實例分析英特爾Genuino 101開發板解析
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英特爾中國智能和穿戴產品經理張健：Genuino 101介紹
英特爾的Edison芯片已經在中國推出1年多的時間，具有小巧的體積、強大的處理能力、聯網能力以及很好的編程環境，可應用于機器人、無人機控制以及穿戴設備開發等。
Edison用了一個奔騰級別的處理器，500M的Atom處理器，帶有1GB 內存和4G的硬盤，以及代有藍牙和Wi-Fi功能，它自己有一個很好的擴展板，定位是傳統物聯網上工控MCU級別的一個板子。它可以進行圖形、互聯網各個方面的復雜的智能運算。
另外就是它的開發環境。整個Edison的軟件開發平臺從最簡單的入門級的如果大家只了解Arduina的話也可以支持。如果您是一個軟件工程師，在Linux、Java或者是C++這些不同的軟件開發平臺上的經驗，實際上都可以在Edison平臺上進行開發。
Genuino 101相對Edison來說價格更低，大概只需要不到300塊錢。搭載著英特爾Curie處理器。我們看到一個Curie處理器的實際大小只有這么大，比我的西服紐扣還要小。Curie包含了什么？他包括了一個32M的MCU，當整個外面的傳感器沒有動作的時候，里面的32M處理器我可以讓它歇著，等到外面產生了動作的時候，傳感器才告訴說處理器說，你醒過來，我需要你做什么。所以它的功耗很低。這當中還有兩個內置的一個是加速度傳感器一個陀螺儀。六軸的運動傳感器。所以使得很多和運動相關的傳感器都做在其中。然后它還做了什么呢？他還把藍牙做進去了，這樣通訊功能也解決了，還有電源管理。如果說你要做一個最簡單的設備，只需要做兩件事情：首先把它的藍牙接出來，第二，把它的電池往外一接就可以工作了，從硬件工作來說，它已經準備就緒，所有的其他東西都在里面了，把軟件放進去就可以了。
這樣的一個整個高度集成的東西，就在這個Curie芯片當中，而Genuino 101使用了這樣一顆芯片，很重要的一點Genuino 101用了這樣的芯片之后，仍然給我們的創客提供一個Arduina的開發環境。這樣就使得開發人員使用Arduina這個簡單的開發環境來開發。
比如說做一個地震的監測儀，這塊板子地震了之后，通過運動傳感器就可以知道相應的信息。再比如說做一個智能寵物項圈，寵物帶著這個項圈跑來跑去的時候，這個信號可以知道這個動物的姿態是怎么樣的，然后通過藍牙可以通知設備來自動喂食。以前這需要比較多不同的板子才可以做成，而現在這么小的一個板子就可以做成。
Genuino 101還有一個非常重要的應用趨勢就是可穿戴。英特爾基于Curie做了一些可穿戴參考設計模型，把這樣一些可穿戴的設計模型放到了你的自行車上，放到了你的鞋上，放到了你的手腕上，放到了你的滑板上，放到了你的項鏈上，可以解決很多人今天沒有解決的問題，你可以監測到很多人現在沒有辦法監測到的運動狀態。我們去年接觸到一個滑雪板的項目，他們就是想做一個這樣的東西，他們最大的問題是我在滑雪場上可以做非常高難的動作，但是沒有人看得見，因為我滑下去了，所以通過我這個東西放到滑雪板上可以實時記錄你所有動態，然后通過你的手機重新回放出你做的所有的動作。
DFRobot項目經理佘娟：智能頭盔開發
