一种用于机器人的语音系统及带有该语音系统的机器人的制作方法

专利名称：一种用于机器人的语音系统及带有该语音系统的机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机器人系统，尤其涉及一种用于机器人的语 音系统及带有该语音系统的机器人。
背景技术：
目前市场上传统的机器人，如自移动清洁机器人，在操作、使用 的过程中，遇到诸如机器人电量不足、被线缠绕无法脱身、充电完毕 等情况时， 一般是通过机器人内部的蜂鸣器等类似声音警报器的装置 发出的警报提示音来提示用户，或者是通过一显示器，如本身自带的
人机交互界面显示具有特定含义的代码，如"ERR01"、""等。当以警 报提示音来提示用户时，由于提示音单调，用户并不能及时而直接地 了解到自移动机器人所处的实际情况，当以显示的方式提示用户时， 用户需要通过使用手册才能了解当前显示代码的含义，知道机器人当 前所处的实际情况，同样不能直接而及时地了解到自移动机器人所处 的实际情况，这在很大程度上给用户在使用过程中带来了一定的困扰。
近年市场上出现了由美国IROBOT公司生产的一种名为roomba 的自移动机器人，该机器人内设扬声器。当roomba发生故障时，它首 先会发出"呃哦"的声音，然后是嘟嘟声。用户通过数"嘟嘟声"的 次数，再结合产品使用说明书中的"故障解决办法" 一栏进行对照， 得知机器人当前的情况。此方案与前一方案进行比较，用户虽然能够 通过声音和计数方法进行辨别，知晓机器人的当前情况。但是，仍未 给用户提供使用上的便利。
公开号为CN1876337A，申请人为LG电子株式会社的专利文献中 公开了一种改进型的技术方案。用户可以通过录制语音以此用作移动 机器人的状态告知信息。图1为用于将用户的语音输入到清洁机器人 过程的流程图。此录制语音的工作是通过如下方式和步骤实现的1、
7当用户按压清洁机器人上设置的特定按钮以便请求语音录制(S210); 2、当确认需要语音输入时，控制器将清洁机器人的操作模式切换到录
制模式(S220); 3、当用户按压特定按钮，以便开始录音(S230); 4、 语音编码器编码通过麦克风输入用户的语音，将所编码的语音信号存 储在存储器中，由控制器指定的特定地址(S240); 5、用户请求终止 录制模时(S250)，控制器停用录制模式以及根据由用户后来输入的命 令，切换清洁机器人的操作模式。
LG公司采用上述方式，当机器人出现某一操作状态时，通过用户 自行录制语音以此告知自移动机器人操作状态的信息，信息内容直观， 使产品和用户之间形成良好互动。
然而，该方案需在机器人本身内部添置告知语音输入单元(如麦 克风和语音编码器)，录制的声音仅限于用户的声音，声音信息量较为 单一。同时，录音完成的整个过程需要用户在自移动机器人的人机界 面上进行多次判断、按键确认等操作，操作过程较为繁琐。另外，为 使所录音的声音清晰、响亮，效果较好，用户需要贴近麦克风，此时 用户不得不采用抱起机器人或是将它放置于某一位置等手段靠近麦克 风进行录制，给用户也带来了不同程度的负累。再者，用户自行录制 的语音仅是用于告知自移动机器人状态的语音提示，在机器人处于待 机或者正在充电或者其它工作状态良好的情况下，该语音功能不发挥 作用，从而使得该产品的语音功能较为单一。另外，在机器人本身内 部语音输入单元，就其实现功能本身来说，需要配置语音编码器和麦 克风等诸多元件，无形中也增加了产品的成本。

实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提
供一种用于机器人的语音系统和具有语音系统的机器人，该语音系统
可以根据机器人不同的工作状态提供不同的语音内容，并且所述语音
内容的音源地广泛，不受机器人本身设备的限制，使用户在机器人的
使用过程中可以按其喜好进行制作、修改或更换，使得机器人的使用 更具有亲和性、趣味性。为了解决上述的技术问题，本实用新型提供了一种用于机器人的 语音系统，包括音频文件存储单元和语音控制单元，所述音频文件存
储单元存储有从音频文件制作单元获取的音频文件；其中，所述音频
文件制作单元位于机器人外部，所述音频文件存储单元所存储的数据 可以依据使用者的需求进行制作、修改或更换，所述语音控制单元与 所述音频文件存储单元连接以进行信息传递和数据读取，所述语音控 制单元根据接收到的机器人状态信息，将存储在音频文件存储单元中 的对应于该状态的音频文件中的音频数据转换为相应的模拟信号播 出。
