CN108597263B - 一种具有部门专业知识培训功能的机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有部门专业知识培训功能的机器人，声音采集装置接收语音信息，并判断语音信息中是否含有关键字语音；识别模块根据声音采集装置的位置坐标和声音强度计算声源位置；语音增强模块根据声源位置坐标生成声源相对于机器人终端的相对位置坐标并得到声源方向；语音识别模块采集检索语音，并解除系统对声源方向的语音增强状态；终端控制模块根据声源相对于机器人终端的相对位置坐标生成当前声源相对于机器人当前朝向的偏差角。本发明解决了现有企业或单位开展培训工作的环节基本都依赖人工完成，从而导致培训工作繁重，人力成本较高的问题。整个过程无需人工确定培训需求，节省了人力成本，提高了培训效率。
Description
技术领域
本发明属于培训机器人技术领域，具体是涉及一种具有部门专业知识培训功能的机器人。
背景技术
培训是企业或单位的一项常规工作内容。现有的培训管理模式，一般都是先由人工确定培训需求，然后制定培训方案，再安排培训人员执行培训。由此可见，现有企业或单位开展培训工作的环节基本都依赖人工完成，从而导致培训工作繁重，人力成本较高的问题。此外，通过人工确定培训需求可能导致确定的培训需求不够精确，培训方案不够合理。针对该问题，本实施例提出了一种利用机器人自动生成培训需求，培训方案以及对培训对象进行自动培训的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种具有部门专业知识培训功能的机器人。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种具有部门专业知识培训功能的机器人，包括语音定位模块、语音增强模块、语音识别模块、音频播放模块和终端控制模块；
所述语音定位模块包括多个设置于部门房间内的声音采集装置和声源定位模块，所述声音采集装置接收语音信息，并判断语音信息中是否含有关键字语音，若含有关键字语音，记录所述关键字语音的定位信息；
所述声源定位模块根据声音采集装置的位置坐标和声音强度计算声源位置；
所述语音增强模块根据声源位置坐标生成声源相对于机器人终端的相对位置坐标并得到声源方向，语音增强模块通过调整波束形成器的时延补偿权值对声源方向的声音进行增强处理，并对非声源方向的声音进行削弱处理；
所述语音识别模块采集检索语音，并解除系统对声源方向的语音增强状态；
所述音频播放模块中获取检索关键字，并播放与检索关键字相关联的预存专业知识培训录音；
所述终端控制模块根据声源相对于机器人终端的相对位置坐标生成当前声源相对于机器人当前朝向的偏差角，终端控制模块根据偏差角转动机器人终端朝向，所述终端控制模块包括音频播放器、外壳体、转向盘、内壳体、压桶、螺纹轴；
所述外壳体底面开有万向轮安装孔和电机安装槽，外壳体端面活动安装有第一齿圈和行星轮柱，所述第一齿圈表面固定有转向盘；
所述转向盘表面开有连接轴安装孔，音频播放器固定于转向盘表面，音频播放器通过连接轴与太阳轮柱活动连接，所述连接轴活动安装于连接轴安装孔内，太阳轮柱底面固定有螺纹柱；
所述外壳体周侧内表面固定有内壳体，所述内壳体端面固定有第二齿圈，周侧内表面固定有支撑盘；
所述支撑盘表面活动安装有太阳轮和行星轮，所述行星轮一表面固定有转动圆管，所述太阳轮表面固定有内螺纹管；
所述压桶滑动安装于内壳体内，压桶底面开有转动轴安装孔和第三螺纹轴安装孔，压桶周侧内表面车有内螺纹，压桶与螺纹柱啮合，所述转动轴安装孔内活动安装有转动轴；
