智能家居人机交互方案
人机交互设计的实际应用案例

人机交互设计的实际应用案例人机交互设计,简称HCI设计,是指人与计算机之间的互动行为的设计。
如今,随着科技的飞速发展,人机交互设计在不同领域得到了广泛应用。
本文将介绍几个人机交互设计的实际应用案例。
一、智能音箱随着人们对智能家居的需求不断增加,智能音箱这种人机交互设计产品迅速崛起。
智能音箱通过自然语言处理技术,使人们能够使用语音指令来操控家居设备,播放音乐,查询天气等信息。
目前市场上流行的智能音箱主要有Amazon Echo、Google Home和Mi AI音箱等。
智能音箱的人机交互设计是相当重要的,因为通过语音交互,用户可以享受到更加便捷、快速的服务。
优良的人机交互设计可以使用户与智能音箱之间的交互更加顺畅自然,提升用户对产品的体验感,增加客户忠诚度。
二、汽车驾驶辅助系统汽车驾驶辅助系统是指通过提供道路和运输信息、行驶状态监测、跟车辅助、自动刹车等功能,为驾驶员提供更加安全,高效的驾驶体验的一系列技术。
这种人机交互设计的核心在于,汽车驾驶辅助系统需要实时感知车辆周围环境,理解车辆的行驶状态和驾驶员的行为规律。
通过人机交互设计灵活自由的互动方式,引导驾驶员的行为,使其能够根据具体情况作出正确的判断和决策,从而实现更加安全的驾驶。
三、智能手表智能手表作为一款新型的电子设备,对人机交互设计也提出了更高的要求。
智能手表可以通过与手机或其他智能设备相连接,在手环内展示更加方便的信息,实现多项智能功能。
包括通话,邮件接收和查看,社交网络程序,计数器,运动计划,定时器和互联网浏览器等功能。
智能手表的人机交互设计应该趋近于微型服务的设计理念,通过可视化精美的UI设计和良好的人机交互设计,创造出高效快捷的体验,提高人们生活和工作的便利性和效率。
四、游戏界面设计游戏交互设计是指研发人员创建出适合玩家互动的游戏界面的过程,极大地影响着游戏的流行度和成功。
游戏界面设计考验设计师的思维创意和技术能力,在游戏开发过程中,更是至关重要的一环。
人机交互技术在智能家居中的应用研究

人机交互技术在智能家居中的应用研究智能家居已经成为现代家庭的标配,为人们的生活提供了无数的便利和舒适,而人机交互技术正是智能家居实现智能化的重要一环。
本文将对人机交互技术在智能家居中的应用进行研究,并探讨其对家庭生活的影响和未来的发展潜力。
一、智能家居的特点和需求智能家居是通过各种智能设备和传感器,将家庭内部的各种设备和设施进行连接和控制,实现智能化管理和操作。
智能家居的特点主要包括以下几个方面:1. 自动化控制:通过提前设定好的程序和规则,实现设备的自动运行和控制,减少人工干预的需求。
2. 远程控制:通过手机应用或者互联网等方式,可以随时随地对智能设备进行控制和监控。
3. 情景模式:可以根据不同的场景需求,自动切换不同的设备状态和工作模式,提高居住环境的舒适度。
4. 数据分析与反馈:通过传感器和智能算法,对家庭环境、能耗等数据进行监测和分析,并提供相应的反馈和建议。
为了更好地满足用户的需求,智能家居对人机交互技术有着较高的需求:1. 直观操作:用户希望通过简单直观的界面和操作方式,能够轻松地控制智能家居设备。
2. 自适应反馈:智能家居需要根据用户的需求和习惯,自动调整工作模式和设备状态,提供更好的用户体验。
3. 语音交互:用户期望能够通过语音指令与智能家居设备进行交互,实现更自然、便捷的操作方式。
二、人机交互技术在智能家居中的应用1. 触摸屏控制:智能家居设备普遍配备了触摸屏,通过图像和图标进行指令输入和操作,直观方便。
2. 语音助手:智能助手是智能家居中较为常见的人机交互方式,用户可以通过语音指令控制智能设备。
例如,用户可以说“打开电视”或“关闭灯光”。
3. 手势识别:通过摄像头或传感器,智能设备能够识别用户的手势,实现互动和操作。
