CN108670128A - 语音控制扫地机器人的方法和扫地机器人 - Google Patents

语音控制扫地机器人的方法和扫地机器人 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了语音控制扫地机器人的方法和扫地机器人，其中方法包括通过语音采集器采集当前用户的第一语音信号；判断第一语音信号是否与预设语音唤醒指令相匹配；若是，则唤醒扫地机器人进入工作状态；若否，则提示输入的第一语音信号错误。通过对用户声音信息的采集与识别，实现对扫地机器人语音控制的效果，极大地提高了用户的使用体验。

Description

语音控制扫地机器人的方法和扫地机器人
技术领域
本发明涉及智能家用电器技术领域，特别是涉及一种语音控制扫地机器人的方法和扫地机器人。
背景技术
随着人们生活节奏的加快，扫地机器人在实际生活中扮演的角色越来越重要，现有的扫地机器人在完成清扫工作以及充电动作时都是需要使用操控设备来控制扫地机器人达到控制扫地机器人清扫工作，在用户扫地机器人操控设备找不到的情况下，用户无法有效的控制扫地机器人，使用户在扫地机器人使用过程中很不方便，给用户带来不良体验。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种语音控制扫地机器人的方法和扫地机器人，旨在解决现有的扫地机器人必须依靠操控设备来达到控制扫地机器人的技术问题。
本发明提出一种语音控制扫地机器人的方法，扫地机器人包括语音采集器，包括：通过所述语音采集器采集当前用户的第一语音信号；判断所述第一语音信号是否与预设语音唤醒指令相匹配；若是，则唤醒所述扫地机器人进入工作状态。
进一步地，所述唤醒所述扫地机器人进入工作状态的步骤，包括：通过所述语音采集器采集用户的第二语音信号；判断所述第二语音信号是否与数据库中预存储的指定语音控制命令相匹配；若是，则控制所述扫地机器人根据所述指定语音控制命令按照预设规则进行工作。
进一步地，所述通过所述语音采集器采集当前用户的第一语音信号的步骤之后，包括：识别所述第一语音信号的声纹特征；通过比较所述声纹特征与预存声纹特征的相似度，判断所述当前用户是否为所述预存声纹特征对应的预存用户；若是，则生成判断所述第一语音信号是否与预设语音唤醒指令相匹配的指令。
进一步地，所述识别所述第一语音信号的声纹特征的步骤之前，包括:通过收集到的所述预存用户的语音信号更新训练集的正负样本；将更新后的训练集输入神经网络进行声纹特征识别模型的更新训练；根据声纹特征识别模型更新训练输出的优化权重参数，调整声纹特征的识别阈值。
进一步地，所述通过所述语音采集器采集当前用户的第一语音信号的步骤之后，包括：判断所述第一语音信号是否为预设的指定方言；若是，则调用所述指定方言对应的预设语音唤醒指令。
本发明还提供一种扫地机器人，扫地机器人包括语音采集器，包括：语音采集模块，用于通过所述语音采集器采集当前用户的第一语音信号；判断模块，用于判断所述第一语音信号是否与预设语音唤醒指令相匹配；唤醒模块，用于在所述判断模块判断为是时，唤醒所述扫地机器人进入工作状态。
进一步地，所述唤醒模块包括：语音采集子模块，用于通过所述语音采集器采集用户的第二语音信号；判断子模块，用于判断所述第二语音信号是否与数据库中预存储的指定语音控制命令相匹配；控制子模块，用于在所述判断子模块判断为是时，控制所述扫地机器人根据所述指定语音控制命令按照预设规则进行工作。
进一步地，所述语音采集模块包括：语音识别子模块，用于识别所述第一语音信号的声纹特征；判断识别子模块，用于通过比较所述声纹特征与预存声纹特征的相似度，判断所述当前用户是否为所述预存声纹特征对应的预存用户；命令生成子模块，用于在所述判断识别子模块判断为是时，生成判断所述第一语音信号是否与预设语音唤醒指令相匹配的指令。