所述螺纹轴活动安装于第三螺纹轴安装孔内，螺纹轴与内螺纹管啮合。
进一步地，所述声音采集装置根据房间位置摆放形成采集阵列，并记录采集装置位于所述阵列中的位置坐标，所述定位信息带有语音信息的发生时间戳、声音强度以及接收所述语音信息的设备序列号，所述语音定位模块将所述语音信息与预设的关键字列表中的关键字语音进行匹配，若匹配成功，则判定含有关键字语音。
进一步地，所述语音增强模块根据相对位置坐标计算声源到机器人终端之间的空间距离，并将声源到机器人终端之间的空间距离除以声音在空气中的传播速度得到声源发声后到达机器人终端的传播时间，并根据传播时间计算时延补偿权值，根据时延补偿权值和预设的自适应滤波器系数调整波束形成器。
进一步地，所述声源定位模块提取采集装置的设备序列号并匹配采集装置的位置坐标，所述语音识别模块根据预设的检索关键词列表对语音数据进行检测，并输出检测信号。
进一步地，所述第一齿圈通过轴承活动安装于外壳体端面，所述行星轮柱沿圆周方向均布于外壳体端面，所述电机安装槽底面固定有开关定片，所述开关定片通过导线与万向轮驱动电机连接，螺纹轴一端固定有开关动片，所述开关动片通过导线与电源连接。
进一步地，所述行星轮一表面固定有万向轮固定轴，所述万向轮固定轴一端固定有万向轮，万向轮固定轴活动安装于万向轮安装孔内。
进一步地，所述支撑盘固定于第二齿圈表面，所述转动圆管穿过支撑盘，转动圆管侧壁沿圆周方向均布有螺旋状凹槽，所述转动轴周侧沿圆周方向均布有五个螺旋状凸起，转动轴与转动圆管啮合，所述转动轴安装孔沿圆周方向均布于压桶底面。
进一步地，所述内壳体周侧沿径向开有第一条形槽，所述压桶周侧外表面沿径向固定有第一限位条，所述第一限位条与第一条形槽配合，所述支撑盘和太阳轮表面分别安装有第一螺纹轴安装孔和第二螺纹轴安装孔，所述第一螺纹轴安装孔侧壁沿径向固定有第二限位条，所述螺纹轴穿过第一螺纹轴安装孔和第二螺纹轴安装孔，螺纹轴周侧沿径向开有第二条形槽，所述第二条形槽与第二限位条配合。
进一步地，一种具有部门专业知识培训功能的机器人的工作方法，包括如下步骤：
S1、声音采集装置接收语音信息，将所述语音信息与预设的关键字列表中的关键字语音进行匹配，若匹配成功，则判定含有关键字语音，并记录所述关键字语音的定位信息；
S2、识别模块提取采集装置的设备序列号并匹配采集装置的位置坐标，同时根据声音采集装置的位置坐标和声音强度计算声源位置；
S3、语音增强模块根据声源位置坐标生成声源相对于机器人终端的相对位置坐标并得到声源方向，根据相对位置坐标计算声源到机器人终端之间的空间距离，并将声源到机器人终端之间的空间距离除以声音在空气中的传播速度得到声源发声后到达机器人终端的传播时间，并根据传播时间计算时延补偿权值，语音增强模块通过调整波束形成器的时延补偿权值对声源方向的声音进行增强处理，并对非声源方向的声音进行削弱处理；
S4、语音识别模块根据预设的检索关键词列表对语音数据进行检测，并输出检测信号，同时解除系统对声源方向的语音增强状态；
S5、音频播放模块中获取检索关键字，并播放与检索关键字相关联的预存专业知识培训录音；
S6、转盘驱动电机采集启动信号后，控制太阳轮柱转动；
S7-1、螺纹柱转动，压桶沿径向下降，转动轴与转动圆管啮合，转动圆管带动行星轮转动，太阳轮转动并带动螺纹轴沿径向下降，当开关动片与开关定片接触后，电源为万向轮驱动电机供电；
S7-2、行星轮柱转动，第一齿圈带动转向盘转动，音频播放器转动一个偏差角。
本发明的有益效果：