在上述的语音系统中，所述音频文件存储单元为独立于机器人外 部的存储单元，其通过有线或无线的方式与机器人相连通，该存储单
元可以从所述音频文件制作单元或从存储有所述音频文件制作单元制 作的音频文件的第三方获取所述的音频文件。
在上述用于机器人的语音系统中，所述语音控制单元包括控制子
单元、音频信号处理器和扬声器；所述控制子单元分别与音频信号处 理器和音频文件存储单元连接；其中，所述控制子单元根据接收到的 机器人的状态信息，从所述的音频文件存储单元读取对应于该状态的 音频文件，并把该音频文件发送给所述的音频信号处理器；所述音频 信号处理器用于对所述的音频文件进行信号处理，将处理后的、对应 于该状态的模拟信号输出到扬声器播出。
在所述的用于机器人的语音系统中，所述语音控制单元还可以实 施为另一种方案，即语音控制单元包括控制子单元、音频信号处理器 和扬声器；所述音频信号处理器分别与控制子单元和音频文件存储单 元相连接；其中，所述控制子单元根据接收到的机器人的状态信息， 向音频信号处理器发送要求输出对应于该状态的音频数据的信息；所 述音频信号处理器接收到该信息后，从音频文件存储单元读取对应于 该状态的音频文件，对该音频文件进行信号处理，最后将处理后的、 对应于该状态的模拟信号输出到扬声器播出。
更好地，所述音频信号处理器和扬声器与所述音频文件存储单元 构成一独立于机器人外部的可移动存储播放装置。
9所述控制子单元与可移动存储播放装置通过无线方式进行连接。 在所述用于机器人的语音系统中，所述音频文件存储单元可以包
括无线通讯电路，所述控制子单元与所述音频文件存储单元通过有线
或无线方式进行连接。
具体地，所述的无线方式为红外或蓝牙方式；所述的有线方式为
控制子单元或所述音频信号处理器通过USB接口、 IEEE1394接口、
RS232接口、 SPI接口、 1IC接口或RS485接口与所述音频文件存储单 元进行连接。
所述的音频文件存储单元为SD卡、XD卡、CF卡、XF、 MMC 卡或U盘。
在本实用新型的另一个方面，所述音频文件存储单元也可以为置 于机器人内部的存储器，其通过一通讯接口从所述音频文件制作单元 或从存储有所述音频文件制作单元制作的音频文件的第三方下载或录 制所述的音频文件。
在上述用于机器人的语音系统中，所述音频文件存储单元为置于 机器人内部的存储，其通过一通讯接口从所述音频文件制作单元或从 存储有所述音频文件制作单元制作的音频文件的第三方下载或录制所 述的音频文件。
在音频文件存储单元为置于机器人内部的存储器的用于机器人的 语音系统中，所述语音控制单元包括控制子单元、音频信号处理器和 扬声器；所述控制子单元分别与音频信号处理器和音频文件存储单元 连接；其中，所述控制子单元根据接收到的机器人的状态信息，从所 述的音频文件存储单元读取对应于该状态的音频文件，并把该音频文 件发送给所述的音频信号处理器；所述音频信号处理器用于对所述的 音频文件进行信号处理，将处理后的、对应于该状态的模拟信号输出 到扬声器播出。
在音频文件存储单元为置于机器人内部的存储器的用于机器人的 语音系统中，所述语音控制单元包括控制子单元、音频信号处理器和 扬声器；所述音频信号处理器分别与控制子单元和音频文件存储单元相连接；其中，所述控制子单元根据接收到的机器人的状态信息，向 音频信号处理器发送要求输出对应于该状态的音频数据的信息；所述 音频信号处理器接收到该信息后，从音频文件存储单元读取对应于该 状态的音频文件，对该音频文件进行信号处理，最后将处理后的、对 应于该状态的模拟信号输出到扬声器播出。
在上述各个用于机器人的语音系统中，所述第三方为互联网或可 以存储文件的设备，所述设备为电脑、手机或个人数字助理。
在上述各个用于机器人的语音系统中，在所述音频文件存储单元 中，对应于机器人的一个状态存储有多个音频文件。
在上述各个用于机器人的语音系统中，所述音频文件为MP3、 WAV、 WMA、 MP2、 OGG、 APE、 AAC、 MIDI或VQF格式。
在上述各个用于机器人的语音系统中，所述机器人内部设有内置 式存储器，其存储对应于机器人状态的标准音频文件，所述语音控制
单元根据接收到的机器人状态信息，根据应用条件将存储在音频文件 存储单元或内置式存储器中的对应于该状态的音频文件中的音频数据 转换为相应的模拟信号播出。