进一步地，所述语音采集模块还包括：语音更新训练子模块，用于通过收集到的所述预存用户的语音信号更新训练集的正负样本；神经网络更新训练子模块，用于将更新后的训练集输入神经网络进行声纹特征识别模型的更新训练；阈值调整子模块，用于根据声纹特征识别模型更新训练输出的优化权重参数，调整声纹特征的识别阈值。
进一步地，还包括：方言判断模块，用于判断所述第一语音信号是否为预设的指定方言；方言唤醒模块，用于在所述方言判断模块判断为是时，调用所述指定方言对应的预设语音唤醒指令。
本发明提供的语音控制扫地机器人的方法和扫地机器人，通过对用户声音信息的采集与识别，实现对扫地机器人语音控制的效果，极大地提高了用户的使用体验。
附图说明
图1是本发明语音控制扫地机器人的方法的流程示意图；
图2是本发明扫地机器人的结构示意图；
图3是本发明扫地机器人的唤醒模块的结构示意图；
图4是本发明扫地机器人的语音采集模块一实施例的结构示意图；
图5是本发明扫地机器人的语音采集模块的另一实施例的结构示意图；
图6是本发明扫地机器人的另一实施例的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1，本发明一种语音控制扫地机器人的方法，扫地机器人包括语音采集器，包括：
S1、通过语音采集器采集当前用户的第一语音信号；
S2、判断第一语音信号是否与预设语音唤醒指令相匹配；
S3、若是，则唤醒扫地机器人进入工作状态。
本实施例中，用户在日常使用扫地机器人时，如果扫地机器人没有语音控制功能，用户只能使用操控设备对扫地机器人进行操控。当扫地机器人进到了茶几底下时或操控设备找不到时，用户就无法对扫地机器人及时有效的控制。本实施例中，语音采集器通常为麦克风阵列，用于声音信号的输入以及对声音的降噪；预设语音唤醒指令为预先设置在扫地机器人中设置的唤醒指令，例如“你好扫地机器人”等；本实施例中，扫地机器人设置有控制单元，控制单元会对扫地机器人接收到的第一语音信号进行处理判断。
本实施例中，通过扫地机器人上的麦克风阵列，接收用户的第一语音信号，控制单元将第一语音信号解析并与扫地机器人内预设的语音唤醒指令对比，判断所接收到的第一语音信号是否是预设的唤醒指令，在控制单元判断所接收到的第一语音信号是预设的唤醒指令时，扫地机器人将会被唤醒，进入到工作状态；若经过控制单元判断，所接收到的第一语音信号不是预设的唤醒指令，则扫地机器人将会向用户发出提示，表示输入的指令不正确。
其中，S3、若是，唤醒扫地机器人进入工作状态的步骤，包括：
S31、通过语音采集器采集用户的第二语音信号；
S32、判断第二语音信号是否与数据库中预存储的指定语音控制命令相匹配；
S33、若是，则控制扫地机器人根据指定语音控制命令按照预设规则进行工作。
本实施例中，扫地机器人预先设置有控制命令，用以对扫地机器人的行动进行控制，这个控制命令包括“清扫，前进，后退”等；本实施例中，预设规则为解析第二语音信号所包含的控制指令，控制扫地机器人根据控制指令运行。
在唤醒扫地机器人以后，麦克风阵列接收用户的第二语音信号，控制单元将第二语音信号与扫地机器人数据库中预存储的指定语音控制命令相匹配，判断接收到的第二语音信号是否是预存储的指定语音控制命令，若经过判断，第二语音信号是扫地机器人的指定语音控制命令，则扫地机器人根据第二语音信号所包含的控制命令，进行工作。
本实施例中，还可以是在扫地机器人中预设路径规划功能，对扫地机器人发送多个控制命令，扫地机器人将控制命令依次记录且按照控制指令运行，如“前进清扫两分钟，左转清扫两分钟”。
通过语音采集器采集当前用户的第一语音信号的步骤S1，包括：
S11、识别第一语音信号的声纹特征；
