自制巨型乐高迷你人偶动画操作游戏：Arduino 控制舵机与音效

项目概览

这是一个历经四个阶段的大型 DIY 项目：从 PVC/MDF 手工制作乐高风格巨型人偶 “Frank”，到加装 6 个 MG90S 舵机、Adafruit MP3 Shield、双 Arduino 协作，最终变身可互动的“操作游戏”装置——玩家用镊子触碰金属边缘触发音效与动作。

核心硬件

• Arduino UNO × 2（一块控舵机，一块驱动 MP3 Shield）
• MG90S 金属齿轮舵机 × 6
• Adafruit VS1053 MP3 Shield × 1
• 3W 4 Ω 喇叭 × 2
• 3D 打印支架、铝制触点、滚珠轴承、弹簧等机械结构件

电子系统架构

1. MP3 Shield Arduino：监听 3 个触点（GPIO 2/3/4），触发时播放对应 MP3（02/03/04.mp3），并向舵机 Arduino 发送 300 ms 高电平脉冲（D5/D8/D9）。
2. 舵机 Arduino：收到脉冲后执行预编程的缓动动作（含 easeInOutCubic、easeOutBounce 等 30+ 缓动函数），驱动头部、手臂、腿部共 6 个舵机。
3. 两板共地，独立供电，底部固定在 “Frank 的床” 下方。

关键代码片段

舵机端（节选）

#include <Servo.h>
Servo servo5, servo6, servo7, servo8, servo9, servo10, servo11;
int pin2=2, pin3=3, pin4=4;

void setup() {
  // 初始化 7 个舵机引脚 5~11，设置初始角度
  // pin2/3/4 设为 INPUT_PULLUP 等待 MP3 板触发
}

void loop() {
  if (digitalRead(pin2)==HIGH) zap2();
  else if (digitalRead(pin3)==HIGH) zap3();
  else if (digitalRead(pin4)==HIGH) zap4();
  delay(300);
}

// 通用缓动移动函数 moveServo() + 30+ 缓动算法
// zap2/3/4 分别编排不同动作序列

MP3 端（节选）

#include <Adafruit_VS1053.h> #include <SD.h>
Adafruit_VS1053_FilePlayer musicPlayer = ...;

void loop() {
  if (musicPlayer.GPIO_digitalRead(2)) { zap2(); }
  else if (musicPlayer.GPIO_digitalRead(3)) { zap3(); }
  else if (musicPlayer.GPIO_digitalRead(4)) { zap4(); }
  // 音量按键处理...
}

void zap2() {
  audioPlay("02.mp3");
  activate(relayPin5);  // 向舵机板发脉冲
  delay(6000);          // 等待动作完成
  audioStop("02.mp3");
}

机械亮点

• 头部/手臂/腿部均采用 3D 打印支架 + 5/16″ 螺栓作转轴，配合滚珠轴承实现低摩擦转动。
• 躯干与腿部内嵌铝制触点，镊子触碰即导通，作为游戏触发开关。
• 舵机输出端通过钢丝拉动铝臂，弹簧辅助复位，动作平滑自然。

项目地址

完整构建日志（含 3D 模型、电路图、代码）：The RPF 论坛 | CAD 文件：Thingiverse