[Arduino World] 招財貓輕量改裝：舵機SG5010與雷達感測器模組RD-03D的加持

    Arduino社群有網友介紹最新的雷達感測器產品，24GHz雷達能夠持續不斷追蹤人體移動並回報位置、速度與距離。產品廣告展示的是將雷達感測器安裝在風扇設備，人在室內走動，不管走到哪裡風扇送風的角度就自動轉到哪裡。由於雷達感測器價格平實，就上網買了一件來試玩，同時心裡有個譜：利用舵機與雷達追蹤功能製作一個簡單的小玩具。 

    說製作就太誇大了，其實只是動手改裝現成的玩具，將玩具披上現代科技配備，搖身一變成為獨一無二的，一隻會自動轉向揮手的招財貓。

主要材料：

• 單晶片微處理器 ESP32
• 舵機 Tower Pro SG5010 & SG92R
• 雷達感測器模組 Ai-Thinker RD-03D
• 太陽能驅動的中型招財貓

↑ 太陽能驅動的招財貓。

↑ 太陽能招財貓內部機構設計：由太陽能供電線圈產生磁場，手臂的延伸是一支垂吊磁鐵的T型鐘擺支架，與線圈磁場產生電磁吸斥作用而擺盪招手。

↑ 從招財貓基座拆下的太陽能板，電壓1.5V。

↑ 移除紅色底座上的太陽能板，削去底座外圍不需要的部分，然後將底座安裝在舵機SG5010的轉軸載板上，線圈改由單晶片直接供電。

    改造後的雷達貓咪已經符合原本的設計構想，不過缺點是：磁性驅動招手的貓咪，無法隨心所欲控制擺手速度；並且由於磁吸加上鐘錘慣性作用，無論是啟動擺手或是停止擺手，在電力的切換瞬間，動作無法立即達到定位：通電後貓咪手臂以微小幅度龜速擺盪，約莫半分鐘後可以達到最大的擺幅；切斷電源，貓咪的手臂仍持續擺盪，一點都不嫌累似的晃了幾分鐘才完全靜止下來。

    在動腦拆解招財貓軀殼的過程中，發現這隻貓咪肚子裡面的空間大小不但剛好容納下迷你舵機SG92R，而且舵機的旋轉軸柱也正好對準手臂基部。於是靈機一動，將整個貓咪內部機構全部卸除，只留下貓咪的模型外殼，然後用熱熔膠將舵機的旋轉軸柱支架與貓咪手臂黏合，再將迷你舵機固定在貓咪肚內，讓接手的單晶片完全掌控貓咪手臂的擺動節奏。

↑ 舵機驅動招手

↑ 舵機SG5010與承載盤。

↑ 黑盒子裡面的電路板

    順利用舵機控制貓咪的手臂擺動，不論啟動或是停止招手，或是改變招手的速度，都可以自由調節控制，但是也有缺憾的地方：舵機帶動的擺手是一種生硬的機械式轉動，不像磁性鐘擺的重力晃動來得自然。雖然可以依靠軟體調教改善招手動作的流暢度，但我的軟體功力含蓄，不用多想。此外另一個更現實的問題：這隻擺放在櫥櫃上的雷達貓咪，每當家人接近而啟動自動招手功能時，手臂揮動伴隨著咻咻的惱人魔音，尤其在晚上比較安靜的時刻，聲音更是令人抓狂。噪音來自貓咪肚子裡面舵機齒輪的傳動聲響，雖然已經將招手的速度調整到像月球漫步，貓咪肚子裡面也塞滿了隔音棉，降噪效果毫無起色。

    噪音是個無法妥協的議題，左思右想下最後還是決定放棄舵機驅動手臂的設計，回頭再添購一隻相同的招財貓。新迎接入門的招財貓除了移除太陽板改由單晶片供電外，維持原有的磁性招手機構。

    至於支撐旋轉底盤的舵機SG5010為什麼就沒有引發噪音災難？當然還是有的，只是噪音還在家人聽覺足堪負荷的範圍。推測可能是兩個舵機型號不同，大小也不同，轉動的頻率、角度、速度不同，安裝的空間不一樣，兩個舵機引發的噪音干擾程度也就呈現兩樣情。 

↑ 改裝後的雷達招財貓，隨時轉向接近的目標並招手致意。左邊架在舵機SG5010轉盤上的招財貓為線圈磁場驅動招手，豎立在黑盒子右前方的金屬片則是貓咪的慧眼RD-03D；右邊固定盤坐在桌面的招財貓為舵機SG92R驅動招手，與左邊招財貓同步揮手對照展示。