具体地，所述的应用条件为用户指令或使用优先级。 为了解决上述的技术问题，本实用新型还提供了一种具有语音功 能的机器人，包括控制系统、传感器系统、驱动系统、执行机构和人 机界面，所述人机界面用于进行人机交互，所述控制系统用于控制所 述驱动系统，以驱动所述执行机构进行相应的工作，所述传感器系统 用于检测所述机器人的工作状态；还包括上述的语音系统，所述语音 系统根据传感器系统检测到的所述机器人的工作状态，播放对应于该 状态的音频文件。
其中所述语音系统中的语音控制单元为控制系统的一个组成单元。
所述机器人可以为除尘机器人，对应地，所述传感器系统包括用 于检测工作环境的传感器、用于检测工作状态的传感器和与传感器相 对应的信号处理电路；所述执行机构为清洁单元；所述驱动系统包括 用于驱动清洁单元工作的工作电动机和用于驱动机器人行走的轮子及
11其驱动电动机；所述控制系统用于控制机器人完成除尘工作，并配合 所述的语音系统在不同的工作状态播出不同的音频文件；所述人机界 面为所述机器人操作使用界面。所述用于检测工作状态的传感器包括 红外传感器和/或压电传感器。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于-
1、 本实用新型中涉及到的音频文件存储单元可以实施为各种存储 卡，其内部的音频文件可以从机器人外部的音频文件制作单元直接存 储或通过第三方下载，音频文件制作单元可以是手机、电脑等诸多家 庭常用设备工具，通过常用设备进行录制或下载各种声音，声音来源 非常广泛、多样化；
2、 由于可移动装置是通过与手机、电脑等家庭常用设备工具相连 接进行录制或下载。录制语音时，只需要用户对准手机或电脑的麦克 风，或采用配带耳机麦克风等其它诸多手段与手机或电脑的麦克风接 口相连进行录制，轻松实现录制的功能，可免除了 "劳作之苦"；另外 增设了下载语音功能，只需要通过手机按键选取或是电脑鼠标操作， 即可实现在"包罗万象"的"声音信息库"中搜寻、修改或变更文件， 十分方便、简单；
3、 用户自行录制或下载的语音不仅能起到用于告知自移动机器人 状态的语音提示，而且在例如自移动机器人处于待机或正在充电时等 其它操作状态良好时，通过将录制或下载的语音文件存储到对应于自 移动机器操作状态文件下，即可实现休闲或是学习的功能，从而使得 语音功能强大，内容更为多样化。
4、 本系统利用家庭常用设备工具中自身携带的诸如语音编码器、 麦克风等录音功能的装置，通过自移动装置与家庭常用设备工具相连 接来实现从家庭原有设备中录制或下载的资料本身就成为适合于存储 的格式。用户只需将自移动装置与自移动机器人上设有的接口相连接， 即可实现语音播放的功能。该系统充分利用了家庭原有的设备资源， 降低了自移动机器人系统产品本身的成本。
5、 通过采用录制或下载语音文件的方式进行语音的输入，充分体 现了产品自身和用户之间的友好互动，提升了产品的亲和度，使得通
12过本实用新型制成的产品不仅仅作为一种操作使用工具，而且更能从 产品中体现用户个人特质并以此增添了家庭生活情趣。


图1为本实用新型所述具有语音系统的机器人的原理框图2为本实用新型所述具有语音系统的机器人根据其状态来播放
不同的音频文件的实施例的流程图3为本实用新型所述具有语音系统实施例一的机器人的结构原
理框图4为本实用新型所述具有语音系统实施例一的机器人的结构示
意图5为本实用新型所述具有语音系统实施例二的机器人的结构原 理框图6为本实用新型所述具有语音系统实施例三的机器人的结构原 理框图7为本实用新型所述具有语音系统实施例四的机器人的结构原 理框图8为本实用新型所述具有语音系统实施例五的机器人的结构原 理框图9为本实用新型所述具有语音系统实施例六的机器人的结构原 理框图10为本实用新型所述具有语音系统实施例七的机器人的结构 原理框图。
具体实施方式
参见图1，图1为本实用新型所述具有语音系统的机器人的原理 框图。本实用新型所述的机器人1具有语音系统2，其中，机器人l包 括控制系统500、传感器系统600、驱动系统700、执行机构800和人 机界面900，所述人机界面900用于进行人机交互，所述控制系统500
13用于控制所述驱动系统700，以驱动所述执行机构800进行相应的工作， 所述传感器系统600用于检测所述机器人的工作状态。
