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[项目] 可穿戴式语音对话钢铁侠头盔

本帖最后由泽雨于 2021-7-20 09:22 编辑

钢铁侠作为漫威影业塑造的最成功的超级英雄，曾是无数少男少女心中的梦，虽然在复联四中被编剧强行退场（愤慨），但是他的灵魂仍燃烧在每个漫威迷心中。怀着这样的心情，我制作了一款具有语音识别功能的钢铁侠头盔来纪念心中永远的英雄。
Tony，I love you three thousand times

可穿戴式语音对话钢铁侠头盔图26

项目简介

利用树莓派和百度 AI 打造一款能够实现语音识别、语音对话以及语音控制的钢铁侠外形头盔，对话精确度和丰富度都可以随着用户在百度UNIT 上的拓展而得到实时更新，从而更好实现人机交互。

功能介绍

语音识别：通过树莓派外接声卡实现录音功能，将存储的录音上传至百度控制台即可识别所述内容并转化为文字；
语音对话：可以通过用户自定义对话库或使用默认对话库来实现智能对话功能（类似小爱同学、天猫精灵）
语音控制：通过说话方式控制面罩起降和内置眼部 led 灯的亮灭

材料清单

树莓派 3b
mega996 舵机（需要自配单向舵机臂）
3D 打印件（淘宝代打超级不划算，不如借/买一台打印机）
白色 Led 二极管*2（小灯条更好）
声卡
麦克风
耳机/小型音响
大块发泡海绵
圆形磁铁片*8
光扩散板 10*10cm（侧光源扩散板更好）
3D打印抛光液
喷漆（火星红+香槟金）
砂纸若干
杜邦线若干M2 和 M3*10 螺柱螺母

道具清单

锉刀
小夹子
剥线钳
电烙铁+焊锡
热熔胶
502 胶水（确保在保质期内）
剪刀
美工刀
毛刷

PART1.头盔外形制作

1.材料打印

下载所需 3D 打印件，下载链接见文末。

打印件尽量采用浅色料或者颜色接近的料，以便后期喷漆上色

注意核对头盔尺寸，以免做好后头塞不下或者外形太大影响美观，为扩大可塞入的头部尺寸，我将后脑勺的部分做成了可拆卸形式，利用四对磁铁加以固定，大家可以按照自己的磁铁尺寸来打印类似的结构。

可穿戴式语音对话钢铁侠头盔图27

2.头盔胶连

首先核对一下打印出来的主体部分，为方便理解，用对应人体区域表示

可穿戴式语音对话钢铁侠头盔图1

可穿戴式语音对话钢铁侠头盔图2

可穿戴式语音对话钢铁侠头盔图3
可穿戴式语音对话钢铁侠头盔图4

可穿戴式语音对话钢铁侠头盔图5

推荐使用 502 速干胶，有些连接面粗糙或者很宽的地方可以使用热熔胶，
先将额头和脸部部分粘起来组成可升降部分，涂好胶水后最好使用小夹子固定两端，

可穿戴式语音对话钢铁侠头盔图38

可穿戴式语音对话钢铁侠头盔图39

将头盖骨部分前中后也依次用胶水粘合起来并固定住至胶水完全干透

3．打磨+喷漆

*以下操作需做好防护并在通风环境下操作

用粗砂纸先将表面打磨均匀（不建议像我一样用砂纸直接磨，磨了一下午还是很粗糙，有经验的大神请告诉我更好的平民表面处理的办法，什么喷丸和丙酮就算了哈），然后用毛刷蘸取 plc 抛光液均匀多次刷涂在头盔表面（因为砂纸磨完表面还是很粗糙所以这一步刷了不下十次，可以根据需求调整），刷到表面摸上去光滑即可；然后用喷漆上色，等候 24h 直到漆干。如果追求镜面效果可以买镀铬的自喷漆，但是操作起来对新手不是很友好。

可穿戴式语音对话钢铁侠头盔图28

这是喷漆后的样子，是不是瞬间高了一个档次。

4.安装连接件

打印出来的连接件如图：

可穿戴式语音对话钢铁侠头盔图29

可穿戴式语音对话钢铁侠头盔图40

可穿戴式语音对话钢铁侠头盔图41

包括一个可以固定到头盔额头的舵机底座（2-2），两个舵机固定件（2-8），两个长舵机臂（2-6）（2-3），一个舵机臂固定件（2-7），一个面罩固定件（2-1），两个短辅助连接臂（2-9）（2-10），四个定位桩（2-4），一个定位件（2-5）