本发明提供的具有部门专业知识培训功能的机器人，通过关键字检索培训内容，并判断待培训者的位置，并最终根据培训内容智能移动至培训者附近对待培训对象进行培训，解决了现有企业或单位开展培训工作的环节基本都依赖人工完成，从而导致培训工作繁重，人力成本较高的问题。整个过程无需人工确定培训需求，节省了人力成本，提高了培训效率。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明局部示意图；
图3是本发明局部示意图；
图4是本发明外壳体结构示意图；
图5是本发明局部示意图；
图6是本发明压桶结构示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种具有部门专业知识培训功能的机器人，包括语音定位模块、语音增强模块、语音识别模块、音频播放模块和终端控制模块；
所述语音定位模块包括多个设置于部门房间内的声音采集装置和声源定位模块，所述声音采集装置接收语音信息，并判断语音信息中是否含有关键字语音，若含有关键字语音，记录所述关键字语音的定位信息；
较优的，所述声音采集装置根据房间位置摆放形成采集阵列，并记录采集装置位于所述阵列中的位置坐标；
较优的，所述定位信息带有语音信息的发生时间戳、声音强度以及接收所述语音信息的设备序列号；
较优的，将所述语音信息与预设的关键字列表中的关键字语音进行匹配，若匹配成功，则判定含有关键字语音；
所述声源定位模块根据声音采集装置的位置坐标和声音强度计算声源位置，本实施例中，声源定位模块根据高分辨率谱技术计算声源位置；
较优的，声源定位模块提取采集装置的设备序列号并匹配采集装置的位置坐标；
所述语音增强模块根据声源位置坐标生成声源相对于机器人终端的相对位置坐标并得到声源方向，语音增强模块通过调整波束形成器的时延补偿权值对声源方向的声音进行增强处理，并对非声源方向的声音进行削弱处理；
较优的，根据相对位置坐标计算声源到机器人终端之间的空间距离，并将声源到机器人终端之间的空间距离除以声音在空气中的传播速度得到声源发声后到达机器人终端的传播时间，并根据传播时间计算时延补偿权值；
较优的，根据时延补偿权值和预设的自适应滤波器系数调整波束形成器；
所述语音识别模块采集检索语音，并解除系统对声源方向的语音增强状态；
较优的，所述语音识别模块根据预设的检索关键词列表对语音数据进行检测，并输出检测信号；
具体的，语音识别模块检测语音数据中所述检索关键词发声区间的开始及结束部分；
所述音频播放模块中获取检索关键字，并播放与检索关键字相关联的预存专业知识培训录音；
所述终端控制模块根据声源相对于机器人终端的相对位置坐标生成当前声源相对于机器人当前朝向的偏差角，终端控制模块根据偏差角转动机器人终端朝向；
所述终端控制模块包括音频播放器1、外壳体2、转向盘3、内壳体4、压桶5、螺纹轴6，如图1所示；
较优的，所述终端控制模块包括微控制端、转盘驱动电机和万向轮驱动电机，其中微控制端采集偏差角和距离，并将偏差角发送至转盘驱动电机，将距离发送至万向轮驱动电机；
所述外壳体1为圆柱形壳体，外壳体1底面开有万向轮安装孔102和电机安装槽103，如图2、3所示；
较优的，万向轮驱动电机固定于外壳体1底面，万向轮驱动电机驱动万向轮转动；
较优的，所述电机安装槽底面固定有开关定片，所述开关定片通过导线与万向轮驱动电机连接；
外壳体1端面活动安装有第一齿圈101和行星轮柱104，所述第一齿圈101表面固定有转向盘3，较优的，第一齿圈101通过轴承活动安装于外壳体1端面，如图4所示；
较优的，所述行星轮柱104沿圆周方向均布于外壳体1端面；
所述转向盘3表面开有连接轴安装孔，音频播放器1固定于转向盘3表面，音频播放器1通过连接轴101与太阳轮柱105活动连接，所述太阳轮柱105与行星轮柱104啮合，太阳轮柱105底面固定有螺纹柱106，如图5所示；
