iCAN2023：應(yīng)用TDK產(chǎn)品的優(yōu)秀項(xiàng)目展示①廚神幫手&乒乓球裁判

TDK作為iCAN大賽的合作伙伴，

本次為參賽選手免費(fèi)提供四種產(chǎn)品

用于作品創(chuàng)作研發(fā)。

以下為大家介紹2例

使用TDK產(chǎn)品的優(yōu)秀項(xiàng)目的內(nèi)容！

學(xué)校：德州學(xué)院

成員：陳文灝、王昊杰、單薈

“廚神幫手——家用廚房智能機(jī)器人”，是基于樹莓派與STM32F103R8T6芯片的家用廚房智能機(jī)器人。通過接入圖靈機(jī)器人、百度智能對話平臺UNIT，分別實(shí)現(xiàn)菜譜個性化定制與智能語音交互；通過語音與動態(tài)手勢，實(shí)現(xiàn)對菜譜的查看，和對抽屜、垃圾桶等外設(shè)的控制。除此之外，還具有定時、有毒氣體檢測等功能。實(shí)現(xiàn)了個性化定制菜譜，便捷化查閱菜譜，系統(tǒng)化管理廚房。

1.個性化菜譜定制

我們的作品后臺連接了圖靈機(jī)器人平臺，用戶通過語音說出對菜譜的要求，后臺將會根據(jù)用戶的不同需求自動生成合適的菜譜，實(shí)現(xiàn)菜譜的個性化定制。

2.個性化菜譜查看

用戶可以通過手勢、語音對生成的個性化菜譜進(jìn)行打開、翻頁、關(guān)閉操作。用戶可在本作品前方屏幕上查看到個性化定制好的菜譜內(nèi)容，并通過語音對菜譜詳細(xì)內(nèi)容進(jìn)行詢問互動。這樣就可以實(shí)現(xiàn)對菜譜的非接觸控制，避免手上油、水等帶來的麻煩。

3.廚房外設(shè)操控

作品中模擬了廚房中常用的外設(shè)，例如垃圾桶、碗柜等。用戶可以通過形象的動態(tài)手勢和語音指令實(shí)現(xiàn)打開、關(guān)閉操作。

4.定時

用戶可以通過語音實(shí)現(xiàn)定時功能。例如用戶說“定時一分鐘”或者“定時一小時”，系統(tǒng)將會在定時到后進(jìn)行語音提醒。

5.有毒氣體監(jiān)測

本作品加入了MQ-4和MQ-7模塊。對天然氣、一氧化碳等廚房易泄漏氣體進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，如果氣體含量超標(biāo)，蜂鳴器將會報警提醒。

6.智能語音互動

本作品除連接圖靈機(jī)器人外，還接入了百度UNIT智能平臺。擁有講故事、查詢天氣、熱點(diǎn)新聞播報、閑聊等功能。例如用戶說“新聞”，系統(tǒng)將會自動返回實(shí)時熱點(diǎn)新聞，并通過語音進(jìn)行播報，實(shí)現(xiàn)人機(jī)智能互動。讓用戶在做飯的時候不再無聊，更好地享受烹飪過程。

本系統(tǒng)以樹莓派4B板和STM32F103R8T6為控制核心。其中，樹莓派4B板通過語音識別模塊和攝像頭實(shí)現(xiàn)實(shí)時語音、動態(tài)手勢識別；并與圖靈機(jī)器人和百度智能對話平臺UNIT連接，圖靈機(jī)器人將定制好的菜譜返回樹莓派，通過屏幕顯示出來，百度智能對話平臺將新聞、閑聊等內(nèi)容通過語音播報模塊播報出來。

STM32控制板與樹莓派控制板之間通過串口進(jìn)行通信，用戶的語音、動態(tài)手勢相關(guān)指令通過串口發(fā)送給STM32控制板，完成廚房外設(shè)的操控，以及定時、氣體檢測報警功能。

1.短時間內(nèi)的個性化定制服務(wù)

通過調(diào)用圖靈機(jī)器人，可以實(shí)現(xiàn)針對不同的人群制定個性化菜譜。根據(jù)用戶的口味、飲食偏好、健康需求和烹飪技能，提供個性化的菜譜和建議，幫助用戶更好地滿足自己的飲食需求。

