CN205759665U - 一种语音识别玩具机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器人，具体说是一种语音识别玩具机器人，包括驱动机器人左、右轮行走的左、右轮直流电机和驱动机器人转向的舵机，还包括单片机主控单元、电机驱动单元、语音识别模块和电源电路模块，所述语音识别模块将接收的语音信号传送至所述单片机主控单元，单片机主控单元根据语音信号控制所述电机驱动单元驱动所述左、右轮直流电机和舵机工作；所述电源电路模块为单片机主控单元、电机驱动单元何语音识别模块供电。本实用新型通过语音识别模块、红线外传感器等可实现语音识别、自动进行避障；还通过无线数传模块与上位PC机通信，从而对语音识别玩具机器人进行控制，并对使用玩具的儿童进行定位，提高安全性。

Description

一种语音识别玩具机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人，具体说是一种语音识别玩具机器人。

背景技术

机器人技术是一个国家科技水平的重要标志和体现，它在社会生产的许多方面都得到了广泛的应用。近年来，随着计算机的广泛普及，机器人逐渐由工业生产走向了人们的生活，如此广泛的应用使得提高全体国民对机器人的理解显得尤为重要，普及机器人教育势在必行。作为人们生活中不可缺少的日用品之一的玩具也进入"机器人时代”。整合了声、光、电功能的各种高科技玩具开始抢占传统玩具的市场。人们对于玩具的“娱乐性、教育性、安全性”方面更高的要求是促使机器人玩具发展的主要原因。当今, 玩具机器人以其娱乐性、智能性以及易操作性在儿童中已经拥有了广泛的市场。同时,在教育领域，随着“玩中学”理念的深入人心, 玩具机器人在信息技术、数学、自然科学等教学领域上得到了广泛的应用。

但是，目前能进行语音识别的玩具机器人较少，并且玩具机器人线路结构复杂，不能自动进行避障，不能对使用玩具的儿童进行定位。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供一种线路结构简单、能自动进行避障且能对使用人员进行定位的语音识别玩具机器人。

本实用新型解决上述技术问题的具体方案如下：一种语音识别玩具机器人，包括驱动机器人左、右轮行走的左、右轮直流电机和驱动机器人转向的舵机，还包括单片机主控单元、电机驱动单元、语音识别模块和电源电路模块，所述语音识别模块将接收的语音信号传送至所述单片机主控单元，单片机主控单元根据语音信号控制所述电机驱动单元驱动所述左、右轮直流电机和舵机工作；所述电源电路模块为单片机主控单元、电机驱动单元何语音识别模块供电。

作为优选，还包括由所述电源电路模块供电的超声波传感器，该超声波传感器将检测的信号传送至所述单片机主控单元，单片机主控单元根据该检测信号控制所述电机驱动单元驱动所述左、右轮直流电机和舵机工作。

作为优选，还包括由所述电源电路模块供电的红外线传感器，该红外线传感器将检测的信号传送至所述单片机主控单元，单片机主控单元根据该检测信号控制所述电机驱动单元驱动所述左、右轮直流电机和舵机工作。

作为优选，所述单片机主控单元连接有GPS定位模块，该GPS定位模块由所述电源电路模块供电。

作为优选，还包括由所述电源电路模块供电的无线数传模块，所述单片机主控单元通过该无线数传模块与上位PC机通信。

作为优选，在机器人底部位于所述左、右轮中间前侧或后侧设置有万向轮。

作为优选，所述单片机主控单元采用STC89C52芯片。

从以上技术方案可知，本实用新型通过语音识别模块、红线外传感器等可实现语音识别、自动进行避障；还通过无线数传模块与上位PC机通信，从而对语音识别玩具机器人进行控制，并对使用玩具的儿童进行定位，提高安全性。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

