本发明涉及人机交互技术领域，具体涉及用于嘈杂环境下的人机交互模块。
背景技术：
随着我国老龄化问题日趋严重，养老机器人应运而生。为了解决老人孤单的问题，陪伴互动型的养老机器人成为了众多子女的新宠。在陪伴互动型的养老机器人生产过程中，为了让机器人与老人的互动更加贴近老人需求，不让老人改变自己的语言习惯，所以急需能够识别老人方言或带地方口音的机器人。在生产这种机器人之前，需要采集不同地区的老人的语音信息，然后对与老人交互的机器人进行设计，以方便老人使用。
机器人上设置麦克风来采集老人的语音信息时，现有的做法普遍是让老人对着养老机器人本体上的麦克风说话，当老人离开机器人本体一定距离后，无法采集老人的语音信息，使用麻烦，而且在老人说话过程中，嘈杂环境中的其他声音会对采集口采集到的声音形成干扰。
技术实现要素：
本发明意在提供一种用于嘈杂环境下的人机交互模块，以解决嘈杂环境下语音采集的干扰问题。
本方案中的用于嘈杂环境下的人机交互模块，包括设置在机器人本体上的无线通信子模块，还包括供老人佩戴使用的采集子模块，所述采集子模块包括配对单元、获取单元、处理单元和收发单元；
配对单元，用于验证来自机器人本体的配对密码；
获取单元，位于老人嘴部处，获取单元对老人的语音信息进行采集；
处理单元，在收到机器人本体的采集信号后，从获取单元中获取语音信息，处理单元从老人的语音信息中识别控制信号；
收发单元，用于与无线通信子模块进行信息交互，收发单元接收到机器人本体的配对密码后发送给配对单元，收发单元接收机器人本体发送给采集子模块的采集信号，收发单元将控制信号发送给机器人本体。
本方案的工作原理及有益效果是，在老人与机器人本体进行人机交互前，先进行采集子模块与机器人本体的配对，以让机器人本体对相应老人使用的采集子模块进行一一对应，在机器人本体上输入配对密码并通过无线通信子模块发送给采集子模块，采集子模块上的配对单元对收到的配对密码进行验证，配对密码验证成功后，采集子模块才与机器人本体进行交互。
在老人与机器人本体进行信息交互时，采集子模块佩戴在老人身上，获取单元位于老人的嘴部处直接采集语音信息，语音信息传播的路径短，语音信息的损耗少，获取单元采集到的语音信息主要来自于老人，环境中的杂音干扰小。
在采集的同时，老人无需特地凑近机器人本体进行语音采集，老人可以在日常活动中就进行语音采集，也可在活动过程中由机器人本体向采集子模块发送互动信息，老人与机器人本体在互动过程中，老人无需聚集在机器人本体周围，老人可在与机器人本体互动的同时进行其他活动，方便老人使用。
进一步，所述采集子模块上设有用于对使用采集子模块的老人的语音进行唯一识别的声纹识别单元，所述声纹识别单元内设有预存子单元，所述预存子单元用于存储使用采集子模块的老人的声纹信息。
声纹识别单元限定每个采集子模块只能对佩戴该采集子模块的老人的语音信息进行采集，当其他杂音传递到采集子模块处时，由于每个人声纹信息的特定性，采集子模块不进行识别，避免其他杂音对老人的语音信息造成干扰。
进一步，所述声纹识别单元包括识别子单元和判断子单元，所述识别子单元用于识别来自获取单元的语音信息的实时声纹信息，所述判断子单元用于将实时声纹信息与预存子单元中的声纹信息进行匹配。
通过声纹识别单元识别老人语音信息中的声纹信息，由于每个人声纹信息特定性，从而实现每个采集子模块只采集适应该采集子模块的老人的语音，减少其他杂音的干扰，避免交互时语音不清晰，从而减少采集子模块与机器人本体交互时的障碍。
进一步，所述声纹识别单元还包括启动子单元，所述启动子单元用于在判断子单元匹配成功后让收发单元向机器人本体发送语音信息。
当声纹识别单元识别到该采集子模块的使用者时，采集子模块上的收发单元才开始与机器人本体进行信息的交互，防止他人使用采集子模块而造成与机器人本体交互时的语音信息的杂乱。
