智能语音交互小车（小远同学）

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本方案与 智能视觉小车 共用同一套小车底盘（智能视觉小车套件），在主控上增配了麦克风阵列、AMOLED 显示屏等外设，构成了以语音为核心的第二套智能小车方案。

小车名叫"小远同学"，支持：

• 语音交互：说出唤醒词"小远同学"后，可通过自然语言对话、下达行动指令；

• App 控制：完成配网绑定后，可在手机 App 的小车控制界面操作设备；

• 情感表情：显示屏实时显示开心、惊讶、委屈、难过等表情；

• 智能应用：天气查询、位置查询、音乐播放、讲故事、闹钟设置；

• 智能运动：语音控制的行动、自主避障、人体跟随；

• 视觉识别：基于摄像头实时画面进行场景/物体/包装识别与多轮问答。

与智能视觉小车方案的区别：智能视觉小车使用第三方 App（WonderPi）进行遥控、取色等玩法（详见《智能视觉小车》）；本方案使用移远 App（移联万物）完成配网绑定，之后以语音交互为主，也可通过 App 进行小车控制与状态管理。

小车整机实物效果如下图：

案例描述

智能语音交互小车（小远同学）与 智能视觉小车 面向教育科研、机器人创新和嵌入式智能应用验证场景，共用同一套小车底盘（智能视觉小车套件）、Quectel Pi H1 智能主控板与 ROS 2 软件栈，构成“一套硬件、两套方案”：视觉方案通过第三方 App（WonderPi）实现遥控、目标追踪、取色巡线、二维码识别与智能避障；语音方案在底盘上增配麦克风阵列与 AMOLED 显示屏，以“小远同学”语音唤醒和自然语言交互为主，支持情感表情、语音对话与闹钟、语音行动控制、人体跟随与视觉识别（看图对话），并可通过移远 App（移联万物）完成配网与小车控制。

应用产品特性

• 一体化小车解决方案：共用底盘集成云台摄像头、超声波、巡线传感器与多自由度底盘，语音方案另集成麦克风阵列与 AMOLED 显示屏。

• 软硬件双栈开发：提供 ROS 2 工作空间、语音唤醒/识别与大模型对话等模块源码及部署脚本，便于二次开发。

• 多玩法示例：覆盖遥控、目标追踪、取色巡线、二维码识别、智能避障、情感表情、语音行动控制、人体跟随、视觉识别等。

• 快速复制部署：配套一键部署脚本与 systemd 系统服务，支持开机自启。

支持列表

类别	支持内容
硬件平台	Quectel Pi H1 智能主控板 + 扩展板、云台摄像头、超声波、巡线传感器、TT 马达、18650 电池盒；语音方案另含 Sipeed MicArray 麦克风阵列、5 寸 HDMI AMOLED 显示屏
系统/软件	Debian 13、ROS 2 Humble；视觉方案使用 WonderPi App，语音方案使用移远 App（移联万物），均支持 Android/iOS
接口能力	I2C9、UART12、GPIO、PWM 舵机接口、四路巡线传感器接口；语音方案另含音频输入输出接口与 HDMI 显示接口
控制方式	视觉方案：手机 App 直连/局域网、ADB/SSH、Docker 容器；语音方案：语音唤醒与自然语言指令、手机 App（蓝牙配网 + 局域网控制）、ADB/SSH
主要玩法	视觉方案：遥控、目标追踪、取色巡线、二维码识别、智能避障；语音方案：情感表情、语音对话与闹钟、语音行动控制、人体跟随、视觉识别

开发配件清单

配件名称	数量	规格参数
Quectel Pi H1智能主控板	1块
智能视觉小车套件	1套	底盘 / 麦轮 / 电机 / 舵机 / 超声波 / 巡线 / 摄像头 / 电池
Sipeed MicArray 麦克风阵列	1个	6+1 MEMS 麦，12 LED 声源定位(阵列+驱动板套餐)
5寸 HDMI AMOLED 显示屏	1个	960×544，电容触摸屏