用户可以通过手势切换场景模式,调整音量等。
4. 虚拟现实:通过虚拟现实技术,用户可以通过佩戴头盔或使用手柄进行交互,实现更沉浸式的智能家居操作。
5. 智能家居应用程序:用户可以通过手机应用或者平板电脑应用,随时随地控制智能家居设备,设置情景模式等。
智能产品人机交互方案

智能产品人机交互方案
智能产品人机交互方案主要包括硬件设备和软件应用两个方面。
硬件设备方面,智能产品应当设计方便用户操作的硬件界面,如触摸屏、按钮、轮盘等,这些硬件设备应当具备易于操作、反馈准确、稳定可靠等特性。
此外,为了提升用户体验,可考虑添加语音控制、手势识别等技术,增加产品的多样性和交互便利性。
软件应用方面,智能产品应当具备友好的界面设计,使用户可以轻松地理解和掌握产品的功能和操作方式。
设计上应当遵循人机工程学原则,将复杂的操作分解成简单易懂的步骤,并为用户提供明确的操作指导。
同时,可以通过增加交互反馈,如声音、震动等,让用户在操作过程中获得即时的反馈信息,并能够快速纠正错误。
智能产品还应当具备个性化定制的能力,即根据用户的偏好和习惯进行个性化的设置,使产品更贴近用户的需求。
通过记录用户的操作习惯和历史记录,智能产品可以逐渐了解用户的偏好,并根据这些信息进行智能化的推荐和建议。
另外,智能产品也可以与其他设备或者平台进行联动,实现更广泛的功能拓展。
例如,智能家居产品可以与手机APP相连接,用户可以通过手机控制家居设备的开关和模式设置等;智能车载产品可以与导航软件相连接,提供实时路况信息和智能导航功能等。
总结而言,智能产品人机交互方案应当注重硬件设备的用户操作便利性和软件应用的用户体验。
通过合理设计硬件界面和用户界面,增加交互反馈和个性化定制功能,实现智能产品与用户之间的高效、便捷、智能的交流。
同时,智能产品还可以通过与其他设备或平台联动,实现更多的功能拓展,提供更全面的智能化服务。
智能家居中的语音人机交互界面设计

智能家居中的语音人机交互界面设计智能家居是当前智能化的重要体现,而语音人机交互界面设计则是智能家居中不可或缺的一部分。
它是智能家居体验的重要组成部分,通过语音人机交互界面设计,用户可以方便地掌控智能家居中的各种设备和功能。
一、智能语音交互界面设计的背景随着智能家居技术的不断发展,人们使用智能家居设备的方式也不断变化。
传统的遥控器和手机APP已经难以满足用户的需求。
而语音人机交互界面设计可以让用户仅通过语音指令即可完成复杂的操作,极大地提升了用户的使用体验。
二、智能语音交互界面设计的原则1. 简洁明了语音人机交互界面应该尽可能简洁,避免出现复杂的操作和指令。
用户在语音操作时,需要快速地完成操作,过多的信息和步骤会影响用户使用体验。
2. 易于理解语音人机交互的指令需要简单、易于理解,保证用户能够快速掌握。
同时,指令的语音识别也需要精准,确保用户意图被准确识别。
3. 个性化语音人机交互界面设计应该考虑到不同用户的习惯和需求,给予用户个性化的使用模式和自定义功能。
4. 安全性语音人机交互界面设计必须考虑到用户隐私和系统安全。
对于涉及到用户隐私的操作,需要通过口令等方式进行安全认证。
三、智能语音交互界面设计的实现1. 语音交互识别技术语音交互识别技术是语音人机交互界面设计的核心技术之一,它可以将用户的语音指令转化为机器可识别的指令。
现有的语音交互识别技术主要包括基于模板匹配的语音识别和基于深度学习的语音识别技术。
2. 工程实现语音人机交互界面的实现需要结合软硬件条件,涉及到语音识别系统和设备控制系统。
整个系统需要建立声音采集、语音识别、设备控制等模块,其中语音识别模块需要搭建语音模型库和语音样本库,设备控制模块需要与智能家居控制中心连接。
四、智能语音交互界面设计的发展前景1. 语音识别技术的不断发展,为智能家居语音控制提供了更为精准的识别能力。
2. 智能家居设备越来越普及,用户对于智能家居语音控制的需求越来越高。
