基于微信公眾號(hào)的智能玩具系統(tǒng)研究

蔣遷謙　勞建成

摘要：文章提出了一種基于微信公眾號(hào)的智能玩具系統(tǒng)，智能玩具與移動(dòng)終端連接，家長(zhǎng)可以通過(guò)移動(dòng)終端遠(yuǎn)程控制智能玩具為孩子唱歌、講故事，也可與孩子進(jìn)行語(yǔ)言聊天。本系統(tǒng)為家長(zhǎng)提供了一個(gè)能夠?qū)υ捄⑼⒍喾交?dòng)、快樂(lè)教學(xué)的智能玩具。

關(guān)鍵詞：微信公眾號(hào)；智能玩具；遠(yuǎn)程控制

傳統(tǒng)的玩具性能和娛樂(lè)性單一，并且主要是建立在傳統(tǒng)的制造業(yè)基礎(chǔ)上的，機(jī)械和設(shè)計(jì)是它最主要的技術(shù)含量，傳統(tǒng)玩具因缺乏交互性逐漸被智能玩具所取代。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，玩具市場(chǎng)將面臨互聯(lián)網(wǎng)的沖擊，而在親子玩具領(lǐng)域尤為明顯，未來(lái)該領(lǐng)域必將成為商家必爭(zhēng)之地。相對(duì)于傳統(tǒng)玩具，智能玩具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：首先，智能玩具有協(xié)調(diào)身體機(jī)能的作用，通過(guò)玩具可以逐步建立孩子的手腳協(xié)調(diào)、手眼配合的能力；其次，智能玩具具有練習(xí)社交活動(dòng)的作用，在與他人互動(dòng)的時(shí)候，不知不覺(jué)間培養(yǎng)孩子的社交能力；最后，智能玩具不論從設(shè)計(jì)還是存儲(chǔ)內(nèi)容上，都是輔助孩子認(rèn)識(shí)世界的有效工具。本文將微信公眾號(hào)與智能玩具進(jìn)行綁定，多個(gè)家庭成員可以利用智能玩具進(jìn)行收發(fā)消息，即使父母和孩子身處不同國(guó)度、空間，只需在WiFi環(huán)境中，高保真麥克風(fēng)及喇叭就能清晰真實(shí)地讓原聲再現(xiàn)，讓親密的對(duì)話打破時(shí)空限制。

1.系統(tǒng)架構(gòu)

如圖1所示，系統(tǒng)由4個(gè)部分組成，分別為玩具終端、阿里云服務(wù)器、微信服務(wù)器、手機(jī)APP。

從整體架構(gòu)圖中可以看出容易解析數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程，現(xiàn)分析數(shù)據(jù)從玩具終端到手機(jī)APP端的傳輸過(guò)程：玩具終端經(jīng)攝像頭通過(guò)WiFi局域網(wǎng)把圖片發(fā)送到本地服務(wù)器端暫時(shí)存儲(chǔ)（阿里云服務(wù)器），然后再通過(guò)微信服務(wù)器與微信服務(wù)器的數(shù)據(jù)交互，再把數(shù)據(jù)通過(guò)微信服務(wù)器傳達(dá)到手機(jī)終端。要使整個(gè)系統(tǒng)能夠正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，只需用戶手機(jī)上裝有微信軟件即可。

2.智能玩具

根據(jù)系統(tǒng)的需求，硬件終端需要用到的功能有音頻信號(hào)收集，音頻信號(hào)播放，視頻錄制并需要wiFi提供上網(wǎng)功能，同時(shí)還需要物理按鍵操作。根據(jù)以上的要求，這些功能幾乎涵蓋了嵌入式硬件開(kāi)發(fā)的各種模塊。綜合考慮，本次選取全志A20為主控芯片，該芯片接口豐富，方便產(chǎn)品在后續(xù)升級(jí)進(jìn)行功能擴(kuò)展。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.1阿里云服務(wù)器

阿里云服務(wù)器給手機(jī)微信端和遠(yuǎn)程終端提供一個(gè)交互的平臺(tái)，作為數(shù)據(jù)交互的中轉(zhuǎn)站，承擔(dān)著數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)、發(fā)布等關(guān)鍵任務(wù)。概括地說(shuō)，阿里云作為中轉(zhuǎn)站實(shí)現(xiàn)了3個(gè)功能：（1）獲取微信服務(wù)器發(fā)過(guò)來(lái)的消息；（2）實(shí)現(xiàn)自己的業(yè)務(wù)邏輯；（3）發(fā)送返回消息給微信服務(wù)器。

2.2微信公眾號(hào)