這個項目，DFRobot的目的是設計一款集危險報警和安全防護的智能頭盔（硬件方面由DFRobot負責，軟件平臺由Autodesk負責）。它包括在工人違規佩戴頭盔或者是沒有佩戴的時候進行提醒。當工人跌落的時候，系統服務器會收到信號，并通知附近相關人員進行救治。另外是監測工作環境，如果工人長期處于這種糟糕環境的時候，它會自動報警，服務器會記錄它的反饋信息。通過收集這些反饋信息，接下來會進行頭盔功能的調整，比如說增加粉塵過濾器等。它也能實現一些基本安全防護功能，比如說防淋、防塵等。
這款給建筑工地建筑工人設計的智能頭盔的設計方案。
藍牙配對。它會實現近距離的連接，每個設備會配對一臺手機，配備的設備在規定范圍內會自動連接。跌落檢測，采用9軸加速度傳感器模塊，結合跌落算法實現跌落監測。我們最后的精度很高，正常的坐、躺、輕度摔跤都不會引發報警，只有在工人掉下樓或者是滾下樓梯這種才會引發報警。監測環境噪聲，當工人長期處于嘈雜環境的時候，它會進行報警，提醒工人應該休息一下或者是提醒建筑工地降低環境噪音。還有粉塵傳感器監測PM2.5，我們最后的檢測精度達到1微克每立方米。還有用于你是否佩戴，佩戴是否正確，是否有違規佩戴了的傳感器。最后，我們還實現了無線沖電，當你帽子在指定位置會自動進行無線充電，減少工人因為充電忘記佩戴頭盔的情況。
成品展示，中間紅線表示你現在處于一種意外報警情況。比如說工作狀態未正確佩戴或者是沒有佩戴，它會提醒工人佩戴好帽子。在工作狀態的時候，發現運動狀態異常比如說跌落這樣的情況也會進行報警。長期處于PM2.5超標或者是高噪聲環境也會有報警情況出現。這是屬于正常工作環境時情況，你佩戴好沒有任何意外情況的時候，它顯示為綠光。
軟件由Autodesk開發，主要是手機APP開發，收集加速度信息，并進行一些跌落算法的研究。MCU會實時收集傳看器的數據的信息，并通過藍牙發送給手機APP，手機APP會對收到的數據進行跌落算法的計算，當檢測到工人跌落的時候，他們會迅速通知相關人員，并將信息發送至服務器。并且統計工人違規佩戴的頻率，通過這種設備發現工人違規佩戴頻率比較高，會提醒、警告。長期下來，會使工人養成正確佩戴頭盔的習慣，減少違規的頻率。
在頭盔開發當中我們也發現了很多問題，在功耗、體積、成本，包括時間和物料成本都比較高。在功耗上，整體產品功耗過大，電池供電情況下最多可以工作兩天。對于一款智能產品來說，時間還是非常短，沒有達到預期的設計目標。
在體積上，我們采取的外設模塊比較多，會導致產品尺寸比較大，重量超標。就會給工人造成一些不適感。傳感器包括粉塵、聲音傳感器，我們的主控MCU也比較大。
傳感器的驅動程序調試和校準上，跌落算法實現和測試花費了大量的時間和人力，軟件開發的時間和周期比較大。我們之前采取的紅外傳感器和光敏電阻的這種解決方案受環境干擾比較嚴重，最后我們使用了環境編碼的一些傳感器，使得精度達到99%以上，解決了這個問題。可以不受感染的檢測人工佩戴的狀態。這是我們使用Arduina主控芯片存在的問題。
后來我們知道了Curie的解決方案，它基本上完全可以解決這些問題。
Curie具有極低功耗的特點，而且集成低功耗藍牙，替換我們原來雙芯片的方案，基本上解決了功耗過大的問題。
Curie體積比較小，而且本身集成了加速度計、陀螺儀，替換原有外設加速度傳感器模塊，大幅度地減少PCD面積和降低開發成本。
Curie提供了模式識別的算法，快速有效識別公認的行為和動作，大幅度減少跌落算法研發周期，大量的節省我們的研發時間。
思嵐科技首席技術官黃玨珅：機器人開發
思嵐科技過去已經開發基于英特爾Edison的智能掃地機器人，現在在做的事情是將導航定位帶給每一個機器人。
