CN113211467A - 基于5g音频传输的智能远程搬运机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于5G音频传输的智能远程搬运机器人，主要包括多个搬运终端、工业厂区、终端服务部、音频传输管理部。搬运终端包括音频接收单元、音频转换单元和信号处理单元。音频接收单元接收搬运终端内的第一音频信号，音频转换单元将第一音频信号转换为第一小波系数，信号处理单元根据第一干扰阈值或第二干扰阈值将第一小波系数转换为第二小波系数。终端服务部经5G通信网络与信号处理单元连接，终端服务部将第二小波系数转化为第二音频信号。本发明针对不同终端密度的情况采用不同的降噪参数。当终端密度较大时，较大的干扰阈值可以消除噪声。当终端密度较小时，较小的干扰阈值可以减少音频信号损失。
Description
技术领域
本发明涉及5G语音通信技术，尤其涉及一种基于5G音频传输的智能远程搬运机器人。
背景技术
音频传输可以用于搬运终端的远程通信。例如通过网络将不特定的语音指令发送至服务器，服务器根据语音指令作出响应。在现有技术中，通过语音反馈操作的搬运机器人系统参照CN106514656A、CN209327873U等。工作中的搬运机器人可能处于密集或空闲状态。在部分情况下，密集的搬运机器人增大信号干扰，需要提高抗干扰阈值。在部分情况下，高阈值的干扰消减会造成信号丢失。因此，需要根据搬运机器人的通行状态调整语音抗干扰的方向。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种基于5G通信的智能远程搬运机器人，根据搬运终端的使用环境切换不同的抗干扰参数，提高音频降噪能力。
一种基于5G音频传输的智能远程搬运机器人，其特征在于，包括：
多个搬运终端，搬运终端包括音频接收单元、音频转换单元和信号处理单元，音频接收单元接收搬运终端内的第一音频信号，音频转换单元将第一音频信号分解为第一小波系数W1k，信号处理单元根据第一干扰阈值λ1或第二干扰阈值λ2将第一小波系数W1k转换为第二小波系数W2k，k=1，2，3...；
一工业厂区，工业厂区内设置多个驻停区域以及连接至少两个驻停区域的多个行驶路径，工业厂区生成所述搬运终端的任务文档，所述搬运终端根据该任务文档的行驶路径从其中一个驻停区域行驶至另一个驻停区域；
终端服务部，终端服务部经5G通信网络与信号处理单元连接，信号处理单元将第二小波系数W2k发送给终端服务部，终端服务部将第二小波系数W2k转化为第二音频信号；
音频传输管理部，音频传输管理部包括干扰分析单元和音频配置单元，干扰分析单元计算待配置干扰阈值的搬运终端的终端密度，终端密度为在20s内与待配置干扰阈值的搬运终端处于同一行驶路径的已配置干扰阈值的搬运终端的数量，其中，
若终端密度≥3，音频配置单元向待配置干扰阈值的搬运终端的音频转换单元提供第一干扰阈值λ1，
若终端密度＜3，音频配置单元向待配置干扰阈值的搬运终端的音频转换单元提供第二干扰阈值λ2。
在本发明中，
，
，σ是第一小波系数的标准方差值，v
为小波分解层数，N是语音信号的长度。
在本发明中，所述信号处理单元的第二小波系数W2k＝
＝
，其中， 
为阶跃函数，x为第一干扰阈值或第二
干扰阈值，a、b、P为预设的调优参数，
，b为正实数， 
。
在本发明中，每一搬运终端具有对应的标识数据，标识数据I为待配置干扰阈值的搬运终端，标识数据U为已配置干扰阈值的搬运终端，工业厂区包括任务管理单元、路径数据库，任务管理单元生成待配置干扰阈值的搬运终端的任务文档［I，S1，S2...Sn］，路径数据库存储多个已配置干扰阈值的搬运终端的任务文档［U，L1，L2...Lm，］，其中，S1、S2...Sn为标识数据I的行驶路径，L1、L2...Lm为标识数据U的行驶路径。
在本发明中，音频传输管理部还包括状态查询单元、状态分析单元，状态查询单元根据标识数据I的任务文档生成第一状态文档［I，S1，T1，S2，T2...Sn，Tn］，T1、T2...Tn为标识数据I处于行驶路径S1、S2...Sn的时间，状态分析单元根据至少一个的标识数据U的任务文档生成第二状态文档［U，L1，R1，L2，R2...Lm，Rm］，R1、R2...Rm为标识数据U处于行驶路径L1、L2...Lm的时间。
本发明的这种基于5G音频传输的智能远程搬运机器人，针对不同终端密度的情况采用不同的降噪参数。当终端密度较大时，较大的干扰阈值可以消除噪声。当终端密度较小时，较小的干扰阈值可以减少音频信号损失。工业厂区生成任务文档并存储任务文档，可以根据任务文档确定搬运终端的密度，避免在环境中另外设置传感设备，控制厂区运行成本。
附图说明