图2是本实用新型的电机驱动单元的电路图。

图3是本实用新型的无线数传模块与上位PC机的连接电路图。

图4是本实用新型的超声波传感器与单片机主控单元连接电路图。

图5是本实用新型的电源电路模块的电路图。

图6是本实用新型的语音识别模块接口电路图。

图7是本实用新型的机器人底部结构示意图。

图8是本实用新型的语音识别流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细介绍本实用新型：

如图1，一种语音识别玩具机器人，包括驱动机器人左轮9行走的左轮直流电机10、驱动机器人右轮11行走的右轮直流电机12以及驱动机器人转向的舵机13，还包括单片机主控单元1、电机驱动单元2、语音识别模块6和电源电路模块3，所述语音识别模块将接收的语音信号传送至所述单片机主控单元，单片机主控单元根据语音信号控制所述电机驱动单元驱动所述左、右轮直流电机和舵机工作；所述电源电路模块为单片机主控单元、电机驱动单元何语音识别模块供电，语音识别模块使玩具机器人能根据不同的声音作出语音识别，从而作出不同的反应动作。

本实用新型还包括由所述电源电路模块供电的超声波传感器4，该超声波传感器将检测的信号传送至所述单片机主控单元，单片机主控单元根据该检测信号控制所述电机驱动单元驱动所述左、右轮直流电机和舵机工作；还包括由所述电源电路模块供电的红外线传感器5，该红外线传感器将检测的信号传送至所述单片机主控单元，单片机主控单元根据该检测信号控制所述电机驱动单元驱动所述左、右轮直流电机和舵机工作；超声波传感器与红外线传感器用来探测障碍物并使机器人准确避障。

作为优选，所述单片机主控单元连接有GPS定位模块7，该GPS定位模块由所述电源电路模块供电，GPS定位模块可对玩具机器人作出实时定位，确定使用玩具的儿童位置，增强了儿童玩耍的安全性。

本实用新型还包括由所述电源电路模块供电的无线数传模块8，所述单片机主控单元通过该无线数传模块与上位PC机通信，可实现单片机主控单元与上位PC机之间的信息交换，从而通过PC机对语音识别玩具机器人进行控制。本实用新型的玩具机器人采用三轮结构，包含两个驱动轮，即左右轮；一个从动轮，即在机器人底部位于所述左、右轮中间前侧或后侧设置有万向轮14。机器人的从动轮主要起支撑作用，是一个能够任意滚动的万向轮，如图7所示。通过对语音识别机器人两个驱动轮的控制,可以使其沿不同的轨迹运动。

本实用新型中，单片机主控单元采用STC89C52芯片，它是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，拥有8k字节Flash，512字节RAM，32 I/O 口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构，全双工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

语音识别玩具机器人通过电机驱动单元实现机器人的驱动和转向，具体电路见图2所示。对于直流电机的驱动，大多数都采用开关驱动方式，使半导体器件工作在开关状态，通过脉宽调制 PWM 来控制电动机的电枢电压，实现调速。直流电机常要求双向运转场合，这就需要使用可逆PWM电机驱动。可逆PWM系统分为双极性驱动和单极性驱动，本实用新型采用属于双极性可逆PWM驱动的L298P型驱动器实现电机的驱动控制。L298P型驱动器是SGS公司生产的高电压、高电流电机双桥驱动芯片。其主要特点是：工作电压高、输出电流大，驱动电压可至46V，峰值电流 4A；内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动两个直流电机或双极性步进电机；采用标准TTL逻辑电平信号控制，具有两个使能控制端，可独立使能或禁止器件工作；有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分可在低电压下工作；具有过热保护功能。它可以驱动两个直流电机，OUT1、OUT2 和OUT3、OUT4分别为两组电机接线脚。ENA和ENB为两组使能输出信号,控制电机的停转。7、9 脚与 13、15脚接输入控制电平,控制电机的正传和反转。

如图3所示，采用无线通信的方式在语音识别机器人本体与上位机之间进行数据交换,可以使机器人自由的进入一些复杂环境、扩大其移动范围。本实用新型玩具机器人对上位PC机的控制命令及传感器数据的传输要求较高的可靠性、实时性、具有较远的传输距离和较低的故障率。基于以上因素,选用APC220-43多通道微功率嵌入式无线数传模块作为语音识别玩具机器人的无线通信单元。APC220-43 模块是高度集成的半双工微功率无线数据传输模块。它嵌入了高速单片机和高性能射频芯片,具有TTL串口接口,配合1个USB转换器可以实现电脑与单片机之间通讯；基于GFSK调制方式，具有强抗干扰能力、低误码率特点；提供透明的数据接口，能适应任何标准或非标准的用户协议；工作频率在431MHZ~478MHZ之间，无需申请频点；提供1200、4800、9600等多种通信波特率可供选择，通信距离较远，无障碍物时最远可达1000m。

