CN105856261A - 机器人的语音控制动作系统 - Google Patents

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    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/003—Controls for manipulators by means of an audio-responsive input

Abstract

本发明公开了一种机器人的语音控制动作系统该系统包括语音模块用于接收使用者发出的语音信息，将其转化为文字信息并输出，指令库模用于接收所述文字信息，并根据接收到的文字信息选择指令库模中存储的可执行命令信息并输出，控制模块用于接收所述可执行命令信息，并根据所述可执行的命令信息控制执行模块作业，所述可执行的命令信息中还包括控制模块的启动指令，当所述控制模块接收到所述控制模块的启动指令时，同时接收到麦克接收子模块传递出的语言信息来源的方向信息，并控制执行模块中的移动部、转动部和摄像部工作，通过分析摄像部捕捉到的画面，判断呼叫者的位置，进而再通过移动部控制机器人移动至呼叫者附近。

Description

机器人的语音控制动作系统
技术领域
本发明涉及一种机器人的控制系统，具体涉及一种机器人的语音控制动作系统。
背景技术
随着机器人行业的迅猛发展，通过语音来控制的机器人越来越多，也是人们目前主要的研发方向，目前的语音语音控制机器人对语音的质量及环境要求较高，当有多人发出不同的命令时，机器人会响应混乱，而且目前的机器人很少具有与使用者进行互动沟通的功能，其语音比较匮乏，掌握的命令比较单一，能够执行的动作也相应单一，机器人内受到生产成本及空间体积的限制，不能存储足够多的命令信息。
由于上述原因，本发明人对现有的机器人系统做了深入研究，以便设计出一种能够解决上述问题的机器人的语音控制动作系统
发明内容
为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种机器人的语音控制动作系统，该系统包括语音模块、指令库模、控制模块和执行模块，其中，语音模块用于接收使用者发出的语音信息，将其转化为文字信息并输出，指令库模用于接收所述文字信息，并根据接收到的文字信息选择指令库模中存储的可执行命令信息并输出，控制模块用于接收所述可执行命令信息，并根据所述可执行的命令信息控制执行模块作业，所述可执行的命令信息中还包括控制模块的启动指令，当所述控制模块接收到所述控制模块的启动指令时，同时接收到麦克接收子模块传递出的语言信息来源的方向信息，并控制执行模块中的移动部、转动部和摄像部工作，通过分析摄像部捕捉到的画面，判断呼叫者的位置，进而再通过移动部控制机器人移动至呼叫者附近，从而完成本发明。
具体来说，本发明的目的在于提供以下方面：
(1)一种机器人的语音控制动作系统，其特征在于，该系统包括：
语音模块001，其用于接收使用者发出的语音信息，将其转化为文字信息并输出，
指令库模块002，其用于接收所述文字信息，并根据接收到的文字信息选择指令库模中存储的可执行命令信息并输出，
和
控制模块003，其用于接收所述可执行命令信息，并根据所述可执行命令信息控制执行模块004作业。
(2)根据上述(1)所述的机器人的语音控制动作系统，其特征在于，所述语音模块001包括：
麦克接收子模块011，其用于接收语音信息，并将接收到的语音信息转换为音波信号，
音频转换子模块012，其用于接收音波信号并将其转换为音频文件，和
文字转换子模块013，其用于接收音频文件并将其转换成文字信息。
(3)根据上述(2)所述的机器人的语音控制动作系统，其特征在于，所述麦克接收子模块011在接收语音信息的同时还用于探测该语言信息来源的空间方向，并将该方向信息传递至控制模块003。
(4)根据上述(1)所述的机器人的语音控制动作系统，其特征在于，所述指令库模块002中存储有预存的命令信息，当所接收到的文字信息与命令信息一致时，将所述命令信息作为可执行的命令信息，并将其传递至控制模块。
(5)根据上述(1)所述的机器人的语音控制动作系统，其特征在于，所述执行模块004包括移动部041、转动部042、发声部043、摄像部044和测距部045；
优选地，所述移动部041设置在机器人的底部，用于实现机器人的转向和行走，
所述转动部042用于实现机器人的头部转动，
