CN210429292U - 一种新型ai智能交互装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型AI智能交互装置，包括嵌入式主控板、摄像头、麦克风阵列板、无线通信模块、接口转换电路、扬声器、显示器。其中，摄像头、麦克风阵列板作为传感器用来识别处理图像和声音信号；主控板融合图像和声音的特征信息，快速准确得到场景信息，通过无线通信模块联网获得该场景下的对话语料并输出语音信号或图像信号，通过显示器和扬声器播放图像和声音，其中，接口转换电路完成各模块间的信号转换和连接。本装置将人工智能和自动化设备结合，通过对人脸和语音识别、自然语言处理、语音合成等技术以及自动控制技术的综合运用，增加人工智能技术的落地运用实例，也可作为嵌入式装置搭载在各类应用设备上。

Description

一种新型AI智能交互装置

技术领域

本实用新型涉及人工智能以及嵌入式系统技术领域，具体涉及一种新型Ai智能交互装置。

背景技术

随着人工智能的不断发展，人们对产品的智能性提出了更高的要求。同时，随着物联网以及嵌入式设备技术的不断发展，树莓派以其体积小、功能全面、开发成本低、性能稳定、易于编程的特点，使得基于树莓派的嵌入式系统开发越来越受欢迎。新型新型Ai智能交互系统旨在解决通过提高人机交互质量，进一步满足人们对智能化的需求的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种新型智能人机交互系统。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种新型AI智能交互装置，所述的交互装置包括嵌入式主控板、摄像头、麦克风阵列板、无线通信模块、AD接口转换电路、DA接口转换电路、扬声器、显示器，

其中，所述的摄像头用于动态捕捉图像信号，并将信号通过AD接口转换电路传递到嵌入式主控板；

所述的麦克风阵列板用于捕捉声音信号和滤波处理，并将信号通过AD接口转换电路传递给嵌入式主控板；

所述的嵌入式主控板用于融合图像和声音的特征信息并得到场景信息，通过无线通信模块联网云端服务器获得该场景信息下的对话语料并输出语音信号和/或图像信号，然后通过DA接口转换电路分别传递到扬声器和显示器；

所述的显示器和扬声器分别用于播放图像和声音。

进一步地，所述的嵌入式主控板为树莓派3B嵌入式开发板。

进一步地，所述的摄像头采用CCD工业摄像头，通过USB串口与嵌入式主控板的USB串口相连接。

进一步地，所述的麦克风阵列板采用Respeaker 4MIC麦克风阵列，与嵌入式主控板的GPIO口以及USB口相连。

进一步地，所述的无线通信模块采用NRF24L01芯片，通过Https方式进行网络通信，局域网下该方式最大传输速率能够达到300Mbit/s。

进一步地，所述的AD接口转换电路和DA接口转换电路采用SPI方式通信，SPI最大传输速率能够达到10MHz，用于连接嵌入式主控板和其他设备并实现A/D、D/A转换。

进一步地，所述的树莓派3B嵌入式开发板采用64位ARM Cortex-A53CPU，主频可达到1.2GHZ。

进一步地，所述的CCD工业摄像头配置有二自由度的舵机，从而可以动态捕捉图像。

进一步地，所述的麦克风阵列板与AD接口转换电路相连接后可直接接插在嵌入式主控板的通用GPIO接口上，提高音频信号的传输速率和稳定性。

进一步地，所述的无限通信模块通过USB-WLAN无线设备和嵌入式主控板的USB串口电路连接实现高速网络通信，最高下行速度可达150Mbit/s。

进一步地，所述的AD接口转换电路和DA接口转换电路由40pin-GPIO接口组成，可以完成信号的通用输入/输出功能。并且具有极高的可编程性和可拓展性。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：

本实用新型搭建的新型AI智能交互装置，可以实现多个人工智能模型在多模态交互时的综合运用，满足了人们丰富的智能需要。本装置还可以搭载在各类运动或者电子设备上并令其具有智能语音交互的功能。