人机交互技术在智能家居领域的应用研究

人机交互技术在智能家居领域的应用研究智能家居是一种运用先进的科技手段将家庭设施和设备进行整合,并通过人机交互技术实现智能化管理的现代家居。
随着科技的快速发展,人机交互技术在智能家居领域的应用也日趋广泛,为人们的生活带来了便利和舒适。
本文将探讨人机交互技术在智能家居领域的应用研究,并展望其未来发展方向。
一、智能语音助手与智能家居的结合智能语音助手是一种基于自然语言处理和语音识别技术的人机交互工具。
当其与智能家居设备结合时,用户可以通过语音指令来控制家居设备的开关、调节温度等功能。
例如,当用户说出"打开灯光"时,智能语音助手会接受并解释指令,然后通过与智能家居设备的连接自动打开灯光。
这种交互方式极大地方便了人们的生活,提供了更直接且便捷的控制方式。
此外,智能语音助手还能够智能化地识别用户的需求,并提供相关建议和信息,如天气预报、新闻资讯等。
通过与智能家居设备的连接,智能语音助手能够根据用户的需求自动控制家居设备,比如制定温度控制方案、智能调节窗帘等。
智能语音助手与智能家居设备的结合,使得家庭生活更加智能化、便捷化。
二、手势识别技术在智能家居中的应用手势识别技术是一种基于图像处理和机器学习的人机交互技术,主要通过感应设备对人体动作进行实时监测和识别。
而在智能家居中,手势识别技术常用于控制家居设备的开关机、音量调节等功能。
通过手势识别技术,用户只需简单地做一些特定的手势动作,就能实现对智能家居设备的控制。
此外,手势识别技术还能够根据用户的手势动作识别出用户所使用的手势,并通过分析用户的手势模式提供更加个性化、智能化的家居服务。
例如,如果用户翘起大拇指,系统可以识别为“喜欢”这一手势,进而自动调节设备为用户播放更加符合其喜好的音乐或电影。
三、虚拟现实技术对智能家居的应用虚拟现实技术是一种通过电脑生成的全景三维环境,让用户能够身临其境地感受到虚拟世界的现实感。
在智能家居中,虚拟现实技术可用于构建用户与家居设备的虚拟界面,通过佩戴虚拟现实头盔等设备与智能家居进行交互。
智能家居中的人机交互界面设计

智能家居中的人机交互界面设计智能家居已经成为现代家庭中不可或缺的一部分。
作为智能家居的核心,人机交互界面设计起着至关重要的作用。
一个好的人机交互界面设计可以使智能家居更加方便、易用,并给用户带来愉悦的体验。
本文将探讨智能家居中的人机交互界面设计的重要性,以及一些设计原则和最佳实践。
首先,人机交互界面设计在智能家居中具有重要意义。
它是用户与智能家居系统之间的桥梁,负责传递信息、解释功能和相应用户的操作。
一个好的界面设计可以帮助用户轻松地掌握系统的功能和操作方式,从而提高用户的满意度和整体体验。
接下来,我们将讨论几个设计原则和最佳实践,以提高智能家居中的人机交互界面设计。
首先是简洁性。
一个简洁明了的界面设计可以降低用户的认知负担,并提高他们的使用效率。
在界面设计中,应避免过多的功能菜单和复杂的操作流程。
可以考虑将功能分类,以便用户能够快速找到所需的功能,并使用与之相关联的简洁、直观的图标表示。
其次是一致性。
一致的界面设计可以帮助用户形成习惯性的操作,提高用户的使用效率和信任感。
在设计中,应保持一致的图标风格、按钮位置和操作方式,以便用户能够轻松地在不同设备和场景中使用智能家居系统。
另外,界面的可访问性也是一个重要的设计原则。
智能家居的用户群体包括不同年龄段、不同技术水平的人。
因此,设计应考虑到各种用户的需求,包括老年人和身体残障人士。
在设计中,应提供多种操作方式,如触摸、语音和远程控制等,以满足用户的特殊需求。
此外,可视化也是一个重要的设计原则。
可视化可以帮助用户更直观地理解系统的状态和操作结果。
可以使用图标、图表和动画等方式来呈现信息,使用户能够更容易地获取和理解系统的反馈。
