导游机器人具有外观新颖、运动灵活、巡航能力持久、稳定性高等优点，同时还具有良好的自主避障和巡线规划功能，可适应用户个性化的需求，能够实现自主定位和目标检测，在旅游景区、展馆等服务型领域有着广泛的应用前景。

作品功能与服务：1.自主巡航设定

       人工通过远程电脑终端对导游机器人进行后台设定相应的巡航路线点后，通过激光雷达、超声波、红外传感器等辅助引导导游机器人，每隔一段时间便会自主规划路线的前往到设定的目的地，在目的地驻留固定时间后前往下一设定目的地，达到路线巡航，若此间有人使用超过设定的驻留时间，导游机器人也会做出相应改变，在待游客使用完成后，才前往下一设定点。

       在一定的时间内游览多个景点，完成设定的巡航任务，并自动回到出发点。运动控制模块是运动任务的重要执行模块，运动控制模块接收任务调度模块发送的运动数据，轨迹规划器和动作选择器根据收到的运动数据生成详细运动规划，并通过多个插补器将电机的运动数据传送到下一步。运动执行模块对导游机器人的底盘运动进行控制，采用比例积分-微分控制控制方式。

 2.智能语音交流

       导游机器人通过互联网数据库，通晓多国语言，场景定制知识库、闲聊库，人机互动升级服务体验，做出精确的多语种对答，能够有效的帮助各国各地游客解决各种问题。并且还能够进行人机交互游戏，机器人精通各种网络流行语，给游客带来独特的吸引力。

      语音识别模块LD3320，LD3320芯片是一款专门用于“语音识别”的芯片，由LD3320和单片机组成的语音识别系统。

       声音识别芯片LD3320提供了一种操作方式，它脱离了GUI操作方式，并且通过语音交互界面，用户可以轻松、快速、方便地操作系统。声音识别芯片内置语音识别处理器，AD、DA转换器，麦克风接口，声音输出接口等一些电路。

       导游机器人进行声音拾取的过程，第一步通过麦克风采集声音，麦克风采集到的是模拟信号，系统对模拟信号进行处理，以得到采集声音的数字信号；下一步，对数字信号进行放大、降噪、回声一致等操作，清晰度和信噪比将有很大的提高，最后这些声音数字信号将被传送到机器人的系统。声音信号在清晰化操作后继续传送给文字识别系统，通过标准语言训练获得的声学模型进行匹配和解码译码，从而得到一个较为精确的文字识别结果。系统就会转换为导游机器人能理解的指令。将文字导入到语音库中，然后把答案转换成语音播放。

3.平台信息展示

      导游机器人装有一块电容触摸液晶屏。触摸屏可实现各种信息画面展示与触摸控制功能，游客可以在上面查看到各种信息，如当前位置信息、热点新闻、安全知识科普、景区介绍与引导、推荐景区的各种特色活动以及优惠信息、失物招领等。

4.自主避障

       导游机器人身上配有各种类型内外传感器，组成多传感器系统，通过传感器系统感知外界事物，主控板获取到外界信息后，再做出相应的控制，主要由碰撞检测、红外、超声波、激光雷达等多个传感器组成。在导游机器人进入工作地点后，面对一些可移动且不可知的障碍物，所规划的路线无法避开那些路障，这种情况下，需要机器人具备一定的应变能力，才能顺利完成指定工作任务。导游机器人不仅装有主要的红外传感器，并且配合有超声波传感器辅助避障。能够做到高精度的避障。其由信号发射器与信号接收器部分构成（如图），能够有效的监测周围路况，对路线进行处理，有效避开障碍物，并防止碰撞到游客。

       安装的红外线传感器和超声波传感器发出检测障碍物信号，当检测到障碍物和导游机器人之间的距离在设定距离范围之内时，单片机对不同传感器检测的障碍物距离数据分别进行处理分析，根据设定的控制规则，对第一电机控制器发出执行命令，所述第一电机控制器控制第一电机驱动轮毂调整运作姿态的同时准确避开障碍物。优选的是，当位于同一侧的红外线传感器和超声波传感器中有一个未检测到障碍物时，所述单片机向第二电机控制器发出指令控制第二电机驱动丝杆转动使螺母朝向检测到障碍物的一端运动，直到未检测到障碍物的传感器到达检测到障碍物的传感器的所在位置，并通过红外线和超声波传感器再次检测；当两组传感器均检测到障碍物时，单片机控制机器人本体避障；当未检测到障碍物的传感器依然未检测到传感器，则单片机向移动终端发出未检测到障碍物传感器的故障信息。

