ESP-HI：xiaozhi-esp32低成本机器狗

2026-02-04 05:00:24作者：毕习沙Eudora

痛点：传统机器狗开发门槛高，成本难以承受

还在为机器狗项目动辄上千元的成本而头疼吗？还在为复杂的运动控制算法和硬件设计而烦恼？ESP-HI 超低成本机器狗项目为你提供了一个革命性的解决方案——仅需百元级成本，即可打造具备AI对话能力的智能机器狗！

读完本文，你将获得：

✅ ESP-HI机器狗的完整硬件搭建指南
✅ 软件配置与固件烧录详细步骤
✅ 数十种动作控制与AI语音交互实现
✅ Web远程控制与MCP协议扩展能力
✅ 低成本优化方案与技术细节解析

项目概述：百元级AI机器狗的诞生

ESP-HI是ESP Friends开源的一款基于ESP32C3的超低成本AI对话机器人。该项目通过对ESP32-C3外设的充分挖掘，仅需最少的板级硬件即可实现拾音和发声，同步优化了软件，降低内存与Flash占用，在资源受限的情况下同时实现了唤醒词检测与多种外设驱动。

核心技术特性

特性	说明	优势
主控芯片	ESP32-C3 RISC-V处理器	低成本、低功耗、高性能
显示系统	0.96寸彩屏表情显示	丰富的情绪表达
音频系统	ADC拾音 + PDM发声	硬件成本极低
运动控制	4路舵机控制	实现数十种动作
通信协议	Wi-Fi + MCP控制	远程Web控制
AI能力	语音唤醒 + 对话	智能交互体验

硬件架构：极简设计的艺术

核心硬件组件

flowchart TD
    A[ESP32-C3主控] --> B[0.96寸SPI彩屏]
    A --> C[ADC麦克风]
    A --> D[PDM扬声器]
    A --> E[4路舵机控制]
    A --> F[WS2812 RGB灯]
    A --> G[功能按键x3]
    
    E --> H[前左舵机 GPIO21]
    E --> I[前右舵机 GPIO19]
    E --> J[后左舵机 GPIO20]
    E --> K[后右舵机 GPIO18]

引脚分配详解

// 音频系统配置
#define AUDIO_ADC_MIC_CHANNEL       2
#define AUDIO_PDM_SPEAK_P_GPIO      GPIO_NUM_6
#define AUDIO_PDM_SPEAK_N_GPIO      GPIO_NUM_7
#define AUDIO_PA_CTL_GPIO           GPIO_NUM_3

// 舵机控制引脚
#define FL_GPIO_NUM                 GPIO_NUM_21  // 前左舵机
#define FR_GPIO_NUM                 GPIO_NUM_19  // 前右舵机  
#define BL_GPIO_NUM                 GPIO_NUM_20  // 后左舵机
#define BR_GPIO_NUM                 GPIO_NUM_18  // 后右舵机

// 显示系统配置
#define DISPLAY_MOSI_PIN            GPIO_NUM_4
#define DISPLAY_CLK_PIN             GPIO_NUM_5
#define DISPLAY_DC_PIN              GPIO_NUM_10

// 按键控制
#define BOOT_BUTTON_GPIO            GPIO_NUM_9
#define MOVE_WAKE_BUTTON_GPIO       GPIO_NUM_0
#define AUDIO_WAKE_BUTTON_GPIO      GPIO_NUM_1

软件实现：资源受限环境的优化艺术

系统架构设计

graph TB
    subgraph "应用层"
        A[语音交互应用]
        B[表情显示系统]
        C[动作控制系统]
        D[Web控制服务]
    end
    
    subgraph "服务层" 
        E[音频服务]
        F[Wi-Fi服务]
        G[MCP服务器]
        H[设备状态管理]
    end
    
    subgraph "驱动层"
        I[音频编解码]
        J[显示驱动]
        K[舵机控制]
        L[外设驱动]
    end
    
    A --> E
    B --> J
    C --> K
    D --> G
    
    E --> I
    F --> L
    G --> H

MCP控制协议实现

ESP-HI通过MCP（Model Context Protocol）协议实现了丰富的控制功能：

// 基础动作控制工具
mcp_server.AddTool("self.dog.basic_control", "机器人的基础动作控制", 
    PropertyList({Property("action", kPropertyTypeString)}), 
    [this](const PropertyList& properties) -> ReturnValue {
        const std::string& action = properties["action"].value<std::string>();
        if (action == "forward") {
            servo_dog_ctrl_send(DOG_STATE_FORWARD, NULL);  // 前进
        } else if (action == "backward") {
            servo_dog_ctrl_send(DOG_STATE_BACKWARD, NULL); // 后退
        } else if (action == "turn_left") {
            servo_dog_ctrl_send(DOG_STATE_TURN_LEFT, NULL); // 左转
        } else if (action == "turn_right") {
            servo_dog_ctrl_send(DOG_STATE_TURN_RIGHT, NULL); // 右转
        } else if (action == "stop") {
            servo_dog_ctrl_send(DOG_STATE_IDLE, NULL);     // 停止
        }
        return true;
    });

