一种声音采集装置、声音定位系统及机器人的制作方法

本实用新型涉及定位技术领域，具体而言，涉及一种声音采集装置、声音定位系统及机器人。

背景技术：

机器人在作业时，经常会需要对目标物进行定位，尤其常见于机器人的搜索作业，比如救援机器人、侦查机器人等。在地震、滑坡等自然灾害或者爆炸、矿井等事故中均会造成建筑物倒塌或地层塌陷，了解灾难现场有否被困人员及他们准确位置，是成功营救的第一步。由于现场危险且复杂，施救人员进入现场往往难度较大，并且无法保证营救人员的安全。为此，在灾难现场多使用救援机器人，救援机器人能够深入倒塌的建筑物内进行侦察，确定被困人员的位置，及时为搜救提供必要的准确信息。

视觉定位是救援机器人对目标定位的一种重要方式，但是视觉易受现场光线、障碍物和能见度限制，视觉定位的救援机器人无法完成灾难现场的全面搜索。

听觉声音定位不受光线、障碍物影响，且声响数据相对于视频定位所需处理的数据量大幅度减小，更适应于资源有限的移动救援设备上安装。且声音可全方位定位，能为救援提供准确位置信息。

现有声音定位系统中，采用麦克风作为接收设备对声源进行定位。然而，现有的声音定位系统的定位精度较低，当声源较远，声音定位系统较难判断目标方位。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种声音采集装置及声音定位系统，其能够更加准确地辨识声源所在的方位。

本实用新型的另一目的在于提供一种机器人，其包括了上述的声音定位系统，其能够更加准确地辨识声源所在的方位。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种声音采集装置，应用于机器人，其包括：

支架，支架上设置有多个接收腔室，接收腔室具有敞口，各敞口朝向不同的方向；

设置于各接收腔室内的麦克风。

在本实用新型的一种实施例中：

接收腔室绕支架的周向排列设置。

在本实用新型的一种实施例中：

支架包括圆形的固定框，固定框上沿周向设置有多个接收罩，接收罩内形成接收腔室，敞口位于接收罩并朝向固定框的外侧，各个麦克风分别位于各个接收罩内。

在本实用新型的一种实施例中：

支架包括多个隔板，多个隔板相互交错并且交线重合，多个隔板之间形成接收腔室。

在本实用新型的一种实施例中：

支架还包括与隔板的交线垂直的间隔设置的两个端板，相邻的两个隔板与两个端板共同形成具有敞口的接收腔室。

在本实用新型的一种实施例中：

支架包括两两相互垂直的三个隔板，三个隔板共同形成了八个接收腔室，八个麦克风分别设置于八个接收腔室中。

在本实用新型的一种实施例中：

各个接收腔室内均设置有一个主麦克风和三个子麦克风，主麦克风位于接收腔室的中部，三个子麦克风分别位于围成接收腔室的三个隔板上。

在本实用新型的一种实施例中：

隔板上设置有具有开口的接收罩，接收罩的开口的所朝方向垂直于接收罩所在的隔板，子麦克风设置于接收罩内。

本实用新型提供的一种声音定位系统，其包括音频处理装置以及上述的声音采集装置，音频处理装置与麦克风电连接，音频处理装置用于接收麦克风输送的声音信号并识别声音的强度。

本实用新型提供的一种机器人，其搭载有上述的声音定位系统。

本实用新型实施例的有益效果是：

一种声音采集装置，应用于机器人，其包括支架和设置于支架的麦克风。支架上设置有多个接收腔室，接收腔室具有敞口，各敞口朝向不同的方向，麦克风设置于各接收腔室内。当声音从某一方位传来，声音更加容易从敞口进入而被该接收空间内的麦克风采集；而敞口不朝向声源的接收腔室，声音会较少的进入，因而其内的麦克风采集到的声音强度就会明显较低。因此，朝向声源的接收腔室和不朝向声源的接收腔室，接收到的声音的强度差异很明显，因此更容易辨识声源的方位。

