starchild-ai-agent/@6171/experiment-research-lab

🔬 实验方案搜寻与实现技能

核心能力

当用户想找一个实验方案或创意项目时，自动完成：

1. 全网搜罗 — 搜索学术论文、Arduino/ESP社区、创客项目、竞赛获奖方案
2. 可行性评估 — 评估材料获取难度、制作复杂度、预算、精度
3. 完整实现 — 生成固件代码、电路图、BOM、装配指南、仪表盘
4. 交付文档 — 教案、工作单、调试手册、PPT、打包

工作流

阶段1：需求澄清

用户说"找XX实验方案"时，先问清楚：

- 实验目的：教学演示 / 竞赛 / 个人研究 / 课程设计？
- 预算范围：低（<50元）/ 中（50-200）/ 高（200+）？
- 受众：中学生 / 大学生 / 爱好者 / 专业？
- 硬件偏好：Arduino / ESP32 / ESP8266 / 树莓派 / 纯软件？
- 时间线：多久需要完成？

如果用户已经很清楚（比如"我要给中学生做一个XXX实验"），跳过追问，直接开干。

阶段2：全网搜索

并行搜索以下渠道：

| 渠道 | 优先级 | 搜索方式 | |------|--------|---------| | Google Scholar / 知网 | 高 | web_search "实验名+论文+方案" | | GitHub | 高 | web_search "实验名+Arduino/ESP32" | | Instructables / Hackaday | 中 | web_search "实验名+tutorial" | | 知乎 / B站 | 中 | web_search "实验名+DIY/自制" | | 淘宝/嘉立创 | 低 | web_search "传感器名+模块" 看物料价 |

至少搜3个不同方向的query，覆盖学术、创客、教学三种视角。

阶段3：方案评估与选择

对比3-5个搜索到的方案，从以下维度评估：

| 维度 | 打分因素 | |------|---------| | 可行性 | 材料好买吗？有没有常见坑？ | | 精度 | 有量化误差分析吗？对比理论值 | | 成本 | BOM总价多少？有没有贵/难买的件？ | | 复杂度 | 需要焊接吗？需要3D打印吗？调试步骤多？ | | 可教性 | 适合什么年级？原理清晰吗？ | | 可扩展性 | 能加仪表盘/手机App/数据记录吗？ |

输出： 推荐方案 + 为什么选它（"方案A精度高但需要3D打印机，推荐方案B用铁架台替代"）

阶段4：完整实现

生成完整的可构建方案包：

<实验名>/
├── 01_硬件方案.md          # 原理、BOM、电路图
├── 02_固件代码.md          # 完整代码 + 烧录指南
├── 03_打印件设计.md        # 3D文件描述（可选）
├── 04_教学教案.md          # 教案（2课时）
├── 05_数据可视化.md        # 数据分析脚本
├── README.md
├── pendulum_monitor.py     # 监控台（如果有串口）
├── firmware/
│   └── main.ino           # 完整固件
└── docs/
    ├── 调试手册.md         # 故障排查
    ├── 学生工作单.md        # 可打印
    ├── 误差预算表.md        # 误差分析
    ├── BOM采购清单.md       # 采购清单
    ├── 装配工艺指南.md      # 装配步骤
    └── 测试报告模板.md      # 测试报告

阶段5：交付

• 教学文档 → HTML 或 Word
• 整体打包 → tar.gz
• Web仪表盘 → 预览发布（publish_preview）
• 需要评审/评委 → Word（.docx）+ PPT

常见实验类别

物理类

| 实验 | 传感器 | 单片机 | 特色 | |------|--------|--------|------| | 单摆测g | 磁簧/霍尔 | ESP32/8266 | 自动计时±0.001s | | 声速测量 | 超声波模块 | Arduino | 相位差法 | | 光电效应 | 光敏电阻+LED | Arduino | 伏安特性 | | 胡克定律 | 拉力传感器 | ESP32 | 实时力-位移曲线 | | 谐振实验 | MPU6050 | ESP32 | 频谱分析 |

化学/生物类

| 实验 | 传感器 | 单片机 | |------|--------|--------| | 溶液pH监测 | pH传感器 | ESP32 | | 光合作用 | 光照+CO2 | Arduino | | 温度变化曲线 | DS18B20 | ESP8266 | | 电导率测量 | 电导率模块 | Arduino |

工程/创客类

| 项目 | 主要器件 | 难度 | |------|---------|:----:| | 超声波测距仪 | HC-SR04 + OLED | ⭐ | | 迷你示波器 | ESP32 + OLED | ⭐⭐ | | 气象站 | BME280 + WiFi | ⭐⭐ | | 蓝牙遥控车 | L298N + HC-05 | ⭐⭐ | | WiFi摄像头 | ESP32-CAM | ⭐⭐⭐ |

知识库

常见传感器选型

| 测量量 | 推荐传感器 | 接口 | 精度 | 价格 | |--------|-----------|------|------|------| | 磁场 | 磁簧开关 | GPIO | 通断 | 0.5 | | 磁场 | A3144E 霍尔 | GPIO | 通断 | 1.5 | | 加速度 | MPU6050 | I²C | 16位 | 8 | | 温度 | DS18B20 | OneWire | ±0.5°C | 3 | | 湿度 | DHT22 | GPIO | ±2% | 8 | | 气压 | BME280 | I²C | ±1hPa | 12 | | 距离 | HC-SR04 | GPIO | ±3mm | 3 | | 光强 | BH1750 | I²C | ±1lx | 5 | | pH值 | PH-4502C | 模拟 | ±0.1 | 15 |

单片机选型决策

需要什么单片机？
├── 只需要简单GPIO+串口 → Arduino Nano/Uno (~15元)
├── 需要 WiFi 上传数据
│   ├── 只需要 WiFi+少量IO → ESP8266 Wemos D1 Mini (~12元) ⭐推荐
│   └── 需要 WiFi+大量IO+蓝牙 → ESP32 (~15元) ⭐推荐
├── 需要摄像头 → ESP32-CAM (~25元)
├── 需要树莓派级算力 → Raspberry Pi Zero 2W (~50元)
└── 需要本地AI推理 → ESP32-S3 (~25元)

交付格式策略

| 用途 | 格式 | 工具 | |------|------|------| | 教师教案 | HTML/Word | python-docx | | 评委/参赛 | Word (.docx) | python-docx | | 学生工作单 | Word 可打印 | python-docx | | 演讲稿/PPT | PPTX | python-pptx | | Web页面 | 预览发布 | publish_preview | | 整体打包 | tar.gz | tar命令 |