文章目录

材料
工具
步骤
1
:所需组件
步骤
2
:电路图
步骤
3
:PCB 设计
步骤
4
:PCB 制造
步骤
5
:3D 设计
步骤
6
:打印模型
步骤
7
:制作轮椅模型
步骤
8
:准备离线语音识别模块
步骤
9
:Arduino 编程
步骤
10
:源代码

为视障人士提供的语音辅助轮椅

ChangeCode

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原文链接: https://www.hackster.io/e_s_c/voice-assisted-wheel-chair-for-visually-impaired-persons-61e5a8

发布时间: 2025-06-14 15:03:33 | 阅读数

单片机

ESP8266

Gravity

视障人士

轮椅

视障人士（VIP）的主要问题是无法正确看到事物，因此他们需要一些双标准或帮助来完成他们的任务。他们看不见。但是他们会说话，我在这里造了一辆声控轮椅。因此，有视觉障碍的人可以使用他们的声音来控制和使用轮椅。这款轮椅还具有地板检测功能。所以我们不用担心楼梯。

准备工作:

材料:

1. ESP12E 微控制器

2. DFRobot 语音识别模块

3. L293D 电机驱动器

4. 2*BO 电机

5. 2*BO 电机轮

6. 定制PCB

7. 3.7V 锂离子电池

8.1 或 2 个脚轮

9. 3.7V 转 5V 升压模块

10. 3D 印刷椅子模型底座

工具:

1. 胶枪

2. 烙铁

3. 助焊剂

4. 焊接引线

5. 切刀

6. 螺丝刀

所需组件

1. ESP12E 微控制器

2. DFRobot 语音识别模块

3. L293D 电机驱动器

4. 2*BO 电机

5. 2*BO 电机轮

6. 定制PCB

7. 3.7V 锂离子电池

8.1 或 2 个脚轮

9. 3.7V 转 5V 升压模块

10. 3D 印刷椅子模型底座

1. ESP12E 微控制器 - 这是一款基于 ESP8266 芯片的支持 Wi-Fi 的微控制器。它将充当项目的大脑，控制电机，接收来自语音识别模块的命令，并可能通过 Wi-Fi 连接到其他设备。

2. DFRobot 离线语音识别模块 - 该模块将允许您的项目识别和响应语音命令。它将连接到 ESP12E，ESP12E 将解释识别的命令并相应地控制电机或其他功能。

3.L293D 电机驱动器- L293D 是一款双 H 桥电机驱动器，可让您独立控制两个直流电机的速度和方向。ESP12E 向 L293D 发送控制信号以驱动电机。

