CN209699113U - 一种语音交互和人机通话的学习陪伴机器人系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种语音交互和人机通话的学习陪伴机器人系统，其包括学伴机器人和安装在学伴机器人内并与其电连接的控制模块，控制模块包括主板模块以及与主板模块连接的辫子导光板模块、充电板模块、表情板模块、按键板模块、语音交互硅麦模块和声音输出模块；主板模块用于负责学伴机器人的运行和各模块的数据处理及通讯；表情板模块用于控制学伴机器人眼睛表情的动态变化；辫子导光板模块与表情板模块连接，其用于满足学伴机器人的辫子炫彩变换。本实用新型采用语音技术，人与机器人语音互动，连接云平台数据库，通过大数据库技术，选择搜索消费者需要的内容；解决了现有早教设备知识单一、知识少、知识没有更新、缺乏与人互动的缺点。

Description

一种语音交互和人机通话的学习陪伴机器人系统

技术领域

本实用新型涉及教学电子产品，更特别地涉及一种语音交互和人机通话的学习陪伴机器人系统。

背景技术

随着人工智能技术的发展，机器人技术是一种是以自动化技术和计算机技术为主体、有机融合各种现代信息技术的系统集成和应用。人工智能技术的突破，从根本上为提升机器人技术研究提供了必要的支持，为机器人的应用范围拓宽了道路，己广泛涵盖国防、航空航天、工业生产，教育服务等领域，科技革新是机器人技术研究的时代和当今社会发展。随着国民生活水平提高及文化素质的提升，人类己广泛的进入科技时代，小型机器人己进入千家万户伴随着人们生活，培养国人文化及素养从小孩抓起，早教机器人发挥着广大的领域，加强小孩的记忆，培养小孩的兴趣，逐步代替老师的备课、讲课、授课、训练等。

目前市场上现有的早教设备大部分功能比较单一，智能播放本机内部预存的内容，获取的知识量少，消费者只能获取简单的知识，并且无法进行知识的更新，并且还缺乏机器与人的互动。另外，用于儿童早教学习的智能语音学伴机器人技术刚刚起步，市场上已有相关产品体积比较大，重量比较重，不耐摔，不方便携带和提拿，年龄较小的儿童使用时非常不方便。

综上，故有必要研发一种语音交互和人机通话的学习陪伴机器人系统。

实用新型内容

本实用新型提供一种语音交互和人机通话的学习陪伴机器人系统，其采用语音技术，人与机器人语音互动，连接云平台数据库，通过大数据库技术，选择搜索消费者需要的内容；解决了现有技术中早教设备知识单一、知识少、知识没有更新、缺乏与人互动的缺点。

为实现上述目的，本实用新型是通过如下技术方案实现的。

首先，本实用新型提供了一种语音交互和人机通话的学习陪伴机器人系统，其包括学伴机器人和安装在学伴机器人内并与其电连接的控制模块，控制模块包括主板模块、辫子导光板模块、充电板模块、表情板模块、按键板模块、语音交互硅麦模块和声音输出模块；表情板模块用于控制学伴机器人眼睛表情的动态变化；辫子导光板模块与表情板模块连接，其用于满足学伴机器人的辫子炫彩变换；充电板模块用于给学伴机器人提供工作电源；按键板模块连接至学伴机器人的按键，其用于给学伴机器人提供指令；主板模块用于负责学伴机器人的运行和各模块的数据处理及通讯，其包括芯片模块、存储器模块、电源管理模块、音频模块、充电电路模块、按键板接口和RGB表情板接口；充电电路模块、电源管理模块均连接至充电板模块；按键板接口连接至按键板模块；RGB表情板接口连接至表情板模块；音频模块、声音输出模块分别连接至语音交互硅麦模块。

其中，芯片模块包括主板基带芯片模块、RF调码芯片模块和WIFI芯片模块；RF调码芯片模块、WIFI芯片模块均双向连接至主板基带芯片模块；其中主板基带芯片模块为基带芯片，RF调码芯片模块为RF芯片，WIFI芯片模块为WIFI芯片。

其中，音频模块包括音频电路模块、音频功放模块和语音识别模块；音频电路模块用于将音频转化为音频电信号；音频功放模块用于将语音数字信号还原、方法并通过学伴机器人的喇叭播放出来；语音识别模块用于将音频电信号转化为文本数字电信号。

其中，充电电路模块为充电电路，其包括数据传输接口和电源接口，数据传输接口连接至学伴机器人的数据传输接口，电源接口电连接至学伴机器人的电源接口。

其中，存储器模块为EMMC Flash存储器，其包括4GB ROM存储器和512MB DDR2存储器；电源管理模块为电源管理芯片。

其中，音频电路模块为音频电路，其上设有主硅麦和降噪麦，主硅麦、降噪麦分别连接至学伴机器人的主硅麦板和降噪麦板；音频功放模块为音频功放电路，其通过喇叭接口连接至学伴机器人的喇叭。

