一种自动休眠唤醒机器人系统的制作方法

本发明涉及自动休眠唤醒技术领域，特别涉及一种自动休眠唤醒机器人的系统。

背景技术：

随着科学技术的进步，人工智能已经应用到人类生活和工作的方方面面。

在一般情况下，不需要使用人工智能机器人时，机器人都处于关机状态，当人需要该机器人工作时还需要人为触发开关，启动该机器人，造成了使用的不便。但是当机器人长期处于开机状态，消耗大量电力能源，同时可能由于工作时间过长发热导致机器人内部电路烧坏，对机器人造成一定损害，缩短了机器人使用寿命，影响人类的正常工作和生活。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种自动休眠唤醒机器人的系统。

本发明实施例中提供了一种自动休眠唤醒机器人的系统，一种自动休眠唤醒机器人的系统，所述系统包括：声音收集模块、分贝测试模块、语音识别模块、语音指令存储模块和语音匹配模块，其中：

所述声音收集模块，用于当所述机器人处于休眠状态时，对所述机器人所处周围环境的声音进行收集；

所述分贝测试模块，包括分贝仪，用于对所述声音收集模块中收集的声音进行分贝测试，将低于预设分贝阈值范围的声音进行过滤；将处于预设分贝阈值范围内的声音传输到所述语音识别模块；若检测到高于预设分贝阈值范围的声音，则直接唤醒机器人；

所述语音识别模块，用于对所述分贝测试模块过滤后预设分贝阈值范围内的声音进行语音内容识别；

所述语音指令存储模块，用于对所述唤醒机器人的语音指令进行存储；

所述语音匹配模块，用于对所述语音识别的内容与所述语音指令存储模块中的语音指令进行匹配，若匹配成功，则唤醒所述机器人；否则所述机器人继续保持休眠。

在一个实施例中，所述声音收集模块，预设每3秒一个节点收集所述机器人所处周围环境的声音。

在一个实施例中，所述预设分贝阈值范围，设置为40-70db，所述预设分贝阈值范围为人类正常语音分贝范围。

在一个实施例中，所述机器人处于唤醒状态时，预设时间内没有接到任何指令，则自动进入休眠状态。

在一个实施例中，所述语音识别模块，包括特征提取单元、声学单元、语言单元、声学模型和概率比较单元，其中：

所述声学模型、所述声学单元以及所述语言单元分析所述特征提取单元提取的语音以产生多个字符串；

所述概率比较单元用于提取所述多个字符串中概率最高的字符串。

在一个实施例中，所述声音收集模块包括一种声音采集装置，所述声音采集装置包括麦克风、振动测量仪、信号传输判断单元，其中：

所述麦克风，用于将通过空气传播的声波转换为声音信号；

所述振动测量仪，用于将声源周围产生的振动转换为振动信号；

所述信号传输判断单元，与所述振动测量仪连接，用于对所述振动测量仪检测到的振动信号进行判断，若检测到所述振动信号为所述声源产生的信号，则允许所述振动信号传输，若检测到所述振动信号为噪声时，取消所述振动信号的传输；

所述信号传输判断单元包括：声音识别电路和转换单元；

所述声音识别电路：用于连接到所述振动测量仪的输入端，若检测到所述振动信号为所述声源产生的信号时，将输出信号改变为高电平，若检测到所述振动信号为噪声时，将所述输出信号保持在低电平，其中，所述输出信号用于连接到所述声音识别电路的控制信号传输的导通或截止；

所述转换单元，用于将所述振动测量仪输出端与所述麦克风的输入端连接，同时与所述声音识别电路的输出端连接，并且对所述声音识别电路的输出信号响应于所述声音采集装置的输出端和输入端。

在一个实施例中，所述语音指令存储模块，包括高速存储记录器、数据交换缓冲单元、第一指令存储单元和第二指令存储单元，其中：

所述语音匹配模块包括多个微型驱动单元，每个微型驱动单元包括多个微型驱动小组，每个微型驱动小组包括多个微型驱动，所述每个微型驱动对应一个所述高速存储记录器和一个所述数据交换缓冲单元，所述高速存储记录器与所述微型驱动相连，所述数据交换缓冲单元设置与所述高速存储记录器连接；

