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给你的Arduino加上"耳朵"和"嘴巴"之一:Hello world和OTTO机器人

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最近在玩Arduino的时候,突然在想能不能让他“听懂”别人说的话。于是查了很多资料,发现现有的硬件有很多局限(比如识别精度和合成效果);某宝里虽然有新的硬件,但是价格不菲,而且毕竟还要考虑学习成本和后期维护费用。偶然想起Android平台,发现了更好的实现方式,于是用了几周时间搞定代码,以飨读者。
先看视频效果(Hello world—语音识别开灯、关灯)

led.jpg


“耳朵”部分:注意这里的语音识别是可以“听懂”你说的话的,不是简单的声控,比如你可以设置多个命令,“打开灯”、“打开风扇”,或者你可以说“屋里有点暗”、“我有点热”,都是可以执行命令的。玩硬件的朋友加上继电器就可以实现电影里的智能家居,通过“语音”控制家里的各种电器以及其他酷炫功能了。
“嘴巴”部分:同样这里的语音合成也不是简单的播放mp3文件,他是可以将你输入的文字转化为声音,并有“男声” ,”女声”,”童声”等多种声音可以选择。
现在说一下我们需要的硬件

Arduino uno或nano X 1
Android手机 X 1
HC-05或HC-06蓝牙模块 X 1
Led灯 X 1
电源、电阻、导线、面包板等

一、Arduino部分

arduino接线方式如下图:
led.png

需要说明的是Arduino的控制电压是5V,而HC-05或HC-06蓝牙模块的控制电压是3.6V,所以黄色导线连接蓝牙模块RX引脚时,需要加上分压电阻(例如图中3个300欧电阻),这里蓝牙模块不需要接收信息,所以暂时也可以先不连接(^_^)。
对应的烧录文件如下:
[C] 纯文本查看 复制代码
char command;
String string;
boolean ledon = false;
#define led 13

  void setup()
  {
    Serial.begin(9600);
    pinMode(led, OUTPUT);
  }

  void loop()
  {
    if (Serial.available() > 0) 
    {string = "";}
    
    while(Serial.available() > 0)
    {
      command = ((byte)Serial.read());
      
      if(command == ':')
      {
        break;
      }
      
      else
      {
        string += command;
      }
      
      delay(1);
    }
    
    if(string == "TO")
    {
        ledOn();
        ledon = true;
        Serial.println(string);
    }
    
    if(string =="TF")
    {
        ledOff();
        ledon = false;
        Serial.println(string);
    }
    
 }
 
void ledOn()
   {
      digitalWrite(led, HIGH);
      delay(1000);
    }
 
 void ledOff()
 {
      digitalWrite(led, LOW);
      delay(1000);
 }
代码很简单,限于篇幅这里就不再赘述了。

二、Android部分
下载app并安装,以百度第三方登陆。
1.jpg
配置app.txt文件,并将dingdang6hao文件夹及里面的文件拷贝到安卓手机内置存储根目录下(可用ES文件浏览器,内置SD卡根目录为”/storage/emulated/0”)。
[Bash shell] 纯文本查看 复制代码
{
  "send":[
        {"id":1,"listen":"打开","action":"TO","mode":"0","speak":"好的,已打开"},
        {"id":2,"listen":"关闭","action":"TF","mode":"0","speak":"好的,已关闭"},
        {"id":3,"listen":"你好","action":"","mode":"4","speak":"你好,很高兴认识你"},
        {"id":4,"listen":"跳个舞","action":"TO","mode":"9","speak":"test.wav"}
  ]
}
其中listen是“听“到的话,action是执行的动作(注意要和Arduino里的指令对应),mode模式可指定不同的发声,speak是”说“出指定的内容(其中模式9是播放音频文件),注意app.txt编码采用UTF-8无BOM格式。
打开并查看搜索到的蓝牙设备。
2.jpg

开始你的对话吧^_^.