较优的，所述音频播放器1获取检索关键字并播放与检索关键字相关联的预存专业知识培训录音；
其中，行星轮柱104分别与太阳轮柱105、第一齿圈101啮合；
较优的，所述连接轴101活动安装于连接轴安装孔内；
外壳体1周侧内表面固定有内壳体4，所述内壳体4周侧沿径向开有第一条形槽，内壳体4端面固定有第二齿圈401，周侧内表面固定有支撑盘402，较优的，所述支撑盘402固定于第二齿圈401表面；
所述支撑盘402表面活动安装有太阳轮403和行星轮404，所述太阳轮403分别与第二齿圈401、行星轮404啮合；
行星轮404一表面固定有万向轮固定轴405，所述万向轮固定轴405一端固定有万向轮406，万向轮固定轴405活动安装于万向轮安装孔102内；
行星轮404另一表面固定有转动圆管408，所述转动圆管408侧壁沿圆周方向均布有螺旋状凹槽，较优的，转动圆管408穿过支撑盘402；
所述太阳轮403表面固定有内螺纹管407；
较优的，支撑盘402和太阳轮403表面分别安装有第一螺纹轴安装孔和第二螺纹轴安装孔，其中，所述第一螺纹轴安装孔侧壁沿径向固定有第二限位条；
所述压桶5滑动安装于内壳体4内，压桶5底面开有转动轴安装孔501和第三螺纹轴安装孔502，较优的，所述转动轴安装孔501沿圆周方向均布于压桶5底面，如图6所示；
压桶5周侧外表面沿径向固定有第一限位条，所述第一限位条与第一条形槽配合，周侧内表面车有内螺纹，压桶5与螺纹柱106啮合；
转动轴安装孔501内活动安装有转动轴503，所述转动轴503周侧沿圆周方向均布有五个螺旋状凸起，转动轴503与转动圆管408啮合；
所述螺纹轴6活动安装于第三螺纹轴安装孔502内，螺纹轴6周侧沿径向开有第二条形槽，所述第二条形槽与第二限位条配合；
螺纹轴6穿过第一螺纹轴安装孔和第二螺纹轴安装孔，螺纹轴6与内螺纹管407啮合，螺纹轴6一端固定有开关动片，所述开关动片通过导线与电源连接；
一种具有部门专业知识培训功能的机器人的工作方法，包括如下步骤：
S1、声音采集装置接收语音信息，将所述语音信息与预设的关键字列表中的关键字语音进行匹配，若匹配成功，则判定含有关键字语音，并记录所述关键字语音的定位信息；
S2、声源定位模块提取采集装置的设备序列号并匹配采集装置的位置坐标，同时根据声音采集装置的位置坐标和声音强度计算声源位置；
S3、语音增强模块根据声源位置坐标生成声源相对于机器人终端的相对位置坐标并得到声源方向，根据相对位置坐标计算声源到机器人终端之间的空间距离，并将声源到机器人终端之间的空间距离除以声音在空气中的传播速度得到声源发声后到达机器人终端的传播时间，并根据传播时间计算时延补偿权值，语音增强模块通过调整波束形成器的时延补偿权值对声源方向的声音进行增强处理，并对非声源方向的声音进行削弱处理；
S4、语音识别模块根据预设的检索关键词列表对语音数据进行检测，并输出检测信号，同时解除系统对声源方向的语音增强状态；
S5、音频播放模块中获取检索关键字，并播放与检索关键字相关联的预存专业知识培训录音；
S6、转盘驱动电机采集启动信号后，控制太阳轮柱105转动；
S7-1、螺纹柱106转动，压桶5沿径向下降，转动轴503与转动圆管408啮合，转动圆管408带动行星轮404转动，太阳轮403转动并带动螺纹轴6沿径向下降，当开关动片与开关定片接触后，电源为万向轮驱动电机供电；
S7-2、行星轮柱104转动，第一齿圈101带动转向盘3转动，音频播放器1转动一个偏差角。