所述每个微引擎小组与一个所述第一指令存储单元相对应，所述微型驱动小组中每个微型驱动对应的数据交换缓冲单元设置与所述第一指令存储单元连接；所述每个微型驱动单元与一个所述第二指令存储器相对应，所述微型驱动单元中每个微型驱动对应的数据交换缓冲单元设置与所述第二指令存储器连接；

所述微型驱动向所述高速存储记录器发送指令数据请求，查询所述高速存储记录器是否存有所述指令数据，若查询到存储有所述指令数据，将所述指令数据传输给微型驱动，若没有查询到存储有所述指令数据，将所述指令数据传输给数据交换缓冲单元；

所述数据交换缓冲单元包括两个数据交换缓冲组，所述每个数据交换缓冲组储存有多条指令数据，所述数据交换缓冲组用于接收所述高速存储记录器传输的所述指令数据请求，查询所述数据交换缓冲单元是否存储有所述指令数据，若查询到存储有所述指令数据，将所述指令数据通过高速存储记录器传输给微型驱动，若没有查询到存储有所述指令数据，将所述指令数据传输给所述第一指令存储单元或第二指令存储单元；

所述语音指令存储模块还包括第一判断单元、第二判断单元和第三判断单元，其中：

所述每个微型驱动于一个所述第一判断单元相对应，所述第一判断单元设置与所述每个微型驱动的数据交换缓冲单元连接；所述每个微型驱动小组与一个所述第二判断单元相对应，所述第二判断单元与所述微型驱动小组中每个微型驱动的第一判断单元相连，同时，所述第二判断单元与所述第一低速存储单元连接；所述每个微型驱动单元与一个第三判断单元相对应，所述第三判断单元的与所述每个微型驱动的第一判断单元相连，同时，所述第三判断单元设置与第二低速存储单元连接；

所述第一判断单元，用于接收所述数据交换缓冲单元请求所述指令数据时，判断所述指令数据存储于所述第一低速存储单元或者所述第二低速存储单元中，向所述第一低速存储单元或所述第二低速存储单元发送所述指令数据请求；还用于接收所述第一低速存储单元或所述第二低速存储单元传输的指令数据，将所述指令数据传输给数据交换缓冲单元；

所述第二判断单元，用于在接收到一个或多个第一判断单元发送的所述指令数据请求时，选择其中一个指令数据请求传输给所述第一低速存储单元处理，将所述第一低速存储单元读取的指令数据发送给所对应的所述第一判断单元；

所述第三判断单元，用于在接收到一个或多个第一判断单元发送的所述指令数据请求时，选择其中一个指令数据请求发送给所述第二低速存储单元处理，将所述第二低速存储单元读取的指令数据请求发送到相对应的所述第一判断单元。

在一个实施例中，所述机器人包括一种机器人正向运动的算法，所述机器人包括底座和运动平台，运动平台通过6个运动支撑装置连接底座，采用单位对偶四元数建立正向运动学方程，包括如下步骤：

(1)、建立机器人运动学方程：e1(θ)＝p+rai；i＝1,2,…,n；

其中，主动关节变量用θ，p是运动平台的绝对位置矢量，r是旋转矩阵，表示运动平台的姿态，ai是运动平台与每个支撑装置相对运动平台的位置矢量，n≥6，表示方程的个数，对于无冗余输入的机器人n＝6，具有冗余输入的机器人n>6；

