一種服務機器人的制作方法

本發明實施例涉及機器人領域，特別是涉及一種服務機器人。

背景技術：

隨著科技的進步，服務機器人已經廣泛地應用于維護保養、修理、運輸、清洗、保安、救援、監護、導引、教育、休閑娛樂等諸多領域。為了提高服務機器人的交互性，在服務機器人上普遍設置有麥克風，以接收用戶的輸入語音信號，并將輸入語音信號識別成相應的控制指令，進而執行相應的動作。然而，目前的服務機器人僅在服務機器人的正前方設置麥克風，導致收音效果不好。進一步，接收的輸入語音信號容易受到揚聲器的干擾。

技術實現要素：

本發明實施例提供一種服務機器人，以解決現有服務機器人收音效果不好的問題。

為解決上述技術問題，本發明實施例采用的一個技術方案是：提供一種服務機器人，該服務機器人包括多個麥克風，該多個麥克風設置成從不同方向接收輸入語音信號。該服務機器人進一步包括模數轉換電路、功放電路、揚聲器以及主控芯片，其中功放電路向揚聲器提供輸出語音信號，模數轉換電路分別將麥克風所接收的輸入語音信號和功放電路所提供的輸出語音信號進行模數轉換，并傳輸至主控芯片，主控芯片利用模數轉換后的輸出語音信號對模數轉換后的輸入語音信號進行降噪處理。

其中，該服務機器人進一步包括頭部殼體，頭部殼體設置有多組入音孔，其中每組入音孔對應設置一麥克風。

其中，入音孔設置于頭部殼體的頂部，且劃分為五組，包括設置于頭部殼體的頂部中心的中心入音孔以及以頭部殼體的朝向為參考設置于中心入音孔前側、后側、左側和右側的前側入音孔、后側入音孔、左側入音孔和右側入音孔。

其中，前側入音孔、后側入音孔、左側入音孔和右側入音孔位于以中心入音孔為中心且半徑相同的同一圓周上。

其中，揚聲器包括設置在頭部殼體左右兩側的左側揚聲器和右側揚聲器。

其中，服務機器人進一步包括諧波消除電路，諧波消除電路連接于數轉換電路與功放電路之間，且用于對功放電路所提供的輸出語音信號中的諧波成分進行消除。

其中，功放電路包括用于提供第一差分信號的第一差分數據線以及用于提供第二差分信號的第二差分數據線，其中諧波消除電路包括第一分壓電阻、第二分壓電阻和第三分壓電阻，第一分壓電阻的第一端連接第一差分數據線，第二分壓電阻的第一端連接第二差分數據線，第三分壓電阻的第一端和第二端分別連接第一分壓電阻的第二端和第二分壓電阻的第二端，第一分壓電阻的第二端和第二分壓電阻的第二端進一步分別連接模數轉換電路。

其中，諧波消除電路進一步包括第一濾波電容和第二濾波電容，其中第一濾波電容連接于第一分壓電阻的第二端與模數轉換電路之間，第二濾波電容連接于第二分壓電阻的第二端與模數轉換電路之間。

其中，模數轉換電路包括第一模數轉換電路和第二模數轉換電路，其中第一模數轉換電路和第二模數轉換電路分別用于將其連接的麥克風所接收的輸入語音信號和/或功放電路所提供的輸出語音信號進行模數轉換成第一數字信號和第二數字信號，服務機器人進一步包括fpga電路，fpga電路連接于第一模數轉換電路和第二模數轉換電路與主控芯片之間，并用于將第一數字信號和第二數字信號合并成第三數字信號后輸入至主控芯片。

其中，服務機器人進一步包括第一電路板和第二電路板，其中主控芯片設置于第一電路板上，第一模數轉換電路、第二模數轉換電路和fpga電路設置于第二電路板上，第一電路板上進一步設置有用于連接于主控芯片與fpga電路之間的隔離電阻。

本發明實施例的有益效果是：在本發明實施例所提供的服務機器人中，通過設置多個麥克風從不同方向來接收輸入語音信號，由此可提高服務機器人的收音效果。進一步，利用功放電路提供的輸出語音信號對采集的輸入語音信號進行噪聲消除，可減小揚聲器對麥克風的干擾。

附圖說明

圖1是根據本發明第一實施例的服務機器人的電路示意圖；

圖2是根據本發明第二實施例的服務機器人的結構示意圖；

圖3是根據本發明第三實施例的服務機器人的電路示意圖；

圖4是根據本發明第四實施例的服務機器人的電路示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

參照圖1所示，圖1根據本發明第一實施例的服務機器人的電路示意圖。本實施例的服務機器人包括多個麥克風101、102、103、104、105、模數轉換電路111、112、揚聲器121、122、功放電路131、132、fpga電路(現場可編程門電路)14以及主控芯片15。

在本實施例中，麥克風101-105設置成從不同方向接收輸入語音信號，由此可以有效提高收音效果。

進一步參照圖2所示，圖2根據本發明第二實施例的服務機器人的結構示意圖。

服務機器人進一步包括頭部殼體20，頭部殼體20設置有多組入音孔21-25，其中入音孔21-25中的每組入音孔與麥克風101-105中的一個對應設置。

具體來說，入音孔21-25設置于頭部殼體20的頂部，且劃分為五組，包括設置于頭部殼體20的頂部中心的中心入音孔21以及以頭部殼體20的朝向(箭頭d1所示方向)為參考設置于中心入音孔21的前側、后側、左側和右側的前側入音孔22、后側入音孔23、左側入音孔24和右側入音孔25。麥克風101-105設置于頭部殼體20的內部且分別與中心入音孔21、前側入音孔22、后側入音孔23、左側入音孔24和右側入音孔25對應設置，以使得經上述入音孔輸入的語音信號被麥克風101-105所采集并轉換成模擬信號。在本實施例中，前側入音孔22、后側入音孔23、左側入音孔24和右側入音孔25位于以中心入音孔21為中心且半徑相同的同一圓周上.