3.jpg
如果你觉得不过瘾,那就试试OTTO机器人吧。
otto.jpg



硬件连接如图:
OTTO.png
核心代码如下:
[C] 纯文本查看 复制代码
//----------------------------------------------------------------
//-- OTTO Dance smooth criminal
//-- Released under a GPL licencse
//-- Originally made for Zowi project remake for Otto
//-- Authors:  Javier Isabel:  [url=mailto:javier.isabel@bq.com]javier.isabel@bq.com[/url]
//--           Juan Gonzalez (obijuan): [url=mailto:juan.gonzalez@bq.com]juan.gonzalez@bq.com[/url]
//-----------------------------------------------------------------
#include <Servo.h>
#include <Oscillator.h>
#include <EEPROM.h>
#include <SoftwareSerial.h>

#define N_SERVOS 4
//-- First step: Configure the pins where the servos are attached
/*
         --------------- 
        |     O   O     |
        |---------------|
YR 3==> |               | <== YL 2
         --------------- 
            ||     ||
            ||     ||
RR 5==>   -----   ------  <== RL 4
         |-----   ------|
*/
#define EEPROM_TRIM false 
// Activate to take callibration data from internal memory
#define TRIM_RR 7
#define TRIM_RL 4
#define TRIM_YR  4
#define TRIM_YL -7
//OTTO.setTrims(-7,-4,-4,7);

#define PIN_RR 5
#define PIN_RL 4
#define PIN_YR 3
#define PIN_YL 2

#define INTERVALTIME 10.0 

SoftwareSerial BT(6, 7);  //新建对象,接收脚为6,发送脚为7
char val;  //存储接收的变量
String string;
char command;

Oscillator servo[N_SERVOS];

void goingUp(int tempo);
void drunk (int tempo);
void noGravity(int tempo);
void kickLeft(int tempo);
void kickRight(int tempo);
void run(int steps, int T=500);
void walk(int steps, int T=1000);
void backyard(int steps, int T=3000);
void backyardSlow(int steps, int T=5000);
void turnLeft(int steps, int T=3000);
void turnRight(int steps, int T=3000);
void moonWalkLeft(int steps, int T=1000);
void moonWalkRight(int steps, int T=1000);
void crusaito(int steps, int T=1000);
void swing(int steps, int T=1000);
void upDown(int steps, int T=1000);
void flapping(int steps, int T=1000);

void setup()
{
  Serial.begin(19200);
  BT.begin(115200);  //设置波特率
  
  servo[0].attach(PIN_RR);
  servo[1].attach(PIN_RL);
  servo[2].attach(PIN_YR);
  servo[3].attach(PIN_YL);
  
  //EEPROM.write(0,TRIM_RR);
  //EEPROM.write(1,TRIM_RL);
  //EEPROM.write(2,TRIM_YR);
  //EEPROM.write(3,TRIM_YL);
  
  int trim;
  
  if(EEPROM_TRIM){
    for(int x=0;x<4;x++){
      trim=EEPROM.read(x);
      if(trim>128)trim=trim-256;
      Serial.print("TRIM ");
      Serial.print(x);
      Serial.print(" en ");
      Serial.println(trim);
      servo[x].SetTrim(trim);
    }
  }
  else{
    servo[0].SetTrim(TRIM_RR);
    servo[1].SetTrim(TRIM_RL);
    servo[2].SetTrim(TRIM_YR);
    servo[3].SetTrim(TRIM_YL);
  }
  
  for(int i=0;i<4;i++) servo.SetPosition(90);
}

// TEMPO: 121 BPM
int t=495;
double pause=0;

void loop()
{
 if (BT.available() > 0) 
    {string = "";}
    
    while(BT.available() > 0)
    {
      command = ((byte)BT.read());
      
      if(command == ':')
      {
        break;
      }
      
      else
      {
        string += command;
      }
      
      delay(1);
    }
    
    if(string == "TO")
    {
       dance();
    }
    
    if(string =="TF")
    {
       for(int i=0;i<4;i++) servo.SetPosition(90);
    }
      
    for(int i=0;i<4;i++) servo.SetPosition(90);

