有时候感觉抱着一个笔记本有点不方便,于是就想能不能让笔记本自己走,后来发现LED屏幕携带和使用都不太方便,于是就设计了这样一款可以自主移动的机器人。下面对主要零部件进行说明:
投影仪是本设备的重点,目前市面上还没有完全符合本设计需求的独立品牌,但是可通过自己组装的方式进行完善,我先说说这个智能投影仪的两个主要功能:
采用投影的方式将信息投放到墙壁或者地面上,也就是说把原来常见的地面和墙壁当做了幕布,与LED相比投影仪的好处是不惧日光和屏幕较大。
多个投影仪相互配合将影像投影到室内的墙壁上,从而给室内布置出不同的灯光效果,比如竹林、海洋、星空等环境。
这里有三个技术难点:
一、图像失真
图像失真主要是针对不规则“幕布”而言的,由于地面或者周围的环境不是普通的墙面,所以投影过去之后会有一定程度的变形,因此就会使图像失真,针对这种失真的处理,我们主要使用了(GAN,Generative Adversarial Networks)生成式对抗网络来实现纠错的。简单来说,就是与投影仪配套的摄像机负责对不规则“幕布”上的影像进行采集,并将采集后的影像与原来预想的影像进行对比,如果不同就再次调整被投影影像的形状和颜色(主要是填充,剪切,变形,扭曲,聚焦和变色等),直到恰到好处为止。使用GAN的好处是可以忽略周围环境的变化,但是缺点是需要较长的计算时间,为了解决计算能耗的问题,我们做了三种优化:
为设备提供了一个更加强大的外置计算设备(如:GPU);
保存已经学习过的模型,并通过迁移学习的方法减少计算样本;
对于经常使用又不怎么变化的环境(比如客厅、卧室、会议室,人体、地面等),学习一次学习多次使用。
二、投影仪转向
由于投影仪组很有可能是由多个投影仪构成(尤其是用于室内环境渲染的机器人),所以我们需要为每一个投影仪都安装一个2轴甚至3轴的小型机械臂,用于调整机械臂的角度和高度。由于增加了机械臂会使机器人过于臃肿,所以这种可以让投影仪转向的机器人主要还是用在比较大的环境投影环境中,比如会议厅、展厅等。而对于普通家用环境还主要是通过生成式对抗网络来实现纠错的。
三、流明与散热
由于需要投影仪适应室外环境,所以我们通常的做法是增加投影仪的流明,但是这样会产生较大耗电与热量,为了解决这个问题,我们一方面需要采购较好的投影仪设备,另一方面我们可以在影像的周围绘制一个灰黑色的边框,通过对比色来加强视觉的冲击性,还有一种不是方法的方法就是减小被投影屏幕的大小。
摄像机组也是本设备一个机器重要组成部件,它主要有三个功能:
基本的识别,这些识别主要包括:人脸识别和常规物体识别等。
体感识别,这些识别主要用于与机器人的交互,包括:手势识别、肢体识别和体态识别。
图像采集,这部分功能主要用于与投影仪联合解决图像失真问题的,因为生成式对抗网络需要采集投影后的效果。
摄像机组目前已经有很多厂商能够提供类似的设备了,大体上分为高清、高速、红外和夜视等,不多做论述。
机箱的主要功能有三个,其中电池和通信设备组(5G、WIFI、GPS、蓝牙、超声波避障器、陀螺仪和路由器)是必要功能,而小型储藏室则是一个附属功能,可有可无,一般也只有需要室外跟随主人移动的机器人才会徐亚这个小型储藏室,不多做论述。
主要用于声音的输出,智能音箱这个技术已经非常完善了,有很多的厂商都能提供声音识别与蓝牙耳机等功能。使用智能音箱可以做很多事情,比如声音识别、声纹识别、免提电话和录音等功能。对于室外移动版,建议使用蓝牙耳机,这样既可以避免骚扰他人也减少能耗,不多做论述。
由于智能投影仪以及机器人跟随都需要消耗大量的电源,所以我们需要我们的机器人有一个外接电源和一个自动充电器材。智能充电已经是一个非常完善的的技术了。在很多的巡航机器人当中都有应用,不作论述。
机器人的车轮的主要作用大家都理解,不过由于室外跟随机器人可能会遇到不平坦的路面,所以我们这里做了两个小的改进,第一个改进就是给机器人安装一个提手,不过由于这个30多斤(主要是电池比较沉)的大家伙一般人还是拎不动的,所以对于大型号的机器人我们还给他提供了另一幅小型“轮子”——履带。
交互式软件可以说是非常重要的,不过重要与否却来自于各种APP的具体功能,比如:聊天,下棋,唱歌,跳舞,写诗,购物,代收,巡检,路由等。但是这些不是我们目前所关心的(搭载普通的Windows操作系统就可以了),我们所关心的就是让我们的智能投影仪更加的低耗、智能。