配件关系：小车套件提供运动 + 视觉能力，麦克风阵列补充听觉与声源定位，Quectel Pi H1智能主控板统一调度，三者组合构成完整的智能小车硬件平台。

使用前准备

软件部署

智能视觉小车与智能语音交互小车（小远同学）共用同一套小车底盘与 Quectel Pi H1 智能主控板，运行同一套开源软件（仓库中同时包含视觉玩法与语音交互模块），本节部署方法对两套方案通用。主控板需先烧录带 ROS2 运行环境的系统镜像，再部署小车软件，视觉识别与语音交互等功能才能正常工作。小车软件已在 GitHub 开源，可下载源码自行编译部署，也可直接使用仓库提供的部署脚本一键完成。

烧录系统镜像

镜像安装包下载：ROS2烧录镜像包（烧录方法见 固件烧录）

镜像需包含 ROS2 Humble 运行环境，否则后续 ROS2 工作空间无法编译。烧录请按镜像包内附带的烧录说明操作，完成后上电确认系统能够正常启动。

获取开源代码

小车软件源码仓库地址：https://github.com/Quectel-Pi/Expr_Sense_Bot。仓库包含语音唤醒、语音识别、大模型对话、表情显示、目标追踪与 ROS2 底盘控制等模块的源码，以及部署脚本目录 ai_tools/。

git clone https://github.com/Quectel-Pi/Expr_Sense_Bot.git

部署准备

• 主机（PC）已安装 adb 工具，并用 USB 数据线连接主控板调试口，执行 adb devices 能识别到设备；

• 主机同时连接多台 adb 设备时，需用环境变量指定目标序列号（如 ADB_SERIAL=<序列号>）；

• 主控板已烧录上述系统镜像并正常启动，设备端 ROS2、colcon、Python3、pip3 可用；

• 已准备好部署包 ai_car_output/（仓库自带，或按文末“从源码编译部署包”自行生成）。

一键部署（推荐）

ai_tools/ 目录提供 Windows 与 Linux 两套等价的一键部署脚本，自动完成推送、环境修复、ROS2 编译、蓝牙开启与系统服务部署。

cd Expr_Sense_Bot/ai_tools
chmod +x push_output.sh
./push_output.sh

cd Expr_Sense_Bot\ai_tools
push_output.bat

脚本依次完成：

1. 推送 ai_car_output/ 各目录到设备 /mnt/car_test/；

2. 修复 ROS2 构建环境，补齐 foonathan_memory 占位库与 smbus2、transforms3d 等 Python 依赖；

3. 使能 40pin 扩展板接口（首次部署会烧录 DTB）；

4. 在设备端编译 ROS2 工作空间（colcon build）；

5. 开启板载蓝牙，建立 hci0；

6. 部署并启用 start_car 开机自启服务；

7. 逐项校验设备状态，输出 PASS / FAIL 结果。

首次部署时 40pin 配置需写入 boot 分区，脚本会在结尾自动重启设备（约 1~2 分钟），重启后 40pin、蓝牙、Wi-Fi 与 start_car 服务自动生效，无需人工干预。

部署验证与启动

部署完成后，可通过以下命令确认关键项状态：

adb shell "systemctl is-enabled start_car.service"   # 期望输出 enabled
adb shell "systemctl status start_car.service"        # 查看服务运行状态
adb shell "hciconfig -a"                              # 期望出现 hci0
adb shell "test -e /dev/i2c-9 && echo 40pin-ok"       # H1 40pin i2c9 已使能

start_car 服务已配置为开机自启，设备重启后会自动拉起整车功能。需要手动启动时执行：

adb shell "bash /mnt/car_test/quecpi_smartcar/service_config/run/start_car.sh"

从源码编译部署包（开发者）

需要改动源码时，在安装 Quectel 交叉编译 SDK（environment-setup-armv8-2a-qcom-linux）的主机上编译，生成完整的 ai_car_output/ 部署包：

cd Expr_Sense_Bot
source ../environment-setup-armv8-2a-qcom-linux
./build.sh build_sdk   # 编译并生成 ai_car_output/ 完整部署树

仅编译可执行文件时使用 ./build.sh build_all，产物为 build/ai_car_demo。仅需部署运行、不修改源码时，可直接使用已有的 ai_car_output/ 部署包，跳过本步。