所述发声部043用于发声，
所述摄像部044设置在机器人的头部，捕捉画面，并将捕捉到的画面传递至控制模块；
所述测距部045用于感应/测量机器人与其他障碍物或者物体之间的距离。
(6)根据上述(1)所述的机器人的语音控制动作系统，其特征在于，所述可执行命令信息中还包括控制模块003的启动指令，用于启动控制模块003。
(7)根据上述(1)所述的机器人的语音控制动作系统，其特征在于，当所述控制模块003接收到所述控制模块的启动指令时，同时接收到麦克接收子模块011传递出的语言信息来源的方向信息，并控制执行模块中的移动部041、转动部042和摄像部044工作，通过分析摄像部044捕捉到的画面，判断呼叫者的位置，进而再通过移动部041控制机器人移动至呼叫者附近。
(8)根据上述(7)所述的机器人的语音控制动作系统，其特征在于，在此过程中所述述控制模块003还控制发声部043播放预存的音频文件。
(9)根据上述(7)所述的机器人的语音控制动作系统，其特征在于，当所述摄像部044捕捉到的画面中具有多个人时，选定距离最近的人作为呼叫者。
(10)根据上述(7)所述的机器人的语音控制动作系统，其特征在于，所述控制模块在选定呼叫者以后，继续接收指令库模块传递出的可执行命令信息，同时接收麦克接收子模块011传递出的语言信息来源的方向信息，当所述声音的来源方向与呼叫者的方向一致时执行所述可执行命令信息，当方向不一致时，忽略该可执行命令信息。
本发明所具有的有益效果包括：
(1)根据本发明提供的机器人的语音控制动作系统，其能够在有多人说话干扰时执行特定的使用者的命令，而忽略其他人的呼叫命令；
(2)根据本发明提供的机器人的语音控制动作系统，其能够通过简单的语音沟通确认呼叫者，并对呼叫者的语言命令作出反应。
附图说明
图1示出根据本发明一种优选实施方式的机器人的语音控制动作系统整体结构示意图；
图2示出根据本发明一种优选实施方式的机器人的语音控制动作系统的转动部结构示意图。
附图标号说明：
001-语音模块
011-麦克接收子模块
012-音频转换子模块
013-文字转换子模块
002-指令库模块
003-控制模块
004-执行模块
041-移动部
042-转动部
043-发声部
044-摄像部
045-测距部
5-主轴
51-电机
6-头部
71-第一轴承
72-第二轴承
8-躯干
91-第一减速齿轮
92-第二减速齿轮
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
根据本发明提供的机器人的语音控制动作系统，如图1中所示，该系统包括语音模块001、指令库模块002、控制模块003和执行模块004，其中，所述语音模块001包括麦克接收子模块011、音频转换子模块012和文字转换子模块013；所述指令库模块002中存储有预存的命令信息，并根据接收到的信息调出相应的命令信息，传给控制模块003，所述控制模块根据接收到的命令控制执行模块004作业。
在一个优选的实施方式中，所述麦克接收子模块011用于接收语音信息，并将接收到的语音信息转换为音波信号，所述音频转换子模块012用于接收音波信号并将其转换为音频文件，所述文字转换子模块013用于接收音频文件并将其转换成文字信息。
进一步优选地，所述麦克接收子模块011在接收语音信息的同时还用于探测该语言信息来源的空间方向，并将该空间方向信息传递至控制模块003，本发明中所述的方向就是指所述空间方向，所述声音来源的方向是以机器人所在位置为参考点的，即是对于该机器人来说的方向。
在一个优选的实施方式中，所述指令库模块002中存储有预存的命令信息，该信息是以文字的形式存储的，并可据此对接收到的文字信息进行筛选，从中筛选出可执行命令信息并将其传递至控制模块，具体来说，通过比较输入的文字信息和预存的命令信息的匹配/吻合程度，若吻合一致则提取出该预存的命令信息/文字信息，作为可执行命令信息，并发出，若未发现与之一致的预存的命令信息，则忽略该接收到的文字信息。
在一个优选的实施方式中，所述控制模块用于接收命令信息，并根据所述命令信息控制执行模块004作业，具体来说是根据接收到的不同的命令信息控制相应的执行模块执行该命令。
在一个优选的实施方式中，所述可执行命令信息中还包括控制模块的启动指令，其用于启动控制模块003该启动指令优选地为机器人的名字，或者其他的预存信息，如将该机器人的名字命名为“多啦A梦”，当所述控指令库模块接收到内容为“多啦A梦”的文字信息时，向所述控制模块发出所述控制模块的启动指令。