5.智能路径规划与导航

       本机机架位置配备360度环状高精度雷达，可对周围复杂环境进行扫描定位，将采集到的信息输入嵌入式开发板，以感知周围环境并进行自身定位。使用激光雷达在景区进行高精度定位，可为游客查询周边情况，如寻找最近的厕所位置、零售店等，并可进行导航带路。通过激光雷达实时检测各区人流量，再以导航进行路线规划，在各个路口位置可为游客提供前往目的地的最佳路径，有效解决景区的拥堵问题。此处为激光雷达对人群进行实时密度监测的一种方法

       通过二值化处理后，根据二值化图像与人口数之和，得到一种基于二值化技术的激光雷达信号，实时记录雷达的扫描结果，输出原始激光点云数据和马达的原始数据；结合马达的原始数据，再对原始点云数据进行有效的点云筛选，并生成pts文件；确认背景图像存在，如果有，则对pts文件进行栅格化处理；如果没有，则先生成背景图像，然后再将人口数与pts文件中的栅格化图像和背景图，生成一群人DEM图像，对人群DEM图像进行二值化处理，生成二值化图像；根据二值化图像，计算人口与人口数之和，得到人口数量估计值。该方法受光线、场所等条件变化影响较小，能实时、准确地监测监控范围。

6.游客身份识别与体温异常筛选

机器人区分数字、字符、形状和颜色的能力可以提高机器人的视觉和定位能力。该机器人配有高清人脸识别摄像头和红外传感器，对周围环境进行深度感知，并对第一时间引导用户进行拍照，收集公众信息，不断丰富公众的个人画像，建立更完整的个人信息。基于庞大的用户数据库，通过比对验证人脸和身份证信息，服务准确快速。该机器人配有红外人体传感器，发射红外线，然后处理返回信号并显示体温，不断监测景区游客的体温，筛查体温异常。

设计方案创新点 ：1.智慧程度高：在人工智能与机器人发展及其应用的基础上，设计的导游机器人除了具备常规的智能对话、景区介绍等功能外，还具有路径规划导航、智能自主避障等众多的智慧功能。

2.硬件技术强：（1）.激光雷达SLAM技术，其对于周围环境特征的扫描重建能力相当强悍，不仅可用于避障，且结合一定的技术，还可达到一定范围人流密度实时监测的效果。（2）.采用了红外线技术，具有高灵敏度、高安全度性、高可靠性、超低功耗的特点。为增大感应角度的范围，应采用圆形透镜，使探头四面都能感应到人体的红外信号。（3）.在综合考虑到成本等问题后，导游机器人采用三轮全向移动结构，可实现水平面上的全方位移动，并且行驶的平稳性、安全性、效率都有一定的保障。（4）.该主控芯片采用STM32芯片。具有高达72M的频率、数据、指令各走不同的流水线，保证CPU运行速度的最大化。控制方便，功能齐全。（5）.语音识别模块芯片LD3320是一款专为“语音识别”而设计的芯片，它可以识别所有普通话中文，该芯片是集成语音信号收集和识别算法。

3.安全性能好：机器人不仅装有主要的红外避障传感器，并且配合有超声波传感器辅助避障。能够做到高精度的避障。其由信号发射器与信号接收器部分构成，能够有效的监测周围路况，对路线进行处理，有效避开障碍物，并防止碰撞到游客，充分保障安全。

4.支持二次开发：机器人主体预留有大量端口，支持二次开发，可外加上其他各类设备如摄像头、传感器等对机器人实现更多功能拓展，满足个性化的设定。       

     作品市场前景： 智能导游机器人是一种集成了人工智能、云计算、物联网等新技术的个性化装置，它能主动感知景区资源、景区活动、游客等信息。并及时发布出来，以达到智能感知和方便利用各种旅游信息的效果，其主要研究内容包括：系统结构设计、机械结构设计、智能功能设计以及系统软件开发。导游机器人落地景区，通过与游客互动，智慧化问答等行为方式，持续输出售票、景点介绍、位置导航、周边出游推荐等高效、趣味化服务，提升景区信息咨询满意度、科技体验度、游览便捷度。

       智能导游机器人融合智能机器人技术和导游服务， 它将提高导游行业的工作效率， 大大减轻导游工作负担， 一定程度上代替人工导游工作， 提高旅游行业的经济效益。互联网、大数据、人工智能等新技术在旅游行业的应用，改变了旅游行业的服务品质。加快旅游业与人工智能的深度融合，不仅能大大提升旅游业的核心竞争力，而且有利于旅游业的快速发展以及当地经济的快速提升。作品市场前景广阔。

     利用人工智能技术进一步挖掘旅游资源的文化内涵，创新开发旅游产品，促进旅游消费，提升旅游价值和旅游空间。要实现经济结构转型升级，并有效推进供给侧改革，传统经济向互联网+人工智能转型是必经之路。总之，人工智能技术推动旅游经济增长，也助推当地向科技化、智慧化迈进。