CESP-IDF
Tất cả dự ánBUILD · T-RAX

OPEN PROJECT · Robotics

T-Rax

Robot để bàn biểu cảm phi ngôn ngữ & Digital Twin Sim2Real.
SIM2REAL TWIN

T-Rax · Interactive 3D Digital Twin

15 cụm chi tiết CAD độc lập · 40 mắt xích chuyển động thực · 2-DOF Pan/Tilt & R2-D2 Audio

SKILL 01 · REST
PAN (Z): 0°TILT (X): 0°TRACK L: 0 mm/sTRACK R: 0 mm/sVL53L0X ToF: 420 mm (SAFE)
Vỏ:Arctic Stormtrooper

WAKING UP T-RAX… · ĐÁNH THỨC DROID

Đang nạp 0% cụm mắt xích & khớp cổ 2-DOF…

MULTI-POLICY RL · 6 SKILLS

Chọn hành vi & Chính sách AI

50 Hz Ctrl
OBSERVATION CONTRACTONNX · ESP-NN

purposeful_obs_v2 (54D) · mode=[1,0,0,0,0]

MCP Tool:self.trax.breathe
MEET THE TWIN · SIM2REAL THAT WORKS

Huấn luyện trong MuJoCo · Triển khai xuống ESP32-S3

Lấy cảm hứng từ quy trình Sim2Real hiện đại: T-Rax dùng chung một mô hình hình học CAD 15 phân đoạn giữa trình mô phỏng vật lý MuJoCo 3.14, giao diện WebGL 3D trực tuyến và firmware ESP-IDF / XiaoZhi AI.

Đọc Tài Liệu Kỹ Thuật Đầy Đủ
01MUJOCO 3.14 MJCF

Mô hình động học 15 cụm & Xích liên tục

Tách rời khung gầm, 4 bánh răng (r_front = 19.2mm, r_rear = 12.4mm), 40 mắt xích (chu vi 172.56mm) và cụm cổ 2-DOF Pan/Tilt. Mô phỏng ma sát dải xích thực bằng geom_surfacevel.

scene.xml + trax_cad_kinematics.json
02MULTI-POLICY PPO

Purposeful v2 (54D) & Desk Social RL (71D)

Kiến trúc phân cấp GoalManager → GoalSkillPolicy → BehaviorManager kết hợp phần dư học tăng cường (Residual PPO 5D action: Δv_L, Δv_R, Δyaw, Δpitch, LED).

purposeful_obs_v2 (54D) · desk_social_rl_v1 (71D)
03ONNX → ESP-NN INT8

Biên dịch mạng nơ-ron xuống ESP32-S3

Xuất trọng số PyTorch sang đồ thị tĩnh ONNX và lượng tử hóa int8 chạy trực tiếp trên tập lệnh SIMD Vector của ESP32-S3 ở tần số điều khiển 50 Hz (dt = 20ms).

export_onnx.py → trax_policy_int8.onnx
04XIAOZHI + 19 MCP TOOLS

Organic Motion & Phản xạ ToF < 15cm

Kết hợp ngôn ngữ tự nhiên qua 19+ công cụ MCP (self.trax.*), bộ tổng hợp âm thanh R2-D2 I2S DMA và phanh khẩn cấp phần cứng bằng laser VL53L0X.

self.trax.react_emotion · VL53L0X < 150mm
ORGANIC MOTION ENGINE · 28 KỊCH BẢN CẢM XÚC

Chuyển động hữu cơ phi tuyến & Âm thanh R2-D2

Khác với robot truyền thống dùng xung tuyến tính khô cứng, T-Rax nội suy mọi quỹ đạo cổ 2-DOF và vận tốc xích bằng phương trình gia tốc sinh học kết hợp bộ lọc thông thấp PWM:

1. Cubic Ease-In-Out

f(t) = 4t³ (t < 0.5) · 1 − (−2t + 2)³/2

Khởi động êm, tăng tốc giữa hành trình và giảm tốc mượt trước điểm dừng, bảo vệ bánh răng nhựa SG90/MG90S.

2. Back Ease-Out (Overshoot)

f(t) = 1 + c₃(t − 1)³ + c₁(t − 1)² (c₁ = 1.70158)

Tạo hiệu ứng “vọt lố rồi thu về” đầy biểu cảm khi T-Rax ngạc nhiên, tò mò nghiêng đầu hoặc giật mình.

3. Micro-Jitter Breathing

Δθ(t) = A₁·sin(ω₁t) + A₂·cos(ω₂t) (0.5°–1.2°)

Ngay cả ở trạng thái nghỉ (Idle), đầu T-Rax vẫn thở nhẹ với biên độ vi mô, xóa bỏ cảm giác máy móc vô tri.

