基于声音定位的人机交互机器人制造技术

基于声音定位的人机交互机器人，通过两个或两个以上麦克风组成的声音采样阵列对说话人进行声音定位，引导机器人进行转向、移动，实现与说话人正面相对的交互体验。该交互方式包括两个或两个以上麦克风组成的声音采样定位单元、运动控制器、以及运动部件组成；声音采样定位单元负责采集说话人声音信号，定位说话人相对位置；运动控制器根据说话人定位坐标计算运动轨迹，控制运动部件的电机进行旋转，从而转向、移动机器人，调整机器人姿态，完成人‑机面对面交流。本实用新型专利技术设计的机器人人机交互方式，可以实现机器人高度智能的语音对话体验，语音交互中说话人无需手动调整机器人的姿态或者移动到机器人正面，始终保持与机器人面对面的交流。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于人机交互领域，具体涉及一种基于声音定位的人机交互机器人，该机器人能够实现机器人高度智能的语音对话体验，语音交互中说话人无需手动调整机器人的姿态或者移动到机器人正面，始终保持与机器人面对面的交流。
技术介绍
目前的人机交互越来越多采用触摸屏输入与显示、机器视觉等方式，交互过程中，需要用户全程面对机器人，限制了用户并行处理其他事务的能力。基于机器视觉物体追踪的方案又缺乏适用性，且无法克服在“开启交互”时的需要用户自行移动到机器人视野内的问题。
技术实现思路
（一）要解决的技术问题有鉴于此，本技术的主要目的在于设计了基于声音定位的人机交互机器人，该机器人实现机器人高度智能的语音对话体验，语音交互中说话人无需手动调整机器人的姿态或者移动到机器人正面，始终保持与机器人面对面的交流。（二）技术方案为达到上述目的，本技术提供的技术方案是这样的：基于声音定位的人机交互机器人，其特征在于，该机器人包括两个或两个以上麦克风（104）组成的声音采样定位单元（101）、运动控制器（102）、以及运动部件（103）组成；声音采样定位单元（101）负责采集说话人声音信号，定位说话人相对位置；运动控制器（102）根据说话人定位坐标计算运动轨迹，控制运动部件（103）的电机（105）进行旋转，从而转向、移动机器人，调整机器人姿态，完成人-机面对面交流。优选地，声音采样定位单元（101）由两个或两个以上麦克风（104）组成，能够测量说话人相对于麦克风阵列的坐标。优选地，运动控制器（102）根据声音采样定位单元（101）计算出的说话人相对坐标，确定机器人新姿态、达到新姿态所需的运动轨迹和运动控制序列。优选地，运动部件（103）中各个电机（105）接收运动控制器（102）的控制序列，通过转向、移动，调整机器人姿态。优选地，在整个人机交互过程中，声音采样定位单元（101）持续采集说话人声音信号，定位说话人相对位置，进而可以通过运动控制器（102）驱动运动部件（103），不断调整机器人姿态。优选地，在整个人机交互过程中，对于机器人的姿态调整具有以下多种约束：1）、说话人交谈中围绕机器人旋转，机器人姿态可跟随说话人转向；2）、说话人交谈中与机器人距离发生改变，机器人可跟随说话人移动；3）、说话人交谈中坐卧姿态变化，机器人可跟随说话人俯仰面部；（三）有益效果从上述技术方案可以看出，本技术具有以下有益效果：1、利用本技术，可以实现机器人高度智能的语音对话体验，语音交互中说话人无需手动调整机器人的姿态或者移动到机器人正面，始终保持与机器人面对面的交流；2、利用本技术，实现机器人人机交互方式，具备交互体验好、稳定可靠、对交互场景依赖小，易于实施的特点。附图说明图1是本技术提供的基于声音定位的人机交互机器人框架图；图2是本技术提供的基于声音定位的人机交互机器人流程图；图3是本技术提供的三维声音定位的人机交互效果图；具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本技术提出的基于声音定位的人机交互机器人，通过两个或两个以上麦克风组成的声音采样阵列对说话人进行声音定位，引导机器人进行转向、移动，实现与说话人正面相对的交互体验。图1是本技术提供的基于声音定位的人机交互机器人框架图。