最后,安全性也应是人机交互界面设计考虑的重要因素。
智能家居中涉及到用户的个人信息和房屋的安全性,因此设计中应考虑到保护用户信息和防止未授权访问。
可以采用身份验证、加密通信等安全措施,以确保用户数据的安全。
综上所述,智能家居中的人机交互界面设计至关重要。
智能家居中的人机交互技术研究与设计
智能家居中的人机交互技术研究与设计随着科技的不断发展,智能家居已逐渐成为现代家庭中的一部分。
智能家居利用先进的通信和控制技术,使用户能够通过与系统交互来控制各种设备和家居设施。
而人机交互技术则是智能家居实现用户友好交互的关键。
本文将从智能家居中的人机交互技术研究与设计的角度,探讨智能家居体验的提升和使用者需求的满足。
一、智能家居中的人机交互技术的研究1. 多模态交互技术:多模态交互技术是指通过多种方式进行交互,例如声音、触觉和视觉等。
智能家居可通过语音识别技术,实现用户通过语音控制设备的功能。
同时,触摸屏交互技术也可以让用户通过触摸屏幕来控制家居设施。
多模态交互技术的研究旨在提高用户对智能家居的交互体验。
2. 增强现实技术:增强现实技术是指将虚拟信息叠加到现实世界中,提供更加丰富的交互形式。
在智能家居中,利用增强现实技术,用户可以通过戴上智能眼镜或者使用智能手机等设备,将虚拟的控制面板或设备状态信息呈现在实际的家居环境中,使用户能够直观地控制和监控家居设备。
3. 智能感知技术:智能感知技术是指通过传感器和智能算法获取周围环境和用户习惯的信息。
智能家居可以通过智能感知技术实时感知用户的行为和环境变化,从而提供个性化的服务。
例如,家居设备可以根据用户的习惯自动调节灯光亮度和温度,提高用户的生活舒适度和便利性。
二、智能家居中的人机交互技术的设计1. 用户界面设计:用户界面设计是智能家居中人机交互技术设计的重要环节。
设计良好的用户界面能够让用户直观、高效地操作智能家居设备。
在设计过程中,需要考虑用户的习惯和使用场景,简化操作流程,提供易于理解和使用的界面。
同时,通过与用户的反馈和测试,不断优化和改进用户界面设计。
2. 交互设计:交互设计是指在用户界面中,用户如何与智能家居设备进行交互的设计。
在设计交互过程中,需要考虑交互的自然性和效率。
例如,在语音交互设计中,需要考虑用户的语音识别准确度和交互语法的简洁性,以提高交互的便利性。
人机交互设计在智能家居控制中的应用
人机交互设计在智能家居控制中的应用随着科技的快速发展和智能设备的普及,智能家居已经逐渐成为了现代家庭的一部分。
而在智能家居的控制过程中,人机交互设计发挥着至关重要的作用。
本文将探讨人机交互设计在智能家居控制中的应用,并就其优化提出一些建议。
一、智能家居的发展和需求随着生活水平的提高和科技的进步,人们对家居生活的要求也越来越高。
传统的家居设备逐渐被智能设备所取代,以满足人们对便利性、舒适性和安全性的需求。
智能家居通过连接各种智能设备和传感器,提供了远程控制、自动化和智能化的功能,使人们能够轻松地控制家中的设备和环境。
然而,智能家居的复杂性也给用户带来了新的挑战。
传统的物理按钮被取代成了复杂的手机应用程序,用户需要面对繁琐的操作流程和复杂的设置界面。
这就需要人机交互设计发挥作用,以提供更加便捷、直观和友好的用户体验。
二、1. 用户界面设计用户界面是用户与智能家居系统进行交互的窗口,良好的用户界面设计能够提供直观、简洁和易于理解的交互方式。
在智能家居控制中,人机交互设计应该将用户需求放在首位,通过用户研究和用户测试不断改进界面设计。
例如,可以采用图标、标签和色彩等方式来表示不同设备和功能,从而降低用户的学习曲线。
2. 语音识别和语音交互随着语音识别技术的成熟,语音交互成为了智能家居控制的一种重要方式。
人机交互设计应该利用语音识别技术,实现智能家居系统对于用户口令的理解和响应。
通过简洁、自然的语音指令,用户可以方便地控制家中的设备,实现智能家居的自动化和智能化。
