CN104795068A - 机器人的唤醒控制方法及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人的唤醒控制方法及其控制系统，该方法包括以下步骤：用户语音输入两次唤醒词；阵列麦克风不断侦测声源，并得到两次语音信号；将侦测得到的两次语音信号的语音波形进行匹配，并得到语音波形数据；将该唤醒词保存到数据库中；监听与该语音波形数据相匹配的语音信号；唤醒该机器人后进入待命状态。本发明通过对侦测得到的两次语音信号的语音波形进行匹配，若该语音波形相近似，则将该唤醒词保存在数据库中作为唤醒词使用，以后用户则可以直接通过该唤醒词唤醒机器人；该改进能够有效提高用户对机器人唤醒的机率，并增加了人机互动的乐趣，大大的提高了用户与机器的可交互性及交互体验。

Description

机器人的唤醒控制方法及其控制系统

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人的唤醒控制方法及其控制系统。

背景技术

机器人面临着的世界是一个可以提供复杂信息多变的世界，要使得机器人为人类服务就需要它对各种应用环境都具有相应的信息获取方式和处理方法，同时还需要它可以根据环境的变化做出不同的决策，而机器人一般是通过传感器来输入外部环境信息。

机器人在初次使用时，都需要根据功能不同学习口令或一些常用的唤醒词来唤醒该机器人，传统唤醒机器人的步骤为：接通电源、手动按下开关、初始化系统、用户手动输入用户名和密码。

由于传统机器人每次都要依靠人的双手来操作机器的的开关，大大增加了机器必须依靠人的双手才能被唤醒的依赖性，不利于人双手的解放和机器的智能化。另外，虽然很多机器人都有固定的唤醒词，但每个地区每个人都有自己的讲话习惯、口音、声线特点，很容易造成机器人很难识别用户是否在叫它，导致对机器人唤醒的机率降低。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种机器人的唤醒控制方法及其控制系统，能够有效提高用户对机器人唤醒的机率，并增加了人机互动的乐趣。

为实现上述目的，本发明提供一种机器人的唤醒控制方法，包括以下步骤：

步骤1，用户语音输入两次唤醒词；

步骤2，阵列麦克风不断侦测声源，并得到两次语音信号；

步骤3，将侦测得到的两次语音信号的语音波形进行匹配，并得到语音波形数据；

步骤4，将该唤醒词保存到数据库中；

步骤5，监听与该语音波形数据相匹配的语音信号；

步骤6，唤醒该机器人后进入待命状态。

其中，所述步骤3的具体步骤为：将侦测得到的两次语音信号的语音波形进行匹配判断；若语音波形相匹配，得到语音波形数据，并进入步骤4；若判断不匹配，则退出并结束执行。

其中，所述步骤5的具体步骤为：

步骤51，阵列麦克风不断侦测语音信号；

步骤52，将侦测到的语音信号与语音波形数据进行匹配；若匹配成功，则得到唤醒指令并进入步骤6；若匹配失败，则返回步骤51。

其中，所述步骤6的具体步骤为：

步骤61，将唤醒指令发送给机器人头部MCU，并将该头部MCU唤醒；

步骤62，头部MCU控制机器人转向语音信号方向并进入待命状态。

其中，所述头部MCU通过串口将唤醒指令发送给主控。

为实现上述目的，本发明还提供一种机器人的唤醒控制系统，包括用于输入唤醒词的语音输入模块、用于侦测语音信号的阵列麦克风、用于将侦测得到的两次语音信号的语音波形进行匹配的唤醒匹配模块、用于存储唤醒词的数据库、用于判断监听的语音信号与语音波形数据是否相匹配并唤醒该机器人的主控模块；所述语音输入模块通过阵列麦克风与唤醒匹配模块的输入端电连接，且所述唤醒匹配模块的输出端和数据库分别与主控模块的输入端电连接，且所述语音输入模块还通过阵列麦克风与主控模块的输入端电连接；所述主控模块的输出端与机器人的头部MCU电连接；

用户通过语音输入模块输入两次唤醒词，阵列麦克风不断侦测声源，并得到两次语音信号；在唤醒匹配模块内该两次语音信号进行匹配并得到语音波形数据；将语音波形数据对应的该唤醒词保存到数据库中；主控模块将监听得到的语音信号与唤醒词的语音波形数据进行匹配，匹配则唤醒该机器人的头部MCU并进入待命状态。

其中，该系统还包括用于播放相应语音的语音输出模块和用于接收主控模块信号并进行显示的显示模块；所述语音输出模块和显示模块分别与主控模块的输出端电连接。

其中，所述唤醒匹配模块包括用于接收语音信号的接收单元、用于匹配两次语音信号的匹配单元、用于发送匹配结果的发送单元；所述阵列麦克风通过接收单元与匹配单元的输入端连接，且所述匹配单元的输出端通过发送单元分别与数据库及主控模块连接。

