ROS1语音交互

1、环境准备

系统要求

• 操作系统：Ubuntu 20.04 或 18.04

• ROS1 版本：Noetic (推荐) 或 Melodic

安装依赖库

# 1. 更新源
sudo apt update

# 2. 安装 ROS1 桌面完整版
# (如果已安装ROS1，跳过)
sudo apt install ros-noetic-desktop-full -y    # Ubuntu 20.04
sudo apt install ros-melodic-desktop-full -y   # Ubuntu 18.04

# 3. 安装本项目依赖（同时支持串口和I2C）
sudo apt install python3-pip ros-noetic-rviz i2c-tools -y
pip3 install pyserial smbus2

# 如果是 Melodic (Python2)
sudo apt install python-pip ros-melodic-rviz i2c-tools -y
pip install pyserial smbus2

# 4. 如果使用 I2C 接线，额外安装
sudo apt install python3-smbus2 -y

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2、三种接线方式说明

AI语音交互模块支持以下三种接线方式：

自动检测机制

ROS1节点启动时会按以下顺序自动检测接线方式：

1. 先尝试串口：依次检测 /dev/ttyUSB0 → /dev/ttyACM0 → /dev/ttyAMA0 → /dev/ttyS0

2. 再尝试 I2C：检测 /dev/i2c-1 上是否存在从机 0x2A

3. 串口检测只需设备文件存在且可打开即认为可用，无需额外验证

检测到任意一种方式后即停止检测并锁定使用该方式。无需任何手动配置。

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3、IIC 协议说明

IIC 从机配置

寄存器定义

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4、串口协议说明 (Type-C / UART)

帧格式

每帧固定为 5字节：

波特率

固定 115200 bps。

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5、创建工作空间与目录结构

创建 catkin 工作空间

mkdir -p ~/juxi_speech_ws/src
cd ~/juxi_speech_ws/src

创建 ROS 功能包

catkin_create_pkg juxi_voice rospy std_msgs visualization_msgs

最终目录结构

将本项目提供的文件放置到对应位置：

~/juxi_speech_ws/
├── build/
├── devel/
└── src/
    └── juxi_voice/
        ├── CMakeLists.txt      # (替换为本项目提供的)
        ├── package.xml          # (替换为本项目提供的)
        ├── juxi_voice.rviz      # (新建：RViz预配置文件)
        ├── launch/
        │   └── juxi_voice.launch # (新建：一键启动文件)
        └── scripts/
            ├── voice_node.py     # (新建：语音节点)
            └── rviz_control.py   # (新建：RViz控制节点)

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6、文件内容与放置

文件 1：voice_node.py (语音控制节点)

位置：~/juxi_speech_ws/src/juxi_voice/scripts/voice_node.py

核心功能：

• 自动检测 Type-C / UART / IIC 接线方式

• 统一命令词映射表（114条命令词，与Excel协议表V1完全一致）

• 根据接线方式使用对应的通信后端（串口 / I2C）

关键架构：

# 统一命令数据: ID → (串口字节2, 串口字节3, 命令文本, 播报模式)
CMD_DATA = {
    1:   (0x01, 0x00, "欢迎语", "被"),
    3:   (0x03, 0x00, "你好小犀", "主"),
    14:  (0x00, 0x04, "小车前进", "主"),
    84:  (0xFF, 0x5F, "这是红色", "被"),
    ...
}

# 自动检测函数
def detect_connection():
    # 1. 尝试串口 /dev/ttyUSB0, /dev/ttyACM0, /dev/ttyAMA0, /dev/ttyS0
    # 2. 尝试 I2C /dev/i2c-1 (从机地址 0x2A)
    ...

（完整代码请查看项目提供的 voice_node.py 文件）

文件 2：rviz_control.py (RViz 控制节点)

位置：~/juxi_speech_ws/src/juxi_voice/scripts/rviz_control.py

订阅 /juxi_voice_cmd 话题接收命令文本，根据命令更新立方体可视化。

（完整代码请查看项目提供的 rviz_control.py 文件）

文件 3：CMakeLists.txt 和 package.xml

已在本项目中提供，直接替换 catkin_create_pkg 自动生成的默认文件即可。

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7、编译与运行

编译

cd ~/juxi_speech_ws
catkin_make

环境变量

source ~/juxi_speech_ws/devel/setup.bash
# 或写入 ~/.bashrc
echo "source ~/juxi_speech_ws/devel/setup.bash" >> ~/.bashrc

权限设置

# I2C 权限
sudo chmod 666 /dev/i2c-1
# 串口权限
sudo chmod 666 /dev/ttyUSB0
sudo chmod 666 /dev/ttyACM0
sudo chmod 666 /dev/ttyAMA0
# 或加入用户组
sudo usermod -aG dialout $USER
sudo usermod -aG i2c $USER
# 设置后需要重新登录生效

