CN115881129A - 一种机器人语音识别系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人语音识别系统及其使用方法，属于语音识别领域，该语音识别系统包括底座和控制主机，设置有摄像装置、收声装置、图像处理模块、声音处理模块和中央处理模块，通过摄像装置可以实现对使用者的嘴部进行拍摄操作，图像处理模块会根据其内部的口型数据库对使用者的语音输入内容进行识别，得出一份基于使用者口型的语音识别结果，收声装置会对使用者的语音进行收集和识别操作，得出一份基于使用者语音输入的语音识别结果，再通过中央处理模块可以实现对两份语音识别结果进行分析处理，有效的提高语音识别系统的识别准确性。本发明具有多种识别方式一体和可根据使用者进行调节的优点。

Description

一种机器人语音识别系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及语音识别技术领域，具体为一种机器人语音识别系统及其使用方法。

背景技术

语音识别是指将语音信号转换为文字的过程。现在通行的语音识别系统一般包括信号处理模块、解码器和声学模型组成。信号处理模块将根据人耳的听觉感知特点，抽取语音中最重要的特征，将语音信号转换为特征矢量序列。现行语音识别系统中常用的声学特征有线性预测编码，梅尔频率倒谱系数，梅尔标度滤波器组等。解码器根据声学模型和语言模型，将输入的语音特征矢量序列转化为字符序列。声学模型是对声学、语音学、环境的变量，以及说话人性别、口音的差异等的知识表示。语言模型则是对一组字序列构成的知识表示。

现有技术的人机交互过程中，语音识别系统是用于机器人操控的重要手段之一。但是，传统的如商场之中导购机器人在实际的使用过程中，其语音识别系统会受到很大的影响，导致语音识别的准确性极大的降低。其语音识别系统产生影响的因素主要来自以下两方面，1、商场之中人流量大，导致机器人语音识别环境之中会产生很多的杂音，这些杂音在被语音识别系统收声之后会对最后识别的结果造成很大的干扰，降低了语音识别的准确性；2、商场之中顾客多种多样，说话声音大小不同，身高不同，而现有技术的机器人语音识别系统一般是置于固定位置进行语音识别的，从而导致语音识别系统在识别效果上产生很多的差异，不利于语音识别系统的使用。

基于以上的原因，本发明提出一种机器人语音识别系统。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种机器人语音识别系统及其使用方法，它具有多种识别方式一体和可根据使用者进行调节等特点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种机器人语音识别系统，包括底座，所述底座的顶面上固定连接有控制主机，所述底座的顶面上固定连接有外壳，所述外壳的侧壁上对称固定连接有两个安装板，所述安装板远离外壳一侧固定连接有同一个显示屏，所述显示屏顶面上固定连接有高度传感器，所述外壳的上侧设置有活动壳，所述活动壳的前侧壁上固定连接有两个摄像装置，所述活动壳的左右侧壁上均固定连接有收声装置，所述活动壳和外壳之间设置有转动机构，所述外壳内腔设置有活动机构；

所述转动机构包括连接壳，所述连接壳内腔侧壁上固定连接有第一电机，所述第一电机的转子上固定连接有转轴，所述转轴远离第一电机一端固定连接有第一齿轮，所述第一齿轮上啮合有第二齿轮，所述第二齿轮的侧壁中心固定连接有活动轴，所述活动轴两端贯穿连接壳侧壁并固定连接有固定板，所述活动轴与连接壳之间活动连接，所述固定板顶面与活动壳的底面固定连接；

所述活动机构包括螺纹套，所述外壳的顶面中心固定连接有螺纹套，所述螺纹套的内贯穿有螺纹杆，所述螺纹杆与螺纹套之间螺纹连接，所述螺纹杆的顶端与活动壳的底面中心活动连接，所述螺纹杆位于螺纹套下侧的侧壁上活动连接有第三齿轮，所述第三齿轮与螺纹套底面活动连接，所述第三齿轮一侧啮合有第四齿轮，所述第四齿轮的顶面中心固定连接有竖轴，所述竖轴远离第四齿轮一端固定连接有第二电机，所述第二电机与外壳内腔侧壁固定连接。

