Інтерактивний робот для управління розумним будинком. Огляд електроніки

Продовжуємо розповідь про Лексі. Стаття сподобається всім, хто цікавиться розробкою хардварних проектів, кому цікаві голосові інтерфейси і майбутнє «розумного будинку». У статті проводимо короткий огляд електроніки, яка використовується всередині нашого пристрою.

image


Огляд електроніки проводить Роман Жуков, технічний директор ТОВ Лексі. Роман є ключовою фігурою проекту. На початкових етапах він відповідав і повністю реалізував наступні напрямки:
  • промисловий дизайн;
  • оснастка для виготовлення;
  • електроніка;
  • образ embedded linux;
  • організація виробництва в Китаї.
Текстову частину огляду доповнить для наочності відео:



Спочатку сам пристрій було зібрано на готовому залозі, що дозволило нам швидко створити працює в обмеженому режимі прототип для його демонстрації на презентаціях і відпрацювання концепції. На поточний момент у нас вся електроніка своя, зроблена під наші конкретні завдання і під наш корпус.

Почнемо ми з найважливішою зв'язки приладу: обчислювальний модуль (рис. 1) базова плата (рис. 2).
image
Рис. 1

Ця дуже гнучка зв'язка, яка дозволяє підтримувати пристрій протягом багатьох років. Вона заснована на спеціальному модулі, який описаний спеціальним стандартом, мають промислове, автомобільне і комерційне використання. Постійно модернізуючи і підтримуючи в хорошому стані програмне забезпечення для цього модуля, можна розвивати і підтримувати проект протягом тривалого часу.

Розглянемо по порядку елементи, які знаходяться на базовій платі. Крім самого обчислювального модуля, який вставляється в роз'єм як картридж (у загальному випадку — знімний, що підвищує ремонтопридатність), тут можна знайти роз'єм загального призначення, такі як USB, роз'єм HDMI (який необхідний, за нашим задумом, для того, щоб застосовувати цю плату в інших проектах), а також для виведення налагоджувальної інформації та тестування на заводі.

Ми можемо побачити навіть SATA роз'єм, він теж тут присутній, підтримується контролером. Цей роз'єм був доданий як порт розширення для проекту в майбутньому.

Видно допоміжні роз'єми на платі, які дозволяють налагоджувати пристрою — UART; спеціальні роз'єми, які мають вібраційну стійкість і систему напрямних, яка зменшує ймовірність вискакування. Незважаючи на свій незвичайний вигляд, що це, насправді, порт USB, він передає сигнал до звукового модуля. Тут можемо також побачити багатоконтактний роз'єм, який забезпечує живлення плат підсвічування і, в тому числі, харчування та передачу сигналу до звукового модуля. З боків можна побачити знайомий нам порт mini-USB — цей порт призначений для того, щоб прошивати плату.

Тепер подивимося, що на зворотному боці.

image
Рис. 2

Це тильна (зворотна) сторона плати і вона дивиться в те місце, куди до Лексі підходять основні порти (до задньої частини): порт живлення, порт для установки зовнішніх аксесуарів. У приладу передбачено наявність зовнішніх аксесуарів в процесі його розвитку; вони можуть бути різні, в основному для того, щоб підкреслювати індивідуальність Лексі (як особистості). Тут же ми також можемо бачити мережевий порт. Це звичайний роз'єм RJ45, сюди ми встромляємо знайому нам виту пару, щоб підключити пристрій до інтернету через роутер, що може бути затребуване на робочому місці в багатьох місцях, де немає бездротового зв'язку Wi-Fi. Ми бачимо батарею, яка зберігає системний час і відповідає за забезпечення деяких інших функцій, подібно до тієї батарейці, яка встановлена на ваших материнських платах всередині настільного комп'ютера. Все інше є напівпровідникової оснащенням, яка забезпечує зберігання даних (як наявний накопичувач), мережевий конвертер і систему групових перемичок, яка в загальному призначена для первинної прошивки Лексі, а також для відновлення його прошивки протягом часу, якщо вона зламається.

Цікавим є розташування на платі спеціального Mini PCI-Express роз'єму. Цей порт призначений для установки 3G або 4G модем (Рис. 3). У загальному випадку виріб (як виріб з інтернету речей) може працювати без підключення до вашої безпровідної мережі, використовуючи мобільну мережу оператора. Для цього виріб доповнюється спеціальним модемом, на даний момент — фірми Huawei, через який налагоджена робота цього пристрою повністю з коробки: дістали, встромили і ваш виріб в інтернеті.

image
Рис. 3

На цьому про базову платі всі. Ми не будемо вдаватися в подробиці й розкривати це виріб, прибираючи радіатор і багато інші компоненти. В загальному випадку — це стандартна обв'язка, яка зберігає дані, роз'єми для антен і багато іншого. Це в чистому роді електроніка.