}

void dance(){
  //primera_parte();
  segunda_parte();
  moonWalkLeft(4,t*2);
  moonWalkRight(4,t*2);
  moonWalkLeft(4,t*2);
  moonWalkRight(4,t*2);
  primera_parte(); 
  crusaito(1,t*8);
  crusaito(1,t*7);

  for (int i=0; i<16; i++){
    flapping(1,t/4);
    delay(3*t/4);
  }
 
  moonWalkRight(4,t*2);
  moonWalkLeft(4,t*2);
  moonWalkRight(4,t*2);
  moonWalkLeft(4,t*2);

  drunk(t*4);
  drunk(t*4);
  drunk(t*4);
  drunk(t*4);
  kickLeft(t);
  kickRight(t);
  drunk(t*8);
  drunk(t*4);
  drunk(t/2);
  delay(t*4); 

  drunk(t/2);

  delay(t*4); 
  walk(2,t*2);
  backyard(2,t*2);
  goingUp(t*2);
  goingUp(t*1);
  noGravity(t*2);
  crusaito(1,t*2);
  crusaito(1,t*8);
  crusaito(1,t*2);
  crusaito(1,t*8);
  crusaito(1,t*2);
  crusaito(1,t*3);

  delay(t);
  primera_parte();
    for (int i=0; i<32; i++){
    flapping(1,t/2);
    delay(t/2);
  }
  
  for(int i=0;i<4;i++) servo.SetPosition(90);
}




////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//////////////////////////////////FUNCIONES DE CONTROL//////////////////////////////////
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void oscillate(int A[N_SERVOS], int O[N_SERVOS], int T, double phase_diff[N_SERVOS]){
  for (int i=0; i<4; i++) {
    servo.SetO(O);
    servo.SetA(A);
    servo.SetT(T);
    servo.SetPh(phase_diff);
  }
  double ref=millis();
   for (double x=ref; x<T+ref; x=millis()){
     for (int i=0; i<4; i++){
        servo.refresh();
     }
  }
}

unsigned long final_time;
unsigned long interval_time;
int oneTime;
int iteration;
float increment[N_SERVOS]; 
int oldPosition[]={90,90,90,90};

void moveNServos(int time, int  newPosition[]){
  for(int i=0;i<N_SERVOS;i++)  increment = ((newPosition)-oldPosition)/(time/INTERVALTIME);
  
  final_time =  millis() + time; 
  
  iteration = 1; 
  while(millis() < final_time){ //Javi del futuro cambia esto  
      interval_time = millis()+INTERVALTIME;  
      
      oneTime=0;      
      while(millis()<interval_time){    
          if(oneTime<1){ 
              for(int i=0;i<N_SERVOS;i++){
                  servo.SetPosition(oldPosition + (iteration * increment));
              }     
              iteration++;
              oneTime++;
          }
      }     
  }   

  for(int i=0;i<N_SERVOS;i++){  
    oldPosition = newPosition;
  }   
}


//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
////////////////////////////////PASOS DE BAILE////////////////////////////////
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void goingUp(int tempo){
  
      pause=millis();
      for(int i=0;i<4;i++) servo.SetPosition(90);
      delay(tempo);
      servo[0].SetPosition(80);
      servo[1].SetPosition(100);
      delay(tempo);
      servo[0].SetPosition(70);
      servo[1].SetPosition(110);
      delay(tempo);
      servo[0].SetPosition(60);
      servo[1].SetPosition(120);
      delay(tempo);
      servo[0].SetPosition(50);
      servo[1].SetPosition(130);
      delay(tempo);
      servo[0].SetPosition(40);
      servo[1].SetPosition(140);
      delay(tempo);
      servo[0].SetPosition(30);
      servo[1].SetPosition(150);
      delay(tempo);
      servo[0].SetPosition(20);
      servo[1].SetPosition(160);
      delay(tempo);
      
      while(millis()<pause+8*t);

