一种基于3D体感技术的智能家居交互系统的制作方法

文档序号:12906439阅读:806来源:国知局
一种基于3D体感技术的智能家居交互系统的制作方法与工艺

本实用新型涉及智能家居技术领域,尤其涉及一种基于3D体感技术的智能家居交互系统。



背景技术:

所谓智能家居是现代电子技术、自动化技术及通信技术相结合的产物。它能够自动控制和管理家电设备,并且能够为住户提供安全舒适、高效便利的学习生活及工作环境。家居智能化系统将家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器以及家庭保安装置通过有线或无线的方式连接起来,并进行集中或异地的监控、管理,保持家庭住宅环境的舒适、协调。与普通的家居相比,智能家居不仅具备传统的居住功能,提供舒适温馨,高效安全的高品位生活环境,还将一个被动静止的居住环境提升为一个有一定智慧协助能力的体贴的生活帮手,进一步优化住户的生活质量。

随着嵌入式技术的发展以及物联网时代的到来,独立家电产品开始了信息共享与关联互动,功能复杂的家居系统也得到了实现。但是智能家居领域还存在着很多亟待解决的问题,例如:系统操作需要简化,维护成本需要降低,安全与可靠性系统需要提升等。大多智能家居系统设计不够人性化,造成极大的操作难度。复杂的操作让使用变成了高难度,严重影响了用户体验。



技术实现要素:

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本实用新型的一个目的在于提出一种基于3D体感技术的智能家居交互系统,设计集方便、简单、舒适、实时、准确、抗干扰、多任务、多数人适合等众多特点于一身的体感智能家居系统。

根据本实用新型实施例的一种基于3D体感技术的智能家居交互系统,包括控制板、数字式倾角传感器加速度模块、语音识别模块、上位机模块、家居设备,所述控制板上的IO口接收数字式倾角传感器加速度模块识别动作后传来的信号后并由控制板判断后输出相应的控制信号给家居设备,所述控制信号通过ZigBee模块传输到相应的家具设备,所述语音识别模块用于识别说话人的语音指令并通过数字式倾角传感器加速度模块传送到控制板。

在本实用新型的一些实施例中,所述上位机模块编有虚拟智能家居的界面,所述控制板将家居设备的相应信息传送至所述上位机模块内。

在本实用新型的另一些实施例中,所述数字式倾角传感器加速度模块可以构建传感器一对一通道或者构建传感器多对多通道。

在本实用新型的另一些实施例中,所述ZigBee模块可以构建一对一传输或者构建物联网模式。

本实用新型中,上位机模块编有虚拟智能家居的界面,控制板将家居设备的响应信息传至所述上位机模块,传至上位机模块根据所述信息在虚拟界面模仿实物做出相应动作,使用户通过界面直观的获得家居的目前状态,提高系统的人机交互性;设计集方便、简单、舒适、实时、准确、抗干扰、多任务、多数人适合等众多特点于一身的体感智能家居系统。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的限制。在附图中:

图1为本实用新型提出的一种基于3D体感技术的智能家居交互系统的实现示意图;

图2为ZigBee模块联网原理图;

图3为Arduino UNO控制板原理图;

图4为数字式倾角传感器加速度模块ADXL335IIC/SPI原理图;

图5为本实用新型提出的一种基于3D体感技术的智能家居交互系统功能实现流程图;

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。

所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1-5,一种基于3D体感技术的智能家居交互系统,包括控制板、数字式倾角传感器加速度模块、语音识别模块、上位机模块、家居设备,所述控制板上的IO口接收数字式倾角传感器加速度模块识别动作后传来的信号后并由控制板判断后输出相应的控制信号给家居设备,所述控制信号通过ZigBee模块传输到相应的家具设备,所述语音识别模块用于识别说话人的语音指令并通过数字式倾角传感器加速度模块传送到控制板。

在本实用新型的一些实施例中,所述上位机模块编有虚拟智能家居的界面,所述控制板将家居设备的相应信息传送至所述上位机模块内。

在本实用新型的另一些实施例中,所述数字式倾角传感器加速度模块可以构建传感器一对一通道或者构建传感器多对多通道。

在本实用新型的另一些实施例中,所述ZigBee模块可以构建一对一传输或者构建物联网模式。

ADXL335IIC/SPI数字式倾角传感器加速度模块、Arduino UNO控制板、LD3320语音识别模块、Processing上位机模块.