小车组装与开机

本方案的小车本体与智能视觉小车方案一致，机械组装、电池充电与开机步骤可参考 智能视觉小车，此处不再赘述。在此基础上需要完成麦克风阵列、显示屏等扩展外设与主控的连接，请参照对应外设说明。

开机完成后，按以下步骤让小车进入可配网状态：

1. 确保小车已正常开机（扩展板电源开关拨至"ON"）；

2. 长按扩展板上 K1 按键约 5 秒，设备进入配网模式；

3. 手机开启 蓝牙 功能；

4. 准备好 2.4GHz Wi-Fi 网络名称及密码（配网过程中会用到）。

App 安装

扫描下方二维码下载并安装移远 App（移联万物）：安卓版本扫码下载，iOS 版本请在 App Store 搜索“移联万物”。

App 配网、设备添加与小车控制

App 通过蓝牙近场发现小车，再为小车配置 2.4GHz Wi-Fi 网络，完成设备绑定。

步骤一：发起添加设备

打开 App 进入主页（“我的家”），点击页面中央的大卡片 “添加设备”，或点击页面右上角的 “+” 加号图标：

步骤二：近场搜索并选中小车

进入添加设备页面后，App 会自动开启蓝牙搜索附近的待配网小车。页面顶部提示"已扫描到1个设备"时，点击右侧的 “去添加” 按钮：

步骤三：配置 2.4GHz Wi-Fi 网络

列表会显示扫描到的小车（如名称为：机器人_5588），点击设备右侧的蓝色 “+” 号，在弹出的界面中选择 2.4GHz Wi-Fi 网络 并输入正确的密码，点击 “下一步”：

步骤四：完成绑定与设备管理

系统自动完成设备连接与绑定，界面顶部提示"已成功添加1个"，设备旁显示 “添加成功” 及绿色对勾图标。点击页面底部的 “完成” 按钮退出配网流程，即可开始使用小车：

App 小车控制界面

完成配网绑定后，除了使用语音指令，也可以通过手机 App 的小车控制界面操作设备。下图为实际 App 控制界面：

基本操作流程

1. 确认设备状态：确保小车已开机、配网成功，并在 App 中显示在线；

2. 进入控制页面：在 App 中找到已绑定的小车，打开对应的设备控制页面；

3. 操作小车：使用界面中的控制按钮操作设备，同时观察小车的实际响应。操作过程可参考下方实拍视频。

App 控制通过手机界面操作，语音控制通过唤醒词和口头指令操作，可根据使用场景选择。按钮图标与布局以当前 App 版本为准。

安全提示：首次操作请将小车放在平坦、开阔的地面上，并保持小车在视线范围内；避免靠近桌边、楼梯或其他可能跌落的位置。

App 实物操作演示

以下视频展示 App 操作与小车的实际响应，可结合上方控制界面查看。

观看完整视频：小车 App 控制（约 44 秒）

小车app控制

配网或联网异常时，请参阅文末的常见问题与故障排查。

设备试玩

以下介绍以语音方式与小远同学交互的玩法；手机操作方式见上方“App 小车控制界面”。语音交互的通用流程如下：

• 唤醒词为 “小远同学”，请靠近小车、在安静环境下说话；

• 唤醒成功后，设备会给出反馈（提示音、顶部蓝色 LED 灯环亮起等），此时再下达指令；

• 每条指令执行后，小远同学会语音播报确认（如"收到"、“正在前进”），请等待反馈后再进行下一次操作；

• 说出 “你退下吧” 可结束本轮对话。

使用建议：在光线充足的室内环境使用，保持摄像头前方视野清晰、无障碍物遮挡，语音交互时避免环境嘈杂。

下方功能配图均截取自实物操作视频，截图仅作预览；各章节下方附有完整操作视频文件，可在飞书内直接播放或下载查看。运动过程、语音回复及表情变化请以视频为准。

语音行动控制

介绍：说出唤醒词后，通过语音指令控制小车运动。

观看完整视频：小车行动控制（约 42 秒）

小车行动控制

Step 1 · 唤醒小车

对着小车说出唤醒词 “小远同学”，车顶蓝色 LED 灯环亮起即表示进入监听状态，可开始下达控制指令（蓝色 LED 亮起 = 已唤醒）。

Step 2 · 行动指令

指令	小车动作
“小车前进”	四个麦克纳姆轮同步向前转动，车身沿直线向前行驶
“小车后退”	四个麦克纳姆轮同步向后转动，车身沿直线向后行驶
“小车左转”	左右两侧车轮差速反向旋转，小车原地逆时针旋转
“小车右转”	左右两侧车轮差速反向旋转，小车原地顺时针旋转
“小车停止”	电机立即停止转动，小车在当前位置迅速停稳

