基于STM32F407单片机的社区智能管家机器人设计

胡文峰 王昊 陈颖 王鑫 刘佳莹 林盛昌

摘 要：文章设计了基于STM32F407单片机控制的社区智能管家机器人。该机器人通过语音识别和蓝牙控制，语音识别与语音回复系统可以对用户所发出的命令进行识别与回复，也可通过蓝牙连接，从用户端App下达指令;还可以帮助物业做到对社区住户的体温测量、记录与消杀工作。

关键词：机器人;社区服务;语音控制回复;蓝牙

0   引言

随着人工智能的发展，智能机器人的应用越来越普遍，一些简单而实用的送料家居机器人、自动扫地机器人、机器人吸尘器等逐渐出现在高端智能家居生活中。未来智能家居机器人在人们的生产、生活中将起到巨大作用，它大大提高了劳动生产效率，提高了人们的生活水平。

2020年新型冠状病毒的爆发，测量、记录体温和每日的消毒工作尤为重要，人们希望用机器人工作取代疫情期间具有一定接触风险的人工防疫工作，并在日后社区健康安全愈受重视的情况下，智能化、高效化地采集社区住户的健康信息，建立健康信息库，精准找出问题，快速采取措施，及时维护社区居民健康安全，提高社区居民生活质量。

本团队设计的这款社区管家机器人可以执行帮助物业定时测量住户体温、帮助住户打扫卫生并给予消毒等健康卫生措施任务。主要解决如下问题：非接触测量体温、收集住户体温等基本的健康信息、打扫消毒。

1   设计原理

1.1  工作原理

该设备是利用语音识别与语音回复系统对用户所发出的命令进行识别与回复，尽可能地利用语音功能来降低使用的操作难度。

该设备能够对接收到的不同指令进行识别与划分，自行执行相应的动作，通过红外测温模块与电机驱动模块，实现在社区中帮助物业定时测量住户体温，帮助住户打扫卫生并给予消毒等安全措施的功能。

该设备可通过蓝牙模块连接用户端反馈健康数据信息，录入健康信息库，智能、高效地维护健康信息。

1.2  系统硬件设计

1.2.1  语音识别与语音回复系统

语音识别与语音回复系统由单片机、语音识别模块以及语音回复模块组成，选用的单片机型号为STM32F407;语音识别模块为LD3320语音识芯片;语音回复模块为MP3模块。在收到语音指令后，通过单片机处理执行对应工作，然后在工作前后通过MP3模块询问与回复。

1.2.2  红外测温模块

红外测温模块由红外测温探头与显示模块组成，选用的红外测温探头型号为Mlx90614。该温度计出厂前已经过校准，可通过数字SMBus输出提供整个温度范围内的测量温度（分辨率为 0.02°C）。

选用的显示模块为LCD1602A。该模块通过测温探头获得体温情况，再由显示模块显示体温信息。

1.3  整体结构

整体结构如图1所示。整个产品由一块主控MCU、语音控制板组成一套控制系统。通过语音控制，实现模式功能选择，并且通过MP3模块进行语音回复，通过红外测温传感器测量户主体温，通过机械手与避障模块，实现打扫消毒房间功能。

2 软件设计

2.1  总程序流程

总程序流程如图2所示。机器人先到达指定房间测量用户体温，将数据经过系统处理，通过蓝牙发送给手机，再通过蓝牙模块或语音控制模块控制机器人实现打扫消毒。

2.2  红外测温程序流程

红外测温程序流程如图3所示。系统初始化选择I/O口处理接收到的体温数据，再经过纠正显示在显示模块上。

3 功能及指标

3.1  基本功能

（1）该系统主要是针对社区管理事务烦琐、保安人员有限、管理人员素质不高而引起的管理服务效率低、耗时长、质量不佳等问题，减轻工作人员的工作压力。

（2）本系统可以实现自动化的运动功能，可在疫情期间非接触测量体温并帮助住户打扫卫生并进行消毒工作。

（3）现场可不必再出现工作人员，更加方便了社区服务人员管理社区。同时该设备可全天候作业，提高效率的同时，也降低了人力的投入。

3.2  相关指标

（1）在自动化运动过程时可使用设定的功能，并能及时进行精准定位，它具有超低的成本，耗电小，高性能，使用寿命长等优点。

（2）采用语音控制系统使得整个操作系统更加易上手且操作难度更低，避免了过多的不必要接触。

（3）采用电动作为系统的动力装置，使整个系统非常节能环保并且操作简单、灵活、方便。

4 结语

设备的整體性能完整，有利于增强社区的管理服务水平，在操作页面上最大程度降低了操作难度，适用于各个年龄段的用户，同时缓解了住户和物业管理之间的烦琐关系。此外，在疫情期间也能有效降低病毒传染的概率。整套装置的完整性良好，各方面的动作完整无误。

[参考文献]

[1]段凯强，苏媛媛，李可心，等.视觉感知技术在人机交互小车控制中的应用研究[J].电子世界，2017（3）：112-113.

[2]徐松海，周梦婷，何英昊，等.语音控制机械手臂的设计与实现[J].电子技术与软件工程，2019（19）：232-233.

[3]敖勤，龙洋，邱志华.基于语音控制的智能电动汽车研究[J].通信电源技术，2019（10）：26-27，31.

（编辑 何 琳）