S12、通过比较声纹特征与预存声纹特征的相似度，判断当前用户是否为预存声纹特征对应的预存用户；
S13、若是，则生成判断第一语音信号是否与预设语音唤醒指令相匹配的指令。
本实施例中，扫地机器人具有声纹识别功能，能够识别用户的声纹信息，在接收到第一语音信号以后，还将对所发出唤醒指令的声纹进行对比。
本实施例中，在扫地机器人接收到第一语音信号后，控制单元将对第一语音信号的声纹特征进行识别，通过第一语音信号中的声纹特征与预存声纹特征的比较相似度，判断当前用户是否为预存声纹特征对应的预存用户，若经过判断是预存的用户，将会继续进行后续的判断过程，即判断这个第一语音信号中是否包含唤醒指令。
通过语音采集器采集当前用户的第一语音信号的步骤S1，还包括：
S14、通过收集到的预存用户的语音信号更新训练集的正负样本；
S15、将更新后的训练集输入神经网络进行声纹特征识别模型的更新训练；
S16、根据声纹特征识别模型更新训练输出的优化权重参数，调整声纹特征的识别阈值。
本实施例中，扫地机器人还具有学习改进能力，提升扫地机器人的语音识别能力；本实施例中，正样本为用户的声纹特征，此声纹特征包括用户不同状态时对同一语音信息的声纹特征。负样本为除此声纹特征以外的其他信息。
扫地机器人建立一个训练集，训练集包括正负样本，通过不断收集用户的预存语音信号，不断更新训练集中的正样本，增加正样本的比例，将更新后的训练集在经过神经网络进行声纹特征识别模型的更新训练，经过声纹特征识别模型更新训练输出的优化权重参数，根据这个权重参数，不断调整声纹特征的识别阈值，扩大能够识别的声纹特征，进一步提高扫地机器人的识别度。
语音采集器采集当前用户的第一语音信号的S1步骤之后，包括：
S5、判断第一语音信号是否为预设的指定方言；
S6、若是，则调用指定方言对应的预设语音唤醒指令。
本实施例中，扫地机器人具有方言识别能力。
本实施例中，在扫地机器人接收到第一语音信号以后，控制单元将会对第一语音信号判断，判断是否为预设的指定方言，若控制单元经过判断，属于预设的指定方言，则将会调用预设在扫地机器人中的指定方言对应的预存语音唤醒指令。且扫地机器人将会不断学习方言中的声纹特征，提高方言识别率。
本实施例中，扫地机器人还具有通信交互功能，用户可以通过手机等通讯工具控制扫地机器人，可以在扫地机器人操控设备丢失时，还可以对扫地机器人进行操控。
本发明还提供一种扫地机器人，扫地机器人包括语音采集器，包括：
语音采集模块1，用于通过语音采集器采集当前用户的第一语音信号；
判断模块2，用于判断第一语音信号是否与预设语音唤醒指令相匹配；
唤醒模块3，用于在判断模块2判断为是时，唤醒扫地机器人进入工作状态。
本实施例中，用户在日常使用扫地机器人时，如果扫地机器人没有语音控制功能，用户只能使用操控设备对扫地机器人进行操控，当扫地机器人进到了茶几底下时或操控设备找不到时，用户就无法对扫地机器人及时有效的控制。本实施例中，语音采集器通常为麦克风阵列，用于声音信号的输入以及对声音的降噪；预设语音唤醒指令为预先设置在扫地机器人中设置的唤醒指令，例如“你好扫地机器人”等。
本实施例中，通过扫地机器人的语音采集模块1，接收用户的第一语音信号，判断模块2将第一语音信号解析并与扫地机器人内预设的语音唤醒指令对比，判断所接受到的第一语音信号是否是预设的唤醒指令，在判断模块2经过判断若所接受到的第一语音信号是预设的唤醒指令，则扫地机器人将会被唤醒模块3唤醒，进入到工作状态；若经过判断模块2判断，所接受到的第一语音信号不是预设的唤醒指令，则将会向用户发出提示，表示输入的指令不正确。
在一个实施例中，唤醒模块3包括：
语音采集子模块21，用于通过语音采集器采集用户的第二语音信号；
判断子模块22，用于判断第二语音信号是否与数据库中预存储的指定语音控制命令相匹配；