4. PWM Low-Pass & ToF Reflex

v[k] = α·v_cmd + (1 − α)·v[k−1] · d_ToF < 150mm

Làm mượt dòng khởi động cầu H DRV8833 và tự động phanh lùi khẩn cấp trong 50ms khi cảm biến VL53L0X phát hiện vật cản.

NON-VERBAL DROID · 28 BIỂU CẢM

Ngôn ngữ cơ thể + Thanh âm R2-D2

Tích cực & Giao tiếp xã hộiSOCIAL / HAPPY

Lắc vi sai 2 dải xích ngược chiều tần số cao, gật cổ nhịp nhàng và phát chuỗi âm thanh R2-D2 tam âm đi lên (880Hz → 2093Hz).

happyexcitedlaughingfunnylovingwinkingcoolconfident
Tò mò & Quan sát mặt bànINSPECT / TRACK

Quay cổ Pan/Tilt dùng hàm Back Ease-Out (vọt lố nhẹ c₁ = 1.70158), nhích xích tới trước và phát âm vuốt tần số hỏi (520Hz → 1380Hz).

curiousthinkingsurprisedshockedconfusedsilly
Trầm lắng & Nhịp thở sinh họcREST / BREATHE

Hạ thấp góc Tilt, duy trì dao động vi mô 0.5°–1.2° mô phỏng sinh vật sống đang thở, giảm độ sáng đèn mắt WS2812B.

neutralrelaxedsleepysadcryingembarrassedshy
Cảnh giác & Phản xạ bảo vệREFLEX / ALERT

Khi gặp vật cản < 15cm hoặc cảm xúc giận/sợ: phanh lùi khẩn cấp, ngửa cổ +28° và phát còi báo động quét tần số xuống (1920Hz → 360Hz).

angryscaredstartleddisgustedfrustratedobstinateREJECT
ESP32-S3 SUPERMINI · SƠ ĐỒ CHÂN GPIO

Kiến trúc phần cứng & Giao thức ngoại vi

ESP-IDF 5.x · Dual I2S DMA + I2C + LEDC PWM
I2S0 RX (16kHz PCM)

INMP441 Digital Mic (I2S0)

WS: GPIO 4 · SCK: GPIO 5 · SD: GPIO 6

Thu giọng nói người dùng và phát hiện hướng gọi (Wake-word XiaoZhi).

I2S1 TX DMA

MAX98357A Class-D Amp (I2S1)

DOUT: GPIO 7 · BCLK: GPIO 15 · LRC: GPIO 16

Tổng hợp âm thanh R2-D2 phi ngôn ngữ (chirps, whistles, sweeps) thời gian thực.

I2C Fast-Mode (400kHz, 20Hz poll)

VL53L0X Laser ToF Sensor

SDA: GPIO 8 · SCL: GPIO 9

Đo khoảng cách tuyệt đối phía trước; kích hoạt phanh phản xạ khi d < 150mm.

LEDC PWM (Low-Pass α = 0.25)

DRV8833 Dual H-Bridge Tracks

L: GPIO 10/11 · R: GPIO 12/13 · nSLEEP: GPIO 21

Điều khiển vi sai 2 dải xích trái/phải mượt mà, chống sụt áp nguồn khi đảo chiều.

LEDC 50Hz Servo (500–2500µs)

2-DOF Neck Servos (Pan / Tilt)

PAN (Z): GPIO 14 · TILT (X): GPIO 17

Quay ngang ±60° (±1.047 rad) & gật dọc ±40° (±0.698 rad) theo đường cong hữu cơ.

RMT Digital NeoPixel

WS2812B Status & Eye RGB

DATA: GPIO 48 · BOOT BTN: GPIO 0

Biểu thị trạng thái cảm xúc, chế độ AI Policy và cảnh báo an toàn ToF.

IN THE WILD & IN MUJOCO SIMULATION

Từ bản vẽ CAD 3D đến bàn làm việc thực tế

Kiến trúc cơ khí 3D IsometricCAD RENDER 01

Kiến trúc cơ khí 3D Isometric

Khung gầm bánh xích nhỏ gọn 120×95×110mm tối ưu cho không gian bàn làm việc.

Môi trường huấn luyện 1.40 × 0.75mMUJOCO DESK ENV

Môi trường huấn luyện 1.40 × 0.75m

Mô phỏng bàn làm việc đầy đủ laptop, màn hình, cốc nước, sách và vùng an toàn 0.50×0.40m.

Động học 40 mắt xích & 4 bánh răngCONTINUOUS TRACKS

Động học 40 mắt xích & 4 bánh răng

Đồng bộ vận tốc bề mặt dải xích geom_surfacevel với góc quay bánh răng chủ động/bị động.

Chính sách tương tác xã hội 71 chiềuDESK SOCIAL RL V1

Chính sách tương tác xã hội 71 chiều

Tối ưu hàm thưởng đa mục tiêu: giữ khoảng cách giao tiếp, nhìn theo người dùng và tránh rơi bàn.

