CN104934033A - 机器人的声源定位、唤醒识别的控制方法及其控制系统 - Google Patents
机器人的声源定位、唤醒识别的控制方法及其控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种机器人的声源定位、唤醒识别的控制方法及其控制系统，该方法包括以下步骤：阵列麦克风不断侦测声源，并得到声音信号；将侦测到的声音信号与预存的离线语音命令进行匹配，并匹配是唤醒指令；将唤醒指令发送给机器人头部MCU，并将该头部MCU唤醒；头部MCU唤醒主控，并将声源方向信号发送给主控；主控发出指令给头部MCU后，机器人头部转向声源方向并等待其他指令。本发明将方向识别与语音唤醒结合在一起能够很好的提高人机交互，并且可以让主控尽可能处于待机状态，节省耗电量，延长使用时间。
Description
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声源定位、唤醒识别的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。
机器人在代理工作中常常需要视觉传感器和听觉传感器来作为声音方向判别装置，以判别声源的方向，从而控制机器人下一步运动方向。现在的声音判别装置只能通过声音传感器判别其声源的有无或大概方向，不能准确的判定；而且，现有的机器人若是处于关闭状态时，不能自动开启进行工作。因为给机器人的工作带来了很大的不便性。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种拍照方便及拍照效果好的机器人的声源定位、唤醒识别的控制方法及其控制系统，将方向识别与语音唤醒结合在一起能够很好的提高人机交互，并且可以让主控尽可能处于待机状态，节省耗电量，延长使用时间。
为实现上述目的，本发明提供一种机器人的声源定位、唤醒识别的控制方法，包括以下步骤：
步骤1，阵列麦克风不断侦测声源，并得到声音信号；
步骤2，将侦测到的声音信号与预存的离线语音命令进行匹配，并匹配是唤醒指令；
步骤3，将唤醒指令发送给机器人头部MCU，并将该头部MCU唤醒；
步骤4，头部MCU唤醒主控，并将声源方向信号发送给主控；
步骤5，主控发出指令给头部MCU后，机器人头部转向声源方向并等待其他指令。
其中，所述步骤2的具体步骤为：将侦测到的声音信号与预先设置好的离线语音命令进行匹配，若匹配成功，则判定为唤醒指令，则进行步骤3；若匹配不成功，则返回步骤1继续侦测声源。
其中，所述步骤4的具体步骤为：
步骤41，头部MCU发送唤醒信号给主控后，主控唤醒开始工作；
步骤42，头部MCU接收不同方向发出的电压信号，并获得声源方向信号；
步骤43，主控接收声源方向信号。
其中，所述步骤2中的离线语音命令可进行自行设置或修改，且该离线语音命令为波比波比。
其中，所述头部MCU通过串口将唤醒信号发送给主控。
为实现上述目的，本发明还提供一种机器人的声源定位、唤醒识别的控制系统，包括用于不断侦测不同方向声源的阵列麦克风、用于对声源方向进行识别的方向识别芯片、用于对声音信号进行匹配的语音识别芯片、用于接收唤醒指令并发送声源方向信号的头部MCU和用于接收声源方向信号并执行相应操作的主控模块；
所述阵列麦克风分别与语音识别芯片及方向识别芯片的输入端电连接，且所述语音识别芯片及方向识别芯片的输出端与头部MCU的输入端电连接，且所述主控模块与头部MCU交互连接；
阵列麦克风将侦测到的声音信号发送至语音识别芯片，语音识别芯片将该声音信号与预存的离线语音命令进行匹配，若匹配成功则得到唤醒指令后将该唤醒指令发送给机器人头部MCU，并将该头部MCU唤醒；若匹配不成功，则阵列麦克风继续侦测声源；所述头部MCU唤醒后将该唤醒信号发送给主控模块，主控模块被唤醒；
方向识别芯片根据声音信号识别声源方向信号后发送给头部MCU，头部MCU将声源方向信号发送给主控模块，主控模块发出指令给机器人的头部MCU后，机器人头部转向声源方向并等待其他指令。