4. 2 * BO 电机 - 这些是将驱动轮椅的直流电机。

5. 2 * BO 电机轮 - 这些轮子将连接到 BO 电机上，允许轮椅四处移动。

6. 定制 PCB - 定制 PCB 将被设计为整齐地集成所有组件，使组装更容易、更可靠。

7. 3.7V 锂离子电池 - 该电池将为您的整个项目供电，为 ESP12E、电机和其他组件供电。我选择锂离子电池是因为锂离子电池结构紧凑且能量密度好。

8. 1 或 2 个脚轮 - 脚轮为您的项目提供平衡和支撑，使其能够向不同方向平稳移动而不会翻倒。

9. 3.7V 转 5V 升压模块 - 由于某些组件（如电机驱动器）需要 5V 才能运行，因此该升压模块会将锂离子电池的 3.7V 升压到稳定的 5V 输出。

10. 3D 打印椅子模型底座 - 这是将所有组件固定在一起的结构或框架。它将被设计为容纳电机、车轮和电子设备，构成该项目的物理基础。

所需工具

1. 胶枪

2. 烙铁

3. 助焊剂

4. 焊接引线

5. 切刀

6. 螺丝刀

所需的应用程序/软件

1. Arduino IDE

2.立创EDA

3. 廷克卡德

电路图

该电路的主要组件是 ESP8266 模块，这是控制整个系统的核心微控制器。各种 GPIO （通用输入/输出）引脚连接到不同的组件和模块。RST （Reset）和 EN （Enable）是用于重置和启用 ESP8266 的控制引脚。AMS1117-3.3电压调节器.将5伏特转换为3.3V，为ESP8266供电。电容器（C1、C2、C3、C4）通过过滤噪声来稳定ESP8266的电源。离线语音识别模块连接到 esp8266 的 i2c 引脚。红外接收器模块检测地板，信号引脚连接到 A0 引脚ESP8266。CH340G USB 转串口转换器：该电路将 USB 信号转换为 TTL（晶体管-晶体管逻辑）电平信号。它用于从计算机对 ESP8266 进行编程或通信。3.7V 至 5V 升压器这将 3.7V 输入（来自锂离子电池）升压至 5V。L293D 电机驱动器驱动电机。它可以通过切换极性来控制电机的方向。GPIO D6、D7、D8 和 D9 这些引脚来自 ESP8266 用于控制电机驱动器。

PCB 设计

123

在面包板上使用 nodemcu 测试和验证电路后，我决定完成 PCB 设计。所以我把电路图转换成了 PCB。我把所有组件都安排得很紧密，然后完成了 PCB 设计。设计后 PCB 看起来像这样。再次更改 PCB 设计后，我下载了用于 PCB 制造的 Gerber 文件。

PCB 制造

为了制造设计的 PCB，我去了 jlcpcb.com。您只需 10 美元即可获得 5 个 PCB。登录您的帐户后，单击立即订购并上传 gerber 文件，之后，我们可以选择颜色、数量、厚度等。在这里，我为我的 PCB 选择紫色。您可以选择任何颜色。然后我们可以选择运输方式并下订单

3D 设计

现在我需要制作轮椅模型。因此，在 tinkercad 的帮助下，我设计了一个简单的 3D 模型。

打印模型

我使用我的 flashforge adventurer 5m Pro 打印模型。我使用 PLA 耗材进行打印。

制作轮椅模型

12345678

首先，我将电机放置在轮椅模型中，然后放置主 PCB。我将语音识别模块连接到轮椅的背面。我将红外模块安装在椅子的正面，这样它就可以很容易地检测到地板。

准备离线语音识别模块

为此，我们需要将命令教给语音识别模块，打开电路并

使用唤醒词（默认或已学习）唤醒语音助手，然后按照提供的提示说“学习命令词”以启动学习命令短语的过程。在每次学习命令短语之前，有必要删除之前学习的命令短语。请参阅有关如何删除唤醒词和命令短语的说明。

- 提示：现在学习，安静，请根据提示学习命令字！请说出要学习的第一条命令！

- 需要学习的指令短语（以“go forward”为例）：“go forward”

- 提示：学习成功，请再说一遍！

- 要学习的指令短语：“go forward”

- 提示：学习成功，请再说一遍！

- 要学习的指令短语：“go forward”

- 提示：好的，成功学会了第一个指令！请说出要学习的第二个命令！

...（继续学习）

与您必须添加 Turn left， turn right 和 stop 的方式相同。请观看此有关 Voice Recognition 模块的教程视频。

Arduino 编程

12345

头文件

#include "DFRobot_DF2301Q.h"

DFRobot_DF2301Q_I2C asr;

#include <FastLED.h>

#define NUM_LEDS 2

#define DATA_PIN 0

CRGB leds[NUM_LEDS];

- DFRobot_DF2301Q.h：此库用于与语音识别模块 DFRobot DF2301Q 进行交互

- FastLED.h：此库用于控制 Neopixel （WS2812） LED。

- NUM_LEDS：连接的 LED 数量。

- DATA_PIN：连接到 Neopixel 数据的引脚 line.leds[]：一个数组，用于存储每个 LED 的颜色数据。

#define IN_1 2

#define IN_2 14

#define IN_3 13

#define IN_4 12

- IN_1、IN_2、IN_3 IN_4：这些是连接到控制机器人电机的电机驱动器输入的 GPIO 引脚。

void setup() {

Serial.begin(115200);

while (!(asr.begin())) {

Serial.println("Communication with device failed, please check connection");

delay(3000);

