以色列 Intuition Robotics 推出的ElliQ桌面机器人,主打居家养老,解决独居老人孤独问题,目前已在美国大规模商用,并且部分费用还纳入医保。
产品特点:可转动头部、多麦语音拾音、AI对话、灯光表情、配套屏幕,面向银发陪伴。
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如果要复刻一个ElliQ这类产品,该怎么做呢?需要多少周期呢?我做了一个研究,大概分为 7大阶段:产品定义 → 外观ID设计 → 结构MD设计 → 硬件PCB+单片机/主控开发 → 嵌入式固件开发 → AI上层软件 → 样机验证、开模、量产。以下我将一一列举每个阶段内容、周期、需要人员、岗位、交付物。

下面将讲述七大阶段、人员分工、最简里程碑时间线、项目持续时间、风险提示。

一 七大阶段

阶段1:产品定义(第0步,最优先,1~3周)

  1. 目标人群:银发老人陪伴(对标ElliQ),桌面AI伙伴
  2. 核心功能清单:
    (1) 头部两轴舵机转动(左右+俯仰,跟随人声转向)
    (2) 4麦阵列、降噪、语音唤醒、自然对话
    (3) 环形表情灯光
    (4) 扬声器播放音乐、对话
    (5) 可选配套触控屏、摄像头、人体感应

阶段2:ID工业设计(外形外观,外包)2~4周

主做外形设计,找工业设计师ID,可外包

  1. 概念草图、多版造型方案、配色、材质方案
  2. 三维外观曲面建模(Rhino/Keyshot)
  3. 渲染效果图,外观评审,选定最终造型
  4. 输出外观三维曲面模型给结构工程师MD

交付物:外观STP模型、效果图、材质说明。
外包:工业设计公司/ID设计师。ID只负责好不好看,不管能不能装零件、开模

阶段3:MD结构设计(外壳内部结构,可外包ID+MD打包)4~6周

ID模型拿到手之后,结构工程师MD做工程化落地

  1. 把外观曲面做成可生产壳体,拆分外壳上盖、下底座、头部旋转壳
  2. 内部布局:舵机、麦克风板、喇叭、主控板、灯板、电池的空间排布
  3. 设计卡扣、螺丝柱、壳体壁厚、转轴结构、密封、散热
  4. 检查干涉:头部转动时,不能碰内部线材(滑环设计,旋转不扭线)
  5. 输出:3D结构模型、2D工程图纸、BOM结构件清单、拔模分析,可以直接拿去开模
  6. 同步做DFM可制造性分析,提前规避注塑缺陷

交付物:全套3D结构、2D图纸、开模资料。
岗位:MD结构工程师。

阶段4:硬件PCB + 主控/单片机方案设计(硬件开发,可外包)4~8周

主控选型二选一

  • 简易方案:ESP32-S3(单片机MCU),适合原型样机,算力有限,适合灯光、舵机、基础语音
  • 对标ElliQ完整版:Linux主控(瑞芯微RK3566/RK3568),算力强,跑本地语音、大模型、摄像头,是这类陪伴机器人主流方案。

单片机只是其中一部分,整机不是单纯单片机,主控+外设板卡组成硬件系统。

硬件开发内容:

  1. 原理图设计:主控、4麦阵列、功放、舵机驱动、LED灯环、电源管理、WiFi模块、摄像头接口
  2. PCB画板,EMC电磁兼容设计(麦克风很容易受电机干扰,重点处理)
  3. 打样PCB样板,元器件采购,贴片焊接
  4. 硬件单板测试:电源、麦克风、电机、灯光功能调试

交付物:原理图、PCB、BOM元器件清单、样板。
岗位:硬件工程师。

阶段5:嵌入式固件开发(底层代码,单片机/主控底层)4~10周

分两块:

  1. MCU单片机固件:控制舵机头部转动、环形灯光、按键,接收上层指令,驱动电机动作。C语言开发。
  2. Linux底层固件(RK方案):系统裁剪、驱动移植(麦克风、摄像头、喇叭、电机驱动)、音频采集。

功能:收到“有人说话”指令,驱动头部转向声源;控制表情灯光;采集麦克风音频。
岗位:嵌入式/固件工程师。

阶段6:上层软件 & AI交互(APP/服务端,核心AI能力)6~12周

这是机器人“会聊天、有陪伴感”的大脑

(1). 语音链路:VAD人声检测 → 唤醒词识别 → ASR语音转文字 → LLM大模型对话 → TTS文字转语音播放
(2). 声源定位算法:根据4个麦克风,判断说话人方向,下发指令让头部转向人(ElliQ核心交互亮点)
(3). 业务逻辑:定时提醒、主动发起对话、情绪识别、老人健康提醒
(4). 可选:配套平板屏幕UI,手机家属看护APP、云端后台
(5). AI可以两种方案:云端大API接入(快速做原型),或者本地部署大模型(隐私高,成本更高)

岗位:软件后端、AI算法、语音算法、前端UI工程师

阶段7:样机验证 → 开模 → 试产 → 量产(最长环节)

(1). 手板样机(CNC手板):用MD的3D模型加工实体外壳,组装全部电子零件,做整机功能测试。
手板用来验证外观、装配、整机交互,开模前必须做手板,发现结构干涉、空间不足。
(2). 手板测试迭代:结构、硬件、软件bug修复,反复改2~3轮。
(3). 模具开发:确认手板没问题,再启动注塑模具(外壳模具成本高,一旦修改代价很大)
(4). 模具T0试模,样品装配,修模。
(5). 小批量试产(几十~几百台),可靠性测试:老化、高低温、跌落、噪音测试。
(6). 量产,供应链管控。

二 人员分工

  1. ID工业设计(外包):外观造型
  2. MD结构工程师(外包):外壳结构、转轴、装配设计
  3. 硬件工程师(外包):PCB、原理图
  4. 嵌入式固件工程师(可外包):单片机/主控底层驱动
  5. AI&软件工程师(可外包):语音、大模型业务逻辑、云端服务

三 最简里程碑时间线(原型阶段,不含量产)

  1. 产品定义:2周
  2. ID外观设计:3周
  3. MD结构设计:5周
  4. 硬件+固件开发:6周
  5. AI上层软件开发:8周
  6. CNC手板制作+整机联调:4周

四 项目持续时间

从0到能跑通功能原型,最快约6个月;如果直接走到模具量产,整体8~14个月。

五 风险提示

  1. 头部两轴旋转+滑环是机械难点,很容易出现线材磨损、转动卡顿。
  2. 多麦阵列+电机一起工作,电机噪声会干扰拾音,音频算法+硬件EMC是最大技术坑。
  3. 模具成本高,千万不要没做手板、没整机联调就直接开模。
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