一、車(chē)體

小車(chē)的車(chē)體是整個(gè)項(xiàng)目中最前端的部分，也就是說(shuō)，我們整個(gè)項(xiàng)目會(huì)從小車(chē)的制作開(kāi)始。而且小車(chē)是一個(gè)真正軟硬結(jié)合的智能硬件設(shè)備，其中包含了小車(chē)的外觀(guān)結(jié)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

1.結(jié)構(gòu)：我們采用上一節(jié)中所描述的兩個(gè)電動(dòng)機(jī)做為主動(dòng)輪，一個(gè)萬(wàn)向輪做為輔助輪的方案。這個(gè)方案其實(shí)是一輛三輪車(chē)，但這個(gè)好處是我們可以通過(guò)控制兩個(gè)車(chē)輪的運(yùn)動(dòng)方向直接作出小車(chē)的前進(jìn)、后退、原地左轉(zhuǎn)、原地右轉(zhuǎn)的動(dòng)作。

2.動(dòng)力：動(dòng)力系統(tǒng)我們采用3節(jié)18650鋰電池，也就是12V電源電壓。電機(jī)我們采用帶有編碼計(jì)數(shù)器的N20減速電機(jī)。其減速比為1：210，也就是說(shuō)電機(jī)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)210周，車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)1周。采用大減速比的電機(jī)優(yōu)點(diǎn)是電機(jī)力矩大、小車(chē)的載重大、行進(jìn)穩(wěn)定，對(duì)小車(chē)的異常反應(yīng)時(shí)間足夠。缺點(diǎn)是小車(chē)的運(yùn)行速度較低。

3.傳感器：關(guān)于小車(chē)航向控制方面，我們需要使用一個(gè)MPU6050電子陀螺儀，MPU6050是一款6軸傳感器，包括3軸陀螺儀和3軸加速度計(jì)。此外，我們還需要一個(gè)超聲波測(cè)距傳感器HC-SR04，這個(gè)傳感器可以通過(guò)計(jì)算超聲波發(fā)出之后，遇到障礙物返回后的時(shí)間間隔來(lái)計(jì)算前方物體到小車(chē)的距離。最后我們還需要使用一個(gè)攝像頭用于小車(chē)的視覺(jué)，以便我們實(shí)際小車(chē)對(duì)人像的識(shí)別與跟蹤。

4.控制系統(tǒng)：實(shí)際上我們的控制系統(tǒng)分為三個(gè)子系統(tǒng)：電源子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)、業(yè)務(wù)子系統(tǒng)。

嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，電源應(yīng)該包含在動(dòng)力系統(tǒng)當(dāng)中，但我們需要自行制作一個(gè)電源模塊接入12V電源，并為電機(jī)和控制電路板供電。所以就將電源子系統(tǒng)歸為控制系統(tǒng)當(dāng)中。

控制子系統(tǒng)主要有三個(gè)功能：傳感器的數(shù)據(jù)采集，自動(dòng)化控制和驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

由于我們的業(yè)務(wù)系統(tǒng)采用的是NanoPi平臺(tái)的Arm Linux系統(tǒng)，其處理器、內(nèi)存、接口等資源更豐富一些，因此我們將其作為業(yè)務(wù)處理器，并接入一個(gè)USB攝像頭，作為小車(chē)的眼睛，并將攝像頭的視頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳入到上位機(jī)，再經(jīng)由上位機(jī)進(jìn)行人像的識(shí)別和響應(yīng)，最后生成相應(yīng)的響應(yīng)指令傳回業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并進(jìn)行控制指令化回傳給控制系統(tǒng)。當(dāng)然，我們也可以直接在NanoPi上完成一些比較復(fù)雜的業(yè)務(wù)功能，例如路徑規(guī)劃，自動(dòng)航線(xiàn)等等。

二、上位機(jī)

上位機(jī)程序我們準(zhǔn)備使用Qt開(kāi)發(fā)框架來(lái)完成圖形化的界面程序，通過(guò)友好的用戶(hù)界面（User Interface簡(jiǎn)稱(chēng)UI）。基本功能大致分為：前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)身、語(yǔ)音輸入、人像跟蹤等。

除用戶(hù)界面之外的，我們需要為上位機(jī)完成對(duì)下位機(jī)數(shù)據(jù)的接收和控制，以及向云服務(wù)器發(fā)送小車(chē)的相關(guān)數(shù)據(jù)，例如視頻數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)、指令數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)等等，以便云服務(wù)器將這些數(shù)據(jù)保存到大數(shù)據(jù)平臺(tái)或關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中。

三、云服務(wù)

云服務(wù)我們需要搭建一個(gè)JavaWeb服務(wù)器并集成一個(gè)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)用于為上位機(jī)程序提供Web服務(wù)，接收并保存小車(chē)的相關(guān)數(shù)據(jù)。

此外，我們還需要搭建一個(gè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，保存小車(chē)的視頻和音頻數(shù)據(jù)。

有了這兩個(gè)云服務(wù)，我們就可以將小車(chē)的所有數(shù)據(jù)上傳到云端，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)對(duì)小車(chē)進(jìn)行有效的監(jiān)控和分析，對(duì)小車(chē)以往的數(shù)據(jù)進(jìn)行回顯，甚至可以在異地遠(yuǎn)程控制小車(chē)。

四、第三方云服務(wù)

我們需要使用兩個(gè)第三方云服務(wù)，一個(gè)是語(yǔ)音識(shí)別服務(wù)，另一個(gè)是基于圖片的人像識(shí)別服務(wù)。這兩個(gè)服務(wù)都是基于現(xiàn)在比較流行的深度學(xué)習(xí)框架下的應(yīng)用服務(wù)。