其中，所述阵列麦克风包括用于接收声音信号的声音信号麦克风和多个用于接收声源方向信号的方向信号麦克风；所述声音信号麦克风与语音识别芯片的输入端电连接，所述多个方向信号麦克风分布在不同的位置上且均与方向识别芯片电连接。
其中，所述方向识别芯片包括用于接收声源方向信号的方向信号接收单元、用于将声源方向信号转换为电压的电压转换单元和用于确定声源方向的处理单元；所述多个方向信号麦克风均通过方向信号接收单元与电压转换单元电连接，且所述电压转换单元与处理单元的输入端电连接，且所述处理单元的输出端与头部MCU的输入端电连接。
其中，所述语音识别芯片包括用于接收声音信号的声音信号接收单元、用于存储离线语音命令的离线语音单元、用于将声音信号与离线语音命令进行匹配的匹配单元和用于发送匹配结果的唤醒指令发送单元；所述声音信号麦克风与声音信号接收单元连接，且所述声音信号接收单元和离线语音单元分别与匹配单元的输入端电连接，且所述匹配单元的输出端通过唤醒指令发送单元与头部MCU电连接。
其中，所述头部MCU通过串口与主控模块电连接。
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声源定位、唤醒识别的控制方法及其控制系统，通过阵列麦克风不断侦测声源，通过语音识别芯片将得到的声音信号与预存的离线语音命令进行匹配，若匹配成功即可唤醒头部MCU唤醒，继而唤醒主控；再通过方向识别芯片来确定声源的方向，头部MCU得到该声源的方向传输给主控后，机器人头部转向声源方向并等待其他指令，以达到很好的人机交互体验效果；将方向识别与语音唤醒结合在一起能够很好的提高人机交互，并且可以让主控尽可能处于待机状态，节省耗电量，延长使用时间。本发明可根据声音信号确定声源信号并使得机器人由关闭状态自动启动进入工作状态，给用户及机器人的工作带来了很大的便捷性。
附图说明
图1为本发明的机器人的声源定位、唤醒识别的控制方法的工作流程图；
图2为本发明的机器人的声源定位、唤醒识别的控制系统的工作方框图。
主要元件符号说明如下：
10、阵列麦克风 11、方向识别芯片
12、语音识别芯片 13、头部MCU
14、主控模块 101、声音信号麦克风
102、方向信号麦克风 111、方向信号接收单元
112、电压转换单元 113、处理单元
121、声音信号接收单元 122、离线语音单元
123、匹配单元 124、唤醒指令发送单元。
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，本发明的机器人的声源定位、唤醒识别的控制方法，包括以下步骤：
步骤S1，阵列麦克风不断侦测声源，并得到声音信号；该阵列麦克风包括用于接收声音信号的麦克风和用于接收声音方向信号的多个多个麦克风。
步骤S2，将侦测到的声音信号与预存的离线语音命令进行匹配，并匹配是唤醒指令；该步骤的具体步骤为：将侦测到的声音信号与预先设置好的离线语音命令进行匹配，若匹配成功，则判定为唤醒指令，则进行步骤S3；若匹配不成功，则返回步骤S1继续侦测声源。使用独立的模块存储离线语音命令表，减少了数据的分析量，提高了反应速度；另外，离线语音命令可进行自行设置或修改，且该离线语音命令为波比波比。如果用户发出的指令是“波比波比”，则该头部MCU会被唤醒，若用户发出的指令不是，则头部MCU就不会被唤醒，则该机器人就处于待机状态。
步骤S3，将唤醒指令发送给机器人头部MCU，并将该头部MCU唤醒；
步骤S4，头部MCU唤醒主控，并将声源方向信号发送给主控；该步骤的具体步骤为：第一步，头部MCU发送唤醒信号给主控后，主控唤醒开始工作；第二步，头部MCU接收不同方向发出的电压信号，并获得声源方向信号；第三步，主控接收声源方向信号。
步骤S5，主控发出指令给头部MCU后，机器人头部转向声源方向并等待其他指令。头部MCU通过串口将唤醒信号发送给主控。