}

FastLED.addLeds<NEOPIXEL, DATA_PIN>(leds, NUM_LEDS);

pinMode(IN_1, OUTPUT);

pinMode(IN_2, OUTPUT);

pinMode(IN_3, OUTPUT);

pinMode(IN_4, OUTPUT);

Serial.println("Begin ok!");

asr.setVolume(10);

asr.setMuteMode(0);

asr.setWakeTime(100);

uint8_t wakeTime = 0;

wakeTime = asr.getWakeTime();

Serial.print("wakeTime = ");

Serial.println(wakeTime);

}

- Serial Communication：以 115200 的波特率启动串口通信以进行调试。

- 语音模块初始化：代码尝试初始化语音识别模块。如果失败，将打印一条消息，并等待 3 秒，然后再重试。

- LED 初始化：Neopixel LED 使用 FastLED.addLeds 函数进行初始化。

- Motor Control Pins：电机驱动器引脚设置为输出。

语音模块设置：

- asr.setVolume（10）：设置音量 - asr.setMuteMode（0）：取消模块静音 - asr.setWakeTime（100）：设置语音模块的唤醒时间 - 唤醒时间被读回并打印以供确认。- 语音模块设置：

asr.setVolume（10）：设置音量。

asr.setMuteMode（0）：取消模块静音。

asr.setWakeTime（100）：设置语音模块的唤醒时间。

将读回并打印唤醒时间以供确认。

void loop() {

int flooor= analogRead(A0);

uint8_t CMDID = asr.getCMDID();

if ((CMDID == 22) && (flooor<500))

{ Serial.println("22") ;

goAhead();

}

if ((CMDID == 6) && (flooor<500))

{ Serial.println("6") ;

goRight();

}

if ((CMDID == 7) && (flooor<500))

{ Serial.println("7") ;

goLeft();

}

if ((CMDID == 8)||(flooor>1000))

{ Serial.println("8") ;

goBack();

}

delay(300);

}

模拟输入读数： flooor 是来自引脚 A0 的模拟读数，如果存在下限，则模拟值较低，反之亦然。

语音命令处理：语音识别模块侦听由 CMDID 识别的命令。

- CMDID == 22：如果满足地板条件，则向前移动。

- CMDID == 6：如果满足地板条件，则右转。

- CMDID == 7：如果满足地板条件，则向左转。

- CMDID == 8：向后移动，或者地板条件触发机器人停止或倒车。

- 语音命令处理：语音识别模块侦听由 CMDID 识别的命令。

CMDID 22：如果满足地板条件，则向前移动。

CMDID 6：如果满足地板条件，则右转。

CMDID 7：如果满足地板条件，则向左转。

CMDID 8：向后移动，或者如果地板条件触发机器人停止或倒车。

4. 移动功能

- goAhead（）：将机器人向前移动。电机驱动器输入设置为向前移动电机，Neopixel LED 设置为洋红色。

void goAhead(){

digitalWrite(IN_1, LOW);

digitalWrite(IN_2, HIGH);

digitalWrite(IN_3, LOW);

digitalWrite(IN_4, HIGH);

leds[0] = CRGB::Magenta;

leds[1] = CRGB::Magenta;

FastLED.show();

delay(50);

}

- goRight（）：将机器人向右转动。电机驱动器输入设置为转动机器人，Neopixel LED 设置为绿色

void goRight(){

digitalWrite(IN_1, HIGH);

digitalWrite(IN_2, LOW);

digitalWrite(IN_3, LOW);

digitalWrite(IN_4, HIGH);

leds[0] = CRGB::Green;

leds[1] = CRGB::Green;

FastLED.show();

delay(50);