其中，所述主控模块与唤醒匹配模块的发送单元通过异步收发传输器连接。

其中，所述头部MCU通过串口与主控模块连接。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的机器人的唤醒控制方法及其控制系统，通过对侦测得到的两次语音信号的语音波形进行匹配，若该语音波形相近似，则将该唤醒词保存在数据库中作为唤醒词使用，以后用户则可以直接通过该唤醒词唤醒机器人；与传统的操作相比，本发明操作简单，同时，在机器人学习完唤醒词后用户就可以在以后直接通过唤醒词来唤醒机器，因此用户可在较短的时间内唤醒机器人；该改进能够有效提高用户对机器人唤醒的机率，并增加了人机互动的乐趣，大大的提高了用户与机器的可交互性及交互体验。而且，该机器人的唤醒词可根据每个地区每个人的讲话习惯、口音、声线特点进行确定语音信号波形，提高了使用的便捷性。

附图说明

图1为本发明的机器人的唤醒控制方法的工作流程图；

图2为本发明的机器人的唤醒控制系统的工作方框图。

主要元件符号说明如下：

10、语音输入模块           11、阵列麦克风

12、唤醒匹配模块           13、数据库

14、主控模块               15、头部MCU

16、语音输出模块           17、显示模块

121、接收单元              122、匹配单元

123、发送单元。

具体实施方式

为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。

请参阅图1，本发明的机器人的唤醒控制方法，包括以下步骤：

步骤S1，用户语音输入两次唤醒词；用户在输入唤醒词之前，需要对该机器人进行初始化，用户可对该机器人说：“语音训练”，机器人进入语音训练界面，点击屏幕，提示用户开始语音输入唤醒词。

步骤S2，阵列麦克风不断侦测声源，并得到两次语音信号；该阵列麦克风包括多个安设在机器人周围的麦克风，可从多个方向进行接收语音信号。

步骤S3，将侦测得到的两次语音信号的语音波形进行匹配，并得到语音波形数据；该步骤的具体步骤为：将侦测得到的两次语音信号的语音波形进行匹配判断；若语音波形相匹配，得到语音波形数据，并进入步骤S4；若判断不匹配，则退出并结束执行。

步骤S4，将该唤醒词保存到数据库中；用户下次可直接通过该唤醒词唤醒机器人，不用手动操作；

步骤S5，监听与该语音波形数据相匹配的语音信号；具体步骤为：步骤S51，阵列麦克风不断侦测语音信号；步骤S52，将侦测到的语音信号与语音波形数据进行匹配；若匹配成功，则得到唤醒指令并进入步骤S6；若匹配失败，则返回步骤S51进行监听。

步骤S6，唤醒该机器人后进入待命状态,该步骤具体包括步骤S61，将唤醒指令发送给机器人头部MCU，并将该头部MCU唤醒；步骤S62，头部MCU控制机器人转向语音信号方向并进入待命状态。头部MCU通过串口将唤醒指令发送给主控。

相较于现有技术的情况，本发明提供的机器人的唤醒控制方法，通过对侦测得到的两次语音信号的语音波形进行匹配，若该语音波形相近似，则将该唤醒词保存在数据库中作为唤醒词使用，以后用户则可以直接通过该唤醒词唤醒机器人；与传统的操作相比，本发明操作简单，同时，在机器人学习完唤醒词后用户就可以在以后直接通过唤醒词来唤醒机器，因此用户可在较短的时间内唤醒机器人；该改进能够有效提高用户对机器人唤醒的机率，并增加了人机互动的乐趣，大大的提高了用户与机器的可交互性及交互体验。而且，该机器人的唤醒词可根据每个地区每个人的讲话习惯、口音、声线特点进行确定语音信号波形，提高了使用的便捷性。

请进一步参阅图2，本发明还提供一种机器人的唤醒控制系统，包括用于输入唤醒词的语音输入模块10、用于侦测语音信号的阵列麦克风11、用于将侦测得到的两次语音信号的语音波形进行匹配的唤醒匹配模块12、用于存储唤醒词的数据库13、用于判断监听的语音信号与语音波形数据是否相匹配并唤醒该机器人的主控模块14；语音输入模块10通过阵列麦克风11与唤醒匹配模块12的输入端电连接，且唤醒匹配模块12的输出端和数据库13分别与主控模块14的输入端电连接，且语音输入模块10还通过阵列麦克风11与主控模块14的输入端电连接；主控模块14的输出端与机器人的头部MCU15电连接；

用户通过语音输入模块10输入两次唤醒词，阵列麦克风11不断侦测声源，并得到两次语音信号；在唤醒匹配模块12内该两次语音信号进行匹配并得到语音波形数据；将语音波形数据对应的该唤醒词保存到数据库13中；主控模块14将监听得到的语音信号与唤醒词的语音波形数据进行匹配，匹配则唤醒该机器人的头部MCU15并进入待命状态。

