Pull to refresh

Интерактивный робот для управления умным домом. Обзор электроники

Habr
Продолжаем рассказ о Лекси. Проект Лекси — участник кластера информационных технологий Фонда «Сколково». Статья понравится всем, кто интересуется разработкой хардварных проектов, кому интересны голосовые интерфейсы и будущее «умного дома». В статье проводим краткий обзор электроники, которая используется внутри нашего устройства.

vk.com/rtrg?r=MyfvmSagVGcKoVRPBQ92U5CfxIhCPah9BpgCNi*VQ5Z*GZClBfq8O6Xqoc4FgyLmY/t2xfXW*b/pLNakil70J2BgItRALRcbqLdyvvbQaL48Y3InrmCX91lp3jlslzoTrQWAQ2odZccwu06QSKcDISHi4yplYcjlvQQqCvYweCs-&pixel_id=1000020818
image


Обзор электроники проводит Роман Жуков, технический директор ООО Лекси. Роман является ключевой фигурой проекта. На начальных этапах он отвечал и полностью реализовал следующие направления:
  • промышленный дизайн;
  • оснастка для изготовления;
  • электроника;
  • образ embedded linux;
  • организация производства в Китае.

Текстовую часть обзора дополнит для наглядности видео:



Первоначально само устройство было собрано на готовом железе, что позволило нам быстро создать работающий в ограниченном режиме прототип для его демонстрации на презентациях и отработки концепции. На текущий момент у нас вся электроника своя, сделана под наши конкретные задачи и под наш корпус.

Начнем мы с самой важной связки прибора: вычислительный модуль (рис. 1) и базовая плата (рис. 2).
image
Рис. 1

Эта очень гибкая связка, которая позволяет поддерживать устройство в течение многих лет. Она основана на специальном модуле, который описан специальным стандартом, имеющим промышленное, автомобильное и коммерческое использование. Постоянно модернизируя и поддерживая в хорошем состоянии программное обеспечение для этого модуля, можно развивать и поддерживать проект в течение длительного времени.

Рассмотрим по порядку элементы, которые находятся на базовой плате. Помимо самого вычислительного модуля, который вставляется в разъем как картридж (в общем случае — съемный, что повышает ремонтопригодность), здесь можно найти разъемы общего назначения, такие как USB, разъем HDMI (который необходим, по нашему замыслу, для того, чтобы применять эту плату в других проектах), а также для вывода отладочной информации и тестирования на заводе.

Мы можем увидеть даже SATA разъем, он тоже здесь присутствует, поддерживается контроллером. Этот разъем был добавлен как порт расширения для проекта в будущем.

Видны вспомогательные разъемы на плате, которые позволяют отлаживать устройства — UART; специальные разъемы, которые имеют вибрационную устойчивость и систему направляющих, которая уменьшает вероятность выскакивания. Несмотря на свой необычный вид, это, на самом деле, порт USB, он передает сигнал к звуковому модулю. Здесь можем также увидеть многоконтактный разъем, который обеспечивает питание плат подсветки и, в том числе, питание и передачу сигнала к звуковому модулю. По бокам можно увидеть знакомый нам порт mini-USB — этот порт предназначен для того, чтобы прошивать плату.

Теперь посмотрим, что на обратной стороне.

image
Рис. 2

Это тыльная (обратная) сторона платы и она обращена к задней части Лекси, куда подходят все основные порты: порт питания, порт для установки внешних аксессуаров. У прибора предусмотрено наличие внешних аксессуаров в процессе его развития; они могут быть разные, в основном для того, чтобы подчеркивать индивидуальность Лекси (как личности). Здесь же мы также можем видеть сетевой порт. Это обычный RJ45 разъем, сюда мы втыкаем знакомую нам витую пару, чтобы подключить устройство к интернету через роутер, что может быть востребовано на рабочем месте во многих местах, где нет беспроводной связи Wi-Fi. Мы видим батарейку, которая хранит системное время и отвечает за обеспечение некоторых других функций, подобно той батарейке, которая установлена на ваших материнских платах внутри настольного компьютера. Все остальное является полупроводниковой оснасткой, которая обеспечивает хранение данных (как имеющийся накопитель), сетевой конвертер и систему групповых перемычек, которая в общем предназначена для первичной прошивки Лекси, а также для восстановления его прошивки в течение времени, если она сломается.

Интересным является расположение на плате специального Mini PCI-Express разъема. Этот порт предназначен для установки 3G или 4G модема (Рис. 3). В общем случае изделие (как изделие из интернета вещей) может работать без подключения к вашей беспроводной сети, используя мобильную сеть оператора. Для этого изделие дополняется специальным модемом, на данный момент — фирмы Huawei, через который отлажена работа этого устройства полностью из коробки: достали, воткнули и ваше изделие в интернете.

image
Рис. 3

На этом о базовой плате все. Мы не будем вдаваться в подробности и вскрывать это изделие, убирая радиатор и многие другие компоненты. В общем случае — это стандартная обвязка, которая хранит данные, разъемы для антенн и много другое. Это в чистом роде электроника.