(2)、引入单位对偶四元数描述运动平台的位置和姿态：

e1(θ)ε＝λ+εai；i＝1,2,…,n；

其中，ε是单位对偶四元数的实部，λ是单位对偶四元数的对偶部，ε和λ共同构成机器人系统的广义坐标x＝(ελ)^t；

ε和λ按照以下方式构造：

εaiε*＝rai，λ＝c1pε；

c1和c2是任意非零常数；

(3)、建立基于对偶四元数的正向运动学方程

||e2(θ)||²＝||λ||²+||ai||²+||ci||²+2(ε*λ)·ai+2(λε*)·ci+2ai·ci；i＝1,2,…,n

其中，ci是从e1(θ)中分离的常矢量；

(4)、正向运动学方程与对偶四元数的内在约束方程的变形

fi(x)＝1/2x^tqix-ci；i＝1,2,…,n+2；

ci是常数，由给定的主动关节输入值和机器人几何参数确定，qi是仅由机器人几何参数确定的常数对称矩阵。

在一个实施例中，所述麦克风包括：

第一底板，在上表面设置有多个洞孔；

第一电极装置，位于所述第一底板上方，遮盖所述第一底板的洞孔；

第二底板，设置于所述第一底板的上方，覆盖于所述第一电极装置；

第二电极装置，设置于所述第二底板下方，与所述第一电极装置位置相向设置；

底片，与所述第一电极装置相接，位于所述第一电极装置的外边缘部；

所述底片与所述第一电极装置之间通过狭缝分隔；

所述底片与所述第一电极装置相接位置向所述第一电极装置的中心方向以及四周方向进行延伸，所述第一底板的洞孔向所述底片之间的位置延伸；

所述底片通过与所述第一电极装置位置相对的一侧通过第一构件支撑所述第二构件；

所述第一构件包括所述第一底板，所述底片通过第一构件设置于所述第一底板的上方；所述底片与所述第一底板通过所述第一构件的内部实现所述装置的导电。

在一个实施例中，所述麦克风还包括电源模块，所述电源模块包括一种电池支撑装置以及设置于电池支撑装置中的至少2节电池来实现为麦克风的供电；

所述电池支撑装置包括电池容置架和导电板；所述电池容置架具有多个电池容纳单腔，每个电池容纳单腔与单节电池形状适配；所述电池容置架由绝缘材料组成，并且具有弹性可随着电池的拆装而发生弹性形变；所述电池容置架上朝向电池的电极的壁面上设置有导电板，以使得在所述电池被装载于所述电池容置架中时，所述导电板与电池电极中相应的一个电极电连接；

所述电池容置架还包括垫片、电池限位件、螺帽和螺钉；每个电池容纳单腔上方设置有一电池限位件，电池限位件具有一内腔，该内腔的形状与电池暴露于电池容纳单腔外的电池部分形状适配，电池容纳单腔的上端面设置有与所述电池限位件的下端面形状适配的凹槽，电池限位件的下端面插入所述电池容纳单腔的上端面的相应凹槽中，两个相邻的电池限位件的中间间隙位置上方设置一垫片，所述螺钉上端由螺帽固定于垫片上，所述螺钉穿过垫片并向下延伸、穿过相邻两个电池的中间间隙连接于电池容置架底部，所述电池容纳单腔的内壁面对电池进行卡位；所述中间间隙为0.5～2厘米。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明所提供的一种自动休眠唤醒机器人的系统结构示意图；

图2为本发明所提供的一种自动休眠唤醒机器人的系统中电池容置架的结构示意图；

图3为本发明所提供的一种自动休眠唤醒机器人的系统中麦克风的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例中提供了一种自动休眠唤醒机器人的系统，如图1所示，一种自动休眠唤醒机器人的系统，系统包括：声音收集模块11、分贝测试模块12、语音识别模块13、语音指令存储模块14和语音匹配模块15，其中：

声音收集模块11，用于当机器人处于休眠状态时，对机器人所处周围环境的声音进行收集；

分贝测试模块12，包括分贝仪，用于对声音收集模块11中收集的声音进行分贝测试，将低于预设分贝阈值范围的声音进行过滤；将处于预设分贝阈值范围内的声音传输到语音识别模块13；若检测到高于预设分贝阈值范围的声音，则直接唤醒机器人；