微信公眾號(hào)分為3類(lèi)：訂閱號(hào)、服務(wù)號(hào)和企業(yè)號(hào)。其中，服務(wù)號(hào)是為企業(yè)和組織提供更強(qiáng)大的業(yè)務(wù)服務(wù)與用戶管理能力，主要偏向服務(wù)類(lèi)交互。家長(zhǎng)需要通過(guò)微信公眾號(hào)遠(yuǎn)程控制智能玩具，與孩子互動(dòng)，因此服務(wù)號(hào)最契合系統(tǒng)的需求。

微信客戶端是智能玩具實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的重要部分。微信客戶端主要有以下幾個(gè)功能：（1）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制智能玩具音頻，視頻的上傳及下載；（2）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程推送歌曲至智能玩具及智能玩具資源列表的更新（3）實(shí)現(xiàn)故事的播放以及音頻的變聲播放。

2.2.1微信公眾號(hào)與智能玩具終端進(jìn)行綁定

微信公眾號(hào)需要與智能硬件通信，需要硬件具有唯一性標(biāo)識(shí)，而微信平臺(tái)提供的接口，可以生成多個(gè)帶有不同參數(shù)的二維碼，智能玩具終端可以將此作為自己的唯一標(biāo)識(shí)符，微信公眾號(hào)通過(guò)調(diào)取微信掃一掃功能接口，掃描玩具終端的二維碼，進(jìn)行綁定。

2.2.2為智能玩具配置網(wǎng)絡(luò)

為了保證玩具的安全性，玩具并不具備屏幕。為玩具的設(shè)備配置網(wǎng)絡(luò)的方法有兩種：一種是使玩具進(jìn)入配置模式，利用手機(jī)廣播路由器密碼，玩具收到以后自動(dòng)連接網(wǎng)絡(luò)，另一種使玩具先進(jìn)入App模式，手機(jī)連接玩具后，把ssid跟密碼發(fā)送給玩具終端。本文采取的是第一種方法，首先由微信公眾號(hào)將智能玩具所在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的WiFi名稱及密碼填入微信公眾號(hào)開(kāi)發(fā)網(wǎng)頁(yè)的表單內(nèi)，網(wǎng)頁(yè)會(huì)將其轉(zhuǎn)化為二維碼，再讓玩具進(jìn)去配置模式，并調(diào)取玩具的攝像頭掃描該二維碼，經(jīng)過(guò)后臺(tái)解析玩具端就能連接網(wǎng)絡(luò)。

2.2.3遠(yuǎn)程遙控玩具

智能玩具就終端與阿里云服務(wù)器之間采用socket通信協(xié)議，玩具終端定時(shí)發(fā)送心跳包給阿里云服務(wù)器，若微信服務(wù)器收到指令，則將該指令轉(zhuǎn)發(fā)給智能玩具，進(jìn)而執(zhí)行響應(yīng)的操作。

2.2.4更新資源列表

傳統(tǒng)玩具因?yàn)椴荒芙换ィ婢咧荒艽鎯?chǔ)出廠時(shí)自帶的多媒體資源。隨著小孩的年齡增長(zhǎng)，自帶的多媒體資源早己不能滿足家長(zhǎng)的教育需求，實(shí)時(shí)更新玩具多媒體資源的需求應(yīng)運(yùn)而生。家長(zhǎng)在微信公眾號(hào)上挑選合適的多媒體資源，并將該資源推送至服務(wù)器，服務(wù)器收到資源后保存在本地，等待與微信公眾號(hào)綁定的玩具終端上線后，再讓玩具終端執(zhí)行下載的命令，玩具終端下載之后，及時(shí)更新服務(wù)器中存儲(chǔ)的資源列表，以待微信公眾號(hào)實(shí)時(shí)查看玩具終端中的資源。

3.智能教育服務(wù)系統(tǒng)的展望

在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，玩具與人的雙向互動(dòng)不斷加強(qiáng)，教育益智類(lèi)，健康類(lèi)、穿戴式產(chǎn)品大行其道，成為世界新一輪的趨勢(shì)。本文利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種基于微信公眾號(hào)面向嬰幼兒的智能玩具。玩具本身可以通過(guò)按鍵執(zhí)行相應(yīng)的操作（唱歌、講故事、聽(tīng)廣播等），也可以與綁定的微信公眾號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程語(yǔ)音會(huì)話，根據(jù)孩子的要求，由微信公眾號(hào)遠(yuǎn)程控制玩具執(zhí)行相應(yīng)的命令。隨著孩子年齡的增長(zhǎng)，微信公眾號(hào)可以不斷更新智能玩具內(nèi)部資源，以此來(lái)適應(yīng)孩子更高的需求，本設(shè)計(jì)增強(qiáng)玩具交互性的同時(shí)也提升了孩子對(duì)獲取知識(shí)的興趣。