如何手动养成一只「咖啡女仆」？丨全套攻略+材料清单

乾明 2018-09-25 17:31:04 来源：量子位

原作者 Valentin Fg 郭一璞 编译 量子位 出品 | 公众号 QbitAI

“两杯美式，谢谢。”

“主人的两杯咖啡好啦，欢迎品尝~”

醒醒，你不是在看日漫，你家里也没有咖啡女仆。

不过，作为万能的工程师，自己DIY也不是不可以。硬件爱好者Valentin Fg就把家里的咖啡机改装成了“咖啡女仆”，只要一句话，不用跑去咖啡机旁自己动手做，TA就乖乖地开始给你做咖啡。

后来，他还整理了一份DIY咖啡女仆攻略，只要7步就可完成。

Step 1：剁手一些物料

首先，你需要一台咖啡机。作者选用的是德龙的Delonghi Ecam 22.140B型号，国内电商也有这个牌子。

然后，你需要买五块控制器，分别是：

树莓派3B+主板，亲测某宝可购。

ReSpeaker 2-Mics Pi HAT，适配树莓派的双麦克风扩展板，可以拿来做AI语音应用。

Arduino nano，一款基于ATmega328P（Arduino Nano 3.x）的小型主板。

8通道继电器板

步进电机+控制板

另外还需要充电器、microSDHC卡、USB 2.0转接线、8×8耦合器、一些18AWG导线（最好是红黑的）、2xM3x15螺丝钉、2xM3x45螺丝钉。

然后准备一些工具，包括一个热熔胶枪、不同尺寸的一套钻头、一台电磨机、一些热缩套管、一个电烙铁、一个飞利浦螺丝刀、一个Torx TS 20螺丝刀，另外最好有3D打印机，没有的话就去万能的某宝找人帮你做。