语音识别模块13，用于对分贝测试模块过滤后预设分贝阈值范围内的声音进行语音内容识别；

语音指令存储模块14，用于对唤醒机器人的语音指令进行存储；

语音匹配模块15，用于对语音识别的内容与语音指令存储模块14中的语音指令进行匹配，若匹配成功，则唤醒机器人；否则机器人继续保持休眠。

上述自动休眠唤醒机器人的系统的有益效果在于：机器人处于工作状态时，预设时间内没有收到任何指令，则自动进入休眠状态；当接收到唤醒指令或接收到较大分贝的声音时，则唤醒机器人；避免了机器人在较长时间内等待指令，有效节约了资源，降低了机器人在使用过程中的损耗。需要启动时，无需人为去触发开发，只需要发出正确的语音指令或者较高的声音，就可唤醒机器人，方便了用户的操作。

在一个实施例中，声音收集模块，预设每3秒一个节点收集机器人所处周围环境的声音。声音收集模块可以设定每一个周期对周围环境的声音进行一次收集，能够使收集到的声音每一个周期为一个节点传送到分贝测试模块进行检测。

在一个实施例中，预设分贝阈值范围，设置为40-70db，预设分贝阈值范围为人类正常语音分贝范围。上述系统采用分贝测试模块对收集的语音进行检测，只对预设分贝阈值范围内的语音进行语音识别，降低了语音识别模块的工作量，降低了该系统的运行成本。

在一个实施例中，机器人处于唤醒状态时，预设时间内没有接到任何指令，则自动进入休眠状态。预设时间可以根据人为设定，有效的节约资源，实现对机器人的保护。

在一个实施例中，语音识别模块，包括特征提取单元、声学单元、语言单元、声学模型和概率比较单元，其中：

声学模型、声学单元以及语言单元分析特征提取单元提取的语音以产生多个字符串；

概率比较单元用于提取多个字符串中概率最高的字符串。

上述语音识别模块可以实现对多种不同口音类型的语音进行分析，通过语音识别模块的声学模型、声学单元以及语言单元来分析语音特征，产生的多个字串，概率比较单元用于提取出多个字符串中概率最高的字符串。上述语音识别模块可以较为准确的识别出语音中的信息。

在一个实施例中，声音收集模块包括一种声音采集装置，声音采集装置包括麦克风、振动测量仪、信号传输判断单元，其中：

麦克风，用于将通过空气传播的声波转换为声音信号；

振动测量仪，用于将声源周围产生的振动转换为振动信号；

信号传输判断单元，与振动测量仪连接，用于对振动测量仪检测到的振动信号进行判断，若检测到振动信号为声源产生的信号，则允许振动信号传输，若检测到振动信号为噪声时，取消振动信号的传输；

信号传输判断单元包括：声音识别电路和转换单元；

声音识别电路：用于连接到振动测量仪的输入端，若检测到振动信号为声源产生的信号时，将输出信号改变为高电平，若检测到振动信号为噪声时，将输出信号保持在低电平，其中，输出信号用于连接到声音识别电路的控制信号传输的导通或截止；

转换单元，用于将振动测量仪输出端与麦克风的输入端连接，同时与声音识别电路的输出端连接，并且对声音识别电路的输出信号响应于声音采集装置的输出端和输入端。

上述技术方案用于对声音收集模块中收集的声音进行过滤，并对收集到的声音进行判断是声源产生还是噪声，有效地降低了分贝测试模块以及语音识别模块的工作量，大大节约了该系统运营成本。

在一个实施例中，语音指令存储模块，包括高速存储记录器、数据交换缓冲单元、第一指令存储单元和第二指令存储单元，其中：

语音匹配模块包括多个微型驱动单元，每个微型驱动单元包括多个微型驱动小组，每个微型驱动小组包括多个微型驱动，每个微型驱动对应一个高速存储记录器和一个数据交换缓冲单元，高速存储记录器与微型驱动相连，数据交换缓冲单元设置与高速存储记录器连接；