其實任何機器人都應該具備導航定位的能力。比如說在商場當中，你希望機器人帶你去吃KFC，如果說不具備導航定位功能的話，他是做不到這個功能的。如果說你要讓機器人去幫你到廚房里面幫拿一個可樂，如果說沒有導航定位功能，他也不知道廚房在哪里，也不知道怎么把東西運回來。所以我們想我們能不能把我們的算法和英特爾的強勁計算性能結合起來，在配合上我們所有需要的其他的外圍硬件去做成這樣一個非常高度集成化的導航定位的模塊。思嵐科技的產品叫SLAMWare Core。
SLAMWare Core有非常優秀的建圖和定位能力。采用SLAM（simultaneous localization and mapping）算法，簡單來說就是同步的定位和簡圖。就像你人的工作原理是一樣的，你在房間里進行運動的時候，從你的眼睛里面看到東西，你是可以自動的把它構建成你腦海中的一副地圖的。同時你腦海中存在地圖的時候，你也可以通過你看到的信息反推出來你在地圖中的位置，這個就是SLAM算法當中做的事情。因為我們采用了RPLIDAR這樣一個非常高精度的低成本激光雷達，可以實現非常高精度的定位性能。我們的地圖可以實現5cm的精度。
這是一個典型的SLAM的場景。左上角的小圖是掃地機器人激光掃描的區域，隨著機器人的運動，會不斷的把地圖擴張出來。如果說大家玩過星際爭霸這樣的RPS游戲的話，就跟在里面探索戰爭迷霧的過程是一樣的。
SLAM算法當中會有一些問題，特別是遇到環形區域的時候，很容易建圖失敗。左邊這是我們的辦公室設計圖，是裝修公司給我們畫的，右邊是我們使用SLAMWare算法的機器人，在辦公室當中自動構建出來的地圖。我們看到是非常精確的。當然這也從另外一個側面說明我們裝修公司是完全按照圖紙來施工的，施工水平也非常不錯。
如果說你僅僅知道自己在房間當中的位置，只是知道房間的樣子是沒有用的，因為你不知道如何到目標點當中，因此在我們的解決方案當中提供了非常智能的路徑規劃算法。一個是采用了D Star為算法，提供未知環境的探索能力。當我走近發現一個新的箱子，我就會和人一樣自動繞開這個箱子。另外SLAMWare這樣一個模塊是可以融合多種不同傳感器數據的。因為激光也有它看不見的東西，比如說玻璃，在碰到玻璃的情況怎么辦呢？通常情況下，我們會使用超聲波，但是如果說大家需要拿我們的一些數據，再和超聲波數據做進一步的處理才可以使用起來的，那是非常困難的。所以我們在SLAMWare里面去集成了這樣一種多種傳感器數據融合的能力。所以你只要告訴我們的模塊說，你這個地方有超聲波傳感器，他發現前面有一個障礙物，累計起來就可以智能的繞開這個障礙物了。背景這張圖是英特爾那個時候幫助我們一起拍攝的廣告視頻的截圖。這是我們的導購機器人在長泰廣場里面實際運作的情況。你去到自己想去的商店，或者你想獲取一些你附近商店的信息的時候，都可以借助這樣的機器人去運作，這是非常方便的一個用途。
如果說我們這樣一個導航定位模塊使用起來非常復雜的話，大家也不會經常使用。所以我們設計了非常豐富而簡單的實用的外部接口，一個是Control Bus，它提供TTL串口，115200波特率，用于和底盤通訊。第二個是High Speed Bus，他是100M的以太網接口，主要接收類似地圖數據這樣的信息。另外英特爾Edison他有內置的藍牙和Wi-Fi的支持，可以實現非常方便的智能連接的功能。當你一個機器人買回家的時候，最大的問題就是我如何連上我家里的Wi-Fi網絡。一般是用三種解決方案。第一種是像360攝像頭那樣，我拿一個手機，手機配置好之后，它通過發聲音的方式，通過聲紋載波的方式，把信息傳遞給你的機器人，這種方式很吵，第二種方式就是TI的CCE 3000當中提供的方式，他是使用Wi-Fi包的長度來進行編碼。這種方式好用是好用，但是你不知道周圍有哪些設備的。我們利用非常強大的BLE功能，在你不斷開Wi-Fi連接的情況下，自動發現周圍的設備，并連上家里的Wi-Fi網絡。基于SLAMWare的架構，只需要非常簡單的把線連接起來，按照我們的協議文檔把這個固件寫出來，就可以運作了。