在一个优选的实施方式中，执行模块004包括机器人底部的移动部041、机器人头部的转动部042、发声部043、摄像部044和利用光学/声波进行工作的测距部045，所述移动部041用于实现机器人整体转动和移动，所述转动部042用于实现机器人头部转动，所述发声部043用于发出声音与使用者交流，所述摄像部044设置在机器人的头部，优选的设置在其正前方，用于通过摄像头捕捉画面，并将捕捉到的画面传递至控制模块，所述测距部045用于感应/测量机器人与其他障碍物或者物体、人体等之间的距离，以便于控制机器人移动到适宜的位置并且避免在行进过程中碰撞到障碍物或者人体。
在一个优选的实施方式中，当所述控制模块003接收到所述控制模块的启动指令时，同时接收麦克接收子模块011传递出的声音来源的方向，并控制执行模块中的移动部041、转动部042和摄像部044工作，直至所述机器人的头部朝向声音来源的方向，并且接收摄像部044捕捉到的画面，并对该画面进行分析，判断呼叫者的位置，所述呼叫者为发出所述启动指令(如呼叫机器人的名字)的人，进而再通过移动部041控制机器人移动至呼叫者附近的预定位置。本发明中所述的使用者与呼叫者含义相同，都是指代与机器人进行沟通的人。
其中，优选地，在此过程中还可以控制发声部043发出预存的音频文件，所述预存的音频文件包用于括确认呼叫者的音频文件和进一步沟通的音频文件，所述确认呼叫者的音频文件中包括“是你叫我吗”、“叫我做什么”等等，所述进一步沟通的音频文件中包括“谁在叫我”等等。
进一步优选地，当所述摄像部044捕捉到的画面中具有多个人而无法确定呼叫者时，可以通过发声部043播放进一步沟通的音频文件来做进一步确认，也可以选定距离最近的人作为呼叫者。
在一个优选的实施方式中，所述控制模块接收到所述控制模块的启动指令后，首先通过转动部旋转机器人的头部来使得摄像部捕获到呼叫者，如果能够捕获到呼叫者则选定呼叫者，如果通过转动部旋转机器人的头部未能使得摄像部捕获到呼叫者，则通过移动部控制机器人转身，即旋转180度，再通过转动部旋转机器人的头部来使得摄像部捕获到呼叫者。
在另一个优选的实施方式中，所述控制模块003接收到所述控制模块的启动指令时，同时接收麦克接收子模块传递出的声音来源的方向，并根据所述方向信息和机器人当前的正面朝向，判断计算通过转动部旋转机器人的头部能否使得摄像部捕获到呼叫者，如果可以，则只启动转动部，如果不能，则转动部和移动部同时启动。
在一个优选的实施方式中，所述机器人的语音控制动作系统中的控制模块在选定呼叫者以后会继续接收指令库模块传递出的命令信息，同时接收麦克接收子模块判断出的声音的来源方向信息，当所述声音的来源方向信息与呼叫者的方向一致时执行该命令信息，如果所述方向不一致时，忽略该命令信息，所述执行该命令信息是通过控制模块控制所述执行模块来完成的，所述执行模块还可以包括显示屏、投影仪、移动终端等。
在一个优选的实施方式中，所述机器人的语音控制动作系统中大部分模块都设置在机器人中，还有一部分设置在云端中，机器人中和云端中的部件通过网络连通传递信息，优选地，语音模块中的麦克接收子模块、音频转换子模块和控制模块、执行模块都设置在机器人中，所述指令库模块设置在云端中，所述文字转换子模块既可以设置在云端中，也可以设置在机器人中，可根据具体情况进行选择。
在一个优选的实施方式中，所述指令库中的信息是可以实时更新的，可以将不同或类似的文字信息对应同一个命令信息，也可以向其中存储新的命令信息，所述控制模块通过网络与控制终端连接，所述控制终端可以是使用者的手机、电脑等终端，也可以是维护方，通过控制终端向其中输入与所述新的命令信息相对应的命令执行过程。
在一个优选的实施方式中，所述移动部安装在机器人的底部，用于控制机器人的移动和转动，其可以是肢体也可以是滚轮，还可以是多种移动方式的组合体，所述转动部用于控制机器人头部相对于躯干部旋转，其可以控制机器人向两侧旋转预定角度，所述发声部包括音箱喇叭，也可以包括声音编辑系统，可以将文件信息转换为声音并发出，所述摄像部包括摄像头，即可以录像又能照相，还能够处理捕获到的图像。
本发明中，所述控制模块是计算芯片或者称之为电路板，其可以是集合在一起的一块电路板，也可以分为多块电路板，以实现不同的功能。
