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[项目] 可穿戴式语音对话钢铁侠头盔

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本帖最后由 泽雨 于 2021-3-23 15:19 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

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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

  1. 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;

  2. 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)

  3. 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。

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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

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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,

自定义模板 (1).jpg

自定义模板.jpg

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。

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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:

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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;

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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;

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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)

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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。

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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!”

“推荐用侧光源加小 led 灯条加深色滤光膜!”

“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。

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(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)

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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:

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具体操作方法如下:

①搜索“百度智能云”,打开官网,如图所示操作进入语音识别并创建应用,记得一定要领取额度!

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②回到百度智能云首页进入对话定制平台 UNIT 创建机器人和新建技能

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获取系统技能

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创建自定义技能,具体自定义的方法可参考百度 UNIT 社区小白终结贴:https://ai.baidu.com/forum/topic/show/870435

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创建机器人

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调整你的技能顺序,此处的技能就是你之前获取和创建的技能,如需更改需要在“我的技能”页面更改。

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③经过以上操作后(你也可以在之后的任意时间新建技能来完善你的机器人),你自己的小智能机器人已经有了能够对话的能力,你可以在机器人的左上角选择“对话”来测试。

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④打开树莓派,连接wifi,下载附件代码,打开 python 编译器

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修改其中几项数据(之前记录的ID和key 1616483799(1).png

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点击运行,就可以和你的头盔进行愉快的聊天(骚扰)啦
(由于需要联网进行数据交换,所以运行速度一定程度上与当前网络信号相关)

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原 3D 打印件下载地址——头盔下载链接,连接件下载链接

代码参考 DFRobot 社区大佬春晓的代码

也可以参考 CSDN 社区的代码(此代码调用图灵机器人,原理上大同小异)

(注意运行前下载相应的库并确定智能云账号已领取到可用额度,否则程序运行时候会报错。)

特别感谢:阿土、zach团队、春晓对本项目的帮助


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hnyzcj  版主

发表于 2021-2-27 07:16:03

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TuTu  中级技师

发表于 2021-3-12 15:55:31

cool 赞助你瓶透明指甲油 刷上去就能瞬间更闪亮了哈哈哈(我猜
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zerotwox  见习技师

发表于 2021-3-13 09:47:05

牛逼!请收下我的膝盖
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693804423  见习技师

发表于 2021-3-24 23:34:23

代码呢?
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pATAq  版主

发表于 2021-3-28 08:44:46

专业!
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pATAq  版主

发表于 2021-3-28 08:44:49

专业!
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温暖的蓝色  见习技师

发表于 2021-4-5 13:35:41

专业!头盔的链接在哪里呢?
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破风而来  初级技师

发表于 2021-4-6 21:11:26

专业!头盔的链接在哪里呢?
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破风而来  初级技师

发表于 2021-4-6 21:35:34

已经在公众号找到链接!
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