每个微引擎小组与一个第一指令存储单元相对应，微型驱动小组中每个微型驱动对应的数据交换缓冲单元设置与第一指令存储单元连接；每个微型驱动单元与一个第二指令存储器相对应，微型驱动单元中每个微型驱动对应的数据交换缓冲单元设置与第二指令存储器连接；

微型驱动向高速存储记录器发送指令数据请求，查询高速存储记录器是否存有指令数据，若查询到存储有指令数据，将指令数据传输给微型驱动，若没有查询到存储有指令数据，将指令数据传输给数据交换缓冲单元；

数据交换缓冲单元包括两个数据交换缓冲组，每个数据交换缓冲组储存有多条指令数据，数据交换缓冲组用于接收高速存储记录器传输的指令数据请求，查询数据交换缓冲单元是否存储有指令数据，若查询到存储有指令数据，将指令数据通过高速存储记录器传输给微型驱动，若没有查询到存储有指令数据，将指令数据传输给第一指令存储单元或第二指令存储单元；

语音指令存储模块还包括第一判断单元、第二判断单元和第三判断单元，其中：

每个微型驱动于一个第一判断单元相对应，第一判断单元设置与每个微型驱动的数据交换缓冲单元连接；每个微型驱动小组与一个第二判断单元相对应，第二判断单元与微型驱动小组中每个微型驱动的第一判断单元相连，同时，第二判断单元与第一低速存储单元连接；每个微型驱动单元与一个第三判断单元相对应，第三判断单元的与每个微型驱动的第一判断单元相连，同时，第三判断单元设置与第二低速存储单元连接；

第一判断单元，用于接收数据交换缓冲单元请求指令数据时，判断指令数据存储于第一低速存储单元或者第二低速存储单元中，向第一低速存储单元或第二低速存储单元发送指令数据请求；还用于接收第一低速存储单元或第二低速存储单元传输的指令数据，将指令数据传输给数据交换缓冲单元；

第二判断单元，用于在接收到一个或多个第一判断单元发送的指令数据请求时，选择其中一个指令数据请求传输给第一低速存储单元处理，将第一低速存储单元读取的指令数据发送给所对应的第一判断单元；

第三判断单元，用于在接收到一个或多个第一判断单元发送的指令数据请求时，选择其中一个指令数据请求发送给第二低速存储单元处理，将第二低速存储单元读取的指令数据请求发送到相对应的第一判断单元。

上述技术方案的有益效果在于：

语音指令存储模块中存储的语音指令文件过大，占用了大量的硬件资源，并且由于大容量的存储导致了指令数据读取的不精确，降低了系统指令读取的效率，上述技术方案为每个存储单元分配微型驱动，大大提高了指令数据读取的准确性和效率，并且节约了大量的硬件存储资源。

在一个实施例中，机器人包括一种机器人正向运动的算法，机器人包括底座和运动平台，运动平台通过6个运动支撑装置连接底座，采用单位对偶四元数建立正向运动学方程，包括如下步骤：

(1)、建立机器人运动学方程：e1(θ)＝p+rai；i＝1,2,…,n；

其中，主动关节变量用θ，p是运动平台的绝对位置矢量，r是旋转矩阵，表示运动平台的姿态，ai是运动平台与每个支撑装置相对运动平台的位置矢量，n≥6，表示方程的个数，对于无冗余输入的机器人n＝6，具有冗余输入的机器人n>6；