在一个优选的实施方式中，所述头部设置在机器人的躯干上，如图1中所示，所述转动部042包括主轴5，所述机器人的头部6固定安装在所述主轴5的上部，所述主轴5从上至下依次穿过第一轴承71和第二轴承72，并通过所述第一轴承和第二轴承可旋转地固定在机器人的躯干8上，从而使得其上的头部可旋转地安装在机器人的躯干上，从而实现机器人的头部转动；所述主轴5的下部与电机51相连即在电机的带动下，头部随着主轴的旋转而相对于躯干转动。
在一个优选的实施方式中，如图1中所示，在所述电机51的转子上安装有第一减速齿轮91，在主轴5的下部设置有第二减速齿轮92，所述第二减速齿轮与主轴固结，能够带动主轴旋转，所述第一减速齿轮与所述第二减速齿轮互相啮合，从而实现通过电机控制主轴的旋转。
在一个优选的实施方式中，所述电机为涡轮电机。
在一个优选的实施方式中，所述电机可以往复旋转，其向每一个方向都只能旋转预定的转数/圈数，从而使得所述头部只能向每个方向旋转预定角度，使得机器人更为人性化，也能防止头部及躯干部的结构零件或者导线因为头部旋转角度过大而损坏，提高机器人的使用寿命和安全性。
以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种机器人的语音控制动作系统，其特征在于，该系统包括：
语音模块(001)，其用于接收使用者发出的语音信息，将其转化为文字信息并输出，
指令库模块(002)，其用于接收所述文字信息，并根据接收到的文字信息选择指令库模中存储的可执行命令信息并输出，
和
控制模块(003)，其用于接收所述可执行命令信息，并根据所述可执行命令信息控制执行模块(004)作业。
2.根据权利要求1所述的机器人的语音控制动作系统，其特征在于，所述语音模块(001)包括：
麦克接收子模块(011)，其用于接收语音信息，并将接收到的语音信息转换为音波信号，
音频转换子模块(012)，其用于接收音波信号并将其转换为音频文件，和
文字转换子模块(013)，其用于接收音频文件并将其转换成文字信息。
3.根据权利要求2所述的机器人的语音控制动作系统，其特征在于，所述麦克接收子模块(011)在接收语音信息的同时还用于探测该语言信息来源的空间方向，并将该方向信息传递至控制模块(003)。
4.根据权利要求1所述的机器人的语音控制动作系统，其特征在于，所述指令库模块(002)中存储有预存的命令信息，当所接收到的文字信息与命令信息一致时，将所述命令信息作为可执行的命令信息，并将其传递至控制模块。
5.根据权利要求1所述的机器人的语音控制动作系统，其特征在于，所述执行模块(004)包括移动部(041)、转动部(042)、发声部(043)、摄像部(044)和测距部(045)；
优选地，所述移动部(041)设置在机器人的底部，用于实现机器人的转向和行走，
所述转动部(042)用于实现机器人的头部转动，
所述发声部(043)用于发声，
所述摄像部(044)设置在机器人的头部，捕捉画面，并将捕捉到的画面传递至控制模块；
所述测距部(045)用于感应/测量机器人与其他障碍物或者物体之间的距离。
6.根据权利要求1所述的机器人的语音控制动作系统，其特征在于，所述可执行命令信息中还包括控制模块(003)的启动指令，用于启动控制模块(003)。
7.根据权利要求1所述的机器人的语音控制动作系统，其特征在于，当所述控制模块(003)接收到所述控制模块的启动指令时，同时接收到麦克接收子模块(011)传递出的语言信息来源的方向信息，并控制执行模块中的移动部(041)、转动部(042)和摄像部(044)工作，通过分析摄像部(044)捕捉到的画面，判断呼叫者的位置，进而再通过移动部(041)控制机器人移动至呼叫者附近。
8.根据权利要求7所述的机器人的语音控制动作系统，其特征在于，在此过程中所述述控制模块(003)还控制发声部(043)播放预存的音频文件。
9.根据权利要求7所述的机器人的语音控制动作系统，其特征在于，当所述摄像部(044)捕捉到的画面中具有多个人时，选定距离最近的人作为呼叫者。
10.根据权利要求7所述的机器人的语音控制动作系统，其特征在于，所述控制模块在选定呼叫者以后，继续接收指令库模块传递出的可执行命令信息，同时接收麦克接收子模块(011)传递出的语言信息来源的方向信息，当所述声音的来源方向与呼叫者的方向一致时执行所述可执行命令信息，当方向不一致时，忽略该可执行命令信息。
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