优选的，所述活动壳内腔固定连接有图像处理模块、声音处理模块和中央处理模块，所述图像处理模块与摄像装置之间电性连接，所述声音处理模块与收声装置之间电性连接，所述中央处理模块与图像处理模块、声音处理模块和控制主机之间均实现电性连接。

优选的，所述外壳的顶面上固定连接有可伸缩软管，所述螺纹杆位于可伸缩软管内腔设置，所述可伸缩软管远离外壳一侧与连接壳的底面固定连接。

优选的，所述底座呈圆形设置，且所述底座内腔设置有配重块。

优选的，所述第三齿轮的侧壁中心开设有通孔，所述通孔内侧壁上固定连接有第一滑块，所述螺纹杆的侧壁上开设有第一滑槽，所述第一滑块与第一滑槽之间活动连接。

优选的，所述第三齿轮的顶面上开设有第二滑槽，所述第二滑槽呈圆环形设置，所述螺纹套的底面上固定连接有若干个第二滑块，所述第二滑块与第二滑槽之间活动连接。

优选的，所述螺纹杆的底端固定连接有圆板，所述圆板的直径大于螺纹杆的直径设置。

一种机器人语音识别系统的使用方法，包括以下步骤：

S1：使用者站到本系统前侧位置，高度传感器自动实现对使用者的身高进行测量，并数据传输到控制主机内；

S2：控制主机分别对活动机构和转动机构进行控制调节操作；

S3：控制主机启动第二电机，第二电机带动螺纹杆转动，螺纹杆在螺纹套内转动，使得螺纹杆将其顶端处的连接壳和活动壳顶升，活动壳到指定高度后，第二电机停止，实现对摄像装置和收声装置的高度调节；

S4：启动第一电机，第一电机带动活动轴转动，活动轴通过其两端固定板带动活动壳进行转动，使得摄像装置和收声装置与使用者面部正对，停止第一电机，实现对机器人语音识别系统的调节；

S5：使用者通过显示屏与机器人进行交互操作，使用者在语音输入操作的同时，摄像装置会对使用者的嘴部进行拍摄，收声装置会对语音进行收集和识别操作，完成机器人的语音输入步骤；

S6：摄像装置将使用者嘴部图像上传到图像处理模块内部，图像处理模块会根据其内部的口型数据库对使用者的语音输入内容进行识别，得出一份基于使用者口型的语音识别结果，收声装置将收集到的语音上传到声音处理模块，对收集到的语音进行杂音分析去除，得出语音输入的语音识别结果；

S7：图像处理模块和声音处理模块将识别结果均上传到中央处理模块，中央处理模块对基于使用者语音输入的语音识别结果和基于使用者口型的语音识别结果进行分析和处理，中央处理模块将重合部分保留，对于有差异的部分进行分析并基于其内部的数据库进行联想分析，得出结果，结合重合保留部分实现完整的语音识别操作；

S8：将结果传输到控制主机内部进行分析，如结果正确，则处理后的结果会通过显示屏显示并结合机器人系统进行处理，如结果错误，则处理后的结果通过显示屏显示并提示重新识别输入。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明通过设置有摄像装置、收声装置、图像处理模块、声音处理模块和中央处理模块，通过摄像装置可以实现对使用者的嘴部进行拍摄操作，图像处理模块会根据其内部的口型数据库对使用者的语音输入内容进行识别，得出一份基于使用者口型的语音识别结果，收声装置会对使用者的语音进行收集和识别操作，得出一份基于使用者语音输入的语音识别结果，再通过中央处理模块可以实现对两份语音识别结果进行分析处理，从而得出一份完整且准确度高的语音识别结果，有效的提高语音识别系统的识别准确性。