// 扩展动作控制工具
mcp_server.AddTool("self.dog.advanced_control", "机器人的扩展动作控制",
    PropertyList({Property("action", kPropertyTypeString)}),
    [this](const PropertyList& properties) -> ReturnValue {
        const std::string& action = properties["action"].value<std::string>();
        if (action == "sway_back_forth") {
            servo_dog_ctrl_send(DOG_STATE_SWAY_BACK_FORTH, NULL); // 前后摇摆
        } else if (action == "lay_down") {
            servo_dog_ctrl_send(DOG_STATE_LAY_DOWN, NULL);       // 趴下
        } else if (action == "shake_hand") {
            servo_dog_ctrl_send(DOG_STATE_SHAKE_HAND, NULL);     // 握手
        } else if (action == "jump_forward") {
            servo_dog_ctrl_send(DOG_STATE_JUMP_FORWARD, NULL);   // 向前跳跃
        }
        return true;
    });

支持的动作类型汇总

动作类别	动作名称	功能描述	控制指令
基础移动	前进(Forward)	向前移动	`DOG_STATE_FORWARD`
	后退(Backward)	向后移动	`DOG_STATE_BACKWARD`
	左转(Turn Left)	向左旋转	`DOG_STATE_TURN_LEFT`
	右转(Turn Right)	向右旋转	`DOG_STATE_TURN_RIGHT`
	停止(Stop)	停止运动	`DOG_STATE_IDLE`
情感表达	前后摇摆(Sway)	表达兴奋	`DOG_STATE_SWAY_BACK_FORTH`
	趴下(Lay Down)	休息姿态	`DOG_STATE_LAY_DOWN`
	收回腿部(Retract)	收缩姿态	`DOG_STATE_RETRACT_LEGS`
交互动作	握手(Shake Hand)	友好互动	`DOG_STATE_SHAKE_HAND`
	伸懒腰(Stretch)	舒展身体	`DOG_STATE_SHAKE_BACK_LEGS`
	跳跃(Jump)	向前跳跃	`DOG_STATE_JUMP_FORWARD`

开发环境搭建与编译

一键编译脚本

# 使用项目提供的编译脚本
python ./scripts/release.py esp-hi

# 手动编译步骤
idf.py set-target esp32c3
idf.py menuconfig  # 根据config.json配置参数
idf.py build

关键配置参数

{
    "target": "esp32c3",
    "sdkconfig_append": [
        "CONFIG_ESPTOOLPY_FLASHSIZE_4MB=y",
        "CONFIG_PARTITION_TABLE_CUSTOM_FILENAME=\"partitions/v1/4m_esp-hi.csv\"",
        "CONFIG_ESP_CONSOLE_USB_SERIAL_JTAG=y",
        "CONFIG_ESP_CONSOLE_NONE=y",
        "CONFIG_USE_ESP_WAKE_WORD=y",
        "CONFIG_COMPILER_OPTIMIZATION_SIZE=y"
    ]
}

Web控制界面：远程操控的便捷之道

ESP-HI内置了一个控制身体运动的WebUI，只需将手机与ESP-HI连接到同一个Wi-Fi下，访问 http://esp-hi.local/ 即可使用。

Web控制功能特性

pie title Web控制功能分布
    "动作控制" : 45
    "状态监控" : 25
    "灯光控制" : 15
    "系统设置" : 10
    "语音配置" : 5

灯光控制实现

// RGB灯光控制工具
mcp_server.AddTool("self.light.set_rgb", "设置RGB颜色", 
    PropertyList({
        Property("r", kPropertyTypeInteger, 0, 255),
        Property("g", kPropertyTypeInteger, 0, 255),
        Property("b", kPropertyTypeInteger, 0, 255)
    }), [this](const PropertyList& properties) -> ReturnValue {
        int r = properties["r"].value<int>();
        int g = properties["g"].value<int>();
        int b = properties["b"].value<int>();
        led_on_ = true;
        SetLedColor(r, g, b);
        return true;
    });

烧录与调试技巧

烧录注意事项

由于舵机控制会占用ESP-HI的USB Type-C接口，导致无法连接电脑，需要特殊操作：

烧录模式进入：
- 断开ESP-HI的电源，只留头部，不要连接身体
- 按住ESP-HI的按钮并连接电脑
- ESP32C3进入烧录模式，可使用电脑烧录程序

日志查看配置：

# 设置控制台输出到USB Serial/JTAG
CONFIG_ESP_CONSOLE_USB_SERIAL_JTAG=y

资源优化策略

优化方面	具体措施	效果
内存优化	静态音频编解码器实例	减少堆内存分配
Flash优化	尺寸优化编译选项	减少固件体积
网络优化	减少Socket数量	降低内存占用
任务优化	调整任务栈大小	平衡性能与资源