进一步，所述声纹识别单元位于采集子模块的获取单元与老人耳部之间。
声纹识别单元设置在原理老人的耳部处，即声纹识别单元离耳朵具有一定的距离，声纹识别单元工作时的大部分电磁波朝向耳朵外的周向传导出去，从而电磁波不会向耳朵内传导，避免耳朵长期处于电磁波环境下造成的疼痛，声纹识别还可作为拿取采集子模块的把手，方便佩戴或取下使用。
进一步，所述获取单元包括传音子单元和弧形的隔挡片，所述传音子单元用于接收老人的语音信息，所述传音子单元包裹在隔挡片内。
隔挡片包裹在传音子单元周围，使传音子单元周围形成了小范围的隔档空间，既隔离部分外界的干扰杂音传入传音子单元中，又减少老人语音信息在传递入传音子单元中前朝四周的损耗。
附图说明
图1为本用于嘈杂环境下的人机交互模块实施例的示意性框图；
图2为图1中采集子模块的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明。
说明书附图中的附图标记包括：采集子模块1、声纹识别单元2、耳塞3、延伸杆4、隔挡片5、传音子单元6。
用于嘈杂环境下的人机交互模块，如图1和图2所示，包括采集子模块1，其中，采集子模块1包括配对单元、获取单元、处理单元和收发单元；
配对单元，用于验证来自机器人本体的配对密码；
获取单元，位于老人嘴部处，获取单元对老人的语音信息进行采集；
处理单元，在收到机器人本体的采集信号后，从获取单元中获取语音信息，处理单元从老人的语音信息中识别控制信号；
收发单元，用于与无线通信子模块进行信息交互，收发单元接收到机器人本体的配对密码后发送给配对单元，收发单元接收机器人本体发送给采集子模块的采集信号，收发单元将控制信号发送给机器人本体。
还包括设置在采集子模块1上的声纹识别单元2，声纹识别单元2包括预存子单元、识别子单元、判断子单元和启动子单元；
预存子单元用于存储使用采集子模块的老人的声纹信息；
识别子单元用于识别来自获取单元的语音信息的实时声纹信息；
判断子单元用于将实时声纹信息与预存子单元中的声纹信息进行匹配；
启动子单元用于在判断子单元匹配成功后让收发单元向机器人本体发送语音信息。
收发单元与无线通信子模块采用蓝牙通信。
如图2所示的采集子模块1，包括耳塞3和传音子单元6，耳塞3和传音子单元6间通过延伸杆4连接，获取单元位于传音子单元6处，当老人在使用采集子模块1时，耳塞3位于老人耳朵处，延伸杆4保证传音子单元6能够在使用时位于老人的嘴部处，延伸杆4位于传音子单元6一端上焊接有包裹住传音子单元6的弧形的隔挡片5，声纹识别单元2设置在耳塞3与传音子单元6间的延伸杆4上，在老人使用采集子模块1时，传音子单元6正对老人的嘴部。
在吵闹嘈杂的环境下，通过机器人本体来实现与老人的人机交互时，由于环境的原因，老人可能会听不清机器人本体传递出来的声音，同时机器人本体采集到的老人的语音信息夹杂了较多的杂音，使机器人本体采集到老人语音不清晰，这时让老人使用采集子模块1来与机器人本体进行互动。
在老人佩戴上采集子模块1之前，采集子模块1与机器人本体进行配对设置，在机器人本体上输入配对密码，让机器人本体上的无线通信子模块将配对密码发送给采集子模块1，采集子模块1上的收发单元将收到的配对密码传递给配对单元，由配对单元验证配对密码，配对单元中预先内置有正确的配对密码，配对单元接收到机器人本体的配对密码将两者进行匹配，当匹配成功后，采集子模块1与机器人本体再进行互动通信。
当老人佩戴上采集子模块1时，机器人本体通过无线通信子模块将采集信号发送给采集子模块1，采集子模块1上收发单元对采集信号进行接收，处理单元根据采集信号从获取单元中获取语音信息，获取语音信息后，处理单元从语音信息中识别控制信号并通过收发单元发送给机器人本体，机器人本体根据控制信号进行移动。