本实用新型提供的声音定位系统包括音频处理装置以及上述的声音采集装置，音频处理装置与麦克风电连接，音频处理装置用于接收麦克风输送的声音信号并识别声音的强度；本实用新型的机器人，其搭载有上述的声音定位系统。本实用新型的声音定位系统和机器人能够通过比较不同的麦克风的接收到的声音强度差别来确定声源的方位。由于不同接收腔室接收到的声音的强度差异很明显，因此声源的方位更容易辨识。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例1中声音采集装置的第一视角示意图；

图2为本实用新型实施例1中声音采集装置的第二视角示意图；

图3为本实用新型实施例2中声音采集装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例3中声音采集装置的结构示意图。

图标：100-声音采集装置；110-固定框；115-接收腔室；117-接收罩；120-麦克风；121-主麦克风；122-子麦克风；130-隔板；140-端板。

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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型的实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“水平”、“垂直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

请参照图1，本实施例提供一种声音采集装置100以及声音定位系统，应用于机器人，声音采集装置100包括支架以及设置于支架上的多个麦克风120。通过支架上麦克风120的朝向不同，接收到声源的声音强度不同来定位声源的方位。

在本实施例中，支架包括圆形的固定框110，固定框110上沿周向设置有多个接收罩117，接收罩117内形成接收腔室115，敞口位于接收罩117并朝向固定框110的外侧，各个麦克风120分别位于各个接收罩117内。

进一步的，固定框110上可设置六个接收罩117，六个接收罩117沿固定框110的外周侧均匀间隔设置。接收罩117为喇叭状，各接收罩117的敞口径向向外朝向不同方向。麦克风120设置于接收罩117内部。为了便于麦克风120走线，固定框110可以设置为空心，麦克风120的导线从接收罩117的尾部进入固定框110，再集中导出与外部的音频处理设备连接。在本实施例中，接收罩117与固定框110可以通过铰接的方式相连，或者使用金属定型软管连接，这样便于调整接收罩117的朝向。

在本实用新型的其他实施例中，固定框110的形式可以多种多样，比如采用矩形框、星形支架等。固定框110也可以用一个空心的柱体替代，柱体周围设置麦克风120，而处理设备设置于柱体内部。

本实施例还提供一种声音定位系统(图未示)，其包括音频处理装置以及上述的声音采集装置100，音频处理装置与麦克风120电连接，音频处理装置用于接收麦克风120输送的声音信号并识别声音的强度。

本实施例还提供一种机器人(图未示)，其包括主体，主体搭载有本实施例的声音定位系统。主体包括了驱动机构，驱动机构可以由电机、轮胎、履带等组成，以实现机器人的运动。可选的，声音采集装置100的支架可转动地连接于机器人的主体，并通过转动驱动部来驱动整个声音采集装置100在支架的周向上转动。音频处理装置与机器人的控制系统通信连接，控制系统可以根据不同位置的麦克风120接收到的声音强弱来判断声源的位置。机器人的控制系统可以是单片机、PLC等。

本实施例的声音采集装置100、声音定位系统以及机器人，通过沿周向布置多个朝向四周的麦克风120，并在麦克风120外围设置接收罩117，使得声音能够较好地被敞口大致正对音源的接收罩117内的麦克风120所接收，而敞口不正对音源，或者背离音源的接收罩117内的麦克风120所接收到的音量就会明显减小。这样使得正对音源和不正对音源的接收罩117内的麦克风120在接收到的音量上差别明显，使得音源的方位更容易被识别。本实施例的声音采集装置100和声音定位系统较为适用于对平面范围内的音源方位进行识别。

实施例2

请参照图2，本实施例提供一种声音采集装置100，与实施例1中不同的是，本实施例的支架包括多个隔板130，多个隔板130相互交错并且交线重合，多个隔板130之间形成接收腔室115。

在本实施例中，支架包括四个隔板130和两个端板140，四个隔板130大小一致，并共通相交于中线出。端板140间隔设置于隔板130在交线方向上的两端，相邻的两个隔板130与两个端板140共同形成具有敞口的接收腔室115。麦克风120则设置于接收腔室115内。

本实施例提供的一种声音定位系统(图未示)，其包括音频处理装置以及上述的声音采集装置100，音频处理装置与麦克风120电连接，音频处理装置用于接收麦克风120输送的声音信号并识别声音的强度。