图1为本发明的基于5G音频传输的智能远程搬运机器人的结构框图；
图2为图1的音频信号转换示意图；
图3为本发明的工业厂区的驻停区域与行驶路径的示意图；
图4为本发明的搬运终端的结构示意图。
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。
如图1至4所示的本发明的基于5G音频传输的智能远程搬运机器人，主要由工业厂区、搬运终端、终端服务部、音频传输管理部组成。搬运终端的操作人员或语音设备对外播放语音指令。工业厂区的任务管理单元确定搬运终端的行驶路径，搬运终端根据行驶路径从其中一个驻停区域行驶至另一个驻停区域。在行驶过程中，终端服务部接收来自搬运终端的语音指令，根据语音指令提供不同的响应。本发明对不同拥堵程度的搬运终端采用不同的干扰阈值，降低噪声。搬运终端包括音频接收单元、音频转换单元、信号处理单元以及通信单元。通信单元采用5G基站与终端服务部连接。音频接收单元接收搬运终端内的第一音频信号，第一音频信号例如是生产准备的通知、场地清理以及意外工况等。音频转换单元采用连续小波变换将第一音频信号分解为多个第一小波系数，k=1，2，3...。在数字电路中，多个第一小波系数可以代表为第一音频信号。小波变换是转换语音数据的一种方法，其变换方法参照《基于小波变换的音频信号基频提取.电声技术.[J].2005年.(6):50-55》或《郑继明.基于小波变换的音频分割.计算机工程与应用.[J].2011年.(7):139-142》等，本申请不做赘述。由于音频信号不可避免的有噪声成分，而且相近区域的同类搬运终端越多，噪声成分越复杂。信号处理单元根据第一干扰阈值λ1或第二干扰阈值λ2将第一小波系数W1k转换为第二小波系数W2k。
本发明在变换过程中降低噪声成分。终端服务部再将第二小波系数W2k转化为第二音频信号，根据第二音频信号的指令内容作出不同响应。音频传输管理部可以根据终端密度，提供不同的干扰阈值。音频传输管理部包括干扰分析单元和音频配置单元。干扰分析单元计算待配置干扰阈值的搬运终端的终端密度，终端密度为在20s内与待配置干扰阈值的搬运终端处于同一行驶路径的已配置干扰阈值的搬运终端的数量。若终端密度≥3，音频配置单元向待配置干扰阈值的搬运终端的音频转换单元提供第一干扰阈值λ1。若终端密度＜3，音频配置单元向待配置干扰阈值的搬运终端的音频转换单元提供第二干扰阈值λ2。
信号处理单元中干扰阈值的确定至关重要，本发明对干扰阈值选取进行修正。现
有技术中，干扰阈值通常选定为固定值，本发明开创性的修正了干扰阈值。根据语音信号的
小波变换与语音长度确定干扰阈值。
，
，σ是小波系数中的标准方差值，v为
小波分解层数，N是语音信号的长度。通过给定的干扰阈值，进行不同的计算，得到去杂后的
第二小波系数。信号处理单元的第二小波系数W2k＝
＝
。根据f（*，*）中自变量取值的不同，x可以选定为第
一干扰阈值或第二干扰阈值。
为阶跃函数，W1k大于0时，
。W1k等于0时， 
。W1k小于0时，
。a、b、P为预设的调优参数，根据具体实施例进行选
择。
，b为正实数，
。
在图3的实施例中，工业厂区具有堆货区和多个独立的生产车间，分别为第一生产车间、第二生产车间、第三生产车间、第四生产车间、第五生产车间、第六生产车间、第七生产车间。堆货区与生产车间具有多条行驶路径，本发明的行驶路径标记为S1、S2...S14，例如堆货区经行驶路径S1、S2...S14与七个生产车间连接。生产车间采用搬运终端（本实施例为叉车）搬运原材料和半成品。工业厂区的任务管理单元根据堆货区和目标生产车间的位置确定行驶路径。搬运终端根据任务文档的行驶路径从其中一个驻停区域行驶至另一个驻停区域。生产车间、堆货区定义为驻停区域，将道路划分为长度接近的行驶路径，行如30m至60m。终端服务部经5G通信网络与通信单元连接，再经通信单元与信号处理单元连接。
进一步的，本发明需要解决如何准确确定终端密度。搬运终端具有对应的标识数据I或U。I为待配置干扰阈值的搬运终端的标识数据，U为已配置干扰阈值的搬运终端的标识数据。工业厂区包括任务管理单元、路径数据库。任务管理单元生成任务文档，任务文档指示标识数据I经多个行驶路径从其中一个驻停区域行驶至另一个驻停区域。任务文档存储为［I，S1，S2...Sn］，待配置干扰阈值的搬运终端从堆货区至第六生产车间的任务文档为［I，S2，S6，S10］。路径数据库存储多个已配置干扰阈值的搬运终端的任务文档［U，L1，L2...Lm，］，其中，S1、S2...Sn均为标识数据I的行驶路径，L1、L2...Lm为标识数据U的行驶路径。已配置干扰阈值的搬运终端是指正处于5G通信连接状态的搬运终端。因此，U/I仅表示搬运终端的当前状态，在不同的周期内可能相互变换。搬运终端的标识数据U可能是前次搬运终端的标识数据I。路径数据库来源于前次任务管理单元的任务文档。路径数据库可以删除完成运输工作的搬运终端对应的任务文档。
