Alexa自动保姆开源项目

描述

介绍

语音命令是下一件大事，它将成为我们生活中不可或缺的一部分，就像今天的手机一样。然而，所有这些设备都是独立的，父母需要单独监控它们，并且它们的用户界面 (UI) 和用户体验 (UX) 在现代，技术驱动的时代。此外，现有的解决方案很昂贵，摇床成本很高

解决方案

人工智能驱动的语音界面 VUI 为父母提供了一个单一的设备，利用 Alexa 和乐高机器人的力量在家里监控和安慰婴儿。ALEXA-ABS是一款始终在线的智能设备，当它检测到婴儿的哭声时，它会摇动婴儿床，并通过平稳的摇摆、舒缓的摇篮曲和五颜六色的移动摇铃为婴儿提供舒缓的体验。Alexa-ABS 非常智能，经过编程可以根据孩子的行为自行做出决定，并为父母提供一个完全语音控制的婴儿监控机器人。

项目的组成部分

硬件组件

 

• 我们将婴儿汽车安全座椅也用作婴儿床。这款婴儿汽车座椅有一个把手，可以用来抱婴儿，也可以用来摇晃婴儿。
• 我们使用了 Lego Mindstorms EV3 套件和一些额外的 LEGO 组件来创建以提供运动和自动化
• 我们已经使用 Alexa Echo Dot 访问 Amazon VUI 及其固有的 AI 功能

Alexa 自动保姆的特点

激活

1.摇动婴儿床

当婴儿哭泣或在任何兼容 Alexa 的设备上远程发出“Alexa Rock the crib”命令时自动摇动婴儿床

2.移动拨浪鼓

每当发出“Alexa Rattle”命令时，为拨浪鼓提供圆周运动

3.驱蚊剂

EV3 机器人的超声波传感器以 40000Hz 的频率运行，在此频率下蚊子被驱赶。

4. 婴儿喂食器

当发出“Alexa feed”命令时，婴儿喂食器会靠近婴儿的嘴巴

5.远程监控（Alexa Skill 尚未在 Alexa Skill store 审核发布，目前无法使用此功能）

如果婴儿在支持 Alexa 的手机上哭泣，父母会收到警报。父母还可以通过支持 Alexa 的手机远程触发婴儿床的摇摆动作，触发摇铃并触发婴儿喂食器。

6.播放摇篮曲

父母可以通过使用 Alexa 市场并启用他们选择的应用程序，远程为他们的宝宝播放摇篮曲或童谣。

7.自动模式

父母还可以在外出时激活自动模式，当婴儿哭泣时自动摇动婴儿床。

笔记：

当您激活自动模式并返回手动模式时，您必须重新启动 EV3 程序块。

关键假设 - 网络连接

在构建此解决方案时，我们假设可以连接到 Internet。

关键假设 - 电源

必须始终为 ECHO 设备和乐高 EV3 机器人提供电源适配器。

布局

该布局包括一个婴儿汽车座椅，可以兼作婴儿床，并创建一个装置来安装机器人及其各种部件，这些部件可以摇动婴儿床、喂养婴儿、移动摇铃、驱蚊。整个设置都在室内，需要一个连接的环境。Echo 需要离婴儿床足够近。Echo 需要连接到互联网。乐高机器人需要开机并始终连接到充电器/适配器，以便能够在需要时工作。额外的婴儿监视器或婴儿摄像头将是额外的设备，可以让父母检查。

ALEXA ABS 布局

 

解决方案构建

第 1 步 - 建造上层建筑

考虑到这是一个原型，我们使用乐高积木块来创建上层结构来安装项目的所有部分

• 装有 EV3 机器人和乐高大型电机的乐高底板
• 用于安装乐高中型电机以移动拨浪鼓的两个支柱
• 一根柱子安装超声波传感器执行驱蚊作用
• 乐高声音传感器检测婴儿的哭声
• 乐高中型电机移动婴儿奶瓶

第 2 步 - 将 EV3 程序块连接到 Alexa Echo Dot

此处已提供将 EV3 程序块连接到 Alexa 设备的过程。必须一丝不苟地遵循所有步骤才能实现连接。我们有相当多的问题来让连接正常工作，但一旦我们建立了连接，它在我们的项目工作中是稳定的。

第 3 步 - 创建摇床

我们使用了乐高大型电机来创建摇摆机构。大型电机以缓慢的速度不断移动，移动连接到它的长臂。附在该臂末端的螺纹提供了一个推拉机制来摇动婴儿床。摇摆运动是由婴儿的哭声或从 Alexa 收到的命令触发的

摇摆机构

 

第 3 步 - 使用声音传感器触发动作

我们最初的想法是使用 Alexa 作为触发器来检测婴儿哭声并启动摇床，但是 Alexa 只能由 ALEXA 这个词触发，婴儿哭声不能用作 Alexa 的唤醒词。因此，我们必须找到其他方法来检测婴儿的哭声。我们使用了 NXT 声音传感器来检测婴儿的哭声。声音传感器以分贝为单位检测声级。经过细致的测试，我们创建了一个自定义代码来区分正常的谈话和哭声。我们每 1 秒测量一次分贝水平，共测量 10 次，如果每 1 秒后记录的总共 10 次测量值小于 7000 分贝，机器人会自动触发婴儿床摇摆运动以安抚婴儿。

第 4 步 - 使用奶瓶喂食器

我们使用乐高中型电机进行奶瓶喂养，由家长从任何 Alexa 供电设备远程发出语音命令触发。我们使用了一个普通的婴儿奶瓶，附在几块乐高积木上。附件由乐高中型电机绕其轴旋转。

第 4 步 - 驱蚊剂

我们使用乐高超声波传感器作为驱蚊剂。通常，超声波传感器用于通过发送从表面反弹的超声波信号来感测距离。然而，我们发现了一个独特的场景，因为超声波可以驱蚊，而乐高超声波传感器的工作频率为 40000Hz，这与驱蚊设备使用的频率相同。因此我们推断乐高超声波将是一种有效的驱蚊剂。

项目原型在行动：

工作流程

访问和使用 ALEXA-ABS 的整个过程是无缝且简单的。工作流很容易解释这个过程。要打开 Alexa-ABS 项目，必须说“Alexa，Open Mindstorms”以启动 Alexa。下一步是通过在 EV3 程序块上找到项目文件并单击特定文件来初始化 EV3 程序块上的程序。随后，EV3 程序块通过蓝牙连接到 Alexa Echo Dot。Alexa-ABS 现在已准备好执行您的命令