控制子模块23，用于在判断子模块22判断为是时，控制扫地机器人根据指定语音控制命令按照预设规则进行工作。
本实施例中，扫地机器人预先设置有控制命令，用以对扫地机器人的行动进行控制，这个控制命令包括“清扫，前进，后退”等；本实施例中，预设规则为解析第二语音信号所包含的控制指令，控制扫地机器人根据控制指令运行。
在唤醒扫地机器人以后，语音采集子模块21接收用户的第二语音信号，判断子模块22将第二语音信号与扫地机器人数据库中预存储的指定语音控制命令相匹配，判断接收到的第二语音信号是否是预存储的指定语音控制命令，若经过判断，第二语音信号是扫地机器人的指定语音控制命令，则控制子模块23根据第二语音信号所包含的控制命令，进行工作。
本实施例中，还可以是在扫地机器人中预设路径规划功能，对扫地机器人发送多个控制命令，扫地机器人将控制命令依次记录且按照控制指令运行，如“前进清扫两分钟，左转清扫两分钟”。
在一个实施例中，语音采集模块1包括：
语音识别子模块11，用于识别第一语音信号的声纹特征；
判断识别子模块12，用于通过比较声纹特征与预存声纹特征的相似度，判断当前用户是否为预存声纹特征对应的预存用户；
命令生成子模块13，用于在判断识别子模块12判断为是时，生成判断第一语音信号是否与预设语音唤醒指令相匹配的指令。
本实施例中，扫地机器人具有声纹识别功能，能够识别用户的声纹信息，在接收到第一语音信号以后，还将对所发出唤醒指令的声纹进行对比。
本实施例中，在扫地机器人接收到第一语音信号后，语音识别子模块11判断识别子模块12将对第一语音信号的声纹特征进行识别，通过第一语音信号中的声纹特征与预存声纹特征的比较相似度，判断当前用户是否为预存声纹特征对应的预存用户，若经过判断是预存的用户，命令生成子模块13将会发送一个继续进行后续的判断过程的命令，即判断这个第一语音信号中是否包含唤醒指令。
在一个实施例中，语音采集模块1还包括：
语音更新训练子模块14，用于通过收集到的预存用户的语音信号更新训练集的正负样本；
神经网络更新训练子模块15，用于将更新后的训练集输入神经网络进行声纹特征识别模型的更新训练；
阈值调整子模块16，用于根据声纹特征识别模型更新训练输出的优化权重参数，调整声纹特征的识别阈值。
本实施例中，扫地机器人还具有学习改进能力，提升扫地机器人的语音识别能力；本实施例中，正样本为用户的声纹特征，此声纹特征包括用户不同状态时对同一语音信息的声纹特征。负样本为除此声纹特征以外的其他信息。
语音更新训练子模块14建立一个训练集，训练集包括正负样本，通过不断收集用户的预存语音信号，不断更新训练集中的正样本，增加正样本的比例，将更新后的训练集在神经网络更新训练子模块15经过神经网络进行声纹特征识别模型的更新训练，经过声纹特征识别模型更新训练输出的优化权重参数，根据这个权重参数，阈值调整子模块16不断调整声纹特征的识别阈值，扩大能够识别的声纹特征，进一步提高扫地机器人的识别度。
在一个实施例中，还包括：
方言判断模块5，用于判断第一语音信号是否为预设的指定方言；
方言唤醒模块6，用于在方言判断模块5判断为是时，调用指定方言对应的预设语音唤醒指令。
本实施例中，扫地机器人具有方言识别能力。
本实施例中，在扫地机器人接收到第一语音信号以后，方言判断模块5将会对第一语音信号判断，判断是否为预设的指定方言，若方言判断模块5经过判断，属于预设的指定方言，方言唤醒模块6则将会调用预设在扫地机器人中的指定方言对应的预存语音唤醒指令。且扫地机器人将会不断学习方言中的声纹特征，提高方言识别率。
本实施例中，扫地机器人还具有通信交互功能，用户可以通过手机等通讯工具控制扫地机器人，可以在扫地机器人操控设备丢失时，还可以对扫地机器人进行操控。