2.精準(zhǔn)的動態(tài)手勢操控

創(chuàng)新設(shè)計手掌追蹤算法。攝像頭可對人手進(jìn)行實(shí)時檢測，并且根據(jù)人手的移動進(jìn)行轉(zhuǎn)動跟蹤，以便于人們在做飯時的不同角度都可以用手勢去控制機(jī)器人的相應(yīng)功能。

創(chuàng)新設(shè)計手勢關(guān)鍵點(diǎn)的級聯(lián)式處理方法，動態(tài)手勢識別更加精準(zhǔn)，用戶擁有更良好體驗(yàn)。

3.語音手勢雙重控制

作品可通過語音與手勢進(jìn)行雙重控制，避免做飯時手上油、水等對屏幕造成污染，簡單形象化的指令也方便老人、聾啞人等特殊群體使用。多重人機(jī)交互方式也提高了人們烹飪的效率。

4.TDK PiezoListen壓電揚(yáng)聲器

我們將氣體檢測超標(biāo)后的報警模塊由普通蜂鳴器改為TDK PiezoListen壓電揚(yáng)聲器，與我們原先普通的蜂鳴器相比，體型小巧纖薄，連接簡單，輸出音域廣且音頻質(zhì)量更高。并且，在低電壓下便可獲得高聲壓，耗電更少，損耗更小，在節(jié)約能源方面貢獻(xiàn)巨大。

學(xué)校：遼寧工程技術(shù)大學(xué)

成員：周才、包佳慧、張慧、李金茹、萬亮

隨著時代的發(fā)展與國家的號召，運(yùn)動健身越來越受到人們的重視，乒乓球作為居民在社區(qū)中主要參與的運(yùn)動之一，乒乓運(yùn)動作為最受大眾喜愛的運(yùn)動之一。本產(chǎn)品設(shè)計采用處理速度較快的STM32單片機(jī)為核心，利用信息化與智能化的計算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，用單片機(jī)的內(nèi)部定時功能進(jìn)行計時，用按鍵對比賽的開始、暫停、加減分、累計犯規(guī)次數(shù)、休息時間、比賽場次等信息進(jìn)行控制并加以顯示，實(shí)現(xiàn)了乒乓球賽場上的時間、分?jǐn)?shù)、犯規(guī)的公平裁決。本設(shè)計還采用TDK項(xiàng)目產(chǎn)品4+E18-D80NK紅外光電開關(guān)傳感器對乒乓球打出界的情況或砸到邊界線是否出界的情況進(jìn)行精準(zhǔn)識別，采用壓力傳感器對乒乓球的壓線情況也進(jìn)行精準(zhǔn)感應(yīng)和實(shí)時播報。本次設(shè)計促進(jìn)了社區(qū)籃球比賽的發(fā)展，智能性地增加社區(qū)群眾對運(yùn)動的熱情，實(shí)現(xiàn)“智慧城市”中社區(qū)群眾健康的發(fā)展。

智能乒乓球裁判系統(tǒng)是以STM32單片機(jī)為核心，主要對乒乓球比賽的時間、比賽分?jǐn)?shù)、比賽的暫停數(shù)、臨界是否出界情況等情況進(jìn)行判斷并處理，維護(hù)乒乓球比賽的公平性，確保比賽的有序進(jìn)行。設(shè)計智能乒乓球裁判系統(tǒng)是要實(shí)現(xiàn)以下判決功能。智能乒乓球裁判系統(tǒng)設(shè)計是由鍵盤模塊、識別模塊和感應(yīng)模塊作為信息的輸入端，將輸入信息、識別信息和感應(yīng)信息傳輸至所選用的STM32單片機(jī)。然后由STM32單片機(jī)進(jìn)行內(nèi)部程序處理，進(jìn)而驅(qū)動語音播報模塊、顯示模塊、報警模塊達(dá)到其預(yù)期的結(jié)果，圖中是智能乒乓球裁判系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)總體設(shè)計框圖。