所述语音系统包括一个音频文件存储单元200和一个语音控制单 元300，所述音频文件存储单元200存储有从一个音频文件制作单元 IOO获取的音频文件。所述音频文件制作单元IOO位于机器人1外部， 与机器人1相分离。所述语音控制单元300与所述音频文件存储单元 200以有线或无线的方式连接以进行信息传递和数据的读取或交换。所 述语音控制单元300接收传感器系统600检测到的所述机器人的工作 状态信息，该状态信息可以是由传感器系统600直接发送给语音控制 单元300的，也可以是先由控制系统500来接收由传感器系统600发 送的信息，经过加工后，由控制系统500再发送给语音控制单元300。 语音控制单元300根据接收到的机器人状态信息，将存储在音频文件 存储单元200中的对应于该状态的音频文件中的音频数据转换为相应 的模拟信号播出。
在本实用新型中，所述机器人1可以为具有各种功能的机器人， 如清洁机器人。音频文件存储单元200存储有告知机器人1操作状态 的音频文件。例如，针对于清洁机器人而言，所述的操作状态可以是 操作开始的状态、不能移动的状态、工作完成的状态、清洁刷卡死的 状态等诸多状态。对于不同的状态，音频文件存储单元200中存有一 个或多个与其对应的音频文件。另外，音频文件存储单元200除了能 存储告知清洁机器人操作状态变化时的音频数据之外，还可以存储清 洁机器人处于某一工作状态良好时的音频信息，如清洁机器人处于待 机状态、或是处于正在充电状态或是其它工作状态良好时的情形。在 所述清洁机器人处于某一稳定的良好状态时，音频文件存储单元200 在对应于该类操作状态的相应文件中可以存储包括供休闲娱乐所用的 音乐或相声或戏曲等内容，也可以是包括供学习所用的外语新闻或短 文等内容。
由于音频文件存储单元200中存储的音频文件是从一个机器人外 部的音频文件制作单元100获取的，音频文件存储单元200中存储的 音频文件可以按使用者的要求、喜好由使用者进行制作、更换、修改。
14因此，无论是存储告知清洁机器人操作状态改变的音频文件，还是存 储清洁机器人处于某一良好状态的音频文件，使用者均可以通过将音
频文件存储单元200通过与音频文件制作单元100，如手机、电脑等家 庭常用设备工具相连接，利用该类家庭常用设备所具备的语音编码器、 麦克风等配置，采用录制或是下载的方式取得音频文件，并根据需要 修改或变更音频数据。根据用户的喜好，该类音频数据可以是语音或 是曲调。举例当清洁机器人清洁完毕时，可以将用户录制或下载的 音频内容"工作完成，需要休息"存储在音频文件存储单元200中对
应于清洁机器人的"工作完成状态"的文件夹中。
根据机器人的状态来播放不同的音频文件的一个具体实施例的流
程如图2所示。语音控制单元300判断是否有操作开始的信息(S80)， 如果用户输入操作开始的命令，语音控制单元300收到该信息，语音 控制单元300检査音频文件存储单元200中存储的音频信息，读取相 应"操作开始"文件中存储的音频文件，处理后通过扬声器输出音频 信息"清洁机器人开始工作"(S90)，继而清洁机器人执行清洁操作 (SIOO)。在清洁操作的过程中，由传感器系统600检查清洁机器人的 工作状态，判断是否可以移动(SllO)。例如当清洁机器人遇到障碍 物不能移动时，传感器系统600将该信息发送给语音控制单元300，语 音控制单元300检査在可移动存储器中存储的音频信息，读取对应于 所检测的状态的音频文件，并通过扬声器输出诸如"遇到障碍，不能 移动"的语音(S120)。通过用户自行录制或下载的语音能快速地告知 用户该清洁机器人的状态，从而能快速响应，采取必要的措施。语音 控制单元300重复检査清洁机器人的状态和读取并通过扬声器输出相 应的音频信息(S130)，直到用户输入终止清洁机器人的操作命令输出 相应的音频信息(S140)为止。除了图2所举例的当机器人处于需告 知操作状态的情况下，当自移动机器人处于充电状态或是待机状态等 类似无需告知机器人操作状态的情况下，语音控制单元300可以从音 频文件存储单元200读取和输出对应于"无需告知清洁机器人操作状 态变化"的音频文件，该音频文件中的音频数据可以是休闲类歌曲或 是英语等信息，有关内容先前有过描述，在此不再赘述。
15另外，利用机器人1良好的人机界面，用户还可以对音频文件存
储单元200中的音频文件进行操作，如将某一状态的音频文件变换为 另一状态的音频文件或者是将不喜欢的音频文件删除。
在音频文件存储单元200中，对应于机器人的一个状态存储有多 个音频文件。所述音频文件可以为MP3、 WAV、 WMA、 MP2、 OGG、 APE、 AAC、 MIDI或VQF等各种格式。
基于如上的原理框图和流程图的描述，本实用新型中机器人实现 语音功能的技术方案具体如下
参见图3，为本实用新型所述具有语音系统实施例一的机器人的 结构原理框图。