}

void primera_parte(){
  
  int move1[4] = {60,120,90,90};
  int move2[4] = {90,90,90,90};
  int move3[4] = {40,140,90,90};
  
  for(int x=0; x<3; x++){
    for(int i=0; i<3; i++){
      lateral_fuerte(1,t/2);
      lateral_fuerte(0,t/4);
      lateral_fuerte(1,t/4);
      delay(t);
    }
  
    pause=millis();
    for(int i=0;i<4;i++) servo.SetPosition(90);
    moveNServos(t*0.4,move1);
    moveNServos(t*0.4,move2);
    while(millis()<(pause+t*2));
  }
  
  for(int i=0; i<2; i++){
    lateral_fuerte(1,t/2);
    lateral_fuerte(0,t/4);
    lateral_fuerte(1,t/4);
    delay(t);
  }
    
  pause=millis();
  for(int i=0;i<4;i++) servo.SetPosition(90);
  crusaito(1,t*1.4);
  moveNServos(t*1,move3);
  for(int i=0;i<4;i++) servo.SetPosition(90);
  while(millis()<(pause+t*4));
}

void segunda_parte(){
  
  int move1[4] = {90,90,80,100};
  int move2[4] = {90,90,100,80};
  int move3[4] = {90,90,80,100};
  int move4[4] = {90,90,100,80};
    
  int move5[4] = {40,140,80,100};
  int move6[4] = {40,140,100,80};
  int move7[4] = {90,90,80,100};
  int move8[4] = {90,90,100,80};
       
  int move9[4] = {40,140,80,100};
  int move10[4] = {40,140,100,80};
  int move11[4] = {90,90,80,100};
  int move12[4] = {90,90,100,80};
  
  for(int x=0; x<7; x++){ 
    for(int i=0; i<3; i++){
      pause=millis();
      moveNServos(t*0.15,move1);
      moveNServos(t*0.15,move2);
      moveNServos(t*0.15,move3);
      moveNServos(t*0.15,move4);
      while(millis()<(pause+t));
    }
    pause=millis();
    moveNServos(t*0.15,move5);
    moveNServos(t*0.15,move6);
    moveNServos(t*0.15,move7);
    moveNServos(t*0.15,move8);
    while(millis()<(pause+t));
  }
 
  for(int i=0; i<3; i++){
    pause=millis();
    moveNServos(t*0.15,move9);
    moveNServos(t*0.15,move10);
    moveNServos(t*0.15,move11);
    moveNServos(t*0.15,move12);
    while(millis()<(pause+t));
  }
}

void lateral_fuerte(boolean side, int tempo){
  
  for(int i=0;i<4;i++) servo.SetPosition(90);
  if (side) servo[0].SetPosition(40);
  else servo[1].SetPosition(140);
  delay(tempo/2);
  servo[0].SetPosition(90);
  servo[1].SetPosition(90);
  delay(tempo/2);

}

void drunk (int tempo){
  
  pause=millis();
  
  int move1[] = {60,70,90,90};
  int move2[] = {110,120,90,90};
  int move3[] = {60,70,90,90};
  int move4[] = {110,120,90,90};
  
  moveNServos(tempo*0.235,move1);
  moveNServos(tempo*0.235,move2);
  moveNServos(tempo*0.235,move3);
  moveNServos(tempo*0.235,move4);
  while(millis()<(pause+tempo));

}


void noGravity(int tempo){
  
  int move1[4] = {120,140,90,90};
  int move2[4] = {140,140,90,90};
  int move3[4] = {120,140,90,90};
  int move4[4] = {90,90,90,90};
  
  
  for(int i=0;i<4;i++) servo.SetPosition(90);
  for(int i=0;i<N_SERVOS;i++) oldPosition=90;
  moveNServos(tempo*2,move1);
  moveNServos(tempo*2,move2);
  delay(tempo*2);
  moveNServos(tempo*2,move3);
  moveNServos(tempo*2,move4);

 