相较于现有技术的情况，本发明提供的机器人的声源定位、唤醒识别的控制方法，通过阵列麦克风不断侦测声源，将得到的声音信号与预存的离线语音命令进行匹配，若匹配成功即可唤醒头部MCU唤醒，继而唤醒主控；再确定声源的方向，头部MCU得到该声源的方向传输给主控后，机器人头部转向声源方向并等待其他指令，以达到很好的人机交互体验效果；将方向识别与语音唤醒结合在一起能够很好的提高人机交互，并且可以让主控尽可能处于待机状态，节省耗电量，延长使用时间。本发明可根据声音信号确定声源信号并使得机器人由关闭状态自动启动进入工作状态，给用户及机器人的工作带来了很大的便捷性。
请进一步参阅图2，本发明还提供一种机器人的声源定位、唤醒识别的控制系统，包括用于不断侦测不同方向声源的阵列麦克风10、用于对声源方向进行识别的方向识别芯片11、用于对声音信号进行匹配的语音识别芯片12、用于接收唤醒指令并发送声源方向信号的头部MCU13和用于接收声源方向信号并执行相应操作的主控模块14；
阵列麦克风10分别与语音识别芯片12及方向识别芯片11的输入端电连接，且语音识别芯片12及方向识别芯片11的输出端与头部MCU13的输入端电连接，且主控模块14与头部MCU13交互连接；
阵列麦克风10将侦测到的声音信号发送至语音识别芯片12，语音识别芯片12将该声音信号与预存的离线语音命令进行匹配，若匹配成功则得到唤醒指令后将该唤醒指令发送给机器人头部MCU13，并将该头部MCU13唤醒；若匹配不成功，则阵列麦克风10继续侦测声源；头部MCU13唤醒后将该唤醒信号发送给主控模块14，主控模块14被唤醒；
方向识别芯片11根据声音信号识别声源方向信号后发送给头部MCU13，头部MCU13将声源方向信号发送给主控模块14，主控模块14发出指令给机器人的头部MCU13后，机器人头部转向声源方向并等待其他指令。
相较于现有技术的情况，本发明提供的机器人的声源定位、唤醒识别的控制系统，通过阵列麦克风10不断侦测声源，通过语音识别芯片12将得到的声音信号与预存的离线语音命令进行匹配，若匹配成功即可唤醒头部MCU13唤醒，继而唤醒主控模块14；再通过方向识别芯片来确定声源的方向，头部MCU13得到该声源的方向传输给主控模块14后，机器人头部转向声源方向并等待其他指令，以达到很好的人机交互体验效果；将方向识别与语音唤醒结合在一起能够很好的提高人机交互，并且可以让主控尽可能处于待机状态，节省耗电量，延长使用时间。本发明可根据声音信号确定声源信号并使得机器人由关闭状态自动启动进入工作状态，给用户及机器人的工作带来了很大的便捷性。
在本实施例中，阵列麦克风10包括用于接收声音信号的声音信号麦克风101和多个用于接收声源方向信号的方向信号麦克风102；声音信号麦克风101与语音识别芯片12的输入端电连接，多个方向信号麦克风102分布在不同的位置上且均与方向识别芯片11电连接。该结构中包括三个方向信号麦克风102，当然方向信号麦克风102的数量和分布位置不局限。
在本实施例中，方向识别芯片11包括用于接收声源方向信号的方向信号接收单元111、用于将声源方向信号转换为电压的电压转换单元112和用于确定声源方向的处理单元113；多个方向信号麦克风102均通过方向信号接收单元111与电压转换单元112电连接，且电压转换单元112与处理单元113的输入端电连接，且处理单元113的输出端与头部MCU13的输入端电连接。通过方向识别芯片11和连接的三个方向信号麦克风102识别声源方向，得出不同的电压，代表着不同的方位，头部MCU确定声源方向并通过串口发送给主控模块14。
在本实施例中，语音识别芯片12包括用于接收声音信号的声音信号接收单元121、用于存储离线语音命令的离线语音单元122、用于将声音信号与离线语音命令进行匹配的匹配单元123和用于发送匹配结果的唤醒指令发送单元124；声音信号麦克风101与声音信号接收单元121连接，且声音信号接收单元121和离线语音单元122分别与匹配单元123的输入端电连接，且匹配单元123的输出端通过唤醒指令发送单元124与头部MCU13电连接。机器人通过语音识别芯片12判断是否为唤醒指令，若是，则唤醒头部MCU13，若不是则继续侦测声音。