老人说话的语音信息直接传递到隔挡片5包裹的传音子单元6处由获取单元传递给识别子单元，识别子单元将采集到的老人语音中的声纹信息传递给判断子单元，判断子单元将来自识别子单元的声纹信息与预存子单元中的声纹信息进行匹配对比，当匹配成功后，启动子单元向收发单元传递发送信号，让收发单元将获取单元采集到老人的语音信息发送给机器人本体，由机器人本体对采集到的老人语音信息进行存储。
声纹(Voiceprint)是用电声学仪器显示的携带言语信息的声波频谱。现代科学研究表明，声纹不仅具有特定性，而且有相对稳定性的特点。
在采集老人语音时，老人无需特地凑近机器人本体进行语音采集，老人可以在日常活动中就进行语音采集，也可在活动过程中由机器人本体向采集子模块1发送互动信息，老人与机器人本体在互动过程中，老人无需聚集在机器人本体周围，老人可在与机器人本体互动的同时进行其他活动，方便老人使用。
老人与机器人本体进行人机交互时，采集子模块1佩戴在老人身上，采集子模块1的播放单元位于老人耳朵处，获取单元位于老人的嘴部处直接采集语音信息，语音信息传播的路径短，语音信息的损耗少，隔挡片5减少了外界杂音传递入传音子单元6中，同时隔挡片5减少了老人语音向周围的传递，获取单元采集到的语音信息主要来自于老人，环境中的杂音干扰小，从而达到嘈杂环境下语音采集的干扰问题，在采集老人语音的同时，识别属于某个老人的语音中的声纹信息并对该识别成功的语音进行传递，进一步减少了外界操作环境对语音采集的干扰。
上述人机交互模块还包括用于戴在老人脖颈上的震动信号收集子模块，震动信号收集子模块包括震动采集单元、控制单元、按摩单元和无线通信单元，震动采集单元用于采集老人说话时喉结处的震动信号，控制单元获取震动信号并通过无线通信单元发送给机器人本体，机器人本体上的处理模块从震动信号中获取语音信息，然后，机器人本体根据语音信息让执行模块带动机器人本体的动作机构进行移动，从而实现老人与机器人的交互。
按摩单元设置在震动信号收集子模块远离震动采集单元处，例如在使用时，震动采集单元位于老人脖颈的喉结处，将震动采集单元设置在远离喉结的后脖颈处，当老人需要按摩单元进行按摩时，老人直接说出按摩单元的控制语音，震动采集单元获取说话时喉结处的震动信号发送给机器人本体，机器人本体向震动信号收集子模块发送控制信号，控制单元根据控制信号让按摩单元进行移动按摩，例如按摩单元可以是可来回移动的触摸柱头，按摩时让触摸柱头移动对老人的后脖颈进行按摩。
按摩单元包括多个按摩头，按摩头根据人体背部的形状排列成矩形阵列，矩形阵列分为几个区域，区域根据人体的背部进行划分，例如左肩、右肩和腰部等，当机器人本体识别出的语音信息为后背某个部位疼痛如“左肩痛”时，机器人本体向振动信号采集模块发送用于控制左肩处的多个按摩头进行按摩的控制信号，控制单元根据控制信号控制该区域内的按摩头进行同步按摩；当机器人本体识别出的语音信息为后背某个区域痒时，如“背中间痒”，机器人本体向振动信号采集模块发送用于让一条轨迹上的按摩头进行依次按摩的控制信号，控制单元根据控制信号控制轨迹上的按摩头依次进行按摩，例如位于背部脊柱的轨迹上的按摩头从上到下依次按摩，轨迹预先存储在机器人本体上，轨迹信息通过控制信号下发，无需老人自己动手挠痒或按摩疼痛部位，方便老人使用按摩。
震动信号收集子模块可以假衣领的形式戴在老人脖颈上，不影响老人的穿衣，同时直接佩戴在脖颈上，不容易掉落，方便老人使用。
该震动信号收集子模块直接获取老人说话时喉结声带震动的声音，当需要采集老人的语音信息获取控制信号时，直接采集老人说话时喉结处声带震动的声音，例如在嘈杂的公交环境中，直接避免了外界嘈杂环境的影响，无需再进行过滤噪声的处理，得到信息的保真度更高，减少信号处理过程中的信号失真。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。