在本实施例中，所述的语音系统包括控制子单元301、音频信号 处理器302和扬声器303;所述控制子单元301分别与音频信号处理器 302和音频文件存储单元200连接；所述控制子单元301根据接收到的 机器人的状态信息，从所述的音频文件存储单元200读取对应于该状 态的音频文件，并把该音频文件发送给所述的音频信号处理器302;所 述音频信号处理器302用于对所述的音频文件进行信号处理，将处理 后的、对应于该状态的模拟信号输出到扬声器303播出，至于机器人 包括的系统，由于与图1所示相同，为了简洁，在该图及以下的图中 不再具体表示。
在本实施例中，所述的语音控制单元300位于机器人内部，音频 文件存储单元200位于机器人外部，此时，控制子单元301与音频文 件存储单元200可以通过有线或无线的方式连接，以使控制子单元301 从音频文件存储单元200上读取音频文件。
当音频文件存储单元200实施为各种存储卡，如SD卡、XD卡、 CF卡、XF、 MMC卡或U盘时，可以在机器人的相应位置设置数据接 口，如USB接口、 IEEE1394接口、 RS232接口、 SPI接口、 IIC接口 或RS485接口，使得控制子单元301通过上述接口与音频文件存储单 元200进行数据传输。具体实施的结构如图4所示。
在该实施例中，由控制子单元301来读取音频文件存储单元200 中音频文件，当然，也可以由音频信号处理器302来读取音频文件存储单元200中音频文件。如图5所示，图5为具有语音系统实施例二
的机器人的结构原理框图，所述控制子单元3or根据接收到的机器人
的状态信息后，向音频信号处理器302'发送要求输出对应于该状态的 音频数据的信息；所述音频信号处理器302'接收到该信息后，从音频 文件存储单元200读取对应于该状态的音频文件，对该音频文件进行 信号处理，最后将处理后的、对应于该状态的模拟信号输出到扬声器 303'播出。
可以将图5中的所述音频信号处理器302'和扬声器303'与所述音 频文件存储单元200构成一独立于机器人外部的可移动存储播放装置， 如图6所示，图6为具有语音系统实施例三的机器人的结构原理框图。 所述音频信号处理器302'和扬声器303'与所述音频文件存储单元200 构成一独立于机器人外部的可移动存储播放装置3，具体可以制成类似 于MP3或MP4产品的播放器。机器人通过其上的数据接口与该播放器 装置3相连接，由控制子单元301'将播放对应某一状态的音频文件的 消息发送给播放器装置3，播放器装置3接收到该消息后，由位于播放 器装置3内的音频信号处理器302'读取音频文件存储单元200上的音 频文件，通过其上的扬声器303'输出音频信号。
由于图3、图5和图6中的音频文件存储单元200都是在机器人 外部的可移动存储装置，则音频文件存储单元200除了上述的以各种 接口的方式进行有线传输外，也可以通过无线的方式与机器人进行数 据传输。如果以无线的方式进行数据传输，需在音频文件存储单元200 内建立无线通讯电路，不言而喻，在语音控制单元上或机器人上也应 有相应的无线通讯电路，由此构成完整的无线传输通道。无线传输的 方式可以有多种，最简单的如红外、蓝牙等方式。尤其对于当采用播 放器装置3时，播放器装置3与机器人中的控制子单元3or在传输消 息时，采用无线传输效果将更好。
当然，音频文件存储单元也可以设置在机器人内部，其通过一通 讯接口从机器人外部的电脑、手机等设备下载或录制音频文件，其结 构图如图7、 8所示。
如图7所示，图7为具有语音系统实施例四的机器人的结构原理
17框图。所述的语音系统300a包括控制子单元301a、音频信号处理器302a 和扬声器303a;所述控制子单元301a分别与音频信号处理器302a和 音频文件存储单元200'连接；所述控制子单元301a根据接收到的机器 人的状态信息，从所述的音频文件存储单元200'读取对应于该状态的 音频文件，并把该音频文件发送给所述的音频信号处理器302a;所述 音频信号处理器302a用于对所述的音频文件进行信号处理，将处理后 的、对应于该状态的模拟信号输出到扬声器303a播出。
图8为具有语音系统实施例五的机器人的结构原理框图。所述语 音控制单元300a'包括控制子单元301a'、音频信号处理器302a'和扬声 器303a';所述音频信号处理器302a'分别与控制子单元301a'和音频文 件存储单元200'相连接；其中，所述控制子单元301a'根据接收到的机 器人的状态信息，向音频信号处理器302a'发送要求输出对应于该状态 的音频数据的信息；所述音频信号处理器302a'接收到该信息后，从音 频文件存储单元200'读取对应于该状态的音频文件，对该音频文件进 行信号处理，最后将处理后的、对应于该状态的模拟信号输出到扬声 器303a'播出。