相较于现有技术的情况，本发明提供的机器人的唤醒控制系统，通过唤醒匹配模块12对侦测得到的两次语音信号的语音波形进行匹配，若该语音波形相近似，则将该唤醒词保存在数据库13中作为唤醒词使用，以后用户则可以直接通过该唤醒词唤醒机器人；与传统的操作相比，本发明操作简单，同时，在机器人学习完唤醒词后用户就可以在以后直接通过唤醒词来唤醒机器，因此用户可在较短的时间内唤醒机器人；该改进能够有效提高用户对机器人唤醒的机率，并增加了人机互动的乐趣，大大的提高了用户与机器的可交互性及交互体验。而且，该机器人的唤醒词可根据每个地区每个人的讲话习惯、口音、声线特点进行确定语音信号波形，提高了使用的便捷性

在本实施例中，该系统还包括用于播放相应语音的语音输出模块16和用于接收主控模块14信号并进行显示的显示模块17；语音输出模块16和显示模块17分别与主控模块14的输出端电连接。

在本实施例中，唤醒匹配模块12包括用于接收语音信号的接收单元121、用于匹配两次语音信号的匹配单元122、用于发送匹配结果的发送单元123；阵列麦克风11通过接收单元121与匹配单元122的输入端连接，且匹配单元122的输出端通过发送单元123分别与数据库13及主控模块14连接。主控模块14与唤醒匹配模块12的发送单元123通过异步收发传输器连接，头部MCU15通过串口与主控模块14连接。

本发明唤醒词确定后，下次用户只要对该机器人呼叫该唤醒词即可，通过阵列麦克风11不断侦测语音信号，再主控模块14将得到的声音信号与数据库中调用的唤醒词进行匹配，若两者的语音波形相匹配，则即可唤醒头部MCU15唤醒；该机器人在未收到该唤醒词之前是处于处于待机状态，节省耗电量，延长使用时间。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种机器人的唤醒控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，用户语音输入两次唤醒词；

步骤2，阵列麦克风不断侦测声源，并得到两次语音信号；

步骤3，将侦测得到的两次语音信号的语音波形进行匹配，并得到语音波形数据；

步骤4，将该唤醒词保存到数据库中；

步骤5，监听与该语音波形数据相匹配的语音信号；

步骤6，唤醒该机器人后进入待命状态。

2.根据权利要求1所述的机器人的唤醒控制方法，所述步骤3的具体步骤为：将侦测得到的两次语音信号的语音波形进行匹配判断；若语音波形相匹配，得到语音波形数据，并进入步骤4；若判断不匹配，则退出并结束执行。

3.根据权利要求1所述的机器人的唤醒控制方法，所述步骤5的具体步骤为：

步骤51，阵列麦克风不断侦测语音信号；

步骤52，将侦测到的语音信号与语音波形数据进行匹配；若匹配成功，则得到唤醒指令并进入步骤6；若匹配失败，则返回步骤51。

4.根据权利要求1所述的机器人的唤醒控制方法，所述步骤6的具体步骤为：

步骤61，将唤醒指令发送给机器人头部MCU，并将该头部MCU唤醒；

步骤62，头部MCU控制机器人转向语音信号方向并进入待命状态。

5.根据权利要求1所述的机器人的唤醒控制方法，所述头部MCU通过串口将唤醒指令发送给主控。

6.一种机器人的唤醒控制系统，其特征在于，包括用于输入唤醒词的语音输入模块、用于侦测语音信号的阵列麦克风、用于将侦测得到的两次语音信号的语音波形进行匹配的唤醒匹配模块、用于存储唤醒词的数据库、用于判断监听的语音信号与语音波形数据是否相匹配并唤醒该机器人的主控模块；所述语音输入模块通过阵列麦克风与唤醒匹配模块的输入端电连接，且所述唤醒匹配模块的输出端和数据库分别与主控模块的输入端电连接，且所述语音输入模块还通过阵列麦克风与主控模块的输入端电连接；所述主控模块的输出端与机器人的头部MCU电连接；

用户通过语音输入模块输入两次唤醒词，阵列麦克风不断侦测声源，并得到两次语音信号；在唤醒匹配模块内该两次语音信号进行匹配并得到语音波形数据；将语音波形数据对应的该唤醒词保存到数据库中；主控模块将监听得到的语音信号与唤醒词的语音波形数据进行匹配，匹配则唤醒该机器人的头部MCU并进入待命状态。

7.根据权利要求6所述的机器人的唤醒控制系统，该系统还包括用于播放相应语音的语音输出模块和用于接收主控模块信号并进行显示的显示模块；所述语音输出模块和显示模块分别与主控模块的输出端电连接。

8.根据权利要求6所述的机器人的唤醒控制系统，所述唤醒匹配模块包括用于接收语音信号的接收单元、用于匹配两次语音信号的匹配单元、用于发送匹配结果的发送单元；所述阵列麦克风通过接收单元与匹配单元的输入端连接，且所述匹配单元的输出端通过发送单元分别与数据库及主控模块连接。

9.根据权利要求8所述的机器人的唤醒控制系统，所述主控模块与唤醒匹配模块的发送单元通过异步收发传输器连接。

10.根据权利要求6所述的机器人的唤醒控制系统，所述头部MCU通过串口与主控模块连接。