Chotu Robo Server - 针对Arduino的MCP服务器

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演示

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👉 Chotu Robo 演示 4

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👉 Chotu Robo 文章 2

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概述

该项目展示了如何通过Anthropic的Claude AI提供的MCP（模型上下文协议）框架将基于Arduino的机器人（使用NodeMCU ESP32或Arduino Nano 368板）与AI集成。它提供了一个简单的接口，使硬件组件与AI之间无缝连接，用户可以通过手机或计算机控制该接口。

该系统充当一个机器人服务器（名为Chotu Robo），可以与各种物理组件如LED、电机、伺服电机、风扇、传感器等进行交互。这些组件可以通过发送命令到服务器来远程控制，服务器再通过ESP32或Arduino Nano 368微控制器控制硬件。

这种设置开启了未来基于AI的应用的可能性，例如通过移动或网络应用程序中的AI助手（如Claude）来控制机器人。

Chotu 机器人有两种模式：有线模式和无线模式，每种模式针对不同的使用场景和硬件配置设计。

有线模式 - Arduino Nano 368

在有线模式下，机器人使用Arduino Nano 368板，代码通过USB直接上传。此模式不支持实时网络命令，因为它需要物理USB连接才能运行。机器人执行预上传的代码，适用于不需要Wi-Fi或网络连接的项目。

无线模式 - 支持Wi-Fi的ESP32 Web服务器

在无线模式下，机器人由ESP32板供电。ESP32连接到本地Wi-Fi网络，并启动一个支持Wi-Fi的Web服务器，通过REST API或WebSocket监听实时命令。此模式允许机器人与外部设备交互并控制各种硬件组件，如LED、电机、伺服电机和风扇。

一旦ESP32连接到Wi-Fi，它就会接受控制硬件功能的实时命令。这些命令可以从TypeScript MCP服务器或基于Java Spring的MCP服务器发送，实现微控制器硬件与基于AI系统的自动化、机器人或物联网应用之间的无缝集成。

功能

1. LED 控制：让LED闪烁指定的时间。
2. 蜂鸣器控制：让蜂鸣器发出声音指定的时间。
3. 电机控制：以特定速度运行电机一段时间。
4. 伺服电机控制：将伺服电机移动到特定角度。
5. 风扇控制：打开或关闭风扇。
6. 继电器控制：切换继电器的开/关状态。
7. 传感器读数：
   • 从传感器读取温度。
   • 使用超声波传感器测量距离。
8. 基于AI的命令：使用基于AI的提示控制机器人的动作，如移动、开始、停止、转向和调整速度。

使用的组件

• NodeMCU ESP32 或 Arduino Nano 368：负责控制硬件并与服务器通信的微控制器。
• Johnny-Five：用于与硬件组件交互的JavaScript机器人和物联网库。
• MCP框架：处理请求和与外部系统交互的模型上下文协议框架，使基于AI的通信成为可能。
• 传感器与执行器：
  • LED（用于指示状态）
  • 蜂鸣器
  • 伺服电机
  • 电机
  • 继电器模块
  • 超声波测距传感器
  • 温度传感器

工作原理

Chotu Robo Server作为处理来自AI系统的命令的主要枢纽。以下流程概述了系统的工作方式：

1. 设置：

   • 将NodeMCU ESP32或Arduino Nano 368板连接到各种传感器和执行器（LED、电机等）。
   • Johnny-Five库允许服务器通过微控制器控制硬件组件。

2. MCP集成：

   • McpServer管理硬件与AI之间的通信。
   • 服务器提供多个工具（命令），如blinkLED、buzz、runMotor、moveServo等。
   • 每个工具都关联一个特定的功能，服务器等待来自AI系统的命令来执行这些操作。

3. AI控制：

   • 使用AI提示触发动作，如移动机器人（move-chotu）、控制速度（set-chotu-speed）和转向机器人（turn-chotu）。
   • AI使用Claude或其他AI助手向服务器发送命令。服务器处理这些命令并与硬件相应地交互。