提示：小车配备四个麦克纳姆轮，具备全向移动能力，可实现横向平移及斜向行驶（需对应指令支持）。

表情互动

介绍：小远同学可以根据你说的话，理解你的心情，并在显示屏上显示相应的表情、用语音与你互动。

观看完整视频：小车表情（约 53 秒）

小车表情

Step 1 · 唤醒小远

对着小远说出唤醒词 “小远同学”，屏幕会显示两个眼睛和一个问号，并语音回复"小主人是在叫小远同学吗？小远同学在呢"。

Step 2 · 情感互动

触发方式（示例话语）	小远的回复	屏幕表情
“今天我很开心”	“哇，那真是太好了。什么事让小主人这么开心呀？”	开心的笑脸，眼睛向上弯成弧线
“我中了一个很大的彩票”	“哇，小主人运气这么好的吗？那有没有想过要怎么花这笔钱呀？”	惊讶的表情，眼睛睁得很大
“给我做一个委屈的表情”	“哎呀小主人，小远同学真的不会做表情啦。要不，你给小远同学变一个？”	委屈的表情，眼睛向下弯
“今天我赔了1000块钱”	“哎呀，那小主人今天心情肯定不太好。不过没关系啦……”	流泪哭泣的表情，眼睛向下弯，有蓝色泪珠

小远同学可以理解自然语言，不仅限于上述表达方式。尝试用自己的语言描述心情或提出问题，小远会做出相应的反应和回复。

语音对话与闹钟

介绍：唤醒小远后，可以进行多轮语音对话，也可以让它查询天气、播报位置、播放音乐、讲故事，以及设置闹钟。

观看完整视频：小车对话和闹钟（约 2 分 29 秒）

小车对话和闹钟

常见对话功能

功能	说的话	小远的回应
语音唤醒	“小远同学”	发出提示音，蓝色 LED 闪烁，进入监听状态
天气查询	“今天天气怎么样”	播报当前天气和气温
位置查询	“我现在在哪里”	报出当前详细地址
音乐播放	“给我放首歌”（可指定风格，如"开心的歌"）	播放对应音乐
讲故事	“给我讲个故事”	以拟人口吻讲述童话故事
结束对话	“你退下吧”	回复"再见"并退出交互