其中，基带芯片的第一接脚双向连接至RF芯片，RF芯片通过放大器连接至基带芯片的BPIAPC接脚；WIFI芯片的第一接脚双向连接至基带芯片的第二接脚，其第二接脚连接有一补偿电路，其第三接脚连接至天线，其第四接脚连接至电源管理芯片。

其中，按键板模块为按键板电路，基带芯片的第三接脚连接至按键板电路，且按键板电路连接至学伴机器人的按键接口。

其中，表情板模块为表情板电路，基带芯片的第四接脚连接至表情板电路，辫子导光板模块包括RGB呼吸灯驱动芯片和接口，接口、表情板电路均与RGB表情板接口连接，RGB呼吸灯驱动IC连接至学伴机器人的辫子灯RGB。

其中，充电电路连接至充电板模块；基带芯片的第五接脚连接至电源管理芯片；电源管理芯片连接至EMMC Flash存储器；EMMC Flash存储器连接至基带芯片的第六接脚。

综上所述，本实用新型的有益效果在于：

1)本实用新型通过控制电路的设置，将多个功能电路组合，用于控制学伴机器人的运行，使其能通过手机远程与学伴机器人进行聊天通话，并可采用手机选择需要播放的相关内容的功能。

2)本实用新型多个功能电路集成在控制电路内，控制电路安装在学伴机器人内，使得学伴机器人的结构更加紧凑，体积更小，内部各个模组布局紧凑，固定牢靠，耐摔，防脏，人机工程设计更加符合儿童消费群体使用。

3)本实用新型可直接通过云平台知识库调取数据，集成了数学、物理、化学、生物、机械、电子、计算机硬件、软件、人工智能等众多领域的科学与技术知识，使其具有很高的趣味性，有效激发学生对学习的兴趣，突破以往的学习方式，使孩子对学习更加感兴趣，也减少孩子沉迷于游戏、电视等，培养孩子良好的生活习惯和学习习惯。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型学习陪伴机器人系统的框架图。

图2为本实用新型学习陪伴机器人系统语音交互的原理图。

图3为本实用新型学习陪伴机器人系统拨打电话的原理图。

图4为本实用新型学习陪伴机器人系统接收电话的原理图。

图5为本发明学习陪伴机器人系统连网和APP知识库点播的原理图。

图6为本发明学习陪伴机器人系统主板模块的框架结构示意图。

图7为本发明学习陪伴机器人系统控制模块的电路结构框图。

图8为本发明学习陪伴机器人系统按键板模块的电路原理图。

图9为本发明学习陪伴机器人系统辫子导光板模块的电路原理图。

图10为本发明学习陪伴机器人系统表情板模块的电路原理图。

图11为本发明学习陪伴机器人系统语音交互硅麦板模块的电路原理图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本实用新型进行详细说明，但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本实用新型，并非对本实用新型的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本实用新型的保护范围局限于此。

为了有助于和澄清随后的实施例的描述，在对本实用新型的具体实施方式进行详细说明之前，对部分术语进行解释，下列的解释应用于本说明书以及权利要求书。

本实用新型中出现的英文词语均为代码，不代表其它任何意义。

如图1-11所示，本实用新型提供了一种语音交互和人机通话的学习陪伴机器人系统，其包括学伴机器人和安装在学伴机器人内并与其电连接的控制模块，控制模块包括主板模块、辫子导光板模块、充电板模块、表情板模块、按键板模块、语音交互硅麦模块和声音输出模块；表情板模块用于控制学伴机器人眼睛表情的动态变化；辫子导光板模块与表情板模块连接，其用于满足学伴机器人的辫子炫彩变换；充电板模块用于给学伴机器人提供工作电源；按键板模块连接至学伴机器人的按键，其用于给学伴机器人提供指令；主板模块用于负责学伴机器人的运行和各模块的数据处理及通讯，其包括芯片模块、存储器模块、电源管理模块、音频模块、充电电路模块、按键板接口和RGB表情板接口；充电电路模块、电源管理模块均连接至充电板模块；按键板接口连接至按键板模块；RGB表情板接口连接至表情板模块；音频模块、声音输出模块分别连接至语音交互硅麦模块。

其中，芯片模块包括主板基带芯片模块、RF调码芯片模块和WIFI芯片模块；RF调码芯片模块、WIFI芯片模块均双向连接至主板基带芯片模块；其中主板基带芯片模块为基带芯片，RF调码芯片模块为RF芯片，WIFI芯片模块为WIFI芯片。

