基于STM32F4的智能阅读机器人设计与实现

通过对我国视力障碍等特殊人群的阅读需求，阅读机器人的现有产品、专利等的分析，设计研究出了一款基于STM32F4的智能阅读机器人，该机器人主要由运动控制系统和智能阅读系统组成。运动控制系统采用STM32F4单片机作为主控芯片，实现摄像头的三维空间运动及翻页自动化。智能阅读系统采用OpenCV视觉库进行文本图像处理以及文字识别，同时采用Python语言中的各种模块，设计了与用户端实时交互的阅读UI界面、语音交互控制、文本电子化储存、网络资源获取等功能。该机器人将有效地解决老人、视力障碍人群或残疾人士的阅读障碍，适用于图书馆、养老院和康复院等地的公共读书角，以及需要大量图书电子化存储和文本扫描的办公场所。智能阅读机器人能有效地提高了需求人群的阅读效率，给用户带去了舒适性、便捷性，体现了多元化的服务理念。

根据国家统计局统计数据， 2018 年我国60 周岁及以上人口已占总人口的比重为17.9%， 达到24,949万人，到2050 年这一比重则将进一步提升为34.1%，同时中国有接近1700 多万名视力障碍残疾人[1]。

老龄化问题以及视力障碍问题将进一步阻碍他们与文学世界的交流。

随着经济的快速发展，人们生活水平不断提高，人们对生活质量的要求也越来越高，对智能化产品的接受程度也逐渐提高。但是，老龄化人口越来越多，视力障碍的残疾人数量也很多，他们同样也应该享受阅读的权利。因此，人们对解决此类阅读障碍的智能产品需求处于一个可观的水平。

2. 行业现状 目前市场上也出现了解决此类问题的概念，但只是提出了针对性解决理念，对外也没有公布任何研发进展。市面已有的一些阅读功能产品，如自动翻书机器人：只能实现自动翻页，不能阅读文本[2]；智能阅读系统：只能阅读已有的电子文档，且阅读过程单调、枯燥，缺乏人性化服务[3] [4]；文本扫描仪：具有较为精准扫描文本的功能，但是需要人为辅助翻书，人力成本以及体验感较差[5] [6]。综上，以上产品的功能都较为单一，不能全面有效地解决老人、视力障碍人群或残疾人士阅读不便的问题。

本文开发的机器人具有较高集成度的模块，可实现文本自动扫描及翻页、文本图像处理及识别、拟人声阅读、文本电子化存储、语音控制和网络资源获取等功能。环境适应能力强，能应用多个领域、多种场所[7] [8]。

3. 机器人设计 智能阅读机器人在硬件和软件上均采用模块化设计，主要由机械结构设计、文本图像处理、运动控制系统、智能阅读系统和智能语音系统构成。