進一步，揚聲器121、122設置在頭部殼體20左右兩側。在其他實施例中，前側入音孔22與后側入音孔23之間的距離也可以設置成大于左側入音孔24和右側入音孔25之間的距離，由此進一步降低揚聲器121、122對麥克風101-105的干擾。上述麥克風101-105的具體數量和設置方式僅是示意性的，在其他實施例中，麥克風的具體數量和設置方式也可以根據需要改變。

進一步如圖1所示，功放電路131、132向揚聲器121、122提供輸出語音信號，模數轉換電路111、112分別將麥克風101-105所接收的輸入語音信號和功放電路131、132所提供的輸出語音信號進行模數轉換，并傳輸至主控芯片15。

具體來說，在本實施例中，模數轉換電路111連接麥克風101-104，并將麥克風101-104所接收的輸入語音信號進行模數轉換成第一數字信號，模數轉換電路111連接麥克風103和功放電路131、132進而將麥克風103所接收的輸入語音信號和功放電路131、132所提供的輸出語音信號進行模數轉換成第二數字信號。fpga電路14連接于模數轉換電路111、112與主控芯片15之間，并用于將第一數字信號和第二數字信號合并成第三數字信號后輸入至主控芯片15。其中，模數轉換電路111、112所形成的第一數字信號和第二數字信號可以是i²s或其他類型的數字信號，fpga電路14將所接收的第一數字信號和第二數字信號按照預訂格式進行打包，并形成第三數字信號后發送給主控芯片15。主控芯片15按照預定的打包格式從第三數字信號中提取出相應的輸出語音信號和輸入語音信號，并利用輸出語音信號對輸入語音信號進行降噪處理。

具體來說，揚聲器121、122所輸出的語音信號會被麥克風101-105重新采集并加載到用戶輸入的語音信號中，由此使得麥克風101-105所實際采集的輸入語音信號中包含一定程度的噪音。為了消除上述噪音，在本實施例中，利用模數轉換電路111、112對功放電路131、132提供給揚聲器121、122的輸出語音信號進行同步地模數轉換，主控芯片15再對模數轉換后的輸出語音信號進行一定延時的位移和反相，并根據模數轉換電路111、112進行模數轉換后的輸入語音信號的幅度將位移和反相后的輸出語音信號的幅度進行調整，最后將調整后的輸出語音信號與輸入語音信號進行邏輯加運算，由此消除輸入語音信號中的噪音分量，進而提高后續語音識別的準確度。

主控芯片15還對麥克風101-105對應的輸入語音信號進行評估(例如，信噪比評估)，并根據評估結果從中選擇最佳的輸入語音信號進行語音識別和后續的動作響應。

進一步參照圖3所示，圖3根據本發明第三實施例的服務機器人的電路示意圖。

在本實施例中，服務機器人在上述電路的基礎上進一步設置諧波消除電路16，諧波消除電路16連接于模數轉換電路112與功放電路131之間，且用于對功放電路131所提供的輸出語音信號中的諧波成分進行消除。當然，在其他實施例中，可以在模數轉換電路112與功放電路132之間設置相同的諧波消除電路16。

具體來說，功放電路131包括用于提供第一差分信號的第一差分數據線以及用于提供第二差分信號的第二差分數據線。諧波消除電路16包括第一分壓電阻161、第二分壓電阻162和第三分壓電阻163，第一分壓電阻161的第一端連接第一差分數據線，第二分壓電阻162的第一端連接第二差分數據線，第三分壓電阻163的第一端和第二端分別連接第一分壓電阻161的第二端和第二分壓電阻162的第二端，第一分壓電阻161的第二端和第二分壓電阻162的第二端進一步分別連接模數轉換電路112。通過設置第一分壓電阻161、第二分壓電阻162和第三分壓電阻163可以有效消除第一差分數據線和第二差分數據線所輸出的第一差分信號和第二差分信號中的諧波成分。

進一步，諧波消除電路16進一步包括第一濾波電容164和第二濾波電容165，其中第一濾波電容164連接于第一分壓電阻161的第二端與模數轉換電路112之間，第二濾波電容165連接于第二分壓電阻163的第二端與模數轉換電路112之間。通過設置第一濾波電容164和第二濾波電容165可以有效消除第一差分信號和第二差分信號中的直流分量。

進一步參照圖4所示，圖4根據本發明第四實施例的服務機器人的電路示意圖。在本實施例中，主控芯片15設置于第一電路板17上，模數轉換電路111、112和fpga電路14設置于第二電路板18上。第一電路板17與第二電路板18之間通過導線連接，并且為了消除信號在傳輸過程中引入的噪音。在第一電路板17上進一步設置有用于連接于主控芯片15與fpga電路14之間的隔離電阻191、192。通過將主控芯片15與模數轉換電路111、112和fpga電路14分別設置于兩個電路板上可以使得電路布局更加合理化，并可進一步分別由相互獨立的電源進行供電，進而避免主控芯片15在工作過程中對模數轉換電路111、112的數據采集的影響。

綜上所述，本領域技術人員容易理解，在本發明實施例所提供的服務機器人中，通過設置多個麥克風從不同方向來接收輸入語音信號，由此可提高服務機器人的收音效果。進一步，利用功放電路提供的輸出語音信號對采集的輸入語音信號進行噪聲消除，可減小揚聲器對麥克風的干擾。

以上所述僅為本發明的實施方式，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。