所述终端控制模块根据声源相对于机器人终端的相对位置坐标生成当前声源相对于机器人当前朝向的偏差角，终端控制模块根据偏差角转动机器人终端朝向。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (9)
1.一种具有部门专业知识培训功能的机器人，其特征在于，包括语音定位模块、语音增强模块、语音识别模块、音频播放模块和终端控制模块；
所述语音定位模块包括多个设置于部门房间内的声音采集装置和声源定位模块，所述声音采集装置接收语音信息，并判断语音信息中是否含有关键字语音，若含有关键字语音，记录所述关键字语音的定位信息；
所述声源定位模块根据声音采集装置的位置坐标和声音强度计算声源位置；
所述语音增强模块根据声源位置坐标生成声源相对于机器人终端的相对位置坐标并得到声源方向，语音增强模块通过调整波束形成器的时延补偿权值对声源方向的声音进行增强处理，并对非声源方向的声音进行削弱处理；
所述语音识别模块采集检索语音，并解除系统对声源方向的语音增强状态；
所述音频播放模块中获取检索关键字，并播放与检索关键字相关联的预存专业知识培训录音；
所述终端控制模块根据声源相对于机器人终端的相对位置坐标生成当前声源相对于机器人当前朝向的偏差角，终端控制模块根据偏差角转动机器人终端朝向，所述终端控制模块包括音频播放器(1)、外壳体(2)、转向盘(3)、内壳体(4)、压桶(5)、螺纹轴(6)；
所述外壳体底面开有万向轮安装孔(102)和电机安装槽(103)，所述电机安装槽(103)底面固定有开关定片，外壳体端面活动安装有第一齿圈(101)和行星轮柱(104)，所述第一齿圈(101)表面固定有转向盘(3)；
所述转向盘(3)表面开有连接轴安装孔，音频播放器(1)固定于转向盘(3)表面，音频播放器(1)通过连接轴(101)与太阳轮柱(105)活动连接，所述连接轴(101)活动安装于连接轴安装孔内，太阳轮柱(105)底面固定有螺纹柱(106)；
所述外壳体周侧内表面固定有内壳体(4)，所述内壳体(4)端面固定有第二齿圈(401)，所述内壳体(4)周侧内表面固定有支撑盘(402)；
所述支撑盘(402)表面活动安装有太阳轮(403)和行星轮(404)，所述行星轮(404)一表面固定有转动圆管(408)，所述太阳轮(403)表面固定有内螺纹管(407)；
所述压桶(5)滑动安装于内壳体(4)内，压桶(5)底面开有转动轴安装孔(501)和第三螺纹轴安装孔(502)，压桶(5)周侧内表面车有内螺纹，压桶(5)与螺纹柱(106)啮合，所述转动轴安装孔(501)内活动安装有转动轴(503)；
所述螺纹轴(6)活动安装于第三螺纹轴安装孔(502)内，螺纹轴(6)与内螺纹管(407)啮合，螺纹轴(6)一端固定有开关动片。
2.根据权利要求1所述的一种具有部门专业知识培训功能的机器人，其特征在于，所述声音采集装置根据房间位置摆放形成采集阵列，并记录采集装置位于所述阵列中的位置坐标，所述定位信息带有语音信息的发生时间戳、声音强度以及接收所述语音信息的设备序列号，所述语音定位模块将所述语音信息与预设的关键字列表中的关键字语音进行匹配，若匹配成功，则判定含有关键字语音。
3.根据权利要求1所述的一种具有部门专业知识培训功能的机器人，其特征在于，所述语音增强模块根据相对位置坐标计算声源到机器人终端之间的空间距离，并将声源到机器人终端之间的空间距离除以声音在空气中的传播速度得到声源发声后到达机器人终端的传播时间，并根据传播时间计算时延补偿权值，根据时延补偿权值和预设的自适应滤波器系数调整波束形成器。
4.根据权利要求1所述的一种具有部门专业知识培训功能的机器人，其特征在于，所述声源定位模块提取采集装置的设备序列号并匹配采集装置的位置坐标，所述语音识别模块根据预设的检索关键词列表对语音数据进行检测，并输出检测信号。