综上，本发明提供的语音控制扫地机器人的方法和扫地机器人，通过对用户声音信息的采集与识别，实现对扫地机器人语音控制的效果，极大地提高了用户的使用体验。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种语音控制扫地机器人的方法，其特征在于，扫地机器人包括语音采集器，包括：
通过所述语音采集器采集当前用户的第一语音信号；
判断所述第一语音信号是否与预设语音唤醒指令相匹配；
若是，则唤醒所述扫地机器人进入工作状态。
2.如权利要求1所述语音控制扫地机器人的方法，其特征在于，所述唤醒所述扫地机器人进入工作状态的步骤，包括：
通过所述语音采集器采集用户的第二语音信号；
判断所述第二语音信号是否与数据库中预存储的指定语音控制命令相匹配；
若是，则控制所述扫地机器人根据所述指定语音控制命令按照预设规则进行工作。
3.如权利要求1所述语音控制扫地机器人的方法，其特征在于，所述通过所述语音采集器采集当前用户的第一语音信号的步骤之后，包括：
识别所述第一语音信号的声纹特征；
通过比较所述声纹特征与预存声纹特征的相似度，判断所述当前用户是否为所述预存声纹特征对应的预存用户；
若是，则生成判断所述第一语音信号是否与预设语音唤醒指令相匹配的指令。
4.如权利要求3所述语音控制扫地机器人的方法，其特征在于，所述识别所述第一语音信号的声纹特征的步骤之前，包括:
通过收集到的所述预存用户的语音信号更新训练集的正负样本；
将更新后的训练集输入神经网络进行声纹特征识别模型的更新训练；
根据声纹特征识别模型更新训练输出的优化权重参数，调整声纹特征的识别阈值。
5.如权利要求1所述语音控制扫地机器人的方法，其特征在于，所述通过所述语音采集器采集当前用户的第一语音信号的步骤之后，包括：
判断所述第一语音信号是否为预设的指定方言；
若是，则调用所述指定方言对应的预设语音唤醒指令。
6.一种扫地机器人，其特征在于，扫地机器人包括语音采集器，包括：
语音采集模块，用于通过所述语音采集器采集当前用户的第一语音信号；
判断模块，用于判断所述第一语音信号是否与预设语音唤醒指令相匹配；
唤醒模块，用于在所述判断模块判断为是时，唤醒所述扫地机器人进入工作状态。
7.如权利要求1所述扫地机器人，其特征在于，所述唤醒模块包括：
语音采集子模块，用于通过所述语音采集器采集用户的第二语音信号；
判断子模块，用于判断所述第二语音信号是否与数据库中预存储的指定语音控制命令相匹配；
控制子模块，用于在所述判断子模块判断为是时，控制所述扫地机器人根据所述指定语音控制命令按照预设规则进行工作。
8.如权利要求1所述扫地机器人，其特征在于，所述语音采集模块包括：
语音识别子模块，用于识别所述第一语音信号的声纹特征；
判断识别子模块，用于通过比较所述声纹特征与预存声纹特征的相似度，判断所述当前用户是否为所述预存声纹特征对应的预存用户；
命令生成子模块，用于在所述判断识别子模块判断为是时，生成判断所述第一语音信号是否与预设语音唤醒指令相匹配的指令。
9.如权利要求1所述扫地机器人，其特征在于，所述语音采集模块还包括：
语音更新训练子模块，用于通过收集到的所述预存用户的语音信号更新训练集的正负样本；
神经网络更新训练子模块，用于将更新后的训练集输入神经网络进行声纹特征识别模型的更新训练；
阈值调整子模块，用于根据声纹特征识别模型更新训练输出的优化权重参数，调整声纹特征的识别阈值。
10.如权利要求1所述扫地机器人，其特征在于，还包括：
方言判断模块，用于判断所述第一语音信号是否为预设的指定方言；
方言唤醒模块，用于在所述方言判断模块判断为是时，调用所述指定方言对应的预设语音唤醒指令。
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