使用移动设备的语音控制避障机器人车

描述

1. 项目理念

我之前使用 Node.js 制作了一个网页控制的流动站，你可以在这里查看。所以这次做了一些升级，我决定做一个“声控避障漫游车”。

2. 项目目标

通过从移动网页向流动站发出语音命令来远程控制流动站，并在它遇到任何障碍物时自动检测并停止。

3. 先决条件

您需要具备 Node、socket 编程和 L298 电机驱动器工作的一些基本知识。

4. 要求

• 1 Arduino Uno

• 1 L298 电机驱动器

• HC-05 蓝牙模块

• HC-SR04 超声波传感器

• 跳线

• 2 节电池 – 每节 9 伏

• 2 个齿轮马达（6-9 伏）

• 2 个兼容的车轮

• 机壳

• 为我们的服务器安装了 Node.js 的计算机。

5. 建造漫游者

要建造这个流动站，您需要购买一个“2 轮底盘套件”，该套件可在网上轻松获得，并随附所有组装单元。

我们的 Arduino Uno 和 L298 电机驱动器嵌入在我们的机箱顶部，两者均由两个 ​​9 伏电池分别供电。

反过来，Arduino Uno 将为 HC-05 蓝牙模块供电，该模块将与我们的服务器通信。反过来，L298 电机驱动器将通过其 5V 输出引脚为 HC-SR04 超声波传感器供电。

6.电路图

 

如上电路图所示，L298 电机驱动器由 9V 电池供电，两个电机控制输出连接到电机 A 和电机 B，由于电机没有极性，您可以连接任何端子，但请确保两台电机同向旋转。

L298 还将通过其 5V 输出引脚为我们的 HC-SR04 超声波模块供电，如上图所示。不要移除 5V 稳压器跳线。

注意：如果给 L298 供电超过 12 伏，板载 5V 稳压器会损坏。

Arduino Uno 也由 9V 电池供电，其正极端子连接到 Arduino 的 Vin 引脚，负极端子连接到公共地。Arduino 反过来会为蓝牙模块供电，因此将 HC-05 的 Vcc 引脚连接到 Arduino 的 5V 和 GND 到地。

对于 HC-05 和 Arduino 之间的串行通信，将 HC-05 的 TXD 引脚连接到 Arduino 的 RX 引脚，将 HC-05 的 RXD 引脚连接到 Arduino 的 TX 引脚。

现在要控制 L298 模块，您可以将 EN1 和 EN2 引脚连接到 Arduino 的任何 PWM 引脚。然后将L298的输入引脚-1、2、3、4与Arduino的任意数字引脚连接。

7.数据传输

 

如上图所示，是数据传输示意图。

• 用户将打开节点服务器提供的网页。移动和节点服务器都应该连接到同一个互联网网络。URL 将是带有端口号的 IP 地址，例如“192.XXX.XXX.129:8080”。

• 用户向网页发出语音命令，网页识别后将使用套接字连接将所需的数据发送到节点服务器。

• 节点服务器会将数据传递给 HC-05 蓝牙模块，因为两者都是配对的。

• HC-05 将使用串行通信将数据传输到 Arduino UNO。

• Arduino UNO 将依次控制 L298 模块

8.设置服务器

对于我们的服务器，我们需要安装 Node.js。安装任何稳定版本的node，我的是11.15版本。我们需要安装以下软件包-

• 节点gyp

• 表示

• 节点蓝牙

• 套接字.io

• ejs

注意 – 安装“node-gyp”可能会很棘手，因为它不支持某些最新版本的 Node，因此最好安装 11.15 版本的 Node。

现在，我们需要监听来自网页的事件，并且要托管该网页，我们需要一个服务器。所以，使用像“ express.js”这样的包创建一个服务器，这将使我们的工作更容易。

服务器设置完成后，我们需要设计一个网页，我们将从中发出语音命令。这里我使用了“ ejs”包来渲染网页。但是发出语音命令是不够的，我们还需要识别语音以控制我们的漫游车。因此，对于语音识别，我们将使用Web Speech API， 它将为我们所说的任何内容提供文本作为输出。

这是我的网页——

 

注意 - 语音识别不适用于非安全网页，因此不适用于包含您的 IP 地址的 URL。要使其正常工作，您需要在 Chrome 浏览器中将您的 URL 设置为安全，

现在，一旦我们说了什么并且它是一个符合条件的命令，我们将使用“ socket.io”包向节点服务器发送一个包含所需数据的套接字消息。

Node服务器收到来自网页的消息后会将数据传递给HC-05蓝牙模块，为此，我们将使用“ node-bluetooth”包。

9. 避障逻辑

 

HC-SR04 超声波传感器可以检测到前方的障碍物。所以我们需要使用距离-速度-时间方程来计算障碍物与流动站之间的距离，找到附上的代码实现，或者参考这个博客了解更多信息。

获得距离后，我们将设置一个限制，越过这将停止流动站。例如，在这个项目中，我设置了 17 厘米的限制，这意味着一旦障碍物与漫游车之间的距离低于 17 厘米，漫游车就会自动停止。

10. Arduino 代码

由于蓝牙将使用串行通信与 Arduino-Uno 通信，我们将发送一些“字符串”作为命令，并带有一个额外的字母，告诉我们终止并捕获该字符串。

例如-：向前移动，蓝牙会发送“forwardT”，而在Arduino端，只要遇到字母“T”，就知道串口通信完成，抓到的字符串是“forward”。

通过传入的字符串命令，我们将配置 L298 驱动程序向前、向后、向左、向右、改变速度等。

找到附加的 Arduino 代码。

11- 最终结果