“小元实验室”查看完整视频
机器狗主控板-F103&ESP32-S3双核开发板介绍：
这是一款能让你的STM32项目瞬间拥有联网和AI能力的双核开发板，集成了STM32F103和ESP32-S3。两个核心都可以独立运行，也可以协同工作。对于初学者来说，你可以把它当成两块板子来分别学习（STM32F103开发板+ESP32-S3开发板）。对于项目实战来说，可以让它们分工合作——ESP32作为“AI大脑”，STM32作为“控制双手”，低成本实现更复杂、更稳定的高级应用。
02 设计目标
- 实现双核协同控制架构：
ESP32-S3：作为“大脑”，实现与“AI 小元”的稳定连接、语音指令的识别与解析、以及向STM32发送命令。
STM32F103：作为“小脑”，实现对所有舵机的精确 PWM 控制、实时读取传感器数据，并确保运动的快速响应与稳定性。
- 实现基础运动与仿生动作：
实现四足机器人的基础步态，能够稳定地前进、后退。
能够通过差速转向或身体扭动实现左转、右转。
完成富有表现力的仿生动作，如蹲下、握手、抖腿、伸懒腰、打招呼等。
- 集成关键状态感知与检测功能：
电源检测：实时监测电池电压。
姿态检测：通过六轴传感器实时获取机械狗身体的姿态角（俯仰、横滚）。
方向辨别：利用地磁传感器数据，辨别机械狗的方向。
AI 视觉识别：基于 ESP32-S3 的 USB 摄像头接口，可外接独立摄像头，实现图像采集与基础 AI 视觉识别功能，摄像头为独立配置，未与机械狗主体集成，按需外接使用。
03 系统架构总览
本项目采用主从式双核架构，以ESP32-S3 作为上层决策与通信大脑，以STM32F103 作为底层实时控制核心。两者通过异步串口（UART） 进行指令与数据的交互，实现了高层智能决策与底层精准控制的解耦，保证了系统的实时性、稳定性和可扩展性。
04 项目实现关键点
双核架构协同设计：
ESP32-S3 负责智能决策与语音交互，STM32F103 负责实时舵机控制与传感器采集，通过 UART 串口解耦协作。
软硬件模块化集成：
硬件按控制器、执行机构、传感器等模块化设计，软件采用分层架构，支持功能扩展。
仿生步态设计：
基于MG90S舵机特性与对角步态算法，通过PWM平滑控制技术，实现前进、后退、转向等基础步态的稳定执行，步态自然且符合四足运动规律。
趣味动作实现：
集成握手、伸懒腰、跳跃、抖腿、前后摇晃、左右摇晃等多样化拟人化动作，通过精准的舵机角度控制与动作时序规划，提升交互趣味性。
姿态检测技术实现：
基于QMI8658A 六轴惯性测量单元，实时获取机械狗俯仰、横滚角度，精准识别站立、侧倒、倒立等姿态状态，为运动控制提供数据支撑。
语音交互闭环实现：
集成 “AI 小元” 助手，实现语音唤醒、指令识别、动作执行与语音反馈的完整流程。
AI 视觉识别支持：
依托 ESP32-S3 的USB 摄像头接口，可外接独立摄像头，实现图像采集与基础AI视觉识别功能，具备视觉拓展潜力。
多指令执行机制：
通过指令队列管理与 FreeRTOS 并发任务，支持连续接收多条指令，按 “先进先出” 原则依次执行，同时实现指令互斥与队列满预警，避免动作冲突与指令丢失。
可靠通信协议设计：
自定义 9 字节固定帧结构与校验机制，支持 16 类核心指令的下发与响应。
状态感知与安全机制：
实时采集电池电压、姿态角、方向数据，实现设备安全与运行稳定控制。
05 涉及学习技术点
双核控制器（ESP32-S3/STM32F103）协同开发及应用
舵机与步态控制技术
姿态检测技术
多指令执行
多传感器数据处理
串口通信与自定义协议设计
开发框架实操
语音交互技术实现
AI视觉识别
锂电池电源管理
3D 打印机械结构设计、装配与调试
外设接口开发（摄像头、显示屏、音频模块、存储模块）
06 项目实现步骤
完整的实验步骤目录如下图。
07 项目创新拓展