3. 手势识别和触摸交互除了语音交互,手势识别和触摸交互也是智能家居控制的重要方式之一。
通过识别用户的手势和触摸动作,智能家居系统可以实现更加直观和灵活的控制方式。
人机交互设计应该根据用户的操作习惯和手势特征,设计相应的手势和触摸交互模式,提供更加便利和个性化的用户体验。
三、优化人机交互设计的建议为了进一步优化人机交互设计,提升智能家居控制的用户体验,以下是一些建议:1. 用户参与:在人机交互设计的过程中,应该充分考虑用户的需求和反馈。
人工智能语音交互方案
人工智能语音交互方案随着人工智能技术的不断进步和应用,语音交互作为一种全新的人机交互方式,正在逐渐改变我们的生活方式和工作方式。
本文将介绍人工智能语音交互方案的应用场景、技术原理以及未来发展趋势。
一、应用场景1. 语音助手:人工智能语音助手已经成为我们日常生活的重要组成部分。
通过与人进行自然语言的对话,语音助手可以帮助我们完成各种任务,如查询天气、播放音乐、发送短信等。
这种语音交互的方式非常便捷,为人们提供了更高效的办公和生活体验。
2. 智能家居:人工智能语音交互技术在智能家居领域的应用越来越广泛。
通过语音指令,我们可以控制家中的各种设备,如电视、空调、照明系统等。
这种智能家居系统不仅提高了生活的便利性,还能带来更舒适和智能化的家居环境。
3. 智能客服:很多企业已经开始将人工智能语音交互技术应用于客户服务领域。
利用语音识别和自然语言理解技术,企业可以开发智能客服系统,为客户提供即时的问题解答和服务支持。
这种智能客服系统不仅可以提高客户满意度,还可以节省企业的人力资源成本。
二、技术原理1. 语音识别:语音识别是人工智能语音交互的基础技术之一。
它的主要任务是将人的语音信号转换成文字。
语音识别技术利用深度学习、神经网络等技术手段,通过大量的语音数据进行训练和学习,从而实现高准确度的语音识别。
2. 自然语言处理:自然语言处理是指将自然语言转化为计算机可以理解和处理的形式。
在语音交互中,自然语言处理技术主要用于理解用户的语义和意图,实现对话的合理性和连贯性。
自然语言处理技术包括语义分析、句法分析、语义理解等。
3. 语音合成:语音合成是将文字信息转化为语音信号的过程。
通过模拟人的语音特征和语音流畅性,语音合成技术可以生成自然、流畅的语音输出。
语音合成技术可以分为基于规则的方法和基于统计学的方法两种。
三、未来发展趋势1. 多模态交互:未来人工智能语音交互将与图像、视频等多种交互方式相结合,实现更加丰富和全面的人机交互体验。
人机交互技术在智能家居中的应用探究
人机交互技术在智能家居中的应用探究智能家居是近年来发展迅速的一个领域,它的出现使得家庭生活更加便利和舒适。
智能家居的核心是人机交互技术,通过科技手段将人与房屋、家居设备进行互动和控制。
本文将探究人机交互技术在智能家居中的应用,以及未来的发展方向。
一、语音识别技术作为智能家居交互技术的重要组成部分,语音识别技术在智能家居中使用越来越广泛。
用户可以通过发出简单的指令来控制家中各种设备,如打开灯光、调整温度等。
这种交互方式避免了繁琐的操作流程,从而提升了用户的生活质量。
目前,语音识别技术已经逐渐成熟,不断地向着更加准确、快速的方向发展。
二、移动设备控制智能家居提供了各种便捷的控制方式,其中一种比较流行的方式是通过移动设备控制。
用户可以在任何地方使用手机或平板电脑来控制家中的各个设备,如查看摄像头画面、查看温湿度数据等。
移动控制方式消除了时间和空间的限制,使用户更加灵活地掌控家中的物品。
三、可穿戴设备连接随着可穿戴设备的普及,人机交互技术在智能家居中的应用也有所改变。
可穿戴设备可以连接智能家居设备,使用户通过手表、智能眼镜等设备控制智能家居。
这种交互方式可以让用户更加自然地控制家中的物品,提升用户体验。