}

void kickLeft(int tempo){
  for(int i=0;i<4;i++) servo.SetPosition(90);
  delay(tempo);
  servo[0].SetPosition(50); //pie derecho
  servo[1].SetPosition(70); //pie izquiero
  delay(tempo);
  servo[0].SetPosition(80); //pie derecho
  servo[1].SetPosition(70); //pie izquiero
  delay(tempo/4);
  servo[0].SetPosition(30); //pie derecho
  servo[1].SetPosition(70); //pie izquiero
  delay(tempo/4);
  servo[0].SetPosition(80); //pie derecho
  servo[1].SetPosition(70); //pie izquiero
  delay(tempo/4);
  servo[0].SetPosition(30); //pie derecho
  servo[1].SetPosition(70); //pie izquiero
  delay(tempo/4);
  servo[0].SetPosition(80); //pie derecho
  servo[1].SetPosition(70); //pie izquiero
  delay(tempo);
}

void kickRight(int tempo){
for(int i=0;i<4;i++) servo.SetPosition(90);
  delay(tempo);
  servo[0].SetPosition(110); //pie derecho
  servo[1].SetPosition(130); //pie izquiero
  delay(tempo);
  servo[0].SetPosition(110); //pie derecho
  servo[1].SetPosition(100); //pie izquiero
  delay(tempo/4);
  servo[0].SetPosition(110); //pie derecho
  servo[1].SetPosition(150); //pie izquiero
  delay(tempo/4);
  servo[0].SetPosition(110); //pie derecho
  servo[1].SetPosition(80); //pie izquiero
  delay(tempo/4);
  servo[0].SetPosition(110); //pie derecho
  servo[1].SetPosition(150); //pie izquiero
  delay(tempo/4);
  servo[0].SetPosition(110); //pie derecho
  servo[1].SetPosition(100); //pie izquiero
  delay(tempo);
}

void walk(int steps, int T){
    int A[4]= {15, 15, 30, 30};
    int O[4] = {0, 0, 0, 0};
    double phase_diff[4] = {DEG2RAD(0), DEG2RAD(0), DEG2RAD(90), DEG2RAD(90)};
    
    for(int i=0;i<steps;i++)oscillate(A,O, T, phase_diff);
}

void run(int steps, int T){
    int A[4]= {10, 10, 10, 10};
    int O[4] = {0, 0, 0, 0};
    double phase_diff[4] = {DEG2RAD(0), DEG2RAD(0), DEG2RAD(90), DEG2RAD(90)}; 
    
    for(int i=0;i<steps;i++)oscillate(A,O, T, phase_diff);
}

void backyard(int steps, int T){
    int A[4]= {15, 15, 30, 30};
    int O[4] = {0, 0, 0, 0};
    double phase_diff[4] = {DEG2RAD(0), DEG2RAD(0), DEG2RAD(-90), DEG2RAD(-90)}; 
    
    for(int i=0;i<steps;i++)oscillate(A,O, T, phase_diff);
}

void backyardSlow(int steps, int T){
    int A[4]= {15, 15, 30, 30};
    int O[4] = {0, 0, 0, 0};
    double phase_diff[4] = {DEG2RAD(0), DEG2RAD(0), DEG2RAD(-90), DEG2RAD(-90)}; 
    
    for(int i=0;i<steps;i++)oscillate(A,O, T, phase_diff);
}


void turnLeft(int steps, int T){
    int A[4]= {20, 20, 10, 30};
    int O[4] = {0, 0, 0, 0};
    double phase_diff[4] = {DEG2RAD(0), DEG2RAD(0), DEG2RAD(90), DEG2RAD(90)}; 
    
    for(int i=0;i<steps;i++)oscillate(A,O, T, phase_diff);
}

void turnRight(int steps, int T){
    int A[4]= {20, 20, 30, 10};
    int O[4] = {0, 0, 0, 0};
    double phase_diff[4] = {DEG2RAD(0), DEG2RAD(0), DEG2RAD(90), DEG2RAD(90)}; 
    
    for(int i=0;i<steps;i++)oscillate(A,O, T, phase_diff);
}

void moonWalkRight(int steps, int T){
    int A[4]= {25, 25, 0, 0};
    int O[4] = {-15 ,15, 0, 0};
    double phase_diff[4] = {DEG2RAD(0), DEG2RAD(180 + 120), DEG2RAD(90), DEG2RAD(90)}; 
    