当需要对图7、图8中的音频文件存储单元200'中的音频文件进 行变更时，可以通过一数据接口，通过一数据线与外部设备，如电脑、 手机等相连接，通过文件下载的方式将外部设备中的音频文件下载到 位于机器人内部的音频文件存储单元200'，也可以通过如电脑、手机 PDA等外部音频文件制作单元通过数据线直接录制到该音频文件存储 单元200'中。该音频文件存储单元200'具体可以实施为各种可擦写的 存储器。
在上述各实施例的结构中，还可以在机器人内部设有内置式存储 器400，具体如实施例六对应的图9和实施例七对应的图10，存储器 400存储有对应于机器人状态的标准音频文件，该标准音频文件是由机 器人的制作商写进去的，所述语音控制单元300、 300'、 300a或300a' 根据接收到的机器人状态信息，根据应用条件将存储在音频文件存储 单元200或200'或内置式存储器400中的对应于该状态的音频文件中 的音频数据转换为相应的模拟信号播出。这里所述的应用条件可以按
18实际情况来确定，如使用者通过人机界面输入的指令，或由使用者或 制作商设定的使用优先级，如当接有外置式的音频文件存储单元时， 优先使用外置式的音频文件存储单元中的音频文件，当没有接有外置
式的音频文件存储单元时，使用该内置式存储器400内的音频文件。
或者，可能由用户选择使用哪个存储单元。
再参见图1，本实用新型所述的机器1可以自动扫地机或是自动 拖地机，或者为除尘机器人。根据机器人的不同功能，需对图1中所 述的机器人的各处组成部件进行相应的改变，例如，当为除尘机器人
时，对应地，所述传感器系统600包括用于检测工作环境的传感器、 用于检测工作状态的传感器和与传感器相对应的信号处理电路；所述 执行机构800为清洁单元；所述驱动系统700包括用于驱动清洁单元 工作的工作电动机和用于驱动机器人行走的轮子及其驱动电动机；所 述控制系统500用于控制机器人完成除尘工作，并配合所述的语音系 统2在不同的工作状态播出不同的音频文件；所述人机界面900为所 述机器人操作使用界面。更具体地说，所述用于检测工作状态的传感 器包括红外传感器和/或压电传感器。
对于除尘机器人的上述结构可以为现有技术，如在公开号为 KR20040087185、 WO07065033A2、 WO0038026Al、 WO0036969A1的 专利文献中均有体现，在本申请中不再重复。
本实用新型存储单元中存储的音频文件可以由使用者操作，如由 使用者进行修改、删除、更换等，并且，可以将存储单元实施为各种 可移动的存储卡。这大大方便了使用者通过手机、电脑等诸多家庭常 用设备工具来录制或下载各种音频文件，音源非常广泛、多样。
本实用新型可以设定多个状态，不仅在状态改变时可以播出不同 的声音，就是在某一状态处于稳定时也会播出使用都设定了的声音。 例如，是开始工作和工作结束时可以发出提示音，在工作进行中时也 可以发出声音，如一些轻音乐、新闻、学习资料等。
本实用新型中的机器人可以实施为各种类型、各种功能的机器人。 如洗衣机、电饭煲、吸尘器等小型家用机器人，也可以是一些工业机 器人。通过本实用新型中的语音系统，在不需增加过多成本的前提下，
19提高了机器人与人沟通的亲和性，因此增加了这些机器人的附加值。
最后所应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型而非限制， 尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技 术人员应当理解，在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下对本实 用新型进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本实用新型的权利要求 范围当中。