四、虚拟现实技术虚拟现实技术在智能家居中也有广泛的应用。
通过头戴式显示器、手柄等设备,用户可以进入虚拟家庭空间,并操作虚拟设备来控制实际家庭中的物品。
这种交互方式能够提供更加真实、直观的控制体验,进一步推动了智能家居交互技术的发展。
未来发展随着人工智能技术的不断发展,智能家居将更加贴合用户的需求,为用户提供更为个性化、智能化的服务。
未来的智能家居将会更加注重与用户的交互体验,进一步推动人机交互技术的发展。
在未来的智能家居中,语音控制、手势控制、虚拟现实等交互方式将会更加普及,满足用户的多样化需求。
智能家居也将更加注重生态系统的建设,通过和其他家庭领域的设备和服务进行整合,进一步提升用户的生活质量。
结论人机交互技术是智能家居发展的重要推手,它通过各种交互方式使得用户与家庭设备的连接更加顺畅和便捷。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
在智能家居实验室建设方案中,人机交互系统是一个相对比较独立的系统。
但它的运行即需要其他子系统的支持,同时也想高级服务提供依据。
其中的主要交互设备有家居机器人、智能手机、移动平板、智能视机、健康设备、遥控器、计算机等。
1家居机器人1.1人机交互技术在终端机器人中主要提供触摸显示和语音交互方式,并提供摄像头扩展接口,利于更高层次的开发。
触摸显示交互是多媒体技术交互方式的一种,其依托于7寸触摸显示屏进行操作界面的实现和用户触摸输入。
目前,在手机、平板等电子消费领域得到了非常广泛的应用。
其有一个缺陷是,触摸显示屏安放在机器人的机体结构中,属于机器人的一部分,具体的使用过程不是特别方便。
语音交互是本设计中的重要部分,是终端机器人与其他家电设备最大的却别。
通过自然语言交流,一方面用户可以非常方便的使用机器人进行家庭中各种设备的控制,另一方面其还能与老人对话,提供心理慰藉,或者用于幼龄儿童的教学。
终端机器人中语音交互的方案采用科大讯飞语音云平台进行高效开发。
语音识别的过程为:在本地进行语音采集,将采集的信息发送到语音云端,本地接受来自云端的识别结果在,然后进行智能处理;语音合成的过程为:将要合成的文本发送到语音云端,云端将语音信息返回到本地进行播放。
科大讯飞云平台只是提供具体的识别和合成,而怎么让语音识别更智能化则需要进一步的研究。
1.2系统硬件1.2.1整体架构电子芯片技术的飞越发展,CPU处理核心的处理和运算性能越来越强。
基于最大化利用CPU能力、减少成本和降低系统能耗的思想,本设计采用单处理核心,由Cortex-A8(S5PV210)统筹系统的所有外设,进行设备控制和信息采集。
对于外部设备,设备本身复杂程度以及传输方式、传输速率上均有不同,因此在对系统设备进行选型时尽量减少设备种类的复杂程度。
系统框架中定义了2种设备总线:USB 总线和IO数据总线。
USB总线用于数据传输量大、传输速率高的复杂设备,IO数据总线则对应传输速率低的简单设备。
USB总线采用Hub的形式进行多设备扩展。
IO数据总线则采用抽象化和模块化思想设计,建立单独的底层扩展系统,规范相应设备接口。
系统从总线的角度出发,将硬件分为2部分:底层扩展系统和上层Cortex-A8平台。
底层扩展系统主要用于传感器数据采集、机器人动力系统控制以及情感控制,设备的类型和控制较为简单。
而上层Cortex-A8平台则是在核心控制器的基础上搭载触摸显示屏、用户按键接口、音频输出以及USB类的摄像头、Wi-Fi适配器、蓝牙适配器。
整体的硬件架构如图1图11.2.1 Cortex-A8与S5PV210ARM Cortex-A8 处理器是基于ARMv7-A体系结构,其设计主要面向高性能和低功耗。
目前,其突出的优势已经得到了市场的认可,在智能手机、机顶盒、数字电视、打印机等终端设备中具有广泛的应用。
