CN204791954U - 一种家居智能机器人的语音交互系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种家居智能机器人的语音交互系统，包括语音采集传感器、语音识别专用芯片、数字信号处理器、身份语音样本库存储芯片、控制单元和指令处理单元，语音采集传感器的信号输出端连接到语音识别专用芯片，数字信号处理器分别与语音识别专用芯片、身份语音样本库存储芯片和控制单元双向信号连接导通，指令处理单元与控制单元双向信号连接导通。本实用新型的有益效果是能够对家庭成员进行特定语音识别，进而甄别出家人和陌生人的身份，高效地执行家庭成员的指令，同时也能对陌生人进行甄别后保持待机或向家人发出报警信息。

Description

一种家居智能机器人的语音交互系统

技术领域

本实用新型属于家居智能机器人语音识别技术领域，尤其是涉及一种家居智能机器人的语音交互系统。

背景技术

语音控制方式是一种最具研究前景的家用机器人控制方式，其优点在于友好的人机交互性，使用者无需掌握专业知识，使用语言就可以完成对机器人的操控，可以满足普通人甚至盲人等残障人士的需求。

语音识别系统是建立在语音识别技术基础上的一个信息化、智能化的系统，这个系统能够通过对说话方式进行识别，实现对连续的语音、连接词语音和孤立词语音进行识别，同时能够根据不同的语音特征进行身份识别。从语音识别的研究现状来看，在比较安静的环境下，对于正式的书面语言，语音识别系统已经达到了比较高的使用度；与工业机器人完全不同，家居智能机器人既可以充当家庭保安，也可以具备娱乐功能、清洁功能，但同时家居环境也是比较嘈杂的，现有技术制造出的家居智能机器人难以对环境中所有的语音指令进行无差别地识别执行，也不能通过语音识别家庭成员的特定的语音指令，不具有通过语音甄别身份的功能。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种家居智能机器人的语音交互系统，能够对家庭成员进行特定语音识别，进而甄别出家人和陌生人的身份，高效地执行家庭成员的指令，同时也能对陌生人进行甄别后保持待机或向家人发出报警信息。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种家居智能机器人的语音交互系统，包括语音采集传感器、语音识别专用芯片、数字信号处理器、身份语音样本库存储芯片、控制单元和指令处理单元，所述语音采集传感器的信号输出端连接到所述语音识别专用芯片，所述数字信号处理器分别与所述语音识别专用芯片、所述身份语音样本库存储芯片和所述控制单元双向信号连接导通，所述指令处理单元与所述控制单元双向信号连接导通。

进一步的，所述指令处理单元包括指令存储芯片和指令执行模块，所述指令存储芯片和所述指令执行模块都与所述控制单元双向信号连接导通。

进一步的，所述控制单元为单片机。

进一步的，所述控制单元上还双向信号连接有通信单元，所述通信单元包括蓝牙模块和无线WIFI连接模块。

进一步的，所述通信单元上设有USB数据接口。

相对于现有技术，本实用新型所述的家居智能机器人的语音交互系统具有以下优势：

(1)本实用新型在使用过程中，会完成身份识别和指令解析执行两部分工作，首先要进行身份识别，语音采集传感器会采集到信号强度以及持续时间在自身正常采集阈值范围内的语音信号，进而将语音信号通过信号输出端传输到语音识别专用芯片上，语音识别专用芯片上采样过家庭成员的语音，并将代表家庭成员声音的音色、音调等语音特征与身份信息结合，通过数字信号处理器将家庭成员语音身份存储到身份语音样本库存储芯片中，此时数字信号处理器会爬取身份语音样本库存储芯片中的语音身份信息，与语音识别专用芯片上的语音信号进行比对，若不能互相匹配，本实用新型会认定发送指令的人为陌生人，采取保持待机或向家人发出报警信息的动作；若外界语音信号指令与语音身份信息匹配成功，则进行指令解析执行的工作步骤，指令处理单元包括指令存储芯片和指令执行模块，指令存储芯片中采集存储有家庭成员的不同语音指令信息，通过采用语音分析方法分析出语音包含的词语、句子等内容信息，这些参数形成指令语音样本库，身份匹配成功后，控制系统会提取语音指令中的内容信息，与指令存储芯片内存储的指令语音样本库中的存储词句进行相应匹配，匹配过程通常是声音和字词句内容的转换过程，本动作可将所识别的语音转换成可执行的任务指令，若指令解析成功，控制单元控制指令执行模块进入指令执行阶段；若指令解析失败，则本实用新型进入待机模式。实现了能够对家庭成员进行特定语音识别，进而甄别出家人和陌生人的身份，高效地执行家庭成员的指令，同时也能对陌生人进行甄别后保持待机或向家人发出报警信息，且各个单元程序简单，后期维护成本低，升级方式灵活简单。语音身份识别和指令确认，与现有的家用智能机器人区别开来，可与家居环境更好的融合，接近人与人之间的日常交流，为用户提供了一个更方便简洁的控制方式。