其中，音频模块包括音频电路模块、音频功放模块和语音识别模块；音频电路模块用于将音频转化为音频电信号；音频功放模块用于将语音数字信号还原、方法并通过学伴机器人的喇叭播放出来；语音识别模块用于将音频电信号转化为文本数字电信号。

其中，充电电路模块为充电电路，其包括数据传输接口和电源接口，数据传输接口连接至学伴机器人的数据传输接口，电源接口电连接至学伴机器人的电源接口。

其中，存储器模块为EMMC Flash存储器，其包括4GB ROM存储器和512MB DDR2存储器；电源管理模块为电源管理芯片。

其中，音频电路模块为音频电路，其上设有主硅麦和降噪麦，主硅麦、降噪麦分别连接至学伴机器人的主硅麦板和降噪麦板；音频功放模块为音频功放电路，其通过喇叭接口连接至学伴机器人的喇叭。

其中，基带芯片的第一接脚双向连接至RF芯片，RF芯片通过放大器连接至基带芯片的BPIAPC接脚；WIFI芯片的第一接脚双向连接至基带芯片的第二接脚，其第二接脚连接有一补偿电路，其第三接脚连接至天线，其第四接脚连接至电源管理芯片。

其中，按键板模块为按键板电路，基带芯片的第三接脚连接至按键板电路，且按键板电路连接至学伴机器人的按键接口。

其中，表情板模块为表情板电路，基带芯片的第四接脚连接至表情板电路，辫子导光板模块包括RGB呼吸灯驱动芯片和接口，接口、表情板电路均与RGB表情板接口连接，RGB呼吸灯驱动IC连接至学伴机器人的辫子灯RGB。

其中，充电电路连接至充电板模块；基带芯片的第五接脚连接至电源管理芯片；电源管理芯片连接至EMMC Flash存储器；EMMC Flash存储器连接至基带芯片的第六接脚。

如图5所示，本实用新型实现学习陪伴机器人连网和APP知识库点播原理为：采用一个手机连接网络，在手机上打开APP软件，在APP的设备管理中输入机器人的SN序列号或扫描机器人SN序列号二维码，将机器人与机器人的手机APP绑定，绑定后，点击APP首页界面的设备WIFI，在菜单中输入WIFI名称和密码后连接网络，APP自动生成网络热点连接机器人，机器人通过网络热点读取WIFI名称和密码并保存，WIFI网络信号NG，发送失败，网络连接失败则重新连接网络；WIFI网络信号OK，网络连接成功后，WIFI用户及密码自动保存，在网络环境不变情况下，机器人开机后自动连接网络，网络连接成功后则可以点播APP上的内容，如儿歌、故事、音乐、英语等内容，或者通过点击APP上的语音对讲可以实现与机器人进行通话，机器人接收APP平台发送的基带信号编码，机器人解码后将音频和语音还原，通过喇叭将声音还原播放出来。

如图2所示，本实用新型学习陪伴机器人语音交互原理为：机器人通过语音交互技术，将人的声音拾取后，转化为语义文字，机器人通过识别语音语义文字并萃取语音语义的关键词搜索，将搜索的关键词转化为基带信号；基带信号合成后，机器人优先通过WIFI信号传输(没有WIFI就选择2G/3G手机SIM电话卡或者手机流量卡提供的基带数据信号网络，通过基站信号传输)，将合成的基带信号发送给云平台知识库，搜索到相配的相关内容，云平台服务器将相关信息传输给机器人，机器人优先使用WIFI网络接收信息，无WIFI网络时则选择手机卡的基带数据信号网络接收云平台信息；机器人接收到信号后，对基带信号编码解码，将语音或者音频还原，通过机器人上的喇叭播放还原的声音。

如图3所示，本实用新型学习陪伴机器人拨打电话的原理为：机器人通过语音交互技术，用户语音说出被拨打电话人的名字或电话号码，机器人通过语音拾取后，转化为语义文字，机器人并萃取语音语义文字的关键词搜索，机器人在机器人内部SIM卡电话簿中搜索电话号码，或者机器人通过语音交互直接人说的电话号码直接拨号，手机对方接收并信号匹配后，机器人将拾取用户的语音转化为基带信号，将基带信号编码合成后，通过SIM电话卡提供的基带数据信号网络，通过基站信号传输，对方手机接收机器人的讲话语音信号；对方手机用户的语音信号通过基站信号传输，机器人接收其基带信号编码后，解码将语音还原，通过喇叭将语音播放，实现机器人与手机用户之间通话。

如图4所示，本实用新型学习陪伴机器人接收电话的原理为：手机拨打机器人SIM卡号后，将机器人中间键按下接收后，机器人电话通话功能开启，手机的基带编码信号通过基站信号传输，机器人接收对方手机语音基带信号编码，通过机器人的基带模块进行解码，将声音还原，通过喇叭还原播放对方手机的声音，同时按键接通对方手机电话后，用户可以通过对机器人说话，机器人将用户语音转化成为基带信号编码，并将相关基带信号编码合成，通过基站信号传输，实现与其他手机用户通话远程交流。

