使用移動(dòng)設(shè)備的語(yǔ)音控制避障機(jī)器人車

描述

1. 項(xiàng)目理念

我之前使用 Node.js 制作了一個(gè)網(wǎng)頁(yè)控制的流動(dòng)站，你可以在這里查看。所以這次做了一些升級(jí)，我決定做一個(gè)“聲控避障漫游車”。

2. 項(xiàng)目目標(biāo)

通過(guò)從移動(dòng)網(wǎng)頁(yè)向流動(dòng)站發(fā)出語(yǔ)音命令來(lái)遠(yuǎn)程控制流動(dòng)站，并在它遇到任何障礙物時(shí)自動(dòng)檢測(cè)并停止。

3. 先決條件

您需要具備 Node、socket 編程和 L298 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器工作的一些基本知識(shí)。

4. 要求

• 1 Arduino Uno

• 1 L298 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

• HC-05 藍(lán)牙模塊

• HC-SR04 超聲波傳感器

• 跳線

• 2 節(jié)電池 – 每節(jié) 9 伏

• 2 個(gè)齒輪馬達(dá)（6-9 伏）

• 2 個(gè)兼容的車輪

• 機(jī)殼

• 為我們的服務(wù)器安裝了 Node.js 的計(jì)算機(jī)。

5. 建造漫游者

要建造這個(gè)流動(dòng)站，您需要購(gòu)買一個(gè)“2 輪底盤套件”，該套件可在網(wǎng)上輕松獲得，并隨附所有組裝單元。

我們的 Arduino Uno 和 L298 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器嵌入在我們的機(jī)箱頂部，兩者均由兩個(gè) ??9 伏電池分別供電。

反過(guò)來(lái)，Arduino Uno 將為 HC-05 藍(lán)牙模塊供電，該模塊將與我們的服務(wù)器通信。反過(guò)來(lái)，L298 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器將通過(guò)其 5V 輸出引腳為 HC-SR04 超聲波傳感器供電。

6.電路圖

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如上電路圖所示，L298 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器由 9V 電池供電，兩個(gè)電機(jī)控制輸出連接到電機(jī) A 和電機(jī) B，由于電機(jī)沒(méi)有極性，您可以連接任何端子，但請(qǐng)確保兩臺(tái)電機(jī)同向旋轉(zhuǎn)。

L298 還將通過(guò)其 5V 輸出引腳為我們的 HC-SR04 超聲波模塊供電，如上圖所示。不要移除 5V 穩(wěn)壓器跳線。

注意：如果給 L298 供電超過(guò) 12 伏，板載 5V 穩(wěn)壓器會(huì)損壞。

Arduino Uno 也由 9V 電池供電，其正極端子連接到 Arduino 的 Vin 引腳，負(fù)極端子連接到公共地。Arduino 反過(guò)來(lái)會(huì)為藍(lán)牙模塊供電，因此將 HC-05 的 Vcc 引腳連接到 Arduino 的 5V 和 GND 到地。

對(duì)于 HC-05 和 Arduino 之間的串行通信，將 HC-05 的 TXD 引腳連接到 Arduino 的 RX 引腳，將 HC-05 的 RXD 引腳連接到 Arduino 的 TX 引腳。

現(xiàn)在要控制 L298 模塊，您可以將 EN1 和 EN2 引腳連接到 Arduino 的任何 PWM 引腳。然后將L298的輸入引腳-1、2、3、4與Arduino的任意數(shù)字引腳連接。

7.數(shù)據(jù)傳輸

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如上圖所示，是數(shù)據(jù)傳輸示意圖。

• 用戶將打開節(jié)點(diǎn)服務(wù)器提供的網(wǎng)頁(yè)。移動(dòng)和節(jié)點(diǎn)服務(wù)器都應(yīng)該連接到同一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。URL 將是帶有端口號(hào)的 IP 地址，例如“192.XXX.XXX.129:8080”。

• 用戶向網(wǎng)頁(yè)發(fā)出語(yǔ)音命令，網(wǎng)頁(yè)識(shí)別后將使用套接字連接將所需的數(shù)據(jù)發(fā)送到節(jié)點(diǎn)服務(wù)器。