Cortex-A8处理器的主要特点如下:1)128 位SIMD 引擎支持高性能媒体处理(NEON);2)优化的1 级高速缓存和集成的2 级高速缓存;4)Thumb-2 技术,提高性能并节省指令存储空间;5)动态分支预测,降低分支错误预测的危害;6)完整的内存管理单元(MMU);7)Jazelle-RCT技术优化即时生产(JIT) 和动态自适应编译(DAC);8)高功效和高性能的内存系统;Mini210s开发板以Cortex-A8的S5PV210为核心控制器。
S5VP210是一款高效率、高性能、低功耗的32为RISC处理器,其适用于智能手机和平板电脑等智能终端。
S5PV210在Cortex-A8的基础上拓展了多媒体方面的性能,其包含很多强大的硬件编解码功能,内置MFC(Multi Format Codec)、高性能PowerVR SGX540 3D图形引擎和2D图形引擎、IVA3硬件加速器、HDMIv1.3等多媒体相关的处理模块。
S5PV210采用584引脚的FCFBGA封装,具有丰富的外围接口如TFT LCD控制器、摄像头接口、MIPI DSI、ATA接口、UART、24通道DMA、定时器、GPIO、USB Host 2.0、USB 2.0 OTG等。
S5PV210同时具有丰富的高质量的外部存储接口,其DRAM支持LPDDR1、DDR2、LPDDR2,Flash/ROM支持NAND Flash、NOR-Flash、SRAM等。
S5PV210芯片结构图如图2所示。
图2 S5PV210芯片结构图1.2.2 Mini210s开发平台Mini210s是一款高性能高性价比的Cortex-A8开发板,搭载三星S5PV210处理器,运行主频可高达1GHz,同时集成PowerVR SGX540高性能图形引擎。
Mini210s开发板配备了512M DDR2内存和4G MLC NAND Flash,其外部应用接口非常丰富如WM8960音频芯片、miniHDMI高清输出、USB2.0、CMOS摄像头、SDIO、矩阵键盘等接口(详见图4-15),其电源电路也支持低功耗待机省电模式。
该款开发板提供开源的Android2.3.1系统源码以及Linux kernel源码,方便用户进行二次开发。
同时其还提供方便易使用的开发板烧写工具Superboot,缩短了系统开发周期。
根据终端系统功能设定要求,Mini210s开发板的板载资源主要使用电阻触摸显示、USB OTG接口、音频接口三个部分。
电阻触摸显示接口与7寸一线精准电阻触摸显示屏连接,实现Android系统操作界面的显示和触控操作的检测。
WiFi、蓝牙、USB摄像头等设备通过与USB HOST接口连接的USB Hub完成基于USB设备的设备扩展。
音频部分采用I2S0接口,外接WM8960 CODEC解码芯片,提供声音输入和speaker输出(内置D类功放,能直接连接8Ω1W扬声器)功能。
图3 Mini210s接口布局1.3服务内容1.3.1 机器人动作及情感表达图4 小优机器人的动作和情感是其与其他家居设备的最重要的区别,能够实现更好的人机交互模式。
机器人的动作主要包括2类,机器人的正常行走和头部运动。
行走控制是在2轮轮系结构上通过控制直流电机实现,机器人可以灵活地进行前进、后退、左右转等动作。
头部运动主要包含了抬头和扭头的动作,2个自由度均通过直流电机实现。
机器人相关动作作为服务发布到智能家居服务网关,其他终端可以通过网关或者直接网络连接实现机器人的动作控制。
机器人的情感表达是机器人智能性的核心体现。
其表现途径主要有三个方面:LED情感输出、机械动作以及语音,通过三者的结合向用户立体地呈现了具体情感。
3.2.2 网络接入网络是物联网的核心基础之一,是物联网终端的基本特征。
物联网终端工作的环境为一个家庭,其面积通常在几十到几百个平方米,因此在选择通信介质时需要选择覆盖面积较大、信号穿透力强的网络通信方式。