小智AI桌宠机器狗：你的全能毕设创新平台
小智AI桌宠机器狗，支持成品发货，也支持学生在成品基础上进行二次开发，而且我们还会提供舵机驱动板的文件及机器狗外壳的3D打印文件，满足学生充分的DIY创新需求，广泛适用于不同专业层次的学生。
关注毕设的小伙伴们，也可以用我们的平台进行充分的入门学习及超多项目案例练手，然后可以从交互方式、应用场景等不同维度进行创新。而且我们机器狗的主控板配套众多项目库，涵盖智能家居、健康关怀、环境感知等领域，可以作为你的灵感来源。这些项目案例与机器狗项目可以进行融合创新拓展，打造出你独一无二的毕设课题。
比如将“桌面陪伴”升级为某一个具体场景下的应用：
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结合我们的AI厨房安全卫士项目+机器狗，开发一款会“巡逻”的安防狗。当机器狗移动到厨房区域，其搭载的传感器可自动检测燃气泄漏或异常烟雾，并移动至主人身边进行声光报警。
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结合我们的AI智能药盒提醒器+机器狗，开发具有“督促”性格的机器狗。它不仅能语音提醒服药，还能在你完成任务后，用一套特定的跳舞动作作为奖励。
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结合我们的AI人体感应智能灯+ 机器狗，夜间起床时，机器狗通过感应主动靠近，化身移动光源陪伴前往卫生间，并联动点亮沿途灯光，既安全又有陪伴感。
等等......
08 硬件平台详细介绍
《小智AI桌宠机器狗》项目硬件平台包括开发板、DAP/STLINK-V2仿真器、2.8寸屏、USB摄像头、舵机5个、舵机驱动板、锂电池、3D打印外壳，STM32F103&ESP32-S3 AIoT开发板是小智AI桌宠机器狗的主控板。
开发板简介
F103&ESP32-S3 AI 开发板是华清远见针对嵌入式与 AI 开发市场需求，打造的高性能、低成本AIoT实战平台。该开发板采用双核心设计，整合了STM32F103与ESP32-S3两款芯片：以ESP32-S3作为AI中枢，承担视觉识别、语音交互及 WiFi/BLE 无线通信任务；以STM32F103作为控制核心，实现实时运动控制与多传感器数据融合，二者通过 UART 总线无缝协同，形成 “AI 决策 + 实时执行” 的高效工作模式。
相较于仅使用STM32F103的方案，这一架构提升了系统整体性能，同时扩展了板载资源与外设接口，为更多AI及物联网应用的拓展提供了便利。为了方便实战练手，我们为该平台配套了多种硬件模块及20个实战项目，涵盖13个AI基础应用项目、2个小智AI项目、3个LVGL物联网应用，以及AI桌宠机器狗和AI智能车各1个。所有项目均基于STM32F103与ESP32-S3协同开发，“学完就能用”，助你快速打造硬核作品，轻松开发智能AIoT应用。相关资料持续更新中，后台私信领取。
STM32 与 ESP32 是单片机入门经典 MCU，技术普及度、生态完整性和商业应用优势显著。STM32 擅长精准控制，是工业与教育首选；ESP32 及升级版 S3 主打物联网，集成联网与 AI 能力，广泛应用于 AIoT 终端。二者高度互补，所以我们提倡“双核学习路径”，从入门到综合项目实战 ，建议先通过 STM32 夯实通用 MCU 开发基础，再用 ESP32 拓展物联网等开发能力，掌握后可提升技术广度与就业竞争力，实现 1+1>2，这也是双核心开发板的教学设计初衷。
对于STM32/ESP32开发感兴趣的朋友，欢迎关注~！本开发板也非常适用于高校嵌入式与AI教学、学生毕业设计、竞赛项目、个人学习及项目开发。
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