(2)本实用新型可以通过与控制单元双向信号连接的通信单元，通过蓝牙模块和无线WIFI连接模块实现与外网信息交流更新，有助于及时更新数据库信息，而且通信单元上设有的USB数据接口有助于使用USB等外部存储设备导入导出信息数据。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例的系统硬件结构框图；

图2为本实用新型实施例的处理流程图。

附图标记说明：

1-语音采集传感器，2-语音识别专用芯片，3-数字信号处理器，4-身份语音样本库存储芯片，5-控制单元，6-指令处理单元，61-指令存储芯片，62-指令执行模块，7-通信单元。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，本实用新型提供一种家居智能机器人的语音交互系统，包括语音采集传感器1、语音识别专用芯片2、数字信号处理器3、身份语音样本库存储芯片4、控制单元5和指令处理单元6，所述语音采集传感器1的信号输出端连接到所述语音识别专用芯片2，所述数字信号处理器3分别与所述语音识别专用芯片2、所述身份语音样本库存储芯片4和所述控制单元5双向信号连接导通，所述指令处理单元6与所述控制单元5双向信号连接导通。

所述指令处理单元6包括指令存储芯片61和指令执行模块62，所述指令存储芯片61和所述指令执行模块62都与所述控制单元5双向信号连接导通。

所述控制单元5为单片机。

所述控制单元5上还双向信号连接有通信单元7，所述通信单元7包括蓝牙模块和无线WIFI连接模块。

所述通信单元7上设有USB数据接口。

本实用新型的硬件基于已公知的语音识别软件TL-YYSB-S1.0运行，具体工作过程如图1、2所示：

一、需要提前建立信息备用数据库：

a、建立身份语音样本库：语音识别专用芯片2采样家庭成员的语音信号，并将代表家庭成员语音信号的的音色、音调等语音特征与身份信息结合，通过数字信号处理器3将家庭成员语音身份存储到身份语音样本库存储芯片4中；

b、建立指令语音样本库：指令存储芯片61采集存储家庭成员的不同语音指令信息，通过采用语音分析方法分析出语音包含的词语、句子等内容信息，这些参数形成指令语音样本库；

c、建立指令响应库：指令语音样本库建立完成后，对本实用新型进行短时间的语音指令训练，建立指令响应库。指令解析成功后，控制单元5将会控制从指令响应库中调取相应的响应过程，指令执行模块62执行命令中的动作；

二、实时接收外界语音指令信号工作：语音采集传感器1采集信号强度以及持续时间在自身正常采集阈值范围内的语音指令信号，进而将语音指令信号通过信号输出端传输到语音识别专用芯片2上，数字信号处理器3调取身份语音样本库存储芯片4中的身份语音样本库的语音身份信息，与语音识别专用芯片2上的语音指令信号进行比对，若不能互相匹配，本实用新型会认定发送指令的人为陌生人，采取保持待机或向家人发出报警信息的动作；若外界语音指令信号与身份语音样本库的语音身份信息匹配成功，则进行指令解析执行的工作步骤，控制系统5提取语音指令信号中的内容信息，与指令存储芯片61内存储的指令语音样本库中的存储词句进行相应匹配，匹配过程通常是声音和字词句内容的转换过程，本动作可将所识别的语音转换成可执行的任务指令，若指令解析成功，控制单元5控制指令执行模块62根据指令响应库的响应进入指令执行阶段；若指令解析失败，则本实用新型进入待机模式。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种家居智能机器人的语音交互系统，其特征在于：包括语音采集传感器、语音识别专用芯片、数字信号处理器、身份语音样本库存储芯片、控制单元和指令处理单元，所述语音采集传感器的信号输出端连接到所述语音识别专用芯片，所述数字信号处理器分别与所述语音识别专用芯片、所述身份语音样本库存储芯片和所述控制单元双向信号连接导通，所述指令处理单元与所述控制单元双向信号连接导通。

2.根据权利要求1所述的家居智能机器人的语音交互系统，其特征在于：所述指令处理单元包括指令存储芯片和指令执行模块，所述指令存储芯片和所述指令执行模块都与所述控制单元双向信号连接导通。

3.根据权利要求1所述的家居智能机器人的语音交互系统，其特征在于：所述控制单元为单片机。

4.根据权利要求1所述的家居智能机器人的语音交互系统，其特征在于：所述控制单元上还双向信号连接有通信单元，所述通信单元包括蓝牙模块和无线WIFI连接模块。

5.根据权利要求4所述的家居智能机器人的语音交互系统，其特征在于：所述通信单元上设有USB数据接口。