再则该终端在家庭中大多数情况出于运动状态,通信介质应选取无线类型的。
目前,消费市场流行的短距离无线通信方式主要有蓝牙和WiFi。
蓝牙和WiFi技术都是工作在全球通用的2.4GHz ISM频段,有效解决了移动终端设备之间以及与Internet的通信。
一般蓝牙技术的有效通信距离为10m,新的蓝牙标准4.0能够达到100m以上的超长距离。
WiFi 的有效通信距离则在几十米,发射功率足够大的情况下能达到100m 以上,足够覆盖整个家庭环境。
另外,蓝牙的传输速率较低,如果处理视频类的数据时会出现延迟问题。
因此,设计中使用WiFi作为机器人的网络通信介质,连接局域网以及互联网。
为了方便WiFi模块的驱动移植,设计中选择的USB接口WiFi模块EDUP EP-8508GS。
其采用REALTEK8188cus芯片,使用802.11n无线传输技术,传输速率高达150Mbps,内置高精密天线,传输稳定。
另外,蓝牙通信在智能设备如手机、医疗健康类设备等中应用广泛,为了支持此类设备,终端系统使用USB接口的蓝牙适配器提供蓝牙通信通道。
3.2.3 智能家居应用在具体的家居环境中,物联网终端一方面作为设备对外发布自己的服务,如动作相关服务、视频服务等(可以根据具体的需求对其进行扩展),其他终端设备可以通过网络方式对其进行服务调用,另一方面终端能够通过网关调用其他设备所提供的服务,例如家电控制的实现。
服务调用的实现依托于家庭环境中的网络环境,主要有2种模式:服务器模式和直接连接模式。
具体的网络结构如图3所示。
服务器模式依托于现有的家居PC网关,家居环境中的各种设备与服务器网关进行连接,网关对设备统一进行管理。
当需要控制其他设备时,设备从网关获取控制方式并将控制请求发送到网关,网关接受到请求后先判断目标设备正常后将控制请求发送到目标设备,目标设备接收请求并依情况进行响应。
服务器模式优点是能够对设备进行统一管理,设备可以动态增减,但整体结构比较复杂,给家居环境增加了额外的设备开销。
直接连接模式中各设备通过网络直接通过物理通信方式发送控制指令和数据直接到达被控设备。
由于直接连接模式没有网关对设备进行统一管理,所以在网络环境中必须对设备列表进行固化,不能实现设备的动态添加。
但此种模式技术实现简单而且没有额外开销。
图3智能家居网络结构图物联网终端机器人对两种网络环境都提供支持。
智能家居控制时,终端通过WebService协议与网关通信,实现具体设备的控制。
同时终端也可以通过Wifi与家电控制终端直接连接,终端机器人通过socket通信传递控制指令,家电控制终端通过Wifi转RS232模块将socket信息转化为串口数据,处理模块接收控制指令后进行相应操作。
终端机器人作为设备时,建立网络监听,接受相应的控制信息即可进行响应3.2.5 智能提醒及应用扩展人到老年后随着年龄的增加记忆力不断退化,往往会出现遗忘需要完成的事情或者是忘记吃药等现象。
针对这一老年人的实际需求,物联网终端机器人具有智能提醒的功能。
用户根据需要通过语音命令或者设置界面进行事件的设定,设置内容主要包括时间和事件内容,当到达预定时间时机器人将进行相关时间的语音提示并在Android系统窗口推送时间提醒消息。
智能提醒服务主要是基于时间、时间提醒的应用,针对老人的心理慰藉问题也可以开发语音相关治疗软件。
事实上,Android系统拥有非常庞大的应用APP商店,涵盖了健康、保健、娱乐、教育等多个方面,用户根据自身的需求对应用程序进行定制,而且应用商店中的绝大多数软件都是可以免费使用的。
对于一些专有性较强的应用,开发者根据具体的需求使用过Android SDK以及相关工具即可开发。
而且其上层应用开发几乎完全与底层硬件相独立,大大缩小了开发难度。
也正是由于强大的应用商店库和高效开发性,终端机器人实现选择搭载Android操作系统。