2、本发明通过设置有转动机构、活动机构和高度传感器，在使用时通过高度传感器可以实现对使用者的身高数据进行收集操作，然后利用活动机构可以实现对摄像装置和收声装置的高度进行调节，再通过转动机构可以将摄像装置和收声装置转动到使用者面部正对的位置处，从而保证摄像装置和收声装置很好的实现对不同使用者进行语音识别操作，进一步的提高机器人语音识别系统的识别准确性。

附图说明

图1为本发明一种机器人语音识别系统前侧立体结构示意图；

图2为本发明一种机器人语音识别系统后侧立体结构示意图；

图3为本发明一种机器人语音识别系统一角度上的立体结构示意图；

图4为本发明一种机器人语音识别系统另一角度上的立体结构示意图；

图5为本发明一种机器人语音识别系统活动机构结构示意图；

图6为本发明一种机器人语音识别系统转动机构结构示意图；

图7为本发明一种机器人语音识别系统图5的A处放大图；

图8为本发明一种机器人语音识别系统的语音识别流程图。

图中标号：1、底座；2、控制主机；3、外壳；4、安装板；5、显示屏；6、高度传感器；7、活动壳；8、摄像装置；9、收声装置；10、转动机构；11、活动机构；12、连接壳；13、第一电机；14、转轴；15、圆板；16、第一齿轮；17、第二齿轮；18、活动轴；19、固定板；20、螺纹套；21、螺纹杆；22、第三齿轮；23、第四齿轮；24、竖轴；25、第二电机；26、图像处理模块；27、声音处理模块；28、中央处理模块；29、可伸缩软管；30、配重块；31、通孔；32、第一滑块；33、第一滑槽；34、第二滑槽；35、第二滑块。

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，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种机器人语音识别系统，包括底座1，底座1的顶面上固定连接有控制主机2，底座1的顶面上固定连接有外壳3，外壳3的侧壁上对称固定连接有两个安装板4，安装板4远离外壳3一侧固定连接有同一个显示屏5，显示屏5顶面上固定连接有高度传感器6，外壳3的上侧设置有活动壳7，活动壳7的前侧壁上固定连接有两个摄像装置8，活动壳7的左右侧壁上均固定连接有收声装置9，活动壳7和外壳3之间设置有转动机构10，外壳3内腔设置有活动机构11，活动壳7内腔固定连接有图像处理模块26、声音处理模块27和中央处理模块28，图像处理模块26与摄像装置8之间电性连接，声音处理模块27与收声装置9之间电性连接，中央处理模块28与图像处理模块26、声音处理模块27和控制主机2之间均实现电性连接；

通过摄像装置8可以实现对使用者的嘴部进行拍摄操作，图像处理模块26会根据其内部的口型数据库对使用者的语音输入内容进行识别，得出一份基于使用者口型的语音识别结果，收声装置9会对使用者的语音进行收集和识别操作，声音处理模块27进行处理操作，得出一份基于使用者语音输入的语音识别结果，再通过中央处理模块28可以实现对两份语音识别结果进行分析处理，从而得出一份完整且准确度高的语音识别结果，有效的提高语音识别系统的识别准确性

其中，底座1呈圆形设置，且底座1内腔设置有配重块30，可以有效的提高机器人放置的稳定性，便于机器人的使用；

转动机构10包括连接壳12，连接壳12内腔侧壁上固定连接有第一电机13，第一电机13的转子上固定连接有转轴14，转轴14远离第一电机13一端固定连接有第一齿轮16，第一齿轮16上啮合有第二齿轮17，第二齿轮17的侧壁中心固定连接有活动轴18，活动轴18两端贯穿连接壳12侧壁并固定连接有固定板19，活动轴18与连接壳12之间活动连接，固定板19顶面与活动壳7的底面固定连接，可以实现对摄像装置8和收声装置9的转动角度进行调节操作，从而保证摄像装置8和收声装置9正对使用者面部，提高语音识别的准确性；

