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LGGY-BL13X型AI智能交互機器人實訓設備

一、產品概述

AI智能交互機器人是一款集成了移動機器人、視覺感知、語音識別和人機交互技術的產品，可在室內外環境中自由導航，可完成各種任務。AI智能交互機器人擁有先進的視覺感知技術，能準確識別和跟蹤人臉、物體和障礙物，確保操作的安全性和準確性。同時，它還具備強大的語音識別能力，能精準解讀和理解人類語言，實現智能對話和指令執行。此外，機器人還可通過觸摸屏、手勢識別和語音交互等方式，與用戶實現直觀且自然的人機交互。

二、軟件平臺和功能

1.ROS機器人操作系統

ROS是一個適用于機器人的開源操作系統，該系統提供了包括硬件抽象、底層設備控制、常用函數的實現、進程間消息傳遞等系統級服務。

2.激光SLAM建圖與導航

可選配單線激光雷達或16線激光雷達，分別進行平面建圖和三維建圖，滿足不同場景下的應用和開發需求。

3.提供基于圖像的目標檢測實踐項目

基于圖像的目標檢測實踐案例庫包含車道線檢測案例庫、交通標志識別案例庫、車輛檢測案例庫和行人檢測案例庫。

4.提供視覺識別與智能駕駛實踐項目

通過處理單元中部署的訓練模型，可實現車道線輔助駕駛，以及對左轉、右轉、直行、停止、人行橫道等多種交通標識的識別，用戶也可以自定義對更多的標識進行識別。

5.支持語音喚醒和歡迎詞自定義

支持語音喚醒功能，支持通過語音的方式將設備從休眠狀態切換到工作狀態；機器人可自動感應來訪者，將設備從休眠狀態切換到工作狀態，并播報歡迎語，歡迎語可后臺自定義。

6.支持語音識別和對話系統

支持實時語音識別，支持通過語音進行業務咨詢，用戶可后臺自定義專業知識庫，向來訪人員解答各種業務咨詢問題；支持對文本進行分析處理，識別出其中蘊含的語義信息，并根據語境反饋應答文本。

三、主要硬件參數

1.系統性能

系統采用運動控制處理器與中央處理器構建雙處理器模塊，完成機器人任務規劃與系統運動控制。內置Ubuntu操作系統，配置機器人操作系統ROS，通過ROS有效完成對機器人的多任務進行實時管理，同時提供通信、數據采集、人機交互以及外圍傳感器拓展的接口。

2.運動控制模塊

在機器人中用到很多控制器和外設,包括：處理器、激光雷達，STM32控制器，電機、編碼器、雙路驅動、藍牙、PS2有線手柄、航模遙控、陀螺儀等，同時提供了串口1和CAN接口方便用戶拓展控制。

3.激光雷達和SLAM建圖

激光雷達是一種采用非接觸激光測距技術的掃描式傳感器，通過發射激光光束來探測目標，并通過搜集反射回來的光束來形成點云和獲取數據。這些數據經光電處理后可生成為精確的三維立體圖像，能夠準確的獲取高精度的物理空間環境信息，測距精度可達厘米級；它猶如一雙“眼睛”，讓機器人擁有實時感知環境的能力。

本產品單線激光雷達，為機器人完成半徑12米內的環境感知，雷達通過每秒8000次激光測距，可提供實時精準的地圖構建基礎數據。此外，系統采用光磁融合技術徹底解決了傳統激光雷達因物理接觸磨損導致電氣連接失效、激光雷達壽命短的問題。

4.視覺感知單元

本產品采用一臺深度相機實現對環境信息的采集和分析。深度相機由于獲取的信息量更多更豐富，采樣周期短，受磁場和傳感器相互干擾影響小，質量輕，能耗小，使用方便經濟等原因，在很多移動機器人系統中受到青睞。深度相機是模擬人類視覺原理，使用計算機被動感知距離的方法，通過從兩個或者多個點觀察一個物體，獲取在不同視角下的圖像，根據圖像之間像素的匹配關系，通過三角測量原理計算出像素之間的偏移來獲取物體的三維信息。得到了物體的景深信息，就可以計算出物體與相機之間的實際距離、物體三維大小、兩點之間實際距離。

5.語音識別單元

采用一對高保真音響和一個降噪麥克風，實現對語音的拾取和交互。降噪麥克風可有效屏蔽周邊3米范圍內的環境噪音，確保控制指令和語音交互信息的清晰拾取。

6.車載處理單元

車載處理單元采用體積小巧，外形緊湊的嵌入式計算機，預裝Linux操作系統，集成Python、OpenCV等運行環境，以及產品運行所需的全部軟件框架和SDK，支持2D視覺、深度視覺、移動機器人、協作機器人等硬件或應用的開發和學習。同時，支持大模型的本地部署。

四、實驗項目

1、ROS機器人操作系統

（1）ROS簡介

（2）Linux系統與代碼操作

（3）ROS功能包的創建及編譯

（4）ROS的launch文件演示

（5）ROS話題通訊

（6）ROS服務通訊

（7）ROS參數服務器

（8）ROS激光雷達認識

（9）ROS導航的概念

（10）激光雷達SLAM建圖

（11）ROS導航Navigation使用

2、移動機器人運動控制

（1）移動機器人認知

（2）ROS操作系統配置實驗

（3）移動機器人基礎操作實驗

（4）激光雷達跟隨運動目標實驗

（5）激光雷達SLAM建圖實驗

（6）激光雷達SLAM導航實驗

（7）利用陀螺儀進行上下坡輔助實驗

（8）視覺跟隨實驗

（9）交通標志識別實驗

（10）移動機器人自動導航實驗

（11）手勢控制移動機器人運動實驗

（12）語音控制移動機器人運動實驗

（13）移動機器人超聲波避障實驗

3、自然語言處理實驗

（1）語音信號處理實驗

（2）語音識別基礎實驗

（3）端到端語音識別實踐

（4）語言模型實踐

（5）語音喚醒實驗

（6）語音合成前端數據處理

（7）端到端語音合成聲學模型

（8）神經網絡聲碼器

（9）詞向量實驗

（10）文本分析實驗

（11）分詞、詞性分析實驗

4、綜合設計實驗

（1）基于激光SLAM自主定位與導航

（2）基于深度學習算法的目標識別

（3）基于圖像的目標檢測實踐（含車道線檢測案例庫、交通標志識別案例庫、車輛檢測案例庫、行人檢測案例庫）

（4）車輛自動視覺導航

（5）基于深度學習的車輛安全行駛

（6）閑聊對話系統設計

（7）任務型對話系統設計

（8）車載語音交互系統設計

（9）跨模態人機交互系統設計

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