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项目名称:电脑住宅
组别:小学组 奖项:一等奖
代表团:宁夏 参赛队:宁夏吴忠市红寺堡区第一小学
队员:孙烁桐 廖甜 刘立群 教练员:孙雨 涂志刚 张海丰
项目摘要:

智能语音交互式机器人系统,该系统可以实现识别任何人的汉语语音命令,完成相应的开关高压电器、检测住宅安全状态、背唐诗、讲故事、唱歌等和人的互动功能, 融合了娱乐性和实用性。

专家评语:

该作品设计了一种智能语音交互式机器人系统,可识别汉语语音命令,完成住宅电器控制,安全状态检测,以及背诗、讲故事等互动功能,很好地融合了娱乐性和实用性。作品选题新颖,符合大赛设计理念,整体制作和实验分析较完善,具有很好的拓展前景。

演示视频

演示图片

设计目标

“在某城市的中心,有一栋实验性的电脑住宅。这座住宅里安装了一百多台电脑,一切都由电脑指挥。主人在睡觉前,只要按一下开关,整栋房子便进入“休息状态”。除走廊等处留有必要的灯光外,其他地方的灯全部熄灭。这时,没有关闭的窗户自行关闭,空调系统减弱风力,房子四周的防盗报警装置进入工作状态。这一切将持续到第二天早晨主人起床为止。住宅里的所有电脑全部设在“暗处”,在室内见不到。它们各有各的职能,分工负责,同时又互相连接,以便对环境作出综合判断,为主人提供舒适的生活条件。”这是三年级课文《电脑住宅》的片段。而第13届“机器人创意比赛”的主题选定“社区志愿者”,其主旨在促进我国青少年走进社区,贴近生活,关心街坊邻里的生存状况,同时针对服务机器人这个热门课题做初步的调研和了解,以便激发创新灵感,借助服务机器人之“笔”勾画完美社区、幸福家庭新生活的蓝图,让机器人更好地为人类服务。所以我们将设计出我们自己的“电脑住宅”。

研制过程

(一)、 总体方案设计思路该系统可以实现识别任何人的汉语语音命令,完成相应的开关高压电器、检测住宅安全状态、背唐诗、讲故事、唱歌等和人的互动功能, 融合了娱乐性和实用性。 (二)、 系统各功能模块实现设计1、安全检测:利用各种传感器感知周边环境,比如门窗是否关闭、是否黑夜等等。2、语音识别:识别非特定的人的声音。 3、人机互动:根据识别的语音信息,作出相应的回应。 (三)、研制过程 1、提出设想:功能模块分解,具体功能如何实现或改装,小组讨论、搜集资料、拿出解决方案。 2、具体实施:逐一实物实现,反思、改进、直至在现有技术基础上完善实现。 3、技术上完不成的模块尽量模型化解决或提出实现思路。

科学性、创新性、实用性

1、非特定人的声音的语音识别。 这个技术是现在最新的语音识别技术,据查资料得知,LD3320 芯片是一款“语音识别”专用芯片。该芯片集成了语音识别处理器和一些外部电路,包括 AD、DA 转换器、麦克风接口、声音输出接口等。本芯片不需要外接任何的辅助芯片如 Flash、RAM等,直接集成在现有的产品中即可以实现语音识别/声控/人机对话功能。并且,识别的关键词语列表是可以任意动态编辑的。只要是3.3V供电的单片机都可以很好的驱动这块芯片。所以我们最关键的地方得以实现。2、人机语音互动。机器人最不好的地方就是冷冰冰的没有感情,我们利用芯片的功能做好了音乐库、故事库等,让机器人根据我们的指令播放音乐、讲故事、朗诵唐诗等等,并且利用芯片反馈的代码通过单片机的I/O口驱动继电器的通断来控制我们的家用电器。

进一步提高的设想

我们下一步的设想是,尽量利用简单的电路和芯片来实现复杂的控制,完成住宅完全智能化控制这一目标。我们的方案都不失为一次有意义的探索。我们相信,我们的设想一定能完美实现。 设计和制作的过程同时也是一个学习的过程。我们学到了知识,掌握了技能,收获了成功的喜悦,更重要的是激发了我们的求知欲和创造欲,为我们的心中种下了热爱科学的种子。