}

- goLeft（）：将机器人向左转动。电机驱动器输入设置为转动机器人，Neopixel LED 设置为蓝色。

void goLeft(){

digitalWrite(IN_1, LOW);

digitalWrite(IN_2, HIGH);

digitalWrite(IN_3, HIGH);

digitalWrite(IN_4, LOW);

leds[0] = CRGB::Blue;

leds[1] = CRGB::Blue;

FastLED.show();

delay(50);

}

stopRobot（）：停止机器人。电机驱动器输入设置为停止电机，Neopixel LED 设置为重新

void stopRobot(){

digitalWrite(IN_1, LOW);

digitalWrite(IN_2, LOW);

digitalWrite(IN_3, LOW);

digitalWrite(IN_4, LOW);

leds[0] = CRGB::Red;

leds[1] = CRGB::Red;

FastLED.show();

delay(50);

}

源代码

#include "DFRobot_DF2301Q.h"

DFRobot_DF2301Q_I2C asr;

#include <FastLED.h>

#define NUM_LEDS 2

#define DATA_PIN 0

CRGB leds[NUM_LEDS];

#define IN_1 2

#define IN_2 14

#define IN_3 13

#define IN_4 12

void setup() {

Serial.begin(115200);

while (!(asr.begin())) {

Serial.println("Communication with device failed, please check connection");

delay(3000);

FastLED.addLeds<NEOPIXEL, DATA_PIN>(leds, NUM_LEDS);

pinMode(IN_1, OUTPUT);

pinMode(IN_2, OUTPUT);

pinMode(IN_3, OUTPUT);

pinMode(IN_4, OUTPUT);

}

Serial.println("Begin ok!");

asr.setVolume(10);

asr.setMuteMode(0);

asr.setWakeTime(100);

uint8_t wakeTime = 0;

wakeTime = asr.getWakeTime();

Serial.print("wakeTime = ");

Serial.println(wakeTime);

}

void loop() {

int flooor= analogRead(A0);

uint8_t CMDID = asr.getCMDID();

if ((CMDID == 22) && (flooor<500))

{ Serial.println("22") ;

goAhead();

}

if ((CMDID == 6) && (flooor<500))

{ Serial.println("6") ;

goRight();

}

if ((CMDID == 7) && (flooor<500))

{ Serial.println("7") ;

goLeft();

}

if ((CMDID == 8)||(flooor>1000))

{ Serial.println("8") ;

goBack();

}

delay(300);

}

void goAhead(){

digitalWrite(IN_1, LOW);

digitalWrite(IN_2, HIGH);

digitalWrite(IN_3, LOW);

digitalWrite(IN_4, HIGH);

leds[0] = CRGB::Magenta;

leds[1] = CRGB::Magenta;

FastLED.show();

delay(50);

}

void goBack(){

digitalWrite(IN_1, LOW);

digitalWrite(IN_2, LOW);

digitalWrite(IN_3, LOW);

digitalWrite(IN_4, LOW);

leds[0] = CRGB::Cyan;

leds[1] = CRGB::Cyan;

FastLED.show();

delay(50);

}

void goRight(){

digitalWrite(IN_1, HIGH);

digitalWrite(IN_2, LOW);

digitalWrite(IN_3, LOW);

digitalWrite(IN_4, HIGH);

leds[0] = CRGB::Green;

leds[1] = CRGB::Green;

FastLED.show();

delay(50);

}

void goLeft(){

digitalWrite(IN_1, LOW);

digitalWrite(IN_2, HIGH);

digitalWrite(IN_3, HIGH);

digitalWrite(IN_4, LOW);

leds[0] = CRGB::Blue;

leds[1] = CRGB::Blue;

FastLED.show();

delay(50);

}

void stopRobot(){

digitalWrite(IN_1, LOW);

digitalWrite(IN_2, LOW);

digitalWrite(IN_3, LOW);

digitalWrite(IN_4, LOW);

leds[0] = CRGB::Red;

leds[1] = CRGB::Red;

FastLED.show();

delay(50);

}

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