操作步骤：

①将舵机固定件（2-8）用 M3 螺栓固定到舵机上，然后将他们用胶水粘在底座（2-2）上（不清楚具体粘合位置的可以等做完第 4 步后粘合）（注意安装方向！！！）；

②将打印的带有小定位孔的舵机臂（2-3）用有自攻螺纹的小螺钉固定到舵机配套机械臂（没有小螺丝可以用线和热熔胶代替），然后用 M2 螺柱将他们固定到电机上面；

③将外形为两个半圆柱的舵机臂固定件（2-7）和另一个打印出的舵机臂（2-6）用螺栓固定在一起；

可穿戴式语音对话钢铁侠头盔图30

④在两个舵机臂的另一头连接面罩固定件（2-1）；

⑤将（2-7）粘到舵机底座（2-2）上；

⑥把底座卡到头盔上后，关闭面罩并用胶带固定好面罩，然后粘合面罩固定件（2-1）到面罩内表面上；

可穿戴式语音对话钢铁侠头盔图31

⑦将短的连接臂（2-9）（2-10）和定位桩（2-4）用螺栓连接（不要拧紧，留出可以旋转的余量）

⑧将两对定位桩的两头分别粘到头盔和面罩上（注意一定要保持连接臂位置平行于四杆装置工作平面，否则无法转动，如果把握不好定位桩粘合角度，建议使用热熔胶）

可穿戴式语音对话钢铁侠头盔图32

5.制作“眼睛”

这次眼睛用的是 1.5mm 厚度的亚克力光扩散板，可以在淘宝买到小样品，如果有条件建议使用侧光源导光板效果会好很多。将板料剪切出眼眶的形状，用砂纸打磨好边缘后粘贴到面罩内侧眼眶处；将两个白色 led 二极管并联到一起，粘到扩散板附近，由于直接粘在板子上无法很好的发挥光漫反射作用，所以我将 led 粘到一个条形软板上，再将软板用热熔胶粘在面罩内侧，使得 led 和扩散板保持一定的距离。

可穿戴式语音对话钢铁侠头盔图33

这样做效看上去很好，但是存在一个很大的弊端——面具合上完全看不见！

重要的事说三遍：

“推荐用侧光源加小 led 灯条加深色滤光膜！”

6.内饰制作

如果大家在前几步头盔连接好之后有戴进去试试，就会发现佩戴很不舒服且高低位置有一定误差，此时就需要发泡出场了，将发泡剪切拼合

（用的当然也是热熔胶）

然后粘在头盔内壁下巴处、后脑勺处和天灵盖处，注意下巴处留有一定空隙以便接下来安装麦克风。

可穿戴式语音对话钢铁侠头盔图34

可穿戴式语音对话钢铁侠头盔图35

（可以的话还是尽可能量好尺寸用一大块发泡海绵直接剪裁，我没有买到大块海绵只能一小块一小块粘起来，不是很美观）

7.硬件及排线

本设计用的是树莓派 3B，当然你也可以用体型更小的 Zero W（连接 USB 扩展板）来塞进头盔。

具体接线图如下（25 号引脚加了一个 led 灯来显示录音状态，你也可以用其他方式定义）

可穿戴式语音对话钢铁侠头盔图36

注意两个 led 灯需要并联，串联不亮。

关于排线，只要不会妨碍运转就行，没有统一的标准，但是建议藏到发泡的下面，以免显得很杂乱无章。

PART2.软件设置

这次设计的钢铁侠头盔主要想实现“语音识别”和“语音对话”功能，由于想要对话内容便于更新且更加智能，所以我选择了借助第三方百度智能云连接树莓派，而不是用语音识别模块写入Arduino 程序，如果你只需要语音识别和控制的简单指令，可以浏览 DFRobot 商城的语音识别套件，相比于树莓派会更加适合新手创客使用。

言归正传，这次设计的基本运行流程图如下：

可穿戴式语音对话钢铁侠头盔图6
具体操作方法如下：