活动机构11包括螺纹套20，外壳3的顶面中心固定连接有螺纹套20，螺纹套20的内贯穿有螺纹杆21，螺纹杆21与螺纹套20之间螺纹连接，螺纹杆21的顶端与活动壳7的底面中心活动连接，螺纹杆21位于螺纹套20下侧的侧壁上活动连接有第三齿轮22，第三齿轮22与螺纹套20底面活动连接，第三齿轮22一侧啮合有第四齿轮23，第四齿轮23的顶面中心固定连接有竖轴24，竖轴24远离第四齿轮23一端固定连接有第二电机25，第二电机25与外壳3内腔侧壁固定连接，可以实现对摄像装置8和收声装置9的高度进行调节，保证摄像装置8和收声装置9适应使用者的身高进行使用；

其中，外壳3的顶面上固定连接有可伸缩软管29，螺纹杆21位于可伸缩软管29内腔设置，可伸缩软管29远离外壳3一侧与连接壳12的底面固定连接，可以实现对螺纹杆21延伸出外壳3处进行防护操作，避免造成伤害或者损坏；

其中，第三齿轮22的侧壁中心开设有通孔31，通孔31内侧壁上固定连接有第一滑块32，螺纹杆21的侧壁上开设有第一滑槽33，第一滑块32与第一滑槽33之间活动连接，第三齿轮22的顶面上开设有第二滑槽34，第二滑槽34呈圆环形设置，螺纹套20的底面上固定连接有若干个第二滑块35，第二滑块35与第二滑槽34之间活动连接，一方面可以确保第三齿轮22的稳定转动操作，另一方面可以通过第一滑块32带动螺纹杆21一起转动，保证螺纹杆21转动和上升运动同时进行，从而保证高度上的调节操作，以此适应不同使用者的语音识别操作；

其中，螺纹杆21的底端固定连接有圆板15，圆板15的直径大于螺纹杆21的直径设置，实现对螺纹杆的限位和配重操作，保证螺纹杆21的稳定转动效果。

一种机器人语音识别系统的使用方法，包括以下步骤：

S1：使用者站到本系统前侧位置，高度传感器6自动实现对使用者的身高进行测量，并数据传输到控制主机2内；

S2：控制主机2分别对活动机构11和转动机构10进行控制调节操作；

S3：控制主机2启动第二电机25，第二电机25带动螺纹杆21转动，螺纹杆21在螺纹套20内转动，使得螺纹杆21将其顶端处的连接壳12和活动壳7顶升，活动壳7到指定高度后，第二电机25停止，实现对摄像装置8和收声装置9的高度调节；

S4：启动第一电机13，第一电机13带动活动轴18转动，活动轴18通过其两端固定板19带动活动壳7进行转动，使得摄像装置8和收声装置9与使用者面部正对，停止第一电机13，实现对机器人语音识别系统的调节；

S5：使用者通过显示屏5与机器人进行交互操作，使用者在语音输入操作的同时，摄像装置8会对使用者的嘴部进行拍摄，收声装置9会对语音进行收集和识别操作，完成机器人的语音输入步骤；

S6：摄像装置8将使用者嘴部图像上传到图像处理模块26内部，图像处理模块26会根据其内部的口型数据库对使用者的语音输入内容进行识别，得出一份基于使用者口型的语音识别结果，收声装置9将收集到的语音上传到声音处理模块27，对收集到的语音进行杂音分析去除，得出语音输入的语音识别结果；

S7：图像处理模块26和声音处理模块27将识别结果均上传到中央处理模块28，中央处理模块28对基于使用者语音输入的语音识别结果和基于使用者口型的语音识别结果进行分析和处理，中央处理模块28将重合部分保留，对于有差异的部分进行分析并基于其内部的数据库进行联想分析，得出结果，结合重合保留部分实现完整的语音识别操作；

S8：将结果传输到控制主机2内部进行分析，如结果正确，则处理后的结果会通过显示屏5显示并结合机器人系统进行处理，如结果错误，则处理后的结果通过显示屏5显示并提示重新识别输入。

