关键词：语音控制；智能化；导航椅

1 引言

  现在世界十大著名的椅子的质量和设计都是顶尖的，但它们都只注重椅子的舒适性，但针对特殊人群实用性不高，且没有考虑到椅子的智能化设计，如图1所示。比如Hermanmiller Embody椅子是美国办公家具巨头Herman Miller公司继上一款被评为十年设计最佳，最舒适的椅子AERON办公椅之后又经过两位顶级设计师精心设计推出的又一款办公椅Embody绝对是我们坐过的最舒服的椅子（没有之一）。washington chair椅子来自AllSteel品牌的washington chair别的不多说，就单凭作为美国八任总统专用椅子就足够引起全世界消费者的注目。okamura Contessa椅子Okamura自始至终都把“质量决定本身产品的价值”作为冈村的企业哲学。特别是近几年来，在办公家具市场更不断地持续创新与进步的背景下，除了提升本身工业技术与结合先进的制作设备、物流配送与维修服务等等企业资源外，更多的是与国外各地知名设计师合作，延续性的创造出兼顾设计美观与符合人体工学的商品。在历届办公家具设计展、工业设计展中Okamura不仅屡获国际同行的肯定，更持续性创造话题，增加冈村在国际上的知名度。尤其主导研发设计的电脑椅Contessa 与Baron，受国际市场重视与肯定。但是这些椅子都没有考虑它的智能化的应用。

图1  办公样式椅

世界十大著名椅子都是给人们美观和舒适的椅子，而我们将要设计的语音智能控制导航椅是兼顾椅子的舒适性的基础上更加智能化的一款椅子。不管是普通人群，还是腿脚不方便的特殊人群都可以使用；不管是办公、家庭等场所可以使用，而且在城市公路上也可以使用；不管是功能上，还是价格上都具有很大发展前景。导航椅可以通过手机APP、WIFI无线控制椅子移动，办公方便，家庭实用，是一款非常好的智能家居工具。

2  工作原理与系统框图

2.1  智能控制椅子原理图

智能控制椅子模块主要由五个小模块组成，分别为电源模块、计量模块、MCU模块、无线模块、继电器控制模块,各模块功能如下:

（1）电源模块：采用AC-DC开关电源，将交流220V转化成3.3-12V，为主板提供电源；

（2）计量模块：检测负载电器的电压、电流、功率,采用单颗电能计量芯片检测，计量芯片有Cirruslogic的CS5463、ADI的ADE7755、HLW的HLW8012都具有测量功率、电压、电流的功能，计量芯片对负载交流电压信号和负载电流信号进行采样，经内部算法处理后，以脉冲方式输出功率值、电压有效值、和电流有效值；

a) 电流采样：负载电流流经锰铜电阻，因为锰铜电阻的电阻值是固定不变的，所以不同的负载电流，锰铜电阻两端产生的压降不一样，计量芯片通过采集锰铜电阻两端的压降值，实现电流信号的采样。

b) 电压采样：交流电零线信号经电阻分压后，输入到计量芯片的电压检测通道，通过芯片内部集成的算法实现电压信号的采样。

（3）MCU模块：语音智能控制导航椅的智能控制部分，采集到电能数据，进行分析处理，通过无线模块和服务器联网，发送和接收服务器的数据和指令；

（4）无线模块：有WIFI、Zigbee、ZWave几种主流通讯协议，由1颗无线通讯芯片和1颗芯片构成，连接服务器，进行数据传输；

（5）继电器控制模块:控制负载电器电源的接入和断开。

2.2  系统框图

语音智能控制导航椅可以通过手机APP实现智能化控制,实现语音控制导航椅的移动，移动速度，移动方向等，极大的提高了群众的实用性。软件部分主要包括语音采集程序模块、通信程序模块、控制车行方向模块、电机模块等。

应用程序“语音智能控制导航椅”App是Android手机与蓝牙型语音智能控制导航椅的主要交互途径，通过“语音智能控制导航椅”App可以进行控制移动整个“语音智能控制导航椅”App的功能模块如图2所示。

图2 语音智能控制导航椅系统框图

3  系统结构

3.1  时钟模块电路

图3为时钟电路模块，因为DS12C887时钟芯片的集成度都很高，而且它自带锂电池，即使断电了时钟仍然在工作，所以我们选择了DS12C887时钟芯片作为时钟。各脚的连接见图由于其集成度很高，我们只需与主控芯片联接好电路即可。

图3 时钟模块电路

3.2  wifi模块

WiFi无线电路控制模块为电路核心，在此系统中，WIFI模块主要负责通信，将客户端的命令发送到主控系统总，从而执行相应的动作，如图4所示。

图4  WiFi模块电路设计

先将语音智能控制导航椅与家庭里的无线路由器相连，接入Intemet，然后使用智能手机上的APP应用程序，通过给WEB服务器发送消息来控制导航椅状态、查询语音智能控制导航椅运行数据等。使用WiFi接入Intemet网，可以突破传输距离的限制，实现远程控制等功能。

3.3  供电模块

本系统以合泰单片机为控制核心,通过对输出电压和电流采样计算,改变单片机PWM占空比输出,实现了两个额定输出功率均为16W的8V DC/DC模块并联供电。经测试,该供电系统供电效率为70.57%;调整负载电阻,两个模块的输出电流I1、I2之和为4A范围内实现I1、I2按1：1和1：2模式自动分配电流,其相对误差绝对值不大于2%；具有负载短路保护功能,保护阈值电流为4.5A。

4  市场前景

现在市场上能直接买到的大多都是电动轮椅。这些电动轮椅结构简单，只能用右手控制杆控制前后左右，有些在右手有调速器，可以改变速度。这些轮椅价格从4000元至几万元不等，续航能力15-30km，可以满足大部分健全的人。对于无法正常使用双手的残疾人，国内外都有一些其他肢体控制的轮椅样机；但是因为使用不便，成本高等原因难以量产，无法切实满足残疾朋友的需求。如何将现在的问题解开，语音智能控制导航椅将采用手机APP语音识别和AAP控制完成，将残疾人不能用手的问题解决。语音控制智能导航椅不仅可以语音识别也还可以手动点击APP控制，操作方便简单明显，在未来市场上有广阔的发展.

参考文献:

[1]叶涛涛. 车载蓝牙语音控制系统的设计与实现[J]. 中国新通信,2016(02)

[2]高华钰,李静,张微,等. 柔性制造单元语音控制系统的设计与实现[J]. 精密制造与自动化,2017(03)

[3]王伟有,萨初荣贵. 基于GPRS的远程诊断车载终端的设计与实现[J]. 电脑迷,2017(02)

作者简介：

赵强（1997），男，汉族，重庆城市职业学院，研究方向：工业机器人技术。

通讯作者:

重庆城市职业学院（邮编：402160，联系电话：18875139810）