5.根据权利要求1所述的一种具有部门专业知识培训功能的机器人，其特征在于，所述第一齿圈(101)通过轴承活动安装于外壳体端面，所述行星轮柱(104)沿圆周方向均布于外壳体端面，所述电机安装槽(103)底面固定有开关定片，所述开关定片通过导线与万向轮驱动电机连接，螺纹轴(6)一端固定有开关动片，所述开关动片通过导线与电源连接。
6.根据权利要求1所述的一种具有部门专业知识培训功能的机器人，其特征在于，所述行星轮(404)一表面固定有万向轮固定轴(405)，所述万向轮固定轴(405)一端固定有万向轮(406)，万向轮固定轴(405)活动安装于万向轮安装孔(102)内。
7.根据权利要求1所述的一种具有部门专业知识培训功能的机器人，其特征在于，所述支撑盘(402)固定于第二齿圈(401)表面，所述转动圆管(408)穿过支撑盘(402)，转动圆管(408)侧壁沿圆周方向均布有螺旋状凹槽，所述转动轴(503)周侧沿圆周方向均布有五个螺旋状凸起，转动轴(503)与转动圆管(408)啮合，所述转动轴安装孔(501)沿圆周方向均布于压桶(5)底面。
8.根据权利要求1所述的一种具有部门专业知识培训功能的机器人，其特征在于，所述内壳体(4)周侧沿径向开有第一条形槽，所述压桶(5)周侧外表面沿径向固定有第一限位条，所述第一限位条与第一条形槽配合，所述支撑盘(402)和太阳轮(403)表面分别安装有第一螺纹轴安装孔和第二螺纹轴安装孔，所述第一螺纹轴安装孔侧壁沿径向固定有第二限位条，所述螺纹轴(6)穿过第一螺纹轴安装孔和第二螺纹轴安装孔，螺纹轴(6)周侧沿径向开有第二条形槽，所述第二条形槽与第二限位条配合。
9.根据权利要求1所述的一种具有部门专业知识培训功能的机器人的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、声音采集装置接收语音信息，将所述语音信息与预设的关键字列表中的关键字语音进行匹配，若匹配成功，则判定含有关键字语音，并记录所述关键字语音的定位信息；
S2、声源定位模块提取采集装置的设备序列号并匹配采集装置的位置坐标，同时根据声音采集装置的位置坐标和声音强度计算声源位置；
S3、语音增强模块根据声源位置坐标生成声源相对于机器人终端的相对位置坐标并得到声源方向，根据相对位置坐标计算声源到机器人终端之间的空间距离，并将声源到机器人终端之间的空间距离除以声音在空气中的传播速度得到声源发声后到达机器人终端的传播时间，并根据传播时间计算时延补偿权值，语音增强模块通过调整波束形成器的时延补偿权值对声源方向的声音进行增强处理，并对非声源方向的声音进行削弱处理；
S4、语音识别模块根据预设的检索关键词列表对语音数据进行检测，并输出检测信号，同时解除系统对声源方向的语音增强状态；
S5、音频播放模块中获取检索关键字，并播放与检索关键字相关联的预存专业知识培训录音；
S6、转盘驱动电机采集启动信号后，控制太阳轮柱(105)转动；
S7-1、螺纹柱(106)转动，压桶(5)沿径向下降，转动轴(503)与转动圆管(408)啮合，转动圆管(408)带动行星轮(404)转动，太阳轮(403) 转动并带动螺纹轴(6)沿径向下降，当开关动片与开关定片接触后，电源为万向轮驱动电机供电；
S7-2、行星轮柱(104)转动，第一齿圈(101)带动转向盘(3)转动，音频播放器(1)转动一个偏差角。
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