• 節(jié)點(diǎn)服務(wù)器會(huì)將數(shù)據(jù)傳遞給 HC-05 藍(lán)牙模塊，因?yàn)閮烧叨际桥鋵?duì)的。

• HC-05 將使用串行通信將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?Arduino UNO。

• Arduino UNO 將依次控制 L298 模塊

8.設(shè)置服務(wù)器

對(duì)于我們的服務(wù)器，我們需要安裝 Node.js。安裝任何穩(wěn)定版本的node，我的是11.15版本。我們需要安裝以下軟件包-

• 節(jié)點(diǎn)gyp

• 表示

• 節(jié)點(diǎn)藍(lán)牙

• 套接字.io

• ejs

注意 – 安裝“node-gyp”可能會(huì)很棘手，因?yàn)樗恢С帜承?a href='http://wenjunhu.com/article/bbs/' target='_blank' class='arckwlink_none'>最新版本的 Node，因此最好安裝 11.15 版本的 Node。

現(xiàn)在，我們需要監(jiān)聽來(lái)自網(wǎng)頁(yè)的事件，并且要托管該網(wǎng)頁(yè)，我們需要一個(gè)服務(wù)器。所以，使用像“ express.js”這樣的包創(chuàng)建一個(gè)服務(wù)器，這將使我們的工作更容易。

服務(wù)器設(shè)置完成后，我們需要設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)頁(yè)，我們將從中發(fā)出語(yǔ)音命令。這里我使用了“ ejs”包來(lái)渲染網(wǎng)頁(yè)。但是發(fā)出語(yǔ)音命令是不夠的，我們還需要識(shí)別語(yǔ)音以控制我們的漫游車。因此，對(duì)于語(yǔ)音識(shí)別，我們將使用Web Speech API， 它將為我們所說(shuō)的任何內(nèi)容提供文本作為輸出。

這是我的網(wǎng)頁(yè)——

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注意 - 語(yǔ)音識(shí)別不適用于非安全網(wǎng)頁(yè)，因此不適用于包含您的 IP 地址的 URL。要使其正常工作，您需要在 Chrome 瀏覽器中將您的 URL 設(shè)置為安全，

現(xiàn)在，一旦我們說(shuō)了什么并且它是一個(gè)符合條件的命令，我們將使用“ socket.io”包向節(jié)點(diǎn)服務(wù)器發(fā)送一個(gè)包含所需數(shù)據(jù)的套接字消息。

Node服務(wù)器收到來(lái)自網(wǎng)頁(yè)的消息后會(huì)將數(shù)據(jù)傳遞給HC-05藍(lán)牙模塊，為此，我們將使用“ node-bluetooth”包。

9. 避障邏輯

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HC-SR04 超聲波傳感器可以檢測(cè)到前方的障礙物。所以我們需要使用距離-速度-時(shí)間方程來(lái)計(jì)算障礙物與流動(dòng)站之間的距離，找到附上的代碼實(shí)現(xiàn)，或者參考這個(gè)博客了解更多信息。

獲得距離后，我們將設(shè)置一個(gè)限制，越過(guò)這將停止流動(dòng)站。例如，在這個(gè)項(xiàng)目中，我設(shè)置了 17 厘米的限制，這意味著一旦障礙物與漫游車之間的距離低于 17 厘米，漫游車就會(huì)自動(dòng)停止。

10. Arduino 代碼

由于藍(lán)牙將使用串行通信與 Arduino-Uno 通信，我們將發(fā)送一些“字符串”作為命令，并帶有一個(gè)額外的字母，告訴我們終止并捕獲該字符串。

例如-：向前移動(dòng)，藍(lán)牙會(huì)發(fā)送“forwardT”，而在Arduino端，只要遇到字母“T”，就知道串口通信完成，抓到的字符串是“forward”。

通過(guò)傳入的字符串命令，我們將配置 L298 驅(qū)動(dòng)程序向前、向后、向左、向右、改變速度等。

找到附加的 Arduino 代碼。

11- 最終結(jié)果

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