本实用新型的超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波,由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的,它具有频率高、波长短、绕射现象小,特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。本实用新型采用URM37 V3.2超声波测距模块作为语音识别玩具机器人的前端测距工具。超声波传感器与单片机串口连接电路如图4所示。

本实用新型的GPS定位模块是集成了RF射频芯片、基带芯片和核心CPU，并加上相关外围电路而组成的一个集成电路，可实现GPS定位数据的接收。本实用新型采用一款台湾产GPS模块SiRF IIe/LP低耗电芯片来实现定位，它采用TTL电平数据输出,串口波特率为38400bps。

语音识别玩具机器人对舵机进行驱动需大电流，而且舵机运行时干扰信号较大，采用单一电源可能会对单片机产生信号干扰影响。因此采用单片机及舵机分别供电的方式，采用单独的一组开关电源芯片LM2596产生+5V电压，给舵机供电；采用另外一组LM2596产生+5V电压，再经TPS73233产生+3.3V电压，为单片机、无线数传模块提供电压。具体电路见图5所示。

LD3320系列是ICRoute生产的基于非特定人语音识别技术的语音识别芯片LD3320系列芯片在设计上注重节能与高效，LD3320不需要外接任何的Flash、RAM、加密等芯片，能够直接集成在现有的产品，可以实现语音识别、声音控制、人机对话等功能。并且，LD3320能够识别的关键词语能够进行任意的动态编辑。LD3320芯片集成了一个十六位的A/D转换器、一个十六位的D/A转换器，还有一个功放电路。LD3320的连接方式有并行接口和串行接口SPI 两种，使用串行方式能够大大简化与其他模块间的连接。LD3320语音识别模块接口电路如图6 所示。

语音识别玩具机器人采用三轮结构，包含两个驱动轮和一个从动轮，为两轮差动驱动的方式。图8为语音识别流程图。首先启动，接着语音识别程序初始化，再启动语音识别命令检测，然后等待语音输入，判断语音识别，由于语音识别芯片一次只能识别一定数量的语音内容，所以这里使用动态关键字导入，这样可以识别新的内容，也扩展了语音识别的范围

以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (7)

1.一种语音识别玩具机器人，包括驱动机器人左、右轮行走的左、右轮直流电机和驱动机器人转向的舵机，其特征在于：还包括单片机主控单元、电机驱动单元、语音识别模块和电源电路模块，所述语音识别模块将接收的语音信号传送至所述单片机主控单元，单片机主控单元根据语音信号控制所述电机驱动单元驱动所述左、右轮直流电机和舵机工作；所述电源电路模块为单片机主控单元、电机驱动单元和语音识别模块供电。

2.如权利要求1所述语音识别玩具机器人，其特征在于：还包括由所述电源电路模块供电的超声波传感器，该超声波传感器将检测的信号传送至所述单片机主控单元，单片机主控单元根据该检测信号控制所述电机驱动单元驱动所述左、右轮直流电机和舵机工作。

3.如权利要求1所述语音识别玩具机器人，其特征在于：还包括由所述电源电路模块供电的红外线传感器，该红外线传感器将检测的信号传送至所述单片机主控单元，单片机主控单元根据该检测信号控制所述电机驱动单元驱动所述左、右轮直流电机和舵机工作。

4.如权利要求1所述语音识别玩具机器人，其特征在于：所述单片机主控单元连接有GPS定位模块，该GPS定位模块由所述电源电路模块供电。

5.如权利要求1所述语音识别玩具机器人，其特征在于：还包括由所述电源电路模块供电的无线数传模块，所述单片机主控单元通过该无线数传模块与上位PC机通信。

6.如权利要求1所述语音识别玩具机器人，其特征在于：在机器人底部位于所述左、右轮中间前侧或后侧设置有万向轮。

7.如权利要求1所述语音识别玩具机器人，其特征在于：所述单片机主控单元采用STC89C52芯片。