基于传感器户外定位的嵌入式智能交互机器人

肖毅,刘勉,徐鸿林

摘要：随着计算机、网络、机械电子、信息、自动化以及人工智能等技术的飞速发展，移动机器人的研究进入了一个崭新的阶段。现实中实用的多为自主移动机器人，通过人的干预在特定环境中执行各种任务，基于多传感器信息融合的精确导航技术：它综合利用了多种类型传感器的不同特点，可以多方位全面获取目标不同属性信息，提高了导航系统在时间上和空间上的覆盖范围。移动机器人技术研究综合了路径规划、导航定位、路径跟踪与运动控制等技术。涉及包括距离探测、视频采集、温湿度以及声光等多种外部传感器。实现移动智能机器人的户外传感定位和智能交互具有一定的现实意义，将为以后的移动机器人开发拓展奠定一定基础。

大学生创新训练项目 201941112224

关键词：移动机器人 、户外传感定位、智能交互

一、传感器户外定位概念解析

“传感器户外定位”是什么呢？通过多传感器同GPS定位精确导航协同控制移动机器人实现其精确控制、移动、人机交互。多传感器可获得更多信息，从而帮助导航系统更精确的确定位置；提高了导航系统在时间上和空间上的覆盖范围；提高了导航传感器信息的使用效率并增加了信息、的可信度。利用多传感器同GPS定位精确导航协同遥感技术精确控制机器人，使机器人能在特定的场合完成特定的操作，同时也能好的胜任依靠人力才能完成的复杂工作。

嵌入式智能交互机器人

二、嵌入式智能交互机器人设计理念。

技术路线及设计所需要解决的问题：1、传感器综合定位模块和边缘算法的设计研究；2、嵌入式系统与相应模块之间的数据传输和通信的设计研究；3、机器人控制系统、整体结构设计及材料选取的合理性；4、基于摄像系统能稳定获取视频数据流，确保协同定位模块能精确完成相应信号的处理；5、合理应用摇感、蓝牙、超声波、语音等模块，完善相应功能，使整个大系统运行流畅；

设计交互机器人的阶段大概我们分为以为一下五个阶段：第一阶段：项目初期开展阶段，主要进行项目调研、资料收集，提出项目设计方案，确认组员分工。第二阶段：机器人结构设计多平台搭建，传感器、开发板、GPS、蓝牙等模块组合，设计、编写代码，进行初步调试。第三阶段：语音交互模块平台搭建，进行遥感控制实验，设计并总结出总的一套嵌入式控制系统。第四阶段：优化算法、进行综合结构改良，完善各个模块的相应功能。第五阶段：收尾、项目结题阶段，项目成员总结汇总并撰写相关论文，准备项目结题。

三、创新点与项目特色

本项目有以下两个创新点：一、能够进行人机互动。二、提供开发平台。

使用客户把命令或者行为等信息传递给此产品后，此产品能够智能地处理对应的信息，并根据用户的需求进行判断、实行反馈，用户则通过感官来接受此产品的信息反馈是否符合要求，以及引发下一次对此产品的信息输出，从而达到一个人机互动的效果；

本项目在实现了控制舵机、语音识别和播报、颜色识别、人脸识别、发送微信或邮箱报警、颜色追踪、人脸追踪、运动追踪、socket通信方法、人民币识别等功能的基础上，搭建了一个可开发的平台，通过梳理重复代码并且集成到快速开发平台，以服务化的方式输出，从而提高效率，除此之外，该平台能够加快开发速度，以便在后续根据使用客户的需要融汇更多的先进技术。

随着新的智能控制算法的不断涌现，移动机器人正向着智能化方向发展。移动机器人可以胜任很多以前只能依靠人力完成的复杂工作，同时，这也对运动控制系统性能、整体大系统的协调性能提出了更高的要求。利用多传感器信息融合的精确导航技术，实现对智能移动机器人的精确控制、移动、人机交互，熟悉移动机器人硬件和软件的开发，掌握移动机器人的运动控制特性，可为后续的移动机器人的功能扩展搭建一个可行、稳定的平台，而这个平台则可以成为多种机器人开发的公共基础平台。

五、结论

本发明运用Python语言，搭建了一个以树莓派为核心的人机互动的平台，对控制舵机、语音识别和播报、颜色识别、人脸识别、发送微信或邮箱报警、颜色追踪、人脸追踪、运动追踪等功能进行了整合。 1、在语音功能方面，基于百度语音API，本发明具备语音控制和语音合成的人机互动方式，相比e-Speak，百度语音API具有更优秀的方式处理语音合成和语音识别。2、在追踪功能中，本发明使用计算量小的二帧法实现对运动情况的判断，确保正确判断的同时提高数据的处理速度。

通过以上功能的实现，使得本发明更加贴切其“人机互动”的特点，也为后续添加更多的新功能提供了一个稳定、可发掘的平台。

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参考文献

[1]刘永超，基于数字双胞胎的数控机床热特性云端系统开发，年期：2021年第01期网络出版时间：2020-12-16——2021-01-15

[2]张朋、曾云峰、王蒙蒙、刘伟鹏，数字孪生技术在城轨车辆全生命周期中的应用研究，铁道车辆. 2022,60(01)

[3]彭洲红、孔玉寒，我国制造业发展思路探析——基于北京等

9个城市“十四五”规划对制造业发展诉求的研究，改革与开放. 2021,(19)

[4]陈徽明，自动开箱机的分析与优化，冶金丛刊. 2016,(04)

[5]虚拟调试:开启现实与虚拟数字孪生，自动化博览. 2020,(10)