工作原理：本装置在使用时，使用者站到本系统前侧位置，高度传感器6自动实现对使用者的身高进行测量，并数据传输到控制主机2内，控制主机2分别对活动机构11和转动机构10进行控制调节操作，控制主机2启动第二电机25，第二电机25带动螺纹杆21转动，螺纹杆21在螺纹套20内转动，使得螺纹杆21将其顶端处的连接壳12和活动壳7顶升，活动壳7到指定高度后，第二电机25停止，实现对摄像装置8和收声装置9的高度调节，启动第一电机13，第一电机13带动活动轴18转动，活动轴18通过其两端固定板19带动活动壳7进行转动，使得摄像装置8和收声装置9与使用者面部正对，停止第一电机13，实现对机器人语音识别系统的调节，使用者通过显示屏5与机器人进行交互操作，使用者在语音输入操作的同时，摄像装置8会对使用者的嘴部进行拍摄，收声装置9会对语音进行收集和识别操作，完成机器人的语音输入步骤，摄像装置8将使用者嘴部图像上传到图像处理模块26内部，图像处理模块26会根据其内部的口型数据库对使用者的语音输入内容进行识别，得出一份基于使用者口型的语音识别结果，收声装置9将收集到的语音上传到声音处理模块27，对收集到的语音进行杂音分析去除，得出语音输入的语音识别结果，图像处理模块26和声音处理模块27将识别结果均上传到中央处理模块28，中央处理模块28对基于使用者语音输入的语音识别结果和基于使用者口型的语音识别结果进行分析和处理，中央处理模块28将重合部分保留，对于有差异的部分进行分析并基于其内部的数据库进行联想分析，得出结果，结合重合保留部分实现完整的语音识别操作，结果传输到控制主机2内部进行分析，结果正确，则处理后的结果会通过显示屏5显示并结合机器人系统进行处理，结果错误，则处理后的结果通过显示屏5显示并提示重新识别输入。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种机器人语音识别系统，包括底座（1），其特征在于：所述底座（1）的顶面上固定连接有控制主机（2），所述底座（1）的顶面上固定连接有外壳（3），所述外壳（3）的侧壁上对称固定连接有两个安装板（4），所述安装板（4）远离外壳（3）一侧固定连接有同一个显示屏（5），所述显示屏（5）顶面上固定连接有高度传感器（6），所述外壳（3）的上侧设置有活动壳（7），所述活动壳（7）的前侧壁上固定连接有两个摄像装置（8），所述活动壳（7）的左右侧壁上均固定连接有收声装置（9），所述活动壳（7）和外壳（3）之间设置有转动机构（10），所述外壳（3）内腔设置有活动机构（11）；

所述转动机构（10）包括连接壳（12），所述连接壳（12）内腔侧壁上固定连接有第一电机（13），所述第一电机（13）的转子上固定连接有转轴（14），所述转轴（14）远离第一电机（13）一端固定连接有第一齿轮（16），所述第一齿轮（16）上啮合有第二齿轮（17），所述第二齿轮（17）的侧壁中心固定连接有活动轴（18），所述活动轴（18）两端贯穿连接壳（12）侧壁并固定连接有固定板（19），所述活动轴（18）与连接壳（12）之间活动连接，所述固定板（19）顶面与活动壳（7）的底面固定连接；

