設(shè)計(jì)背景

2016年Facebook的創(chuàng)始人首次向公眾介紹了他所研發(fā)的人工智能管家系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)可以控制家中播放的音樂、燈光、溫度，甚至能夠辨識(shí)訪客來確定是否開門。2022年ChatGPT的誕生及2023年的爆火，2024年Sora的發(fā)布又使得人工智能技術(shù)的應(yīng)用邁入了一個(gè)新的階段。其實(shí)早在幾十年前，科幻電影里就有了“智能系統(tǒng)管理員”和“機(jī)器人管家”的設(shè)想。他們對(duì)人們的生活產(chǎn)生了積極的影響，為人們提供更加智能、便利和個(gè)性化的家庭管理方式。

設(shè)計(jì)目的

人工智能管家系統(tǒng)通過識(shí)別和理解我們的需求，可以自動(dòng)調(diào)整家庭環(huán)境，提高生活質(zhì)量；還可以通過實(shí)時(shí)監(jiān)控和警報(bào)功能，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和應(yīng)對(duì)安全威脅，保護(hù)家庭成員人身財(cái)產(chǎn)的安全。除此之外，智能管家系統(tǒng)還可以幫助我們更好地管理時(shí)間和日程，提醒重要事件和任務(wù)。我雖然還無法設(shè)計(jì)出這樣功能全面的人工智能管家，但是我也想擁有自己的人工智能管家，因此我設(shè)計(jì)制作了人工智能管家模型，讓生活變得更加方便。

設(shè)計(jì)思路

我設(shè)計(jì)的人工智能管家模型，能夠?qū)崿F(xiàn)識(shí)別人臉、開關(guān)門；還能控制燈光；識(shí)別溫度、開關(guān)風(fēng)扇。我首先設(shè)計(jì)制作了紙版三層模型框架，然后安裝了主控制板和多種器材模塊，最后編寫程序，執(zhí)行人工智能管家系統(tǒng)的功能。

設(shè)計(jì)過程

第一步，我用膠槍和硬紙板設(shè)計(jì)制作了人工智能管家的紙版三層模型框架，并在四周畫上房子的外墻圖案。如圖1所示。

第二步，我按照設(shè)計(jì)思路安裝了主控制板和多種器材模塊。由于器材模塊較多，我使用了兩塊Arduino主控制板進(jìn)行連接操控。其中，紅外開關(guān)管用于發(fā)現(xiàn)門口是否有人，舵機(jī)模塊用于控制大門開關(guān)，紅外循跡模塊用于室內(nèi)光控感應(yīng)，溫濕度傳感器用于室內(nèi)溫度檢測，綠色的數(shù)字LED發(fā)光模塊用于室內(nèi)燈光照明，按鍵用于大門手動(dòng)開關(guān)，風(fēng)扇用于室內(nèi)降低溫度，MP3模塊用于不同的語音提示和歡迎語，二哈攝像頭用于人臉識(shí)別。

第三步，我用Mind+軟件編寫程序。我編輯了兩塊主控制板對(duì)應(yīng)的程序。第一塊板子初始化MP3模塊、二哈攝像頭、舵機(jī)。循環(huán)部分依次是：二哈攝像頭存入結(jié)果；如果已學(xué)習(xí)ID1，執(zhí)行如果ID1在方框中，執(zhí)行舵機(jī)為90度、MP3播放第1首歌曲并等待4秒；如果已學(xué)習(xí)ID2，執(zhí)行如果ID2在方框中，執(zhí)行舵機(jī)為90度、MP3播放第2首歌曲并等待6秒；如果按鍵被按下，執(zhí)行舵機(jī)為180度；如果紅外開關(guān)管發(fā)現(xiàn)有人，執(zhí)行MP3播放第3首歌曲并等待12秒。

第二塊板子首先聲明x為0，如果溫度大于27度，執(zhí)行風(fēng)扇開，否則風(fēng)扇為關(guān)；如果紅外循跡模塊感受到信號(hào)，執(zhí)行x+1；如果x=1，執(zhí)行綠色發(fā)光模塊亮；如果變量x=2，發(fā)光模塊滅；變量x為0。

編輯好兩個(gè)程序就連接數(shù)據(jù)線，選擇主板和COM接口，點(diǎn)擊上傳到設(shè)備進(jìn)行調(diào)試使用。

實(shí)現(xiàn)的效果

我設(shè)計(jì)的“人工智能管家模型”創(chuàng)意作品，能夠?qū)崿F(xiàn)識(shí)別人臉開關(guān)門，智能識(shí)別不同人有不同的語音提示和歡迎語；通過溫度檢測控制風(fēng)扇，并實(shí)現(xiàn)感應(yīng)開燈，按鈕遙控鎖門。

當(dāng)攝像頭監(jiān)測到I0pott1Z4NM95xeD9F8UhQ==家里的孩子回家時(shí)，成功人臉識(shí)別，家門自動(dòng)打開，并播放語音：“歡迎放學(xué)回家?！?/p>

當(dāng)攝像頭監(jiān)測到家里的父母回家時(shí)，成功人臉識(shí)別，家門自動(dòng)打開，并播放語音道：“歡迎下班回家，您辛苦了！”

當(dāng)有陌生人（用紙遮口代替）走近攝像頭時(shí)，攝像頭發(fā)現(xiàn)有人靠近，但不能成功人臉識(shí)別，家門不能打開，并播放語音道：“請(qǐng)您盡快離開，有事電話聯(lián)系。”

Arduino通過紅外感應(yīng)探測到室內(nèi)有人靠近時(shí)，會(huì)自動(dòng)打開室內(nèi)燈光。

當(dāng)Arduino通過紅外感應(yīng)探測到室內(nèi)有人再次靠近時(shí)，會(huì)關(guān)閉室內(nèi)燈光。

當(dāng)Arduino通過溫度傳感器探測到室內(nèi)溫度升高時(shí)，會(huì)自動(dòng)開啟風(fēng)扇，降低室內(nèi)溫度。這里我用手捂熱傳感器進(jìn)行升溫開啟風(fēng)扇的測試。

當(dāng)想要關(guān)門時(shí)，可以按下門口或屋里的紅色按鈕，就能遙控里面的舵機(jī)關(guān)閉門鎖，保障安全，十分方便。

上述互動(dòng)效果能夠更加便利、智能地調(diào)節(jié)家庭環(huán)境，且具有溫馨、安全的互動(dòng)效果，提高家庭生活質(zhì)量。

進(jìn)一步完善該項(xiàng)目的設(shè)想

本作品“人工智能管家模型”實(shí)現(xiàn)了人臉識(shí)別，自動(dòng)開關(guān)門，語音播報(bào)歡迎與提醒；還能控制室內(nèi)燈光，感應(yīng)溫度開關(guān)風(fēng)扇，基本達(dá)到了預(yù)期。后續(xù)我們可以加入更多的傳感器，采集煙霧、濕度、污染指數(shù)等數(shù)據(jù)，融合更多的智能元素，實(shí)現(xiàn)更安全健康的互動(dòng)效果。希望將來我能設(shè)計(jì)出功能更全面的人工智能管家，并且可以運(yùn)用到生活中，幫助更多人，特別是老人和兒童，獲得便利、舒適的生活！