其實這個使用上還是需要大家非常強的編碼和硬件的能力。這也不利于大家快速驗證自己的一些概念。這個是去年的時候，英特爾幫助我們拍攝的一個廣告。這里面主要是介紹了一下我們公司是怎么樣去做這些產品的。
這是我們在測試我們的激光雷達，這是我們非常早期的一臺機器人的樣品，這是我們基于英特爾Edison的掃地機器人。我只需要把這個模塊安裝上去就可以了。這是我們改裝了一臺自動平衡車，它可以實現自主的定位和導航。這是我們商場導購的一些場景。上海是一個非常高科技，非常現代化的一個城市。接下來我覺得依靠創客的努力和想法，會讓這個城市變得更加智能。這個功能很有用，大家吃好夜宵之后，會有車直接把你接走。否則你喝了一瓶啤酒開車回去的話，是會被警察抓進去的。
我們之所以做SLAMWare這樣的解決方案，就是希望所有機器人都具備這樣的能力。但是我們知道，所有的大公司都有大公司的特點。而創客又是這個星球上最有創造力的一群人，如果說讓創客也可以很好的使用我們這樣的解決方案的話，一定會給大家帶來更多的驚喜。大家認識這個機器人嗎？對，是HCR機器人。剛剛HCR的制作者，DFRobot的夏青同學告訴我們的，這是HCR機器人。HCR機器人也安裝了我們的激光雷達，我們做了什么事情呢？我們把SLAMWare解決方案帶到創客市場，這個基于英特爾Edison的SLAMWare解決方案，可以讓HCR機器人具備自主導航定位的能力。
其中核心是這一塊板子叫SLAMWare Shield for Arduino。特有什么功能呢？第一他上面有Mini PCIE接口，可以連接到SLAMWare Core。這里看起來我們的SLAMWare Core非常大，但是實際上它非常小，就是一個Mini PCIE的尺寸。除此之外我們提供了2路電機驅動器，大家不需要額外安裝橋來連接你的電機。同時我們提供2路支持正反轉的光電編碼器接口。如果說大家用HCR機器人的話，大家就知道，HCR機器人下面有三路碰撞傳感器，我們也為它預留了基于2.54排針的接口，直接插上就可以使用。最左邊的位置有一個7pin 的RPLIDAR標準接口。大家只要把它連接起來，這就是一個具有完整導航定位的機器人平臺了。
我們提供豐富的開發工具，包括SLAMWare SDK，支持Windows和Linux，包括調試用的Windows為和安卓客戶端程序，大家用手機連接上去就可以遙控它。除此之外，我們還提供了詳盡的文檔支持，其中的重頭戲就是完全開源的Arduina參考固件。只要你把這套SLAMWare平臺帶回去插在DFRobot的板子上，把我們的固件加入進去，它就可以工作了。當然我們會提供非常豐富的Ues Manual文檔。
英特爾中國在線業務部總經理劉鋼：只是有好的產品還不夠
只是有好的產品還不夠。首先創客的開發環境跟大廠商不一樣，一開始受到資源限制，也不能承諾一個大的銷量，在廠商上得到的支持是有限的；其次做出了原型之后，涉及到量產、降低成本、優化供應鏈、銷售等問題。目前，英特爾已經通過推出一系列開放技術平臺，支持計劃和賽事活動，與合作伙伴共建創客生態圈，幫助硬件創新者將奇思妙想轉化為現實產品推向市場。
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