权利要求1.一种用于机器人的语音系统，包括音频文件存储单元(200、200′)和语音控制单元(300，300′，300a，300a′)，所述音频文件存储单元(200、200′)存储有从音频文件制作单元(100)获取的音频文件；其特征在于，所述音频文件制作单元(100)位于机器人外部，所述音频文件存储单元(200，200′)所存储的数据可以依据使用者的需求进行制作、修改或更换，所述语音控制单元(300，300′，300a，300a′)与所述音频文件存储单元(200，200′)连接以进行信息传递和数据读取，所述语音控制单元(300，300′，300a，300a′)根据接收到的机器人状态信息，将存储在音频文件存储单元(200，200′)中的对应于该状态的音频文件中的音频数据转换为相应的模拟信号播出。
2. 根据权利要求l所述的用于机器人的语音系统，其特征在于， 所述音频文件存储单元(200)为独立于机器人外部的存储单元，其通 过有线或无线的方式与机器人相连通，该存储单元可以从所述音频文 件制作单元(100)或从存储有所述音频文件制作单元(100)制作的 音频文件的第三方获取所述的音频文件。
3. 根据权利要求2所述的用于机器人的语音系统，其特征在于， 所述语音控制单元(300)包括控制子单元(301)、音频信号处理器(302) 和扬声器(303);所述控制子单元(301)分别与音频信号处理器(302) 和音频文件存储单元(200)连接；其中，所述控制子单元(301)根据接收到的机器人的状态信息， 从所述的音频文件存储单元(200)读取对应于该状态的音频文件，并 把该音频文件发送给所述的音频信号处理器(302);所述音频信号处理器(302)用于对所述的音频文件进行信号处理， 将处理后的、对应于该状态的模拟信号输出到扬声器(303)播出。
4. 根据权利要求2所述的用于机器人的语音系统，其特征在于， 所述语音控制单元(300')包括控制子单元GOl')、音频信号处理器(302')和扬声器(303');所述音频信号处理器(302')分别与控制 子单元GOD和音频文件存储单元(200)相连接；其中，所述控制子单元(301')根据接收到的机器人的状态信息， 向音频信号处理器(302')发送要求输出对应于该状态的音频数据的信 息；所述音频信号处理器(302')接收到该信息后，从音频文件存储 单元(200)读取对应于该状态的音频文件，对该音频文件进行信号处 理，最后将处理后的、对应于该状态的模拟信号输出到扬声器G03') 播出。
5. 根据权利要求4所述的用于机器人的语音系统，其特征在于， 所述音频信号处理器(302')和扬声器(303')与所述音频文件存储单 元(200)构成一独立于机器人外部的可移动存储播放装置。
6. 根据权利要求5所述的用于机器人的语音系统，其特征在于， 所述控制子单元(301')与可移动存储播放装置通过无线方式进行连接。
7. 根据权利要求3所述的用于机器人的语音系统，其特征在于， 所述音频文件存储单元(200)可以包括无线通讯电路，所述控制子单 元(301)与所述音频文件存储单元(200)通过有线或无线方式进行 连接。
8. 根据权利要求4所述的用于机器人的语音系统，其特征在于， 所述音频文件存储单元(200)可以包括无线通讯电路，所述音频信号 处理器(302')与所述音频文件存储单元(200)通过有线或无线方式 进行连接。
9. 根据权利要求6或7或8所述的用于机器人的语音系统，其特 征在于，所述无线方式为红外或蓝牙方式。
10. 根据权利要求7或8所述的用于机器人的语音系统，其特征 在于，所述的有线方式为控制子单元(301)或所述音频信号处理器(302')通过USB接口、 IEEE1394接口、 RS232接口、 SPI接口、 IIC 接口或RS485接口与所述音频文件存储单元(200)进行连接。
11. 根据权利要求10所述的用于机器人的语音系统，其特征在于， 所述音频文件存储单元(200)为SD卡、XD卡、CF卡、XF卡、MMC 卡或U盘。
12. 根据权利要求l所述的用于机器人的语音系统，其特征在于， 所述音频文件存储单元(200')为置于机器人内部的存储器，其通过一 通讯接口从所述音频文件制作单元(100)或从存储有所述音频文件制 作单元(100)制作的音频文件的第三方下载或录制所述的音频文件。
13. 根据权利要求12所述的用于机器人的语音系统，其特征在于， 所述语音控制单元(300a)包括控制子单元(301a)、音频信号处理器(302a)和扬声器(303a);所述控制子单元(301a)分别与音频信号 处理器G02a)和音频文件存储单元(200')连接；其中，所述控制子单元(301a)根据接收到的机器人的状态信息， 从所述的音频文件存储单元(200')读取对应于该状态的音频文件，并 把该音频文件发送给所述的音频信号处理器(302a);所述音频信号处理器(302a)用于对所述的音频文件进行信号处 理，将处理后的、对应于该状态的模拟信号输出到扬声器(303a)播 出。