在分?jǐn)?shù)和犯規(guī)次數(shù)加減中，首先，需要對程序進(jìn)行初始化，將分?jǐn)?shù)和犯規(guī)次數(shù)清零。當(dāng)乒乓球比賽過程中，雙方隊伍有需要加分、減分和犯規(guī)次數(shù)的加減，可以通過不同的按鍵實(shí)現(xiàn)增加或減少，同時，可以將更改后的信息顯示在OLED12864液晶顯示屏上并進(jìn)行分?jǐn)?shù)播報。如果沒有分?jǐn)?shù)變化，系統(tǒng)會繼續(xù)正常工作，OLED12864液晶顯示屏上的信息不會發(fā)生變化。當(dāng)每節(jié)比賽結(jié)束后，都需要對犯規(guī)次數(shù)清零，重新計數(shù)。

在整體定時模塊的設(shè)計中，先設(shè)定一個初始時間，然后進(jìn)行其他程序設(shè)計。首先，按下啟動按鍵，設(shè)定的60秒時間將開始倒計時；沒有按下啟動按鍵時，時間暫停，不工作。當(dāng)暫停按鍵按下的時候，時間暫停，再按下開始按鍵倒計時繼續(xù)；暫停按鍵沒有按下時，判斷時間是否為0，如果為0蜂鳴器報警，比賽結(jié)束，如果不為0，時間繼續(xù)倒計時。

在休息時間的定時程序設(shè)計中，首先設(shè)定60秒時間的程序，然后判斷休息按鍵是否按下。如果按鍵按下，系統(tǒng)開始進(jìn)行60秒倒計時，然后判斷時間達(dá)到0之前按鍵是否再次按下，如果再次按下，證明休息停止，重新計時；如果沒有再次按下，蜂鳴器會發(fā)出報警，提醒休息時間停止。如果第一次按鍵沒有按下，則繼續(xù)進(jìn)行識別按鍵是否按下。

1.在成本上，本設(shè)計采用的電子器件的價格比較便宜，因此，本設(shè)計的制作成本較為便宜，完全可以實(shí)現(xiàn)廣泛的銷售和使用，實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)。便于城市對智能乒乓球場地的普及。

2.在使用上，本設(shè)計使用方便，可以實(shí)現(xiàn)更加精確的檢測和裁判，避免了由于人工而導(dǎo)致的誤差。在顯示上也更加清晰，可以更直觀地顯示各種信息。

3.本設(shè)計采用單片機(jī)與計算機(jī)技術(shù)與乒乓球比賽相結(jié)合，使得乒乓球比賽更加的公平和公正。

4.TDK PiezoListen壓電揚(yáng)聲器幫助我們的裝置實(shí)現(xiàn)了聲音輸出的功能，用于模擬比賽場地上球落點(diǎn)的聲音效果，通過在球桌下方或側(cè)面的安裝，可以在球落點(diǎn)處產(chǎn)生聲音，幫助運(yùn)動員、教練員或裁判員更好地判斷球體的著地點(diǎn)。尤其是低音域增強(qiáng)，這對于模擬球落點(diǎn)的聲音效果非常有用，使聲音更加逼真。此外，產(chǎn)品的超薄設(shè)計也不會顯著改變桌面的設(shè)計和性能。

TDK的壓電揚(yáng)聲器—PiezoListen與已有壓電揚(yáng)聲器相比，加強(qiáng)了低音域的輸出，使得更寬音域的輸出成為可能。TDK憑借自有的積層技術(shù)和材料技術(shù)，開發(fā)出纖薄高位移壓電元件，從而實(shí)現(xiàn)了上述功能。與一般的已有揚(yáng)聲器相比，PiezoListen擁有世界上最薄級別（約0.49mm）的厚度，可不受空間限制進(jìn)行安裝。同時，因形狀靈活，可以使很多東西振動，發(fā)出聲音。另外，PiezoListen也可以在低于24Vp-p的低電壓下獲得高聲壓。在4K 、8K視頻內(nèi)容的發(fā)展以及聲音多通道化的進(jìn)程中，TDK將繼續(xù)為客戶的應(yīng)用程序設(shè)計和聲音進(jìn)化做出貢獻(xiàn)。與已有壓電揚(yáng)聲器相比，加強(qiáng)了低音域的輸出，使得更寬音域的輸出成為可能。

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