(2)、引入单位对偶四元数描述运动平台的位置和姿态：

e1(θ)ε＝λ+εai；i＝1,2,…,n；

其中，ε是单位对偶四元数的实部，λ是单位对偶四元数的对偶部，ε和λ共同构成机器人系统的广义坐标x＝(ελ)^t；

ε和λ按照以下方式构造：

εaiε*＝rai，λ＝c1pε；

c1和c2是任意非零常数；

(3)、建立基于对偶四元数的正向运动学方程

||e2(θ)||²＝||λ||²+||ai||²+||ci||²+2(ε*λ)·ai+2(λε*)·ci+2ai·ci；i＝1,2,…,n

其中，ci是从e1(θ)中分离的常矢量；

(4)、正向运动学方程与对偶四元数的内在约束方程的变形

fi(x)＝1/2x^tqix-ci；i＝1,2,…,n+2；

ci是常数，由给定的主动关节输入值和机器人几何参数确定，qi是仅由机器人几何参数确定的常数对称矩阵。上述技术方案对于机器人运动，执行指令相应的操作更加精确，能够完成精密级任务，更加方便了用户的体验和使用。

在一个实施例中，如图2所示，所述麦克风还包括电源模块，所述电源模块包括一种电池支撑装置以及设置于电池支撑装置中的至少2节电池来实现为麦克风的供电；

所述电池支撑装置20包括电池容置架21和导电板；所述电池容置架21具有多个电池容纳单腔22，每个电池容纳单腔22与单节电池形状适配；所述电池容置架21由绝缘材料组成，并且具有弹性可随着电池的拆装而发生弹性形变；所述电池容置架21上朝向电池的电极的壁面上设置有导电板，以使得在所述电池被装载于所述电池容置架21中时，所述导电板与电池电极中相应的一个电极电连接；

所述电池容置架21还包括垫片23、电池限位件24、螺帽25和螺钉26；每个电池容纳单腔上方设置有一电池限位件，电池限位件具有一内腔27，该内腔的形状与电池暴露于电池容纳单腔外的电池部分形状适配，电池容纳单腔的上端面设置有与所述电池限位件的下端面形状适配的凹槽，电池限位件的下端面插入所述电池容纳单腔的上端面的相应凹槽中，两个相邻的电池限位件的中间间隙位置上方设置一垫片，所述螺钉上端由螺帽固定于垫片上，所述螺钉穿过垫片并向下延伸、穿过相邻两个电池的中间间隙连接于电池容置架底部，所述电池容纳单腔的内壁面对电池进行卡位；所述中间间隙为0.5～2厘米。

上述技术方案的有益效果为：所述电池容置架由绝缘材料组成，并且具有弹性可随着电池的拆装而发生弹性形变；电池容置架的内壁面上设置有导电板，电池容置架能够对由来自外部的连续的急剧的振动、冲击导致发生的向外部的直流电源输出的瞬时中断进行抑制，电池的拆装操作性良好。并且，电池限位件可以将电池稳定地固定在电池容置架内，即使在发生挤压、电池容置架发生弹性形变时，也不会将电池掉落出来，保证了电池使用的稳定性。

在一个实施例中，如图3所示，麦克风包括：

第一底板31，在上表面设置有多个洞孔；

第一电极装置，位于第一底板31上方，遮盖第一底板31的洞孔；

第二底板32，设置于第一底板31的上方，覆盖于第一电极装置；

第二电极装置33，设置于第二底板32下方，与第一电极装置位置相向设置；

底片34，与第一电极装置相接，位于第一电极装置的外边缘部；

底片34与第一电极装置之间通过狭缝分隔；

底片34与第一电极装置相接位置向第一电极装置的中心方向以及四周方向进行延伸，第一底板31的洞孔向底片之间的位置延伸；

底片34通过与第一电极装置位置相对的一侧通过第一构件支撑第二构件；

第一构件包括第一底板31，底片通过第一构件设置于第一底板31的上方；底片与第一底板通过第一构件的内部实现装置的导电。

上述技术方案的有益效果在于：由于麦克风能够增长底片的变形部分，所以第一电极装置的位移量增大，使得麦克风收集声音的灵敏度提高，同时第一底板的洞孔向底片之间的位置延伸，能够增大第一底板洞孔的容量，不需要从第一电极板引出布线，所以能够使得麦克风的尺寸减小，上述技术方案不仅实现了对麦克风尺寸的缩小，同时也使得麦克风收集声音的灵敏度大大提升。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。