STORY & OVERVIEW

Robot bánh xích để bàn trên nền ESP32-S3 SuperMini, XiaoZhi AI và MuJoCo Multi-Policy RL. Kết hợp cổ 2-DOF Pan/Tilt hữu cơ, 40 mắt xích chuyển động thực, âm thanh R2-D2 I2S DMA và cảm biến ToF VL53L0X.

ESP32-S3XiaoZhi AIMuJoCo RLSim2Real

ARCHITECTURE & TECH SPECS

Ghi chú kỹ thuật

T-Rax là hệ sinh thái robot để bàn mã nguồn mở kết hợp giữa firmware điều khiển thời gian thực trên ESP32-S3 SuperMini (XiaoZhi AI Voice Assistant Framework) và đường ống huấn luyện học tăng cường đa chính sách (MuJoCo 3.14 Multi-Policy RL → ONNX → ESP-NN int8). Thay vì phát giọng đọc TTS máy móc, T-Rax giao tiếp qua 28 kịch bản cảm xúc bằng chuỗi âm thanh chirp/sweep phong cách R2-D2 tổng hợp trực tiếp qua I2S DMA (MAX98357A + micro INMP441). Động cơ chuyển động hữu cơ (Organic Motion Engine) nội suy quỹ đạo phi tuyến (Cubic Ease-In-Out, Back Ease-Out c₁=1.70158) cho cụm cổ 2-DOF Pan/Tilt (±60° Yaw, ±40° Pitch), duy trì nhịp thở vi mô (Micro-Jitter Breathing 0.5°–1.2°) và điều khiển vi sai 40 mắt xích qua cầu H DRV8833 có lọc thông thấp PWM (α=0.25). Hệ thống tích hợp 19+ công cụ MCP (self.trax.*), phản xạ phanh lùi phần cứng khi cảm biến laser VL53L0X phát hiện vật cản < 15cm, cùng kiến trúc nhận thức phân cấp GoalManager → GoalSkillPolicy (purposeful_obs_v2 54D & desk_social_rl_v1 71D).

MCU
ESP32-S3 SuperMini (Dual-Core Xtensa® LX7 @ 240MHz, 4MB Flash, 2MB PSRAM, SIMD Vector)
FIRMWARE
XiaoZhi AI Framework / ESP-IDF + MuJoCo Multi-Policy RL (ONNX / ESP-NN)
RTOS
FreeRTOS Dual-Core (Core 0: Audio I2S DMA & MCP Server, Core 1: 50Hz Kinematics, Policy & ToF Reflex)
POWER
Pin Li-ion / LiPo → Mạch hạ áp Buck 5V 3A cấp riêng cho Servo/DRV8833 + LDO 3.3V cho ESP32-S3

Ngoại vi phần cứng

  • INMP441 Digital MEMS Microphone (I2S0 RX: WS GPIO 4, SCK GPIO 5, SD GPIO 6)
  • MAX98357A Class-D I2S DAC/Amplifier (I2S1 TX: DOUT GPIO 7, BCLK GPIO 15, LRC GPIO 16)
  • 2-DOF Neck Servos SG90/MG90S (Pan Z GPIO 14 ±60°, Tilt X GPIO 17 ±40°, LEDC 50Hz)
  • DRV8833 Dual H-Bridge Track Drive (L: GPIO 10/11, R: GPIO 12/13, nSLEEP: GPIO 21)
  • VL53L0X Laser Time-of-Flight (ToF) Sensor (I2C 400kHz: SDA GPIO 8, SCL GPIO 9, 20Hz poll)
  • WS2812B Addressable RGB Eye/Status LED (RMT Hardware Channel: GPIO 48)
  • Khung gầm CAD 15 phân đoạn: 4 bánh răng chủ động/bị động + 40 mắt xích tuần hoàn (chu vi 172.56mm)

Phân hệ Firmware & AI

  • organic_motion_engine: Nội suy phi tuyến Cubic Ease-In-Out, Back Ease-Out & Micro-Jitter Breathing
  • r2d2_acoustic_synth: Tổng hợp sóng âm R2-D2 thời gian thực cho 28 trạng thái cảm xúc
  • trax_mcp_server: 19+ công cụ MCP (self.trax.move, look_at, react_emotion, patrol, explore...)
  • tof_reflex_guard: Giám sát laser VL53L0X 20Hz, tự động phanh lùi khi d_ToF < 150mm
  • purposeful_v2_stack: Kiến trúc phân cấp GoalManager → GoalSkillPolicy (54D obs, 5D residual action)
  • desk_social_rl_v1: Chính sách tương tác xã hội mặt bàn MultiInputPolicy (71D Dict observation)
  • onnx_esp_nn_runtime: Lượng tử hóa int8 chạy suy luận chính sách 50Hz trực tiếp trên ESP32-S3