该机器人包括两个或两个以上麦克风（104）组成的声音采样定位单元（101）、运动控制器（102）、以及运动部件（103）组成；声音采样定位单元（101）负责采集说话人声音信号，定位说话人相对位置；运动控制器（102）根据说话人定位坐标计算运动轨迹，控制运动部件（103）的电机（105）进行旋转，从而转向、移动机器人，调整机器人姿态，完成人-机面对面交流。声音采样定位单元（101）由两个或两个以上麦克风（104）组成，能够测量说话人相对于麦克风阵列的坐标。运动控制器（102）根据声音采样定位单元（101）计算出的说话人相对坐标，确定机器人新姿态、达到新姿态所需的运动轨迹和运动控制序列。运动部件（103）中各个电机（105）接收运动控制器（102）的控制序列，通过转向、移动，调整机器人姿态。在整个人机交互过程中，声音采样定位单元（101）持续采集说话人声音信号，定位说话人相对位置，进而可以通过运动控制器（102）驱动运动部件（103），不断调整机器人姿态。在整个人机交互过程中，对于机器人的姿态调整具有以下多种约束：1）、说话人交谈中围绕机器人旋转，机器人姿态可跟随说话人转向；2）、说话人交谈中与机器人距离发生改变，机器人可跟随说话人移动；3）、说话人交谈中坐卧姿态变化，机器人可跟随说话人俯仰面部；图2是本技术提供的基于声音定位的人机交互机器人流程图。开始人机交互，首先启动对话（201），声音采样定位单元将进行首次说话人声音定位（202），然后由运动控制器计算运动轨迹（203），驱动运动部件进行转向、移动（204）。整个人机交互过程中，结束对话判断（205）为“否”，循环进行声音定位、轨迹计算和转向移动操作，直到结束本次人机交互，系统停止对话（206）。图3是本技术提供的三维声音定位的人机交互效果图。在三维空间坐标系（301）中，说话人（302）在任意位置对机器人（303）发起一次语音交互，机器人的声音采样定位单元确定说话人在其相对三维坐标系（304）中的坐标（u'，v'，w'），通过控制头部和身体的转向、移动，调整姿态，将其面部正对说话人（302）。上文中，已经描述了基于声音定位的人机交互机器人，目标方式的实现形式，以及流程。尽管本技术是参照特定实施例来描述的，但很明显，本领域熟练人员，在不偏移权利要求书所限定的专利技术范围和精神的情况下，还可以对该交互方式及实现形式作各种修改和变更。因此，说明书和附图是描述性的，而不是限定性的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于声音定位的人机交互机器人，其特征在于，该机器人包括两个或两个以上麦克风（104）组成的声音采样定位单元（101）、运动控制器（102）、以及运动部件（103）组成；声音采样定位单元（101）负责采集说话人声音信号，定位说话人相对位置；运动控制器（102）根据说话人定位坐标计算运动轨迹，控制运动部件（103）的电机（105）进行旋转，从而转向、移动机器人，调整机器人姿态，完成人‑机面对面交流。

【技术特征摘要】
1.基于声音定位的人机交互机器人，其特征在于，该机器人包括两个或两个以上麦克风（104）组成的声音采样定位单元（101）、运动控制器（102）、以及运动部件（103）组成；声音采样定位单元（101）负责采集说话人声音信号，定位说话人相对位置；运动控制器（102）根据说话人定位坐标计算运动轨迹，控制运动部件（103）的电机（105）进行旋转，从而转向、移动机器人，调整机器人姿态，完成人-机面对面交流。2.根据权利要求1所述的基于声音定位的人机交互机器人，其特征在于，声音采样定位单元（101）由两个或两个以上麦克风（104）组成，能够测量说话人相对于麦克风阵列的坐标。3.根据权利要求1所述的基于声音定位的人机交互机器人，其特征在于，运动控制器（102）根据声音采样定位单元（101）计算出的说话人相对坐标，确定机器人新姿态、达到新姿态所需...

【专利技术属性】
技术研发人员：许汉荆，
申请(专利权)人：武汉明科智慧科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42