机器人特征探测器制造技术

本发明专利技术涉及一种机器人特征探测器，安装在机器人本体上或者出入口通道固定位置，由多种传感器和与之连接的信号分析处理系统组成的，形成五种特征探测器单元，包括红外避障信号探测器、超声波信号探测器、激光导航信号探测器、机器人语音合成音频探测器、机器人外形视觉分析摄像头。机器人特征探测器采用的传感器包括：红外传感器、超声波传感器、激光传感器、麦克风、摄像头。机器人特征探测器的作用是不断扫描环境空间，感知任何机器人发出的信号，对其特征进行标注和保存。机器人特征探测器可让人或者机器人了解空间环境中机器人的分布情况，为人机协作、机器人间的工作协同、紧急情况处理提供基础信息。

Robot feature detector

The invention relates to a robot feature detector installed on the robot or the entrance channel fixed position, by a variety of sensors and signal connected with the analysis processing system, forming five kinds of feature detectors, including infrared obstacle avoidance signal detector, ultrasonic signal detector, laser navigation robot, speech synthesis audio signal detector detector the shape, robot vision analysis camera. The sensors used by the robot feature detector include infrared sensors, ultrasonic sensors, laser sensors, microphones, and cameras. The function of the robot feature detector is to scan the environment space continuously, to perceive the signals from any robot, and to label and save its features. The robot feature detector allows people or robots to understand the distribution of robots in the space environment, and provide basic information for human-machine cooperation, machine work coordination and emergency handling.