本实用新型控制电路、按键板电路、辫子导光板电路、表情板电路、语音交互硅麦板电路的原理图如图7-11所示，通过对这几部分电路的设计，使得本实用新型学习陪伴机器人系统将多个功能电路有效组合起来，不仅功能齐全，达到有效激发学生兴趣的效果，突破以往的学习方式，使孩子对学习更加感兴趣，更加符合儿童消费群体使用。

应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本实用新型而非意欲限制本实用新型的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本实用新型的技术内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种语音交互和人机通话的学习陪伴机器人系统，其包括学伴机器人和安装在学伴机器人内并与其电连接的控制模块，其特征在于，控制模块包括主板模块、辫子导光板模块、充电板模块、表情板模块、按键板模块、语音交互硅麦模块和声音输出模块；表情板模块用于控制学伴机器人眼睛表情的动态变化；辫子导光板模块与表情板模块连接，其用于满足学伴机器人的辫子炫彩变换；充电板模块用于给学伴机器人提供工作电源；按键板模块连接至学伴机器人的按键，其用于给学伴机器人提供指令；

主板模块用于负责学伴机器人的运行和各模块的数据处理及通讯，其包括芯片模块、存储器模块、电源管理模块、音频模块、充电电路模块、按键板接口和RGB表情板接口；充电电路模块、电源管理模块均连接至充电板模块；按键板接口连接至按键板模块；RGB表情板接口连接至表情板模块；音频模块、声音输出模块分别连接至语音交互硅麦模块。

2.根据权利要求1所述的语音交互和人机通话的学习陪伴机器人系统，其特征在于，芯片模块包括主板基带芯片模块、RF调码芯片模块和WIFI芯片模块；RF调码芯片模块、WIFI芯片模块均双向连接至主板基带芯片模块；其中主板基带芯片模块为基带芯片，RF调码芯片模块为RF芯片，WIFI芯片模块为WIFI芯片。

3.根据权利要求2所述的语音交互和人机通话的学习陪伴机器人系统，其特征在于，音频模块包括音频电路模块、音频功放模块和语音识别模块；音频电路模块用于将音频转化为音频电信号；音频功放模块用于将语音数字信号还原、方法并通过学伴机器人的喇叭播放出来；语音识别模块用于将音频电信号转化为文本数字电信号。

4.根据权利要求3所述的语音交互和人机通话的学习陪伴机器人系统，其特征在于，充电电路模块为充电电路，其包括数据传输接口和电源接口，数据传输接口连接至学伴机器人的数据传输接口，电源接口电连接至学伴机器人的电源接口。

5.根据权利要求4所述的语音交互和人机通话的学习陪伴机器人系统，其特征在于，存储器模块为EMMC Flash存储器，其包括4GB ROM存储器和512MB DDR2存储器；电源管理模块为电源管理芯片。

6.根据权利要求5所述的语音交互和人机通话的学习陪伴机器人系统，其特征在于，音频电路模块为音频电路，其上设有主硅麦和降噪麦，主硅麦、降噪麦分别连接至学伴机器人的主硅麦板和降噪麦板；音频功放模块为音频功放电路，其通过喇叭接口连接至学伴机器人的喇叭。

7.根据权利要求6所述的语音交互和人机通话的学习陪伴机器人系统，其特征在于，基带芯片的第一接脚双向连接至RF芯片，RF芯片通过放大器连接至基带芯片的BPIAPC接脚；WIFI芯片的第一接脚双向连接至基带芯片的第二接脚，其第二接脚连接有一补偿电路，其第三接脚连接至天线，其第四接脚连接至电源管理芯片。

8.根据权利要求7所述的语音交互和人机通话的学习陪伴机器人系统，其特征在于，按键板模块为按键板电路，基带芯片的第三接脚连接至按键板电路，且按键板电路连接至学伴机器人的按键接口。

9.根据权利要求8所述的语音交互和人机通话的学习陪伴机器人系统，其特征在于，表情板模块为表情板电路，基带芯片的第四接脚连接至表情板电路，辫子导光板模块包括RGB呼吸灯驱动芯片和接口，接口、表情板电路均与RGB表情板接口连接，RGB呼吸灯驱动IC连接至学伴机器人的辫子灯RGB。

10.根据权利要求9所述的语音交互和人机通话的学习陪伴机器人系统，其特征在于，充电电路连接至充电板模块；基带芯片的第五接脚连接至电源管理芯片；电源管理芯片连接至EMMC Flash存储器；EMMC Flash存储器连接至基带芯片的第六接脚。