所述活动机构（11）包括螺纹套（20），所述外壳（3）的顶面中心固定连接有螺纹套（20），所述螺纹套（20）的内贯穿有螺纹杆（21），所述螺纹杆（21）与螺纹套（20）之间螺纹连接，所述螺纹杆（21）的顶端与活动壳（7）的底面中心活动连接，所述螺纹杆（21）位于螺纹套（20）下侧的侧壁上活动连接有第三齿轮（22），所述第三齿轮（22）与螺纹套（20）底面活动连接，所述第三齿轮（22）一侧啮合有第四齿轮（23），所述第四齿轮（23）的顶面中心固定连接有竖轴（24），所述竖轴（24）远离第四齿轮（23）一端固定连接有第二电机（25），所述第二电机（25）与外壳（3）内腔侧壁固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种机器人语音识别系统，其特征在于：所述活动壳（7）内腔固定连接有图像处理模块（26）、声音处理模块（27）和中央处理模块（28），所述图像处理模块（26）与摄像装置（8）之间电性连接，所述声音处理模块（27）与收声装置（9）之间电性连接，所述中央处理模块（28）与图像处理模块（26）、声音处理模块（27）和控制主机（2）之间均实现电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种机器人语音识别系统，其特征在于：所述外壳（3）的顶面上固定连接有可伸缩软管（29），所述螺纹杆（21）位于可伸缩软管（29）内腔设置，所述可伸缩软管（29）远离外壳（3）一侧与连接壳（12）的底面固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种机器人语音识别系统，其特征在于：所述底座（1）呈圆形设置，且所述底座（1）内腔设置有配重块（30）。

5.根据权利要求1所述的一种机器人语音识别系统，其特征在于：所述第三齿轮（22）的侧壁中心开设有通孔（31），所述通孔（31）内侧壁上固定连接有第一滑块（32），所述螺纹杆（21）的侧壁上开设有第一滑槽（33），所述第一滑块（32）与第一滑槽（33）之间活动连接。

6.根据权利要求1所述的一种机器人语音识别系统，其特征在于：所述第三齿轮（22）的顶面上开设有第二滑槽（34），所述第二滑槽（34）呈圆环形设置，所述螺纹套（20）的底面上固定连接有若干个第二滑块（35），所述第二滑块（35）与第二滑槽（34）之间活动连接。

7.根据权利要求1所述的一种机器人语音识别系统，其特征在于：所述螺纹杆（21）的底端固定连接有圆板（15），所述圆板（15）的直径大于螺纹杆（21）的直径设置。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种机器人语音识别系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：使用者站到本系统前侧位置，高度传感器（6）自动实现对使用者的身高进行测量，并数据传输到控制主机（2）内；

S2：控制主机（2）分别对活动机构（11）和转动机构（10）进行控制调节操作；

S3：控制主机（2）启动第二电机（25），第二电机（25）带动螺纹杆（21）转动，螺纹杆（21）在螺纹套（20）内转动，使得螺纹杆（21）将其顶端处的连接壳（12）和活动壳（7）顶升，活动壳（7）到指定高度后，第二电机（25）停止，实现对摄像装置（8）和收声装置（9）的高度调节；

S4：启动第一电机（13），第一电机（13）带动活动轴（18）转动，活动轴（18）通过其两端固定板（19）带动活动壳（7）进行转动，使得摄像装置（8）和收声装置（9）与使用者面部正对，停止第一电机（13），实现对机器人语音识别系统的调节；

S5：使用者通过显示屏（5）与机器人进行交互操作，使用者在语音输入操作的同时，摄像装置（8）会对使用者的嘴部进行拍摄，收声装置（9）会对语音进行收集和识别操作，完成机器人的语音输入步骤；

S6：摄像装置（8）将使用者嘴部图像上传到图像处理模块（26）内部，图像处理模块（26）会根据其内部的口型数据库对使用者的语音输入内容进行识别，得出一份基于使用者口型的语音识别结果，收声装置（9）将收集到的语音上传到声音处理模块（27），对收集到的语音进行杂音分析去除，得出语音输入的语音识别结果；

S7：图像处理模块（26）和声音处理模块（27）将识别结果均上传到中央处理模块（28），中央处理模块（28）对基于使用者语音输入的语音识别结果和基于使用者口型的语音识别结果进行分析和处理，中央处理模块（28）将重合部分保留，对于有差异的部分进行分析并基于其内部的数据库进行联想分析，得出结果，结合重合保留部分实现完整的语音识别操作；

S8：将结果传输到控制主机（2）内部进行分析，如结果正确，则处理后的结果会通过显示屏（5）显示并结合机器人系统进行处理，如结果错误，则处理后的结果通过显示屏（5）显示并提示重新识别输入。

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