附图说明

图1是本实用新型中整机装置连接框图；

图2是本实用新型中主控板处理流程框架图；

图3(a)是本实用新型中主控板电路原理图之一；

图3(b)是本实用新型中主控板电路原理图之二；

图4是本实用新型中供电路原理图；

图5(a)是本实用新型中接口转换电路原理图之一；

图5(b)是本实用新型中接口转换电路原理图之一；

图6是本实用新型中HDMI电路原理图；

图7是本实用新型中GPIO扩展接口电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

如图1所示，本实施例公开了一种新型AI智能交互装置，包括嵌入式主控板、摄像头、麦克风阵列板、无线通信模块、AD接口转换电路、DA接口转换电路、扬声器、显示器。其中，摄像头、麦克风阵列板作为本交互装置的传感部分用来识别处理图像和声音信号；基于Raspberry pi Linux系统的嵌入式主控板可以融合图像和声音的特征信息，可以快速准确得到场景信息，通过无线通信模块联网获得该场景下的对话语料并输出语音信号或图像信号，通过显示器和扬声器播放图像和声音，其中，AD接口转换电路、DA接口转换电路完成各模块间的信号转换和连接。

如图2所示，本交互装置中嵌入式主控板上运用到的人工智能技术包括人脸微表情识别模块、语音识别模块、决策模块、NLP模块、语音合成模块等。其中，人脸微表情识别模块用于将人脸图像信号转化为表情信号，语音识别模块用于将声音信号转换成文本信号，然后通过决策模块和NLP模块处理得到回应话术文本或执行指令信号，文本可进一步通过语音合成模块转化成语音信号。

如图3(a)和图3(b)所示，该嵌入式主控板的电路采用的是博通BCM2839芯片，提供高频信号处理和代码指令控制。

如图4所示，该供电电路采用BCM857BS为NXP三极管，提供5V，3V3，1V8，5V_CORE，VDD_CORE，PLL_VDD，RUN，H5V(HDMI用)，AUD_3V3(audio用)的使用电压。

如图5(a)和图5(b)所示，该接口转换电路为树莓派CAMERA接口电路和AC108转换电路，用于处理图像和声音信号并发送给嵌入式主控板上的CPU。

如图6所示，图中HDMI电路用于连接嵌入式主控板和显示器并将树莓派上的linux系统呈现于显示屏上。

如图7所示，图中GPIO扩展电路用于和麦克风设备连接通信，并将控制电信号传输到设备上。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型AI智能交互装置，其特征在于，所述的交互装置包括嵌入式主控板、摄像头、麦克风阵列板、无线通信模块、AD接口转换电路、DA接口转换电路、扬声器、显示器，

其中，所述的摄像头用于动态捕捉图像信号，并将信号通过AD接口转换电路传递到嵌入式主控板；

所述的麦克风阵列板用于捕捉声音信号和滤波处理，并将信号通过AD接口转换电路传递给嵌入式主控板；

所述的嵌入式主控板用于融合图像和声音的特征信息并得到场景信息，通过无线通信模块联网云端服务器获得该场景信息下的对话语料并输出语音信号和/或图像信号，然后通过DA接口转换电路分别传递到扬声器和显示器；

所述的显示器和扬声器分别用于播放图像和声音。

2.根据权利要求1所述的一种新型AI智能交互装置，其特征在于，所述的嵌入式主控板为树莓派3B嵌入式开发板。

3.根据权利要求1所述的一种新型AI智能交互装置，其特征在于，所述的摄像头采用CCD工业摄像头，通过USB串口与嵌入式主控板的USB串口相连接。

4.根据权利要求1所述的一种新型AI智能交互装置，其特征在于，所述的麦克风阵列板采用Respeaker4MIC麦克风阵列，与嵌入式主控板的GPIO口以及USB口相连。

5.根据权利要求1所述的一种新型AI智能交互装置，其特征在于，所述的无线通信模块采用NRF24L01芯片，通过Https方式进行网络通信，局域网下该方式最大传输速率能够达到300Mbit/s。

6.根据权利要求1所述的一种新型AI智能交互装置，其特征在于，所述的AD接口转换电路和DA接口转换电路采用SPI方式通信，SPI最大传输速率能够达到10MHz，用于连接嵌入式主控板和其他设备并实现A/D、D/A转换。

7.根据权利要求3所述的一种新型AI智能交互装置，其特征在于，所述的CCD工业摄像头配置有二自由度的舵机。

8.根据权利要求1所述的一种新型AI智能交互装置，其特征在于，所述的无线通信模块通过USB-WLAN无线设备和嵌入式主控板的USB串口电路连接实现高速网络通信。

9.根据权利要求1所述的一种新型AI智能交互装置，其特征在于，所述的AD接口转换电路和DA接口转换电路由40pin-GPIO接口组成。

10.根据权利要求9所述的一种新型AI智能交互装置，其特征在于，所述的AD接口转换电路和DA接口转换电路实现数据转化后再通过GPIO接口或USB接口传递给嵌入式主控板。

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