【启明智显方案分享】ESP32-S3与GPT AI融合的智能问答嵌入式设备应用解决方案

一、引言

随着物联网(IoT)和人工智能(AI)技术的飞速发展,嵌入式设备正逐渐变得智能化。本解决方案是启明智显通过结合ESP32-S3的低功耗、高性能特性和GPT(Generative Pre-trained Transformer)AI模型,实现一款具备智能问答功能的嵌入式设备。

二、硬件选型与配置

主控制器:ESP32-S3,提供高性能双核处理器、Wi-Fi和蓝牙连接能力,满足智能设备的通信需求。

显示屏:3.5寸彩屏,分辨率480x320,用于显示用户问题和AI回复。

输入设备:触摸屏或外接麦克风(可选),用于接收用户输入的问题(本方案以外接麦克风为主)。

ESP32-S3与GPT AI融合的智能问答嵌入式设备

三、软件设计与实现

1. 系统架构

  • 操作系统:基于FreeRTOS和ESP-IDF(Espressif IoT Development Framework)进行开发。
  • 网络通信:使用ESP32-S3的Wi-Fi模块,实现与AI后台的通信。
  • GUI界面:使用LVGL(Light and Versatile Graphics Library)工具开发用户友好的图形界面。

2. AI后台集成

  • SDK对接:ESP32-S3与GPT AI模型的SDK进行对接。(目前启明智显已对接完成百度、chatgpt等大模型SDK)

3. 功能实现

  • 问题输入:用户通过触摸屏或外接麦克风输入问题。
  • 问题处理:ESP32-S3将问题通过WIFI发送到AI后台(大模型),并等待回答。(输入的语音调用 stt接口进行语音转文字)
  • 结果展示:AI后台返回回答后,利用文本到语音(TTS,
    Text-to-Speech)转换技术将文本转换为语音输出。ESP32-S3将负责处理与AI后台的通信、TTS和STT的接口调用,以及通过Wi-Fi将结果显示在3.5寸彩屏上。

4、用户体验优化

  • 语音转文本:对于外接麦克风输入,应用百度STT语音转文字,使用语音识别技术将语音转换为文本。
  • 文本转语音:可选功能,应用百度TTS文字转语音将AI回复的文本转换为语音输出,提升用户体验。

四、项目亮点

  • 低功耗高性能:ESP32-S3的低功耗特性保证了设备的长时间稳定运行,高性能处理器保证了AI问答的实时性。
  • 智能问答:结合GPT AI模型,实现自然、准确的问题回答。
  • 良好的用户体验:友好的GUI界面和可选的语音输入输出功能,提升了用户体验。

五、应用场景

  • 老人陪伴产品:老人可以通过智能问答设备咨询健康相关问题及设备可以提供新闻、天气、音乐、电影等娱乐资讯,丰富老年人的日常生活、紧急求助语音指令等联系家人或紧急救援服务。
  • 法律服务机器人等客服场景:为用户提供法律法规、合同条款等知识的咨询,帮助用户了解法律知识,解答法律疑问。
  • 教育领域:在教育领域,智能问答设备可以为学生提供个性化的学习辅导。学生可以通过提问的方式获取知识点的解释、例题的讲解等,设备根据学生的学习情况和特点,推荐适合的学习资源,帮助学生提高学习成绩。
  • 智能家居:在智能家居环境中,智能问答设备可以作为家庭控制中心,通过语音指令控制家电设备的开关、调节等功能,实现智能化的家居生活。
  • 金融服务等客服场景:智能问答机器人可以为客户提供投资、理财等方面的咨询服务,同进普及金融知识,通过智能问答设备,用户可以方便地获取金融知识、市场动态等信息,提高金融素养和风险防范能力。
  • 旅游与交通服务机器人等客服场景:智能问答设备可以为游客提供旅游景点的介绍、交通路线、酒店预订等信息查询服务,帮助游客更好地规划行程和享受旅游。在交通出行领域,智能问答设备可以提供实时交通信息、导航服务、车辆调度等功能,帮助用户更便捷地出行。
  • 智能问答功能的儿童玩具:可以作为儿童的学习伙伴,回答儿童关于科学、数学、语言、历史等学科的问题,帮助他们扩展知识面,培养好奇心和求知欲。同时通过互动问答,可以激发儿童对学习的兴趣;智能问答玩具可以陪伴儿童度过愉快的时光,与他们进行有趣的对话和交流,让儿童感受到关爱和陪伴。
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