运行节点

方式一：一键启动（推荐）

cd ~/juxi_speech_ws
source devel/setup.bash
roslaunch juxi_voice juxi_voice.launch

启动时会自动打开语音节点、RViz控制节点和RViz可视化界面。

方式二：分步启动（3 个终端）

终端 1：启动 roscore

roscore

终端 2：语音节点

cd ~/juxi_speech_ws
source devel/setup.bash
rosrun juxi_voice voice_node.py

启动时会显示检测到的接线方式：

[INFO] 自动检测: IIC /dev/i2c-1 (从机地址 0x2A)
[INFO] 语音节点启动完成 - IIC /dev/i2c-1 (从机地址 0x2A)

或

[INFO] 自动检测: UART /dev/ttyUSB0
[INFO] 语音节点启动完成 - UART /dev/ttyUSB0

如果未检测到任何设备：

[FATAL] 未检测到AI语音交互模块！请检查接线 (Type-C / UART / IIC)
[FATAL] 支持的端口: I2C(/dev/i2c-1) | 串口(/dev/ttyUSB0 /dev/ttyACM0 /dev/ttyAMA0 /dev/ttyS0)

终端 3：RViz 控制节点

cd ~/juxi_speech_ws
source devel/setup.bash
rosrun juxi_voice rviz_control.py

终端 4：RViz 可视化（直接加载预配文件，无需手动设置）

rviz -d ~/juxi_speech_ws/src/juxi_voice/juxi_voice.rviz

或者先打开 RViz 再加载：

rviz
# 菜单栏: File → Open Config → 选择 juxi_voice.rviz

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8、RViz 预配说明

juxi_voice.rviz 已预配好以下内容，启动即可使用，无需任何手动操作：

• Fixed Frame：map

• Marker 显示：已订阅 /juxi_visual_marker（单标记）

• MarkerArray 显示：已订阅 /juxi_visual_markers（多标记：机械臂、电量、报警等）

• 视角：从斜上方观察，中心点在原点

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9、使用方法

唤醒

对着模块说 "你好小犀" → 模块回复 "我在"

发指令

• "小车前进" → 方块前进

• "亮红灯" → 方块变红色

• "打开流水灯" → 颜色循环变化

• "报警" → 红色脉冲球体

• "显示电量" → 电量文字

主机触发播报

# 被动播报 (I2C → 写 0xD1, 串口 → 发 FE EF FF XX EE)
rostopic pub /juxi_passive_play std_msgs/String "data: '这是红色'"
# 功能词播报 (I2C → 写 0xD2, 串口 → 发 FE EF 01 00 EE)
rostopic pub /juxi_func_play std_msgs/String "data: '欢迎语'"
# 命令词播报 (I2C → 写 0xD3, 串口 → 发 FE EF 00 04 EE)
rostopic pub /juxi_cmd_play std_msgs/String "data: '小车前进'"

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10、命令词ID对照表

共114条命令词，与命令词播报词协议列表V1_中文.xlsx完全一致。

功能词 (ID 1-10)

命令词 (ID 11-83, 113)

被动播报词 (ID 84-112, 114)

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11、ROS1 话题说明

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12、常见问题排查

1.启动时报"未检测到AI语音交互模块"

检查接线方式对应的设备文件是否存在：

# I2C 接线
ls /dev/i2c-1
sudo i2cdetect -y 1   # 应看到 0x2A

# Type-C 接线
ls /dev/ttyUSB0 /dev/ttyACM0

# UART 接线
ls /dev/ttyAMA0 /dev/ttyS0

2.串口权限报错

sudo chmod 666 /dev/ttyUSB0   # 或 /dev/ttyACM0 等
# 或加入 dialout 用户组（需要重新登录）
sudo usermod -aG dialout $USER

3.I2C 权限报错

sudo chmod 666 /dev/i2c-1
# 或加入 i2c 用户组（需要重新登录）
sudo usermod -aG i2c $USER

4.RViz 里没有方块

• 检查 Fixed Frame 是否为 map

• 检查 Topic 是否为 /juxi_visual_marker

• 确认 rviz_control.py 节点已启动

5.唤醒后说指令没反应

rostopic echo /juxi_voice_cmd

有数据 → RViz 配置问题；无数据 → 接线/通信异常。

6.rosrun 找不到节点

确认已执行过编译和 source：

cd ~/juxi_speech_ws
catkin_make
source devel/setup.bash

7.提示语法错误

# 确认 Python 脚本有执行权限
chmod +x ~/juxi_speech_ws/src/juxi_voice/scripts/voice_node.py
chmod +x ~/juxi_speech_ws/src/juxi_voice/scripts/rviz_control.py

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