音频传输管理部还包括状态查询单元、状态分析单元。状态查询单元根据待配置干扰阈值的标识数据I的多个行驶路径，提取具有相应行驶路径的多个已配置干扰阈值的搬运终端及其任务文档。状态分析单元确定标识数据U处于不同行驶路径时间Rj，j=1或2...m。本发明不限制预测处于其他行驶路径时间的技术，例如可以根据行驶路径与位置数据的距离以及平均速度确定时长，最终确定处于相应行驶路径的时点。状态分析单元据此生成至少一个的第二状态文档［U，L1，R1，L2，R2...Lm，Rm］，R1、R2...Rm为标识数据U处于相应行驶路径的时间。为便于数据处理，该时间Rj可以是处于Lj中间位置的时刻。状态查询单元根据标识数据I的任务文档生成第一状态文档［I，S1，T1，S2，T2...Sn，Tn］，T1、T2...Tn是指标识数据I到达S1、S2...Sn中部位置的时间。例如当前时间T0=10:00，标识数据I从当前位置到达S1中部需要1min，T1=10:01。状态分析单元汇总满足Ti=Rj±20s且Si=Lj的第二状态文档的数量Ki。i=1或2...n，j=1或2...m。第二状态文档的数量Ki为在预定搬运终端一定区域内的其他搬运终端的数量，即本发明的终端密度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于5G音频传输的智能远程搬运机器人，其特征在于，包括：
多个搬运终端，搬运终端包括音频接收单元、音频转换单元和信号处理单元，音频接收单元接收搬运终端内的第一音频信号，音频转换单元将第一音频信号分解为第一小波系数W1k，信号处理单元根据第一干扰阈值λ1或第二干扰阈值λ2将第一小波系数W1k转换为第二小波系数W2k，k=1，2，3...；
一工业厂区，工业厂区内设置多个驻停区域以及连接至少两个驻停区域的多个行驶路径，工业厂区生成所述搬运终端的任务文档，所述搬运终端根据该任务文档的行驶路径从其中一个驻停区域行驶至另一个驻停区域；
终端服务部，终端服务部经5G通信网络与信号处理单元连接，信号处理单元将第二小波系数W2k发送给终端服务部，终端服务部将第二小波系数W2k转化为第二音频信号；
音频传输管理部，音频传输管理部包括干扰分析单元和音频配置单元，干扰分析单元计算待配置干扰阈值的搬运终端的终端密度，终端密度为在20s内与待配置干扰阈值的搬运终端处于同一行驶路径的已配置干扰阈值的搬运终端的数量，其中，
若终端密度≥3，音频配置单元向待配置干扰阈值的搬运终端的音频转换单元提供第一干扰阈值λ1，
若终端密度＜3，音频配置单元向待配置干扰阈值的搬运终端的音频转换单元提供第二干扰阈值λ2。
2.根据权利要求1所述的基于5G音频传输的智能远程搬运机器人，其特征在于，
，
，σ是第一小波系数的标准方差值，v为小波分解层数，N是语音信号
的长度。
3.根据权利要求2所述的基于5G音频传输的智能远程搬运机器人，其特征在于，所述信
号处理单元的第二小波系数W2k＝
＝
，其
中，
为阶跃函数，x为第一干扰阈值或第二干扰阈值，a、b、P为预设的调优参数，
，
b为正实数，
。
4.根据权利要求1所述的基于5G音频传输的智能远程搬运机器人，其特征在于，每一搬运终端具有对应的标识数据，I为待配置干扰阈值的搬运终端的标识数据，U为已配置干扰阈值的搬运终端的标识数据，工业厂区包括任务管理单元、路径数据库，任务管理单元生成待配置干扰阈值的搬运终端的任务文档［I，S1，S2...Sn］，路径数据库存储多个已配置干扰阈值的搬运终端的任务文档［U，L1，L2...Lm，］，其中，S1、S2...Sn均为标识数据I的行驶路径，L1、L2...Lm为标识数据U的行驶路径。
5.根据权利要求4所述的基于5G音频传输的智能远程搬运机器人，其特征在于，音频传输管理部还包括状态查询单元、状态分析单元，状态查询单元根据标识数据I的任务文档生成第一状态文档［I，S1，T1，S2，T2...Sn，Tn］，T1、T2...Tn为标识数据I处于行驶路径S1、S2...Sn的时间，状态分析单元根据至少一个的标识数据U的任务文档生成第二状态文档［U，L1，R1，L2，R2...Lm，Rm］，R1、R2...Rm为标识数据U处于行驶路径L1、L2...Lm的时间。
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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