Step 2：拆咖啡机

现在，可以把买来的咖啡机大卸八块了（别哭，后面我们还会装回去）。

先把后面的这五个螺丝拧下来，注意螺丝钉不要丢。

然后可以吧咖啡机的“左脸”和“右脸”悄咪咪往后滑动拖下来。

现在把固定“头盖骨”的两个螺丝拧下来，先不要着急掀起咖啡机的头盖骨。

这个时候，你会发现咖啡机的“右脸颊”有一个用于固定“头盖骨”的螺丝钉，把它拧下来。“左脸颊”也有一个，同样拧下来。

然后把蒸汽主开关拉向你站立的方向，取下来。

现在可以掀起咖啡机的“头盖骨”啦！

掀完之后，可以“面对”你的咖啡机正脸，把左右两侧的两个螺丝拧下来。

再把面板背面的4个螺钉拧下来。面板左右两侧有两个灰色的塑料卡，取下面板的时候轻一点不要弄坏它们，不然就装不回去了。

面板下面的PCB板右上角有个连接处，轻轻地把它拔出来。

完美，现在你的咖啡机成功被大卸八块了。

Step 3：前面板焊接

现在，你可以把咖啡机正脸上的面板拿下来，准备加工它了。

先在面板上戳5个洞，位置如下图。注意洞的大小，需要保证两根18AWG导线通过。

现在，拿起你的电烙铁，开始把导线焊道面板按钮下面的引脚处，面板上7个按钮分别连一对红黑导线。

Step 4：把咖啡机的脸再装回去

先装按钮和透明壳，注意导线的站位，不要卡住。

不过，考虑到反正你要用语音控制咖啡机了，不装按钮也不会怎样，略略略略略~

这块面板的背壳也要和面板一样，戳一些洞洞，方便导线通过。

现在，在咖啡机外壳正脸的最上方中央戳个半圆的洞，也是为了过导线。

另外，作者还3D打印了一个部件，这个部件的下边中央是另外一个半圆。

两个半圆的位置如下图红色大圆圈所示，而两个红色小圆圈的位置需要打直径2.8毫米的孔。

现在，可以把正面的PCB板、外壳等连在一起了。电线留20厘米左右的长度。

用M3x15螺丝钉将步进电机固定到3D打印部件上。

在步进机的尖端添加耦合器（暂不夹紧）。使用M3X45螺钉将3D部件固定到正面外壳上。

现在，把所有电线顺到咖啡机右侧，把整个咖啡机正面装回卡飞机上，注意现在也不要夹住耦合器。

Step 5：原理和安装

下面是整体的电路图，可以按照这个来连接导线。

连好之后，可以把所有器件一股脑儿塞在咖啡机的右侧，当然要保证里面没有短路的情况，然后找个合适的位置，拿热熔胶固定好。

Step 6：写代码和安装程序

可以直接复制这段声控代码

 1#include <Wire.h>
 2#include <Stepper.h>
 3
 4#define STEPS 64
 5#define REVOLUTION 2048
 6#define SLAVE_ADDRESS 0x04
 7
 8//naming Arduino pin
 9int ONOFF = 2;
 10int x1short = 3; // button for 1 short coffee
 11int x2short = 4; // button for 1 short coffee
 12int clean = 5; // button clean
 13int vape = 6; // button vape
 14int x1long = 7; // button for 1 long coffee
 15int x2long = 8; // button for 2 long coffee
 16
 17int count = 0;
 18int number = 0;
 19int state = 0;
 20int steps = 0;
 21int max_step = (int)(250.0 / 180.0 * (float)REVOLUTION / 2.0);
 22int nb_step = 330;
 23Stepper stepper(STEPS, 9, 11, 10, 12);
 24
 25int servo_pos = 0;
 26
 27void setup() {
 28 // start serial for output
 29 Serial.begin(9600);
 30 Serial.println("Ready!");
 31
 32 // setup pin Mode
 33 pinMode(ONOFF, OUTPUT);
 34 pinMode(x1short, OUTPUT);
 35 pinMode(x2short, OUTPUT);
 36 pinMode(x1long, OUTPUT);
 37 pinMode(x2long, OUTPUT);
 38 pinMode(vape, OUTPUT);
 39 pinMode(clean, OUTPUT);
 40
 41 //set default status
 42 digitalWrite(ONOFF, HIGH);
 43 digitalWrite(x1short, HIGH);
 44 digitalWrite(x2short, HIGH);
 45 digitalWrite(x1long, HIGH);
 46 digitalWrite(x2long, HIGH);
 47 digitalWrite(vape, HIGH);
 48 digitalWrite(clean, HIGH);
 49 stepper.setSpeed(200);
 50 stepper.step(0);
 51 turn_right(1);
 52 turn_left(1);
 53}
 54
 55/*
 56 * Run undefinitly
 57 */
 58void loop() {
 59 if (Serial.available() > 0) {
 60 // read the incoming byte:
 61 int incomingByte = Serial.read();
 62 if (incomingByte == 'B') {
 63 // command have to start with 'B'
 64 number = 0;
 65 count = 0;
 66 } else if (incomingByte == 'E') {
 67 // command have to end with 'E'
 68 start_coffee(number);
 69 number = 0;
 70 count = 0;
 71 }
 72 else if (incomingByte >= '0' && incomingByte <= '9') {
 73 // save as an int all the character coming from Serial
 74 int tmp = incomingByte - '0';
 75 number *= 10;
 76 number += tmp;
 77 count++;
 78 }
 79 }
 80}
 81
 82/*
 83 * Utils 
 84 */
 85
 86/*
 87 * turn the stepper motor to the left
 88 */
 89void turn_left(int v) {
 90 Serial.println("turn left
");
 91 if (v == 0)
 92 return;
 93 if (v == 1) {
 94 stepper.step(400);
 95 return;
 96 }
 97 if (v == 2) {
 98 stepper.step(800);
 99 return;
100 }
101 if (v == 3) {
102 stepper.step(1300);
103 return;
104 }
105}
106/*
107 * turn the stepper motor to the right
108 */
109void turn_right(int v) {
110 Serial.println("turn right
");
111 if (v == 0)
112 return;
113 if (v == 1) {
114 stepper.step(-400);
115 return;
116 }
117 if (v == 2) {
118 stepper.step(-800);
119 return;
120 }
121 if (v == 3) {
122 stepper.step(-1300);
123 return;
124 }
125}
126
127/*
128 * simulate push a button
129 */
130void touch_button(int pin) {
131 digitalWrite(pin, LOW);
132 Serial.print(" touchdown
");
133 delay(500);
134 digitalWrite(pin, HIGH);
135}
136
137/*
138 * simulate push button for 2 short coffees
139 */
140void touch_x2() {
141 Serial.println("touch x2
");
142 touch_button(x2short);
143}
144/*
145 * simulate push button for 2 long coffees
146 */
147void touch_x2_long() {
148 Serial.println("touch x2 long
");
149 touch_button(x2long);
150}
151/*
152 * simulate push button for 1 short coffee
153 */
154void touch_x1() {
155 Serial.println("touch x1
");
156 touch_button(x1short);
157}
158/*
159 * simulate push button for 1 long coffee
160 */
161void touch_x1_long() {
162 Serial.println("touch x1 long
");
163 touch_button(x1long);
164}
165
166/*
167 * simulate push button for cleaning
168 */
169void touch_clean() {
170 Serial.println("touch rince
");
171 touch_button(clean);
172}
173
174/*
175 * simulate push button for on and off
176 */
177void onoff() {
178 Serial.println("turn on/off
");
179 touch_button(ONOFF);
180}
181
182/*
183 * Select the intensity fort the coffee by moving the stepper motor
184 * 0 -> mild
185 * 1 -> standard
186 * 2 -> strong
187 * 3 -> extra strong
188 */
189void select_intensity(int intensity) {
190 turn_right(intensity);
191}
192
193/*
194 * Set the stepper motor to its default position
195 */
196void default_intensity(int intensity) {
197 turn_left(intensity);
198}
199
200/*
201 * compute int into order
202 */
203void start_coffee(unsigned int type) {
204 int number = type % 10;
205 int coffee_type = type / 10 % 10;
206 int coffee_size = type / 100 % 10;
207 int intensity = type / 1000 % 10;
208 int special = type / 10000 % 10;
209 Serial.print(type);
210 if (special != 0) {
211 switch (special) {
212 case 1:
213 onoff();
214 return;
215 }
216 } else if (coffee_type == 9) {
217 select_intensity(intensity);
218 if (number == 1)
219 if (coffee_size == 1)
220 touch_x1();
221 else
222 touch_x1_long();
223 else if (coffee_size == 1)
224 touch_x2();
225 else
226 touch_x2_long();
227 delay(20000);
228 default_intensity(intensity);
229 }
230}

之后需要设置一下你的树莓派主板，确保它安装了Raspbian Stretch Lite。

然后在树莓派主板上设置Snips语音平台，先连上网，然后启用SSH，安装SAM。

把Snips要安装在SAM上，重启即可启动，把上面的咖啡机程序装进Snips控制台。

Step 7：喝咖啡走起

现在大功告成啦，连上电源，打开树莓派程序，打开咖啡机，你就可以“点”一杯咖啡试试：

“Hey Snips，我要两杯咖啡，蟹蟹。”

传送门

作者原文：

https://medium.com/snips-ai/your-personal-home-barista-comes-to-life-with-this-voice-enabled-coffee-machine-5fc333326f31

内附各种亚马逊链接，不过大家完全可以去（准备退休的）马爸爸那里剁手。

就酱，做手工愉快~