設計背景

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)。這個系統(tǒng)可以控制家中播放的音樂、燈光、溫度，甚至能夠辨識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的應用邁入了一個新的階段。其實早在幾十年前，科幻電影里就有了“智能系統(tǒng)管理員”和“機器人管家”的設想。他們對人們的生活產生了積極的影響，為人們提供更加智能、便利和個性化的家庭管理方式。

設計目的

人工智能管家系統(tǒng)通過識別和理解我們的需求，可以自動調整家庭環(huán)境，提高生活質量；還可以通過實時監(jiān)控和警報功能，及時發(fā)現和應對安全威脅，保護家庭成員人身財產的安全。除此之外，智能管家系統(tǒng)還可以幫助我們更好地管理時間和日程，提醒重要事件和任務。我雖然還無法設計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，因此我設計制作了人工智能管家模型，讓生活變得更加方便。

設計思路

我設計的人工智能管家模型，能夠實現識別人臉、開關門；還能控制燈光；識別溫度、開關風扇。我首先設計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。

設計過程

第一步，我用膠槍和硬紙板設計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，我按照設計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主控制板進行連接操控。其中，紅外開關管用于發(fā)現門口是否有人，舵機模塊用于控制大門開關，紅外循跡模塊用于室內光控感應，溫濕度傳感器用于室內溫度檢測，綠色的數字LED發(fā)光模塊用于室內燈光照明，按鍵用于大門手動開關，風扇用于室內降低溫度，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別。

第三步，我用Mind+軟件編寫程序。我編輯了兩塊主控制板對應的程序。第一塊板子初始化MP3模塊、二哈攝像頭、舵機。循環(huán)部分依次是：二哈攝像頭存入結果；如果已學習ID1，執(zhí)行如果ID1在方框中，執(zhí)行舵機為90度、MP3播放第1首歌曲并等待4秒；如果已學習ID2，執(zhí)行如果ID2在方框中，執(zhí)行舵機為90度、MP3播放第2首歌曲并等待6秒；如果按鍵被按下，執(zhí)行舵機為180度；如果紅外開關管發(fā)現有人，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)行風扇開，否則風扇為關；如果紅外循跡模塊感受到信號，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。

編輯好兩個程序就連接數據線，選擇主板和COM接口，點擊上傳到設備進行調試使用。

實現的效果

我設計的“人工智能管家模型”創(chuàng)意作品，能夠實現識別人臉開關門，智能識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扇，并實現感應開燈，按鈕遙控鎖門。

當攝像頭監(jiān)測到I0pott1Z4NM95xeD9F8UhQ==家里的孩子回家時，成功人臉識別，家門自動打開，并播放語音：“歡迎放學回家。”

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

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

Arduino通過紅外感應探測到室內有人靠近時，會自動打開室內燈光。

當Arduino通過紅外感應探測到室內有人再次靠近時，會關閉室內燈光。

當Arduino通過溫度傳感器探測到室內溫度升高時，會自動開啟風扇，降低室內溫度。這里我用手捂熱傳感器進行升溫開啟風扇的測試。

當想要關門時，可以按下門口或屋里的紅色按鈕，就能遙控里面的舵機關閉門鎖，保障安全，十分方便。

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

進一步完善該項目的設想

本作品“人工智能管家模型”實現了人臉識別，自動開關門，語音播報歡迎與提醒；還能控制室內燈光，感應溫度開關風扇，基本達到了預期。后續(xù)我們可以加入更多的傳感器，采集煙霧、濕度、污染指數等數據，融合更多的智能元素，實現更安全健康的互動效果。希望將來我能設計出功能更全面的人工智能管家，并且可以運用到生活中，幫助更多人，特別是老人和兒童，獲得便利、舒適的生活！