Перейдем к обзору другой платы. Это плата, обеспечивающая подсветку в устройстве, но не только (рис. 4-5).

image
Рис. 4

image
Рис. 5

На самом деле, плата многофункциональна. С лицевой (рис. 5) стороны расположено множество светодиодов, которые способны программно менять свои цвета и интенсивность. Таким образом, Лекси может светиться разными цветами. В нашем проекте подсветка играет функцию невербального метода коммуникации с пользователем в процессе диалога — обеспечивает обратную связь для собеседника во время общения.

На обратной стороне платы расположены датчики (рис. 4), а также система светодиодных драйверов, обеспечивающих их работу. Датчики были вынесены с базовой платы; в общем случае — это датчики, которые персонализируют Лекси как устройство. Они опознают его движение, способны определять температуру и давление и передавать эту информацию через голосовое общение с пользователем.

Здесь же мы видим знакомый нам ответный порт, который был на базовом модуле. Через него осуществляется передача данных и питание этого модуля. Как вы уже могли заметить, модуль имеет необычную округлую форму, а в центре материал отсутствует потому, что в центре платы монтируется звуковой модуль, которого в этом обзоре нет.

Про наш звуковой модуль мы расскажем во втором обзоре. В нем же мы можем осветить важные вопросы, которые могут возникнуть у вас по ходу обзора.

Передают данные и питают платы внутри этого прибора вот такого рода шлейфы (рис. 6).

image
Рис. 6

Также есть интересная реализация гибкой печатной платы, которая передает сигналы для видео-камеры (рис. 7). Специальная фото/видео камера, расположенная на своем модуле, с разрешением матрицы 5 Mpx, осуществляет фото и видео съемку, распознает ваше присутствие перед устройством, позволяет Лекси общаться с вами самостоятельно, обнаруживая вас автоматически.

image
Рис. 7

Внутри изделия в один ряд установлены специальные штыревые антенны (рис. 8). Эти антенны имеют достаточно высокую мощность для уверенного приема сигнала как в режиме 3G и 4G, так и Wi-Fi и Bluetooth. Все это проходит через специальный чип, который расположен на плате. В общем случае антенны подключаются специальным коннектором, расположенным внутри пробора.

image
Рис. 8

В частности, мы тестировали в проекте антенны специального печатного вида (рис. 9), которые в общем случае клеятся или монтируются на одну из плат и уменьшают габариты антенны, но в целом они показали себя хуже, чем штыревая антенна. Таким образом, штыревые антенны, так как они хорошо умещаются в корпусе, скорей всего, будут оставлены.

image
Рис. 9

Все внутренние компоненты были спроектированы и разработаны с учетом многократных подключений в процессе разработки робота.

Интересный вид имеют динамики (рис. 10), которые используются для вывода звука. Они имеют весьма необычную форму: прямоугольную. Их форма обусловлена тем, что прибор имеет округлую форму, внутри мало места и с точки зрения дизайна узкие вытянутые динамики нам подошли больше прочих. Это очень качественные немецкие динамики, которые имеют частотную характеристику, предназначенную для вывода голоса.

image
Рис. 10

Питание Лекси осуществляется через обыкновенный блок питания со штыревым разъемом. Это абсолютно стандартный блок питания. На выходе он даёт 12В, потребляет совсем немного ватт, питается от обычной розетки 110-220В.

На этом мы завершаем краткий обзор электроники Лекси.

image

В последующих публикациях мы планируем осветить следующие темы:
  • Обзор звукового модуля.
  • Организация системы умного дома с помощью Лекси.
  • Лекси как интеллектуальная интерактивная развивающая игрушка для детей.
  • Технологии, используемые в проекте Лекси, на основе рекомендательных систем.
  • Съем звука с помощью массива микрофонов.
  • Распознавание речи.


Вдогонку хотим анонсировать два события:
  • Запуск новой кампании на Кикстартере. Оставьте свои контактные данные в специальной форме и узнайте обо всём первыми: goo.gl/hxEEjr.
  • Начало beta-тестирования нашего устройства. Принять участие в тестировании beta-версии Лекси, Вы можете, оставив свою заявку в нашем сообщества Вконтакте: vk.com/topic-67233059_31971920.


Наиболее эффективно за нашим проектом можно следить в социальных сетях:
Tags:робототехникароботыумный домlexybotlexyэлектроника
Hubs: Habr
Total votes 14: ↑11 and ↓3 +8
Views17.2K

Comments 49

Only those users with full accounts are able to leave comments. Log in, please.

Popular right now

Python Backend Developer
from 150,000 to 250,000 ₽ДекастМосква
Разработчик С/C++ (Junior/middle)
from 80,000 ₽EltexНовосибирск
Инженер-схемотехник / Сircuit designer (remote)
from 80,000 ₽Promwad Innovation CompanyRemote job
Бэкенд-разработчик PHP
to 100,000 ₽2КурсRemote job
PHP Team Lead
from 120,000 ₽ZAZU MEDIARemote job