本实施例还提供一种机器人(图未示)，其包括主体，主体搭载有本实施例的声音定位系统。主体包括了驱动机构，驱动机构可以由电机、轮胎、履带等组成，以实现机器人的运动。可选的，声音采集装置100的支架可转动地连接于机器人的主体，并通过转动驱动部来驱动整个声音采集装置100在支架的周向上转动。音频处理装置与机器人的控制系统通信连接，控制系统可以根据不同位置的麦克风120接收到的声音强弱来判断声源的位置。机器人的控制系统可以是单片机、PLC等。

本实施例的声音采集装置100、声音定位系统以及机器人，通过沿周向布置八个朝向四周的麦克风120来对声源进行定位，并将麦克风120设置于由隔板130形成的具有敞口的接收腔室115内，使得声音能够较好地被敞口大致正对音源的腔室内的麦克风120所接收，而敞口不正对音源，或者背离音源的腔室内的麦克风120所接收到的音量就会明显减小。这样使得正对音源和不正对音源的麦克风120在接收到的音量上差别明显，使得音源的方位更容易被识别。本实施例的声音采集装置100和声音定位系统较为适用于对平面范围内的音源方位进行识别。

实施例3

请参照图3，本实施例提供一种声音采集装置100，在本实施例中，支架包括两两相互垂直的三个隔板130，三个隔板130共同形成了八个具有敞口的接收腔室115，八个麦克风120分别设置于八个接收腔室115中。

在本实施例中，各个接收腔室115内均设置有一个主麦克风121和三个子麦克风122，主麦克风121位于接收腔室115的中部，三个子麦克风122分别位于围成接收腔室115的三个隔板130上。进一步的，隔板130上设置有具有开口的接收罩117，接收罩117可选为喇叭形。接收罩117的开口的所朝方向垂直于接收罩117所在的隔板130，子麦克风122设置于接收罩117内。

与实施例1和实施例2相比，本实施例的声音采集装置100由于其接收腔室115的敞口是朝向三维空间内的八个不同方向的，而并非一个平面内的不同方向，因此可以方便采集三维空间内不同位置声源的声音。通过八个主麦克风121接收到的声音强度可以确定声源是那一个区域(空间被三个隔板130所在平面分为八个区域)，确定了声源位于某个接收腔室115所朝的区域后，然后在通过比较该接收腔室115中的三个子麦克风122所接收到的声音大小，来确定声源在该区域中的具体方位。可以理解，声源应更加靠近接收到音量最大的子麦克风122所朝的方向。而接收罩117的作用则是让三个子麦克风122接收到的声音强度的区别更加明显，以方便定位。可选的，隔板130可以具有内部空腔，麦克风的导线可以部分收纳于空腔内。

本实施例还提供一种声音定位系统(图未示)，其包括音频处理装置以及上述的声音采集装置100，音频处理装置与麦克风电连接，音频处理装置用于接收麦克风输送的声音信号并识别声音的强度。

本实施例还提供一种机器人(图未示)，其搭载有上述的声音定位系统。声音定位系统与机器人的配合连接方式与实施例1、2相同，此处不再赘述。

综上所述，本实用新型的声音采集装置，应用于机器人，其包括支架和设置于支架的麦克风。支架上设置有多个接收腔室，接收腔室具有敞口，各敞口朝向不同的方向，麦克风设置于各接收腔室内。当声音从某一方位传来，声音更加容易从敞口进入而被该接收空间内的麦克风采集；而敞口不朝向声源的接收腔室，声音会较少的进入，因而其内的麦克风采集到的声音强度就会明显较低。因此，朝向声源的接收腔室和不朝向声源的接收腔室，接收到的声音的强度差异很明显，因此更容易辨识声源的方位。

本实用新型提供的声音定位系统包括音频处理装置以及上述的声音采集装置，音频处理装置与麦克风电连接，音频处理装置用于接收麦克风输送的声音信号并识别声音的强度；本实用新型的机器人，其搭载有上述的声音定位系统。本实用新型的声音定位系统和机器人能够通过比较不同的麦克风的接收到的声音强度差别来确定声源的方位。由于不同接收腔室接收到的声音的强度差异很明显，因此声源的方位更容易辨识。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。