闹钟设置流程

1. 唤醒：说"小远同学"；

2. 下达指令：说"给我定一个X分钟之后的闹钟"（如"定一分钟后的闹钟"）；

3. 等待确认：小远语音播报确认设定的时间；

4. 闹钟响起：到达设定时间后发出持续铃声，直到被关闭。

智能避障

介绍：小车自动检测前方的障碍物并规划路线绕过，实现自主避障行驶。

观看完整视频：小车避障（约 36 秒）

小车避障

操作步骤

1. 准备工作：确保小车已正常开机，位于平坦、开阔的室内环境中，周围有足够的活动空间；

2. 唤醒：说 “小远同学”，小车发出提示音并进入待命状态；

3. 前进指令：说 “小车前进”，小车开始向前行驶，摄像头和传感器开始工作；

4. 障碍物检测：小车前方传感器检测到障碍物，自动计算避障路线；

5. 灵活穿行：小车灵活调整方向，从障碍物之间的缝隙穿过，继续前进；

6. 停止指令：说 “小车停止”，小车立即停止运动并返回待命状态。

使用建议

• 推荐场景：办公室、客厅、走廊等地面平坦、光线充足的区域；

• 推荐障碍物：箱子、家具等规则形状的障碍物，避免复杂的不规则障碍物；

• 确保小车有足够的转向空间来规划避障路线。

注意事项

• 不要在楼梯、高台、水边等危险地点使用避障功能；

• 保持超声波传感器和摄像头清洁，避免灰尘影响检测效果；

• 小车运行过程中请保持观察，确保其在安全范围内活动；

• 避免在光线过暗或强逆光环境中使用，以免影响视觉识别。

遇到避障失效或运动不稳定时，请参阅文末的避障与运动问题。

人体跟随

介绍：小车通过摄像头识别人体并锁定，随后跟随目标移动，自动保持安全距离。

观看完整视频：小车人体跟随（约 40 秒）

小车人体跟随

操作步骤

1. 准备工作：确保小车已正常开机，位于平坦、开阔的室内环境中，摄像头能清晰看到人体；

2. 唤醒：说 “小远同学” 唤醒小车，小车发出提示音并语音回应；

3. 人体识别：小车摄像头识别并锁定目标人体，准备跟随；

4. 开启跟随：说 “开始人体跟随”，小车进入跟随模式并紧跟人体移动；

5. 状态反馈：车身 LED 灯闪烁表示工作状态——蓝色表示待命，红色表示跟随中；

6. 停止跟随：说 “测试结束” 或其他停止指令，小车停止跟随并返回待命状态。

使用建议

• 推荐在室内平坦环境使用，人体行走速度 0.5 ~ 2 m/s 时跟随效果最佳；

• 避免穿着颜色与背景相近的衣服，以便摄像头准确识别；

• 不要在楼梯、高台、水边等危险地点使用人体跟随功能；

• 避免在光线过暗或逆光环境中使用；保持摄像头镜头清洁，避免灰尘影响识别准确度。

视觉识别（看图对话）

介绍：唤醒小远后，小远会基于摄像头实时画面进行识别和描述，实现"看图说话"与多轮视觉问答。

观看完整视频：小车看图实物（约 1 分 35 秒）

小车看图实物

功能玩法

玩法	怎么做	小远会做什么
语音唤醒	说"小远同学"，确保摄像头前方有清晰的视野	摄像头云台转动，表示进入监听状态
场景识别	说"你现在看到了什么"	识别窗外等环境场景（建筑、树木、光线等）并描述
物体识别	将物体放在摄像头前，问"你看到了什么"	获得物体的颜色和形状描述
包装识别	向摄像头展示物品（如纸巾包装）	描述包装的颜色和主要图案
视觉对话	唤醒后进行多轮对话	根据摄像头实时画面进行识别和回答

使用建议

• 光线充足：确保摄像头前方光线充足，有利于识别准确度；

• 清晰视野：避免遮挡摄像头，保持视野清晰；

• 展示距离：建议将物体放在摄像头前方 30-60cm 范围内，方便识别整体特征；

• 自然语言：用自然的语言提问，小远会更准确地理解和回答。

常见问题与故障排查

App 配网与设备连接

问题现象	可能原因	解决建议
搜索不到小车设备	手机蓝牙未开启； 小车未处于待配网模式	检查并打开手机蓝牙； 重启小车，长按 K1 按键 5 秒使设备进入配网模式（指示灯闪烁）
配网超时 / 连接失败	误连了 5GHz Wi-Fi； Wi-Fi 密码输入错误	切换至 2.4GHz Wi-Fi 频段； 仔细检查密码大小写
设备添加后离线	小车与路由器距离过远	建议配网时将小车靠近无线路由器

联网失败怎么办

现象：App 显示"添加成功"，但小车迟迟不上线、无法语音对话。

原因：小车已连上 Wi-Fi，但现场 Wi-Fi（园区/办公网）无法访问小车的云端服务器，导致上线失败。这通常是 现场网络环境 造成，而非小车故障。

最快解决办法：用备用手机开热点

1. 打开一部备用手机的个人热点（建议使用 2.4GHz 频段）；

2. 用 App 重新给小车配网，选择该热点并输入热点密码；

3. 小车连上热点后，几秒内即可上线并恢复语音对话。

提示：手机热点走移动网络，不受现场网络限制。现场遇到小车怎么都连不上云的情况，首选切换到手机热点，实测即时恢复。

避障与运动问题

故障现象	排查建议
避障失效	检查传感器是否被遮挡或污染；尝试重启小车并清洁传感器
运动不稳定	检查地面是否平坦；确认麦克纳姆轮是否正常转动