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)
1.一种机器人的声源定位、唤醒识别的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，阵列麦克风不断侦测声源，并得到声音信号；
步骤2，将侦测到的声音信号与预存的离线语音命令进行匹配，并匹配是唤醒指令；
步骤3，将唤醒指令发送给机器人头部MCU，并将该头部MCU唤醒；
步骤4，头部MCU唤醒主控，并将声源方向信号发送给主控；
步骤5，主控发出指令给头部MCU后，机器人头部转向声源方向并等待其他指令。
2.根据权利要求1所述的机器人的声源定位、唤醒识别的控制方法，所述步骤2的具体步骤为：将侦测到的声音信号与预先设置好的离线语音命令进行匹配，若匹配成功，则判定为唤醒指令，则进行步骤3；若匹配不成功，则返回步骤1继续侦测声源。
3.根据权利要求1所述的机器人的声源定位、唤醒识别的控制方法，所述步骤4的具体步骤为：
步骤41，头部MCU发送唤醒信号给主控后，主控唤醒开始工作；
步骤42，头部MCU接收不同方向发出的电压信号，并获得声源方向信号；
步骤43，主控接收声源方向信号。
4.根据权利要求2所述的机器人的声源定位、唤醒识别的控制方法，所述步骤2中的离线语音命令可进行自行设置或修改，且该离线语音命令为波比波比。
5.根据权利要求1所述的机器人的声源定位、唤醒识别的控制方法，所述头部MCU通过串口将唤醒信号发送给主控。
6.一种机器人的声源定位、唤醒识别的控制系统，其特征在于，包括用于不断侦测不同方向声源的阵列麦克风、用于对声源方向进行识别的方向识别芯片、用于对声音信号进行匹配的语音识别芯片、用于接收唤醒指令并发送声源方向信号的头部MCU和用于接收声源方向信号并执行相应操作的主控模块；
所述阵列麦克风分别与语音识别芯片及方向识别芯片的输入端电连接，且所述语音识别芯片及方向识别芯片的输出端与头部MCU的输入端电连接，且所述主控模块与头部MCU交互连接；
阵列麦克风将侦测到的声音信号发送至语音识别芯片，语音识别芯片将该声音信号与预存的离线语音命令进行匹配，若匹配成功则得到唤醒指令后将该唤醒指令发送给机器人头部MCU，并将该头部MCU唤醒；若匹配不成功，则阵列麦克风继续侦测声源；所述头部MCU唤醒后将该唤醒信号发送给主控模块，主控模块被唤醒；
方向识别芯片根据声音信号识别声源方向信号后发送给头部MCU，头部MCU将声源方向信号发送给主控模块，主控模块发出指令给机器人的头部MCU后，机器人头部转向声源方向并等待其他指令。
7.根据权利要求6所述的机器人的声源定位、唤醒识别的控制系统，所述阵列麦克风包括用于接收声音信号的声音信号麦克风和多个用于接收声源方向信号的方向信号麦克风；所述声音信号麦克风与语音识别芯片的输入端电连接，所述多个方向信号麦克风分布在不同的位置上且均与方向识别芯片电连接。
8.根据权利要求7所述的机器人的声源定位、唤醒识别的控制系统，所述方向识别芯片包括用于接收声源方向信号的方向信号接收单元、用于将声源方向信号转换为电压的电压转换单元和用于确定声源方向的处理单元；所述多个方向信号麦克风均通过方向信号接收单元与电压转换单元电连接，且所述电压转换单元与处理单元的输入端电连接，且所述处理单元的输出端与头部MCU的输入端电连接。
9.根据权利要求7所述的机器人的声源定位、唤醒识别的控制系统，所述语音识别芯片包括用于接收声音信号的声音信号接收单元、用于存储离线语音命令的离线语音单元、用于将声音信号与离线语音命令进行匹配的匹配单元和用于发送匹配结果的唤醒指令发送单元；所述声音信号麦克风与声音信号接收单元连接，且所述声音信号接收单元和离线语音单元分别与匹配单元的输入端电连接，且所述匹配单元的输出端通过唤醒指令发送单元与头部MCU电连接。
10.根据权利要求6所述的机器人的声源定位、唤醒识别的控制系统，所述头部MCU通过串口与主控模块电连接。
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