Перейдемо до огляду іншої плати. Це плата, що забезпечує підсвічування в пристрої, але не тільки (рис. 4-5).

image
Рис. 4

image
Рис. 5

Насправді, багатофункціональна плата. З лицьового (рис. 5) сторони розташовано безліч світлодіодів, які здатні програмно змінювати свої кольори і інтенсивність. Таким чином, Лексі може світитися різними кольорами. У нашому проекті підсвічування грає функцію невербального методу комунікації з користувачем в процесі діалогу — забезпечує зворотний зв'язок для співрозмовника під час спілкування.

На звороті плати розташовані датчики (рис. 4), а також система світлодіодних драйверів, що забезпечують їх роботу. Датчики були винесені з базової плати; в загальному випадку — це датчики, які персоналізують Лексі як пристрій. Вони пізнають його рух, здатні визначати температуру і тиск і передавати цю інформацію через голосове спілкування з користувачем.

Тут же ми бачимо знайомий нам відповідний порт, який був на базовому модулі. Через нього здійснюється передача даних і живлення цього модуля. Як ви вже могли помітити, модуль має незвичайну круглу форму, а в центрі матеріал відсутній тому, що в центрі плати монтується звуковий модуль, якого в цьому огляді немає.

Про наш звуковий модуль ми розповімо в другому огляді. В ньому ж ми можемо висвітлити важливі питання, які можуть виникнути у вас по ходу огляду.

Передають дані і живлять плати всередині цього приладу ось такого роду шлейфи (рис. 6).

image
Рис. 6

Також є цікава реалізація гнучкої друкованої плати, яка передає сигнали для відео-камери (рис. 7). Спеціальна фото/відео камера, розташована на своєму модулі, з роздільною здатністю матриці 5 Mpx, здійснює аудіо, фото та відео зйомку, розпізнає вашу присутність перед пристроєм, що дозволяє Лексі спілкуватися з вами самостійно, виявляючи вас автоматично.

image
Рис. 7

Всередині вироби в один ряд встановлені спеціальні штирьові антени (рис. 8). Ці антени мають досить високу потужність для впевненого прийому сигналу як у режимі 3G та 4G, так і Wi-Fi і Bluetooth. Все це проходить через спеціальний чіп, який розташований на платі. У загальному випадку антени підключається спеціальним коннектором, розташованим всередині проділу.

image
Рис. 8

Зокрема, ми тестували в проекті антени спеціального друкованого виду (рис. 9), які в загальному випадку клеяться або монтуються на одну з плат і зменшують габарити антени, але в цілому вони показали себе гірше, ніж штирьова антена. Таким чином, штирьові антени, так як вони добре уміщаються в корпусі, скоріше всього, будуть залишені.

image
Рис. 9

Всі внутрішні компоненти були спроектовані і розроблені з урахуванням багатократних підключень в процесі розробки робота.

Цікавий вигляд мають динаміки (рис. 10), які використовуються для виводу звуку. Вони мають дуже незвичайну форму: прямокутну. Їх форма обумовлена тим, що прилад має округлу форму, всередині мало місця і з точки зору дизайну вузькі витягнуті динаміки нам підійшли більше інших. Це дуже якісні німецькі динаміки, які мають частотну характеристику, призначену для виведення голоси.

image
Рис. 10

Харчування Лексі здійснюється через звичайний блоком живлення з штыревым роз'ємом. Це абсолютно стандартний блок живлення. На виході він дає 12В споживає зовсім небагато ват, живиться від звичайної розетки 110-220В.

На цьому ми завершуємо короткий огляд електроніки Лексі.

image

У наступних публікаціях ми плануємо висвітлити наступні теми:
  • Огляд звукового модуля.
  • Організація системи розумного будинку за допомогою Лексі.

  • Лексі як інтелектуальна інтерактивна розвиваюча іграшка для дітей.
  • Технології, використовувані в проекті Лексі, на основі рекомендаційних систем.
  • Знімання звуку з допомогою масиву мікрофонів.
  • Розпізнавання мови.


Навздогін хочемо анонсувати дві події:
  • Швидкий запуск кампанії на Кикстартере. Ви можете залишити свої контактні дані у спеціальній формі і ми зв'яжемося з Вами, коли запуститься кампанія: goo.gl/hxEEjr.
  • Швидкий запуск бета-тестування нашого пристрою, на яке Ви можете записатися у відповідній темі нашої спільноти Вконтакте: vk.com/topic-67233059_31971920.


Найбільш ефективно за нашим проектом можна стежити в соціальних мережах:

Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.