Future Home Applications

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This homework is to specify a Future Home application and describe the key features, list all Design Considerations and the required technologies, then draw the System Block Diagram.

Futre Home Applications

Nextflix movie: Big Bug

Service Robots:

Home Spaces:

Homework Report

Contents:

  • 應用與功能說明
    • Specify the future home application, and Describe the key features
    • Describe the key features which may be applied to the home space (kitchen, living room, play room, study room, bed room)
  • 設計考量與所需相關技術
    • List all design considerations and the required technologies
  • 系統方塊圖
    • Draw a System Block Diagram

家用飛行機器人

應用功能說明

  1. 居家監控：外出時可隨時查看家裡各處狀況
  2. 環境監測：溫濕度感測+瓦斯偵測+空氣品質偵測
  3. 清潔環境：撢灰塵, 除臭
  4. 丟棄垃圾：丟棄小型垃圾袋至垃圾車或社區資源回收區
  5. 餐飲服務：遞送調味料, 可樂, 水果, 零食

設計考量與相關技術

系統設計考量：

  1. 移動方式:共軸雙旋翼
  2. 供電方式:電池＋自動充電
  3. 聯網方式: WiFi 或 BLE to中控電腦

所需相關技術：

  1. 飛行姿態偵測與控制: ESP32 + MPU6050 + PID controller
  2. 溫濕度感測 & 氣體偵測: HTU21D + MQ2 + MQ7 + MQ135
  3. 紅外線遙控: IR-LED
  4. 影像傳輸: ESP32-CAM模組
  5. 物品夾具：懸吊掛勾, 磁鐵吸吊
  6. 服務器: 具AI加速(GPU)
    • 影像物件偵測辨識: CSL-YOLO
    • 任務規劃控制: Mission Planner with Floorplan

系統方塊圖

花房照護機器人

應用功能說明

  1. 查看各植物生長情形
  2. 溫濕度感測+二氧化碳感測+照度感測
  3. 噴霧器施肥+澆水
  4. 遙控照明裝置
  5. 雷射殺蟲

設計考量與相關技術

系統設計考量：

  1. 移動方式:共軸雙旋翼
  2. 供電方式:電池＋自動充電
  3. 聯網方式: WiFi

所需相關技術：

  1. 飛行姿態偵測與控制: ESP32 + MPU6050 + PID controller
  2. 溫濕度感測 & 空氣品質感測: HTU21D + MQ135
  3. 紅外線遙控: IR-LED
  4. 影像辨識: Jetson Nano + IMX219(攝影頭)
  5. 服務器: SmartPhone + Cloud database
    • 任務規劃與控制: Mission Planner with Floorplan

系統方塊圖

料理機器人

應用功能說明

  1. 操作廚具：咖啡機＋果汁機＋烤麵包機＋微波爐+烤箱+氣炸鍋
  2. 存取冰箱：辨識食物, 存放食材，或取出食材, 送至廚具

設計考量與相關技術

系統設計考量：

  1. 操作方式:垂直升降式手臂 or 懸吊式手臂
  2. 移動方式:兩輪 or 滑軌懸吊
  3. 供電方式:鋰電池
  4. 聯網方式:WiFi或BT to 手機

所需相關技術：

  1. 滑軌式機器手臂 ＆ 軟式夾具
  2. 食物辨識分類：Jetson-Nano + IMX219
  3. 電子鼻：氣味感測與辨識 MQ2

系統方塊圖

早晨喚醒系統

應用功能說明

  1. 照度偵測
  2. 藍牙手環監測睡眠品質,並保存睡眠動態紀錄
  3. 手勢偵測與遙控
  4. 鬧鐘喚醒功能：播放預設音檔.Wav, 或播放網路電台(PAM8403+8ohm speaker)
  5. 遙控電動窗簾：紅外線遙控 (IR-LED)
  6. 操控燈光：智慧燈泡＋手勢辨識 (TinyML)

設計考量與相關技術

系統設計考量：

  1. 感測方式:照度,手環動態及手勢
  2. 供電方式:音箱用有線電源,手環用電池
  3. 聯網方式:WiFi或BT to 手機

所需相關技術：

  1. 照度感測: ADC界面讀取光敏電阻(GL5516)
  2. 睡眠品質監測：藍牙穿戴式手環(ESP32+MPU6050), 運用三軸加速器偵測睡眠動態
  3. 手勢偵測：MPU6050感測手勢動作之三軸加速器數值, 利用TinyML進行AI手勢辨識
  4. 網路電台播放：ESP32 Internet Radio player
  5. 智慧燈泡連接：AWS Alexa介接, 或藍牙命令操控燈光

系統方塊圖

互動伴學機器人

應用功能說明

  1. 外語學習
  2. 學齡前遊戲互動

設計考量與相關技術

系統設計考量：

  1. 移動方式：球形滾動
  2. 供電方式：鋰電池
  3. 互動方式：LCD顯示模組 + 語音輸出入 + 肢體動作 + 指頭操作
  4. 作業系統：採用Android OS

所需相關技術：

  1. 影像物件識別： 執行 CSL-YOLO模型進行辨識(Jetson Nano)
  2. 語音辨識與輸出： Speech Recognition & Text-To-Speech (AppInventor 2)
  3. 外語教學：AI對答
  4. 指頭操作：觸控 & 吸盤式電磁頭
  5. 互動教具：字卡, 跳棋, …

系統方塊圖

Design Methodology (設計方法)

  • Top-Down Design ：由上層應用分析再區分出下層個別功能及所需軟硬體設計
  • Bottom-Up Design ：由底層軟硬體元件往上組合出上層所需應用功能

Market Analysis (市場分析)

TAM of Future Home Products

The Target Market size (TAM) of Future Home Products is the number of household.

Taiwan Households = 8.93M (台灣 9百萬戶）

Japan Households = 57.2M (日本 5千7百萬戶)

South Korea Households = 19.9M (南韓 2千萬戶)

American Households = 129.93M (美國 1.3億戶)

Number of private households in selected European countries in 2020

  • Germany households = 40,120.9K (德國 4千萬戶)
  • France households = 30,304K (法國 3千萬戶)
  • United Kingdom households = 27,792K (英國 2千8百萬戶)
  • Italy households = 26,079K (義大利 2千6百萬戶)
  • Turkey households = 24,920.1K (土耳其 2千5百萬戶)
  • Spain households = 18,793.9K (西班牙 1千9百萬戶)
  • Poland households = 14,723.6K (波蘭 1千5百萬戶)

Germany Households = 40.546M (in 2020)

France Households = 29.7M

UK Households = 28.267M

Canada Households = 10.5M (加拿大 1千萬戶)

Mexico Households = 34.8M (墨西哥 3千4百萬戶)

Brazil Households = 72.4M (巴西 7千2百萬戶)

Argentina Households = 13.8M (阿根廷 1千3百萬戶)



This site was last updated June 18, 2023.