ADXL345IIC/SPI数字式倾角传感器加速度模块对人肢体动作进行识别,通过适合的算法就可以判断出人肢体的不同动作得到不同的肢体动作信息。信息通过无线设备传送至Arduino UNO控制板,Arduino UNO控制板处理信息形成不同的指令,指令经所述无线设备传送被家居设备识别并做出不同的响应。

核心控制部分包括:

Arduino UNO控制板,Arduino UNO的IO口接收由人体手臂动作识别部分传来的信号,并由CPU判断输出相应的输出信号。

人体动作识别部分包括:

ADXL345非常适合移动设备应用,它可以在倾斜检测应用中测量静态重力加速度,还可以测量运动或冲击导致的动态加速度。设置的采样范围为-2g-2g,加速度传感器采样值最大范围-282-282,其中存在偏差。10位分辨率,采样范围-2g-2g,则1024/(2g-(-2g))=256LSB/g,也就是理想值是256对应2g的加速度,通过采集X、Y、Z三轴的加速度值,再结合卡尔曼滤波算法优化,通过三轴加速度相对值的变化进而判断手臂动作。并由ADXL345的IO口输出相应的信号给Arduino UNO控制板。

Arduino UNO的处理器核心是ATmega328,同时具有14路数字输入/输出口(其中6路可作为PWM输出),6路模拟输入,一个16MHz晶体振荡器,一个USB口,一个电源插座,一个ICSP header和一个复位按钮。14路数字输入输出口:工作电压为5V,每一路能输出和接入最大电流为40mA。每一路配置了20-50K欧姆内部上拉电阻(默认不连接)。除此之外,有些引脚有特定的功能。6路模拟输入A0到A5:每一路具有10位的分辨率(即输入有1024个不同值),默认输入信号范围为0到5V,可以通过AREF调整输入上限。除此之外,有些引脚有特定功能。

ADXL345IIC/SPI数字式倾角传感器为多晶硅表面微加工结构,置于晶圆顶部。多晶硅弹簧悬挂于晶圆表面的结构之上,提供加速度力量阻力。差分电容由独立固定板和活动质量连接板组成,能对结构偏转进行测量。固定板由180°反相方波驱动。加速度使活动质量块偏转,使差分电容失衡,从而使传感器输出的幅度与加速度成比例。然后,使用相敏解调技术决定加速度的幅度和方向。

用户使用CX、CY和CZ引脚上的电容XOUT、YOUT和ZOUT选择该加速度计的带宽。可以根据应用选择合适的带宽,X轴和Y轴的带宽范围为0.5Hz至1600Hz,Z轴的带宽范围为0.5Hz至550Hz。

本智能家居系统通过语音识别芯片采集用户语音口令或者通过加速度计模块采集人体的动作指令经Arduino控制板处理分析识别后,发出相应的操作指令,经由ZigBee传送至家居终端Arduino控制板,由终端Arduino控制板控制家居做出相应响应,进而构造出人机交互系统。

语音识别部分包括:

LD3320语音识别模块识别说话人的语音指令,终端用户在说语音指令时,可能对同一个词汇有不同的发音习惯。充分利用LD3320的50条可动态编辑的关键识别条目的特性,我们可以把这些习惯发音都设置进芯片,这样无论用户怎么说,都会被正确识别出来,进而操作智能家居,使其产生相应的响应。

Processing上位机模块:

通过Processing编写一个智能家居的界面,上位机与Arduino UNO控制板通信,通过界面使得用户直观的获得家居的目前状态,提高系统的人机交互性。

通信模块:

为满足人们对支持低数据速率、低功耗、安全性和可靠性,而且经济高效的标准型无线网络解决方案的需求,ZigBee标准应运而生。本实用新型通过ZigBee使得各个模块可以相互通信,无线化的通信使得系统更加实用。

利用对人体肢体动作和语言信息的采集,达到智能控制家居设备的目的,使居家者感受到真正的舒适,便捷,随心所欲。不仅可以和现有的智能家居系统进行有效结合,为智能家居系统提供一种全新的控制方式,还为人们提供了更加高效、便捷的智能家居环境。

在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

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