4. 实时通信：

   • StdioServerTransport确保服务器能够连接到外部AI系统并在实时执行命令。

5. 用户命令：

   • AI可以发送用户友好的命令，如**“左转Chotu”或“将速度设为5”**来控制机器人的行为。

命令和工具

这里是一些可用的命令及其功能：

• blinkLED：让LED闪烁指定的时间。
• buzz：激活蜂鸣器一段特定时间。
• runMotor：以给定的速度运行电机一段时间。
• moveServo：将伺服电机移动到指定的角度。
• controlFan：打开或关闭风扇。
• toggleRelay：切换继电器模块的开/关状态。
• readTemperature：获取当前温度读数。
• readDistance：使用超声波传感器测量距离。
• move-chotu：根据AI提示移动Chotu特定步数。
• start-chotu：启动Chotu并准备运行。
• stop-chotu：停止Chotu并关闭操作。
• turn-chotu：将Chotu转向指定方向（左或右）。
• set-chotu-speed：设置Chotu的速度。

如何使用

要求

1. 硬件：

   • NodeMCU ESP32 或 Arduino Nano 368（或任何支持的Arduino/ESP32板）。
   • 各种传感器和执行器（LED、伺服电机、电机、超声波传感器、温度传感器、继电器）。

2. 软件：

   • 安装Node.js。
   • 安装Johnny-Five用于硬件控制。
   • 使用MCP SDK集成AI。
   • 使用Arduino IDE编程微控制器。

设置步骤

1. 安装Node.js和Johnny-Five：

   npm install johnny-five
   npm install @modelcontextprotocol/sdk
   设置ESP32或Arduino Nano 368在Arduino IDE上：
   
   在Arduino IDE中安装ESP32板支持，如果使用ESP32或Arduino Nano 368板。
   通过USB将NodeMCU ESP32或Arduino Nano 368连接到电脑。
   将代码上传到板子：
   
   使用Arduino IDE将提供的代码上传到ESP32或Arduino Nano 368。
   

   运行服务器：

   通过运行脚本启动MCP服务器。这将设置服务器并建立与硬件的通信。 连接到AI：

   从AI系统（如Claude）发送命令来控制机器人。 示例AI命令 移动Chotu：

   命令："向前移动Chotu 5步。" 动作：机器人将根据指定的步数移动。 设置速度：

   命令："将速度设为10。" 动作：机器人的速度将相应调整。 左转：

   命令："左转Chotu。" 动作：机器人将向左旋转。

使用MCP Inspector调试：

npx @modelcontextprotocol/inspector node build/choturobo.js

未来改进

这个项目可以作为一个基础框架，用于开发更高级的基于AI的机器人系统。你可以通过以下方式扩展功能：

1. 添加更多传感器，如摄像头或麦克风。
2. 集成更先进的AI模型，以提高决策能力。
3. 开发移动应用或网页界面，通过图形界面控制机器人。
4. 使用Raspberry Pi：
   • 设置：使用Raspberry Pi运行MCP服务器并控制硬件组件。
   • 安装：

     sudo apt-get update
     sudo apt-get install nodejs npm
     npm install johnny-five
     npm install @modelcontextprotocol/sdk
     

   • 连接到基于Java的服务器：
     • Java服务器设置：创建一个基于Java的MCP服务器来处理请求并与Raspberry Pi通信。
     • Java代码示例：

       import org.modelcontextprotocol.server.McpServer;
       import org.modelcontextprotocol.server.transport.WebSocketTransport;
       
       public class ChotuRoboServer {
           public static void main(String[] args) {
               McpServer server = new McpServer();
               WebSocketTransport transport = new WebSocketTransport("ws://raspberrypi.local:8080");
               server.connect(transport);
       
               // 在此处定义工具和提示
               server.tool("blinkLED", params -> {
                   // 实现LED闪烁逻辑
               });
       
               server.start();
           }
       }
       

     • 运行服务器：

       javac -cp modelcontextprotocol-sdk.jar ChotuRoboServer.java
       java -cp .:modelcontextprotocol-sdk.jar ChotuRoboServer
       

   • 连接Raspberry Pi到Java服务器：
     • 确保Raspberry Pi和Java服务器在同一网络中。
     • 使用WebSocket或REST API从Java服务器向Raspberry Pi发送命令。
     • 从Java服务器到Raspberry Pi的示例命令：

       WebSocketClient client = new WebSocketClient(new URI("ws://raspberrypi.local:8080"));
       client.connect();
       client.send("{\"command\": \"blinkLED\", \"params\": {\"time\": 5}}");
       

通过遵循这些步骤，你可以增强Chotu Robo项目的功能，并更好地将其与基于AI和Java的系统集成。