    for(int i=0;i<steps;i++)oscillate(A,O, T, phase_diff);
}

void moonWalkLeft(int steps, int T){
    int A[4]= {25, 25, 0, 0};
    int O[4] = {-15, 15, 0, 0};
    double phase_diff[4] = {DEG2RAD(0), DEG2RAD(180 - 120), DEG2RAD(90), DEG2RAD(90)}; 
    
    for(int i=0;i<steps;i++)oscillate(A,O, T, phase_diff);
}

void crusaito(int steps, int T){
    int A[4]= {25, 25, 30, 30};
    int O[4] = {- 15, 15, 0, 0};
    double phase_diff[4] = {DEG2RAD(0), DEG2RAD(180 + 120), DEG2RAD(90), DEG2RAD(90)}; 
    
    for(int i=0;i<steps;i++)oscillate(A,O, T, phase_diff);
}

void swing(int steps, int T){
    int A[4]= {25, 25, 0, 0};
    int O[4] = {-15, 15, 0, 0};
    double phase_diff[4] = {DEG2RAD(0), DEG2RAD(0), DEG2RAD(90), DEG2RAD(90)};
    
    for(int i=0;i<steps;i++)oscillate(A,O, T, phase_diff);
}

void upDown(int steps, int T){
    int A[4]= {25, 25, 0, 0};
    int O[4] = {-15, 15, 0, 0};
    double phase_diff[4] = {DEG2RAD(180), DEG2RAD(0), DEG2RAD(270), DEG2RAD(270)};
    
    for(int i=0;i<steps;i++)oscillate(A,O, T, phase_diff);
}

void flapping(int steps, int T){
    int A[4]= {15, 15, 8, 8};
    int O[4] = {-A[0], A[1], 0, 0};
    double phase_diff[4] = {DEG2RAD(0), DEG2RAD(180), DEG2RAD(90), DEG2RAD(-90)};
    
    for(int i=0;i<steps;i++)oscillate(A,O, T, phase_diff);
}

void test(int steps, int T){
    int A[4]= {15, 15, 8, 8};
    int O[4] = {-A[0] + 10, A[1] - 10, 0, 0};
    double phase_diff[4] = {DEG2RAD(0), DEG2RAD(180), DEG2RAD(90), DEG2RAD(-90)};
    
    for(int i=0;i<steps;i++)oscillate(A,O, T, phase_diff);
}
资料可在百度网盘下载,如果大家喜欢,我们会继续添加新的功能和好玩的实例,有什么好的意见和建议,也请大家踊跃发言并关注我们后续的作品,谢谢!
有什么意见和建议欢迎加入qq群(732520726):
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“叮当6号”资料下载:
https://pan.baidu.com/s/19Lzt8RYCNRsSsUndrGsITw
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lkk255  中级技师

发表于 2018-3-25 11:03:42

OTTO新玩法,赞赞!
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叮当6号  学徒
 楼主|
来自手机

发表于 2018-3-25 11:17:22

lkk255 发表于 2018-3-25 11:03
OTTO新玩法,赞赞!

谢谢!
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西红柿酱  初级技师

发表于 2018-3-25 12:16:17

一直想做语音机器人,这个帮大忙了,谢谢分享
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Emp~少年  见习技师

发表于 2018-3-27 17:19:13

先马一下,以后学习
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myrazhang  见习技师

发表于 2018-3-27 17:25:03

学习了,感谢大神
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hnyzcj  超级版主

发表于 2018-3-28 06:23:14

走起
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jarvis_chan  版主

发表于 2018-3-28 16:24:40

点赞点赞!@Ash 可以移到Otto机器人专区么?
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Ash  管理员

发表于 2018-3-28 17:02:11

jarvis_chan 发表于 2018-3-28 16:24
点赞点赞!@Ash 可以移到Otto机器人专区么?

可以啊~
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senghu  初级技师

发表于 2018-3-30 13:43:39

大神啊,这个绝对可以啊
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lilei8488  初级技师

发表于 2018-5-15 12:49:43

这样可以做很多有意思的玩具了
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