14. 根据权利要求12所述的用于机器人的语音系统，其特征在于， 所述语音控制单元(300a')包括控制子单元(301a')、音频信号处理 器(302a')和扬声器(303a');所述音频信号处理器(302a')分别与 控制子单元(301a')和音频文件存储单元(200')相连接；其中，所述控制子单元(301a')根据接收到的机器人的状态信息，向音频信号处理器(302a')发送要求输出对应于该状态的音频数据的 信息；所述音频信号处理器(302a')接收到该信息后，从音频文件存储 单元(200')读取对应于该状态的音频文件，对该音频文件进行信号处 理，最后将处理后的、对应于该状态的模拟信号输出到扬声器(303a') 播出。
15. 根据权利要求2或12所述的用于机器人的语音系统，其特征 在于，所述第三方为互联网或可以存储文件的设备，所述设备为电脑、 手机或个人数字助理。
16. 根据权利要求l所述的用于机器人的语音系统，其特征在于， 在所述音频文件存储单元(200， 200')中，对应于机器人的一个状态 存储有多个音频文件。
17. 根据权利要求l所述的用于机器人的语音系统，其特征在于， 所述音频文件为MP3、 WAV、 WMA、 MP2、 OGG、 APE、 AAC、 MIDI 或VQF格式。
18. 根据权利要求1或2或12所述的用于机器人的语音系统，其 特征在于，所述机器人内部设有内置式存储器(400)，其存储对应于 机器人状态的标准音频文件，所述语音控制单元(300， 300'， 300a， 300a')根据接收到的机器人状态信息，根据应用条件将存储在音频文 件存储单元(200， 200')或内置式存储器(400)中的对应于该状态的音频文件中的音频数据转换为相应的模拟信号播出。
19. 根据权利要求18所述的用于机器人的语音系统，其特征在于， 所述的应用条件为用户指令或使用优先级。
20. —种具有语音功能的机器人，包括控制系统(500)、传感器系统(600)、驱动系统(700)、执行机构(800)和人机界面(卯0)， 所述人机界面(900)用于进行人机交互，所述控制系统(500)用于 控制所述驱动系统(700)，以驱动所述执行机构(800)进行相应的工 作，所述传感器系统(600)用于检测所述机器人的工作状态；其特征在于，还包括如权利要求1-19中任一权利要求所述的语音 系统，所述语音系统根据传感器系统(600)检测到的所述机器人的工 作状态，播放对应于该状态的音频文件。
21. 根据权利要求20所述的具有语音功能的机器人，其特征在于， 所述语音系统中的语音控制单元(300， 300'， 300a， 300a')为控制系 统(500)的一个组成单元。
22. 根据权利要求20所述的具有语音功能的机器人，其特征在于， 所述机器人为除尘机器人，其中，所述传感器系统包括用于检测工作 环境的传感器、用于检测工作状态的传感器和与传感器相对应的信号 处理电路；所述执行机构为清洁单元；所述驱动系统包括用于驱动清 洁单元工作的工作电动机和用于驱动机器人行走的轮子及其驱动电动 机；所述控制系统用于控制机器人完成除尘工作，并配合所述的语音 系统在不同的工作状态播出不同的音频文件；所述人机界面为所述机 器人操作使用界面。
23. 根据权利要求22所述的具有语音功能的机器人，其特征在于, 所述用于检测工作状态的传感器包括红外传感器和/或压电传感器。
专利摘要一种用于机器人的语音系统及带有该语音系统的机器人，所述语音系统包括音频文件存储单元和语音控制单元，所述音频文件存储单元存储有从音频文件制作单元获取的音频文件；所述音频文件制作单元位于机器人外部，所述音频文件存储单元所存储的数据可以依据使用者的需求进行制作、修改或更换，所述语音控制单元根据接收到的机器人状态信息，将存储在音频文件存储单元中的对应于该状态的音频文件中的音频数据转换为相应的模拟信号播出。本实用新型可以根据机器人不同的工作状态提供不同的语音内容，并且所述语音内容的音源地广泛，使用户在机器人的使用过程中可以按其喜好进行制作、修改或更换，使得机器人的使用更具有亲和性、趣味性。
文档编号B25J11/00GK201346776SQ20092015594
公开日2009年11月18日 申请日期2009年5月21日 优先权日2009年1月24日
发明者钱东奇 申请人:泰怡凯电器(苏州)有限公司