SLAM+語音機器人DIY系列：（三）感知與大腦——6.作一個能走路和對話的機器人

時間 2019-11-10

標籤 slam 語音機器人 diy 系列感知大腦一個走路對話简体版

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摘要

在個人想象中機器人首先應該能自由的走來走去，而後應該能流利的與主人對話。朝着這個理想，我準備設計一個能自由行走，而且能夠與人語音對話的機器人。實現的關鍵是讓機器人能經過傳感器感知周圍環境，並經過機器人大腦處理並輸出反饋和執行動做。本章節涉及到的傳感器有激光雷達、IMU、輪式里程計、麥克風、音響、攝像頭，和用於處理信息的嵌入式主板。關於傳感器的ROS驅動程序開發和在機器人上的使用在後面的章節會展開，本章節重點對機器人傳感器和嵌入式主板進行講解，主要內容：html

1.ydlidar-x4激光雷達python

2.帶自校準九軸數據融合IMU慣性傳感器nginx

3.輪式里程計與運動控制算法

4.音響麥克風與攝像頭django

5.機器人大腦嵌入式主板性能對比ubuntu

6.作一個能走路和對話的機器人centos

6.作一個能走路和對話的機器人

在個人想象中機器人首先應該能自由的走來走去，而後應該能流利的與主人對話。朝着這個理想，我準備設計一個能自由行走，而且能夠與人語音對話的機器人。爲了更形象的表達個人想法，個人小學五年級的繪畫水平也是豁出去了，若是有大神路過，懇請多多包涵，畫好後的樣子大概就是這樣啦，如圖46。網絡

（圖46）想象中的機器人架構

有了想法，接下來就要開始親自動手DIY了。體驗動手樂趣的同時，以玩耍的形式融入當下前沿的SLAM、自動導航、圖像識別、語音識別、天然語言處理等技術，提升本身的同時找到屬於兒時的那一份快了。框架

說幹就幹，首先須要準備好激光雷達、IMU、底盤、音響、麥克風、攝像頭這些傳感器，而後還要準備一塊樹莓派3開發板做爲機器人的大腦。其實這些知識已經經過前面的文章打好了基礎，因此就好辦多了，準備好這些東西就行了，如圖47。

（圖47）DIY部件準備

準備好傳感器和樹莓派3後，就能夠進行組裝了。通過緊張有趣的組裝後，一臺有趣的機器人就被DIY出來了，這時候終於能夠看到傳說中的機器人的真容了，如圖48，雖然機器人的真實樣子沒有想象中的那麼有藝術感，但科技感十足有木有@^@

（圖48）DIY出來的機器人真容

麻雀雖小五臟俱全，如今就來對這個會說話會走路的機器人作一作剖析吧。機器人的骨架是由亞克力板和銅柱組合而成；兩個帶編碼器的減速電機和一個萬向輪做爲運動執行機構；可充電鋰電池給整個機器人供電；stm32電機控制板用於控制電機運動並提供里程數據，是底盤的核心部件；激光雷達提供環境障礙信息，用於SLAM建圖和避障導航；IMU用於在里程計數據融合、SLAM建圖、導航中提供慣導數據；免驅USB聲卡、音響、四麥陣列指向性麥克風做爲語音交互過程當中的輸入輸出部件；攝像頭用於物體識別、物體跟蹤、環境監控、視覺輔助定位；樹莓派3是整個機器人的中央處理單元，各個傳感器的ROS驅動、SLAM算法、導航算法、語音交互、天然語言處理算法、圖像處理算法都將運行在上面。爲了更好的理解機器人的工做原理，這裏給出機器人的硬件框架，如圖49。

（圖49）機器人硬件框架

機器人的硬件搭建完畢後，就要賦予機器人靈魂了。這裏說的靈魂就是咱們的軟件及算法，包括各個傳感器的ROS驅動、輪式里程計與IMU融合、激光SLAM建圖、自主導航避障、語音識別、語音合成、天然語言處理、物體識別、物體跟蹤、遠程視頻監控、視覺輔助定位、機器人與工做PC、Android手機之間的通訊等。爲了更好的理解機器人的工做原理，這裏給出機器人的軟件框架，如圖50。

（圖50）機器人軟件框架

作了如此長的鋪墊，你們確定已經等不及要親自動手去開發機器人上的軟件代碼了。別急，接下來的章節將跟你娓娓道來，讓你體驗動手寫程序真正的快樂$^$