【技术实现步骤摘要】
机器人特征探测器
本专利技术涉及一种机器人特征探测器，安装在机器人本体上或者出入口通道固定位置，由多种传感器和与之连接的信号分析处理系统组成的，形成五种特征探测器单元，包括红外避障信号探测器、超声波信号探测器、激光导航信号探测器、机器人语音合成音频探测器、机器人外形视觉分析摄像头。机器人特征探测器采用的传感器包括：红外传感器、超声波传感器、激光传感器、麦克风、摄像头。机器人特征探测器的作用是不断扫描环境空间，感知任何机器人发出的信号，对其特征进行标注和保存。机器人特征探测器可让人或者机器人了解空间环境中机器人的分布情况，为人机协作、机器人间的工作协同、紧急情况处理提供基础信息。
技术介绍
随着机器人在各行各业的应用，机器人在空间场所内的分布也越来越广泛，机器人在某个特定的空间场所都有其具体的用途，用户也希望机器人按照预定的目标为人们提供服务，对这些机器人在空间位置的状态（位置、是否正常、电源情况等）基本采用目测、摄像头观察、声光报警观察、SLAM地图关联显示、相关消息推送提醒，对机器人缺乏严谨的监测方法，也经常出现机器人偏离工作区域的情况，另外，当多台机器人在同一空间场所进行服务时，这些机器人间缺乏沟通联系，也给相互间的导航、移动、工作实施带来困扰。
技术实现思路
要解决这一问题，就需要采用一种对机器人进行长效监测的设备，这种设备必须能够方便地捕捉到机器人泄露出来的信号或者主动向外界发出的信息，必须容易部署，机器人特征探测器就符合这一特点，其采用常见的传感器，可灵活地安装在机器人本体或者空间场所中。在图1，机器人特征识别系统的架构图中，机器人特征探测器，安装在机器人本体上或者空间固定位置，由多种传感器和与之连接的信号分析处理系统组成的，形成五种特征探测器单元，包括红外避障信号探测器、超声波信号探测器、激光导航信号探测器、机器人语音合成音频探测器、机器人外形视觉分析摄像头。机器人特征探测器采用的传感器包括：红外传感器、超声波传感器、激光传感器、麦克风、摄像头。机器人特征探测器将所有的原始信号和经前端分析后的信号发送给机器人特征识别系统进行计算分析。根据不同应用场景需求，机器人特征探测器实际部署安装时不必安装全部五种特征探测器单元，可选择安排至少三种特征探测器单元。一、红外避障信号探测器红外避障信号探测器，即红外传感器，是一组或多组CCD检测器，用于探测非本机器人发出的红外信号，并过滤非机器人本体发出的红外信号（如电视的红外遥控器）。由于红外信号的发送与接收方向性强，因此，CCD检测器需要安装在机器人的红外避障传感器的安装高度，通常有下位、中位、高位三种位置，下位高度为8cm，中位高度为40cm，高位高度为70cm。当只能选择一个位置安装时，优先选择中位高度40cm。二、超声波信号探测器超声波信号探测器，即超声波传感器、超声波信号接收器，通过接收换能器进行工作，接收换能器感受到空气中有声压，就会生成一个电压输出。这个就是压电效应。当然还有一些电容式的传声器，也有这个功能。产生超声波有各种方法，目前主要用压电式超声发生器，它是根据压电效应的原理制成的。具有压电效应性质的晶体受到压缩或伸拉时在其受力面上就会产生数量相等而符号相反的电荷，这种物理现象称为压电效应。若在晶体两侧加以一定频率的高频电压，晶体薄片就能准确而迅速地随着交变电场频率而周期性地改变其厚度（压缩与伸展）。由此形成超声振动，向周围介质传播。超声波信号探测器主要探测机器人发出的两类超声波，一是避障用的超声波，二是用于机器人身份信息交换的包含了24位机器人身份编码信息的超声波信号。机器人发出的用于障碍物探测的超声波有其独有的特征，这种特征表现在超声波发出的频次、超声波声源高度、声源的移动性等几个方面。这些特征与空间场所内其它可以使用到超声波的设备进行特征区分即可确认机器人的存在，在住宅及大部分商用空间内，只有超声波清洗机、超声波洗衣机、声波足浴机等少数设备，而这些超声波设备向外发出的超声波信号微弱、信号持续性强、无移动。用于机器人身份信息交换的超声波信号，包含了24位机器人身份编码信息：17位的机器人身份编号＋1位行走能力标签＋1位语言能力标签＋1位网络连接能力标签＋1位是否允许共享网络标签＋1位机器人故障编码＋1位机器人是否允许加入协作网络标签＋1位机器人当前连接的协作网络机器人数量，共24位字符编码。由于超声波和光波有相似的传播特性,超声波也会产生反射、折射、衍射、散射等等，因此，在接近正在发射超声波的机器人时，将有多个高度位置可以接收到超声波信号，超声波避障信号探测器不用在每个高度进行部署安装，只需要在中位高度40cm进行安装。三、激光导航信号探测器激光导航信号探测器，即激光传感器，是一组或多组激光接收器，激光经过光学透镜校准,被光敏器件(光电二极管)接收,光电二极管接收光照后,随光强不同会产生相应强度的光生电流,电流经过放大器放大输出电信号。机器人因激光测距雷达运行而发出的激光具有很强的规律性。根据扫描机构的不同，激光测距雷达有2D和3D两种。它们大部分都是靠一个旋转的反射镜将激光发射出去并通过测量发射光和从物体表面反射光之间的时间差来测距。3D激光测距雷达的反射镜还附加一定范围内俯仰以达到面扫描的效果。它们都是直接测距方法。同3D激光测距雷达相比，2D激光测距雷达只在一个平面上扫描，结构简单，测距速度快、系统稳定可靠。目前2D激光测距雷达主要在室内的移动机器人上应用较多，因为在室内的结构化环境下，地面平坦，所有障碍物又都垂直于地面，因此机器人只要能在平行于地面的平面上获取环境信息便己经足够导航的需要。很多室内移动机器人的应用，如环境的地图生成，机器人的自定位，避障等等的研究都是基于2D激光测距雷达的。但是，将2D激光测距雷达用于越野环境下的障碍物检测有相当的难度。由于越野地形复杂，高低不平，由此会引起车体行驶时的剧烈颠簸。而2D激光测距雷达只能是单线扫描，因此不可避免的会引起比较严重的障碍物的漏检和虚报现象。扫地机器人在低位（8cm附近）部署安装激光测距雷达，其它大部分服务机器人在中位（40cm）左右安装激光测距雷达。因此，激光导航信号探测器需要在这两个高度部署安装，如果要全部覆盖，则还应安装一个70cm高度。四、机器人语音合成音频探测器机器人语音合成音频探测器包括麦克风和声纹识别软件。麦克风监听环境空间内的声音，过滤背景噪声和回声，重点监听语音信息，将语音信号通过声纹识别软件与已保存的机器人语音合成数据库进行比对，从而推断收到的语音信号是否由经过语音合成技术处理的播音/扩音系统发出，如是，就意味着该设备具有语音交互功能（语音合成与语音播报），是某种形态的服务机器人：智能音箱类、桌面型机器人、地面移动型机器人等。机器人语音合成音频探测器探测并通过声纹识别软件分析到的是具备某类语音合成特征的语音信息，这些信息经由音箱发出。由于许多服务机器人公司会选用第三方标准的语音合成软件，如科大讯飞云语音的语音合成软件，并且选用默认或者有限类别的自定义的语音合成类型（童声、男声、女声等），而这些专业的语音合成技术供应商数量特别有限，其提供的语音合成类型也非常有限，声纹识别软件可采集到所有已在市面销售的语音合成类型的特征，整理成语音合成样本数据库，供本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术涉及一种机器人特征探测器，其特征是机器人特征探测器，安装在机器人本体上或者出入口通道固定位置，由多种传感器和与之连接的信号分析处理系统组成的，形成五种特征探测器单元，包括红外避障信号探测器、超声波信号探测器、激光导航信号探测器、机器人语音合成音频探测器、机器人外形视觉分析摄像头；机器人特征探测器采用的传感器包括：红外传感器、超声波传感器、激光传感器、麦克风、摄像头；机器人特征探测器将所有的原始信号和经前端分析后的信号发送给机器人特征识别系统进行计算分析；根据不同应用场景需求，机器人特征探测器实际部署安装时不必安装全部五种特征探测器单元，可选择安排至少三种特征探测器单元。

【技术特征摘要】
1.本发明涉及一种机器人特征探测器，其特征是机器人特征探测器，安装在机器人本体上或者出入口通道固定位置，由多种传感器和与之连接的信号分析处理系统组成的，形成五种特征探测器单元，包括红外避障信号探测器、超声波信号探测器、激光导航信号探测器、机器人语音合成音频探测器、机器人外形视觉分析摄像头；机器人特征探测器采用的传感器包括：红外传感器、超声波传感器、激光传感器、麦克风、摄像头；机器人特征探测器将所有的原始信号和经前端分析后的信号发送给机器人特征识别系统进行计算分析；根据不同应用场景需求，机器人特征探测器实际部署安装时不必安装全部五种特征探测器单元，可选择安排至少三种特征探测器单元。2.根据权利要求1所述的机器人特征探测器，其特征是：机器人特征探测器由多种传感器和与之连接的信号分析处理系统组成。3.根据权利要求1所述的机器人特征探测器，其特征是：安装在机器人特征探测器安装在机器人本体上或者出入口通道固定位置。4.根据权利要求1所述的机器人特征探测器，其特征是：包含有五种特征探测器单元：红外避障信号探测器、超声波信号探测器、激光导航信号探测器、机器人语音合成音频探测器、...

【专利技术属性】
技术研发人员：向忠宏，
申请(专利权)人：向忠宏，
类型：发明
国别省市：广东,44