一种新型AI智能语音交互小车的制作方法

本实用新型涉及人工智能以及嵌入式系统技术领域，具体涉及一种新型ai智能语音交互小车。

背景技术：

随着人工智能和车载智能技术的不断发展，人们对车辆产品的智能性提出了更高的要求。同时，随着物联网以及嵌入式设备技术的不断发展，linux嵌入式主控板以其体积小、功能全、开发成本低、性能稳定、易于编程可移动嵌入的特点，使得linux嵌入式主控板的开发越来越受欢迎。新型ai智能语音交互小车旨在解决通过改善移动端的智能人机交互质量，进一步满足人们对智能化的需求的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有技术中的缺陷，提供一种新型ai智能语音交互小车。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种新型ai智能语音交互小车，所述的交互小车包括电机驱动电路、主控mcu电路、麦克风阵列板、无线通信模块和扬声器。

所述的麦克风阵列板安装于小车车头顶部，可以实现全方位无障碍接收声音信号，提高信号的捕获率；分别采用并行直插的方式和所述的主控mcu电路的gpio接口相连接，采用串行导线连接的方式与所述的主控mcu电路的usb接口相连接；并行通信保证了较低的信号失真率，串行连接保证了获得较为完整的语音信息。并且此举也同时将控制和采集信号分离，增加传输带宽，提高了音频信号的传输速率和稳定性。

所述的主控mcu电路安装于小车车头底部，获得与所述的麦克风阵列版的最短布线距离，提高信号的传输速率和抗电磁干扰。

所述的无线通信模块为电路集成模块，通过usb接口直接接插在主控mcu电路上，可与去除电路传输延时和抗电磁干扰。

所述的电机驱动电路安装与小车底部，通过导线与所述的主控mcu电路的gpio接口相连，以并行的方式接收控制信号，实现控制信号同时对多个电机的无差别控制。

进一步地，所述的麦克风阵列板包涵麦克风探头和硬件滤波模块。采集处理声音信号后通过gpio接口和usb接口传递给主控mcu电路。

进一步地，所述的主控mcu电路采用linux嵌入式开发主控板。具有毫秒级别的系统响应性能，满足车体对高速移动时信息处理要求。综合完成对信号的处理控制和传输。

进一步地，所述的无线通信模块由一块nrf24l01芯片组成，通过usb串行接口与主控mcu电路连接，通过https方式进行无线网络通信，局域网下该方式最大传输速率能够达到300mbit/s。

进一步地，所述的电机驱动电路采用ln298电机驱动电路模块，可以实现多路pwm波控制，使用杜邦线或导线与主控mcu电路完成电路以及电气连接。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：

本实用新型搭建的一种新型ai智能语音交互小车，可以通过巧妙的硬件连接满足移动对话交互秒级别的响应速度，极大得优化提高了车载助手的人机交互体验，满足实时性以及移动机器智能化的需要。

附图说明

图1是本实用新型中整车连接框图；

图2是本实用新型中交互小车指令执行流程图；

图3是本实用新型中主控mcu电路原理图；

图4是本实用新型中麦克风阵列接线原理图；

图5是本实用新型中gpio接口原理图。

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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

实施例

如图1所示，本实施例公开了一种新型ai智能语音交互小车，包括车模上的电机驱动电路、主控mcu电路、麦克风阵列板、无线通信模块、扬声器。其中，麦克风阵列板可以作为本实用新型的传感部分用来识别处理图像和声音信号；主控mcu电路可以处理声音的特征信息，通过无线通信模块联网通信输出语音信号和控制信号，通过扬声器播放声音实现语音交互。

麦克风阵列板用于捕捉声音信号和进行滤波处理，不但直接连接在主控mcu电路的gpio接口上，并同时用一根usb连接线连接主控mcu电路。此方式将控制和采集信号分离，并且增加了传输带宽，提高了音频信号的传输速率和稳定性。

无线通信模块用于与网络或多个控制终端进行无线数据传输，最高下行速度可达150mbit/s。局域网下该方式最大传输速率能够达到300mbit/s。而且无线通信模块基于蓝牙4协议标准，可进行无线组网，接收到数据后通过uart接口把数据或控制指令传输给外设电路。

主控mcu电路中cpu对接口转换电路传过来的数据或指令做出分析处理，并通过无线通信模块通信接收识别信号。同时，主控mcu电路中cpu接收返回的识别信号并运用机器学习算法进行运算处理得到控制信号，再通过gpio接口和usb接口和扬声器以及外部设备相连并输出语音信号和运动控制信号。

电机驱动电路和扬声器接收语音信号和运动控制信号并执行信号指令完成动作和交互。

如图2所示，本交互小车嵌入式的主控mcu电路上运用到的技术包括离线语音识别模型、pid控制器、nlp等。其中，语音识别模型用于将声音信号转换成文本信号、继而通过中控处理和ai通信得到回应话术文本或执行指令，pid控制算法可以根据中控信号准确调整车辆参数优化执行效果。

如图3所示，主控mcu电路的linux嵌入式开发板采用的是博通bcm2837芯片，该芯片多路时钟可提供高频信号处理能力和高度可编程的代码指令控制。

如图4所示，麦克风阵列板采用具有多麦去噪特性的的respeaker2mic麦克风阵列板，2mic引脚与gpio接口直接连接，提升车载传感部件的整体性能。

如图5所示，40pin的gpio接口用于实现电路连接和通信，实现多信号的串并行通信和高速稳定传输。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种新型ai智能语音交互小车，其特征在于，所述的交互小车包括四轮车模上的电机驱动电路、主控mcu电路、麦克风阵列板、无线通信模块和扬声器；

所述的麦克风阵列板安装于小车车头顶部，用于捕捉声音信号和进行硬件滤波，同时与所述的主控mcu电路的gpio接口以及usb接口相连接；

所述的主控mcu电路安装于小车车头底部，用于处理并传递声音信号的特征信息；

所述的无线通信模块通过usb接口与主控mcu电路连接，将联网通信获得的语音信号和控制信号传递给主控mcu电路；

所述的电机驱动电路安装于小车底部，通过gpio接口与主控mcu电路相连，接收控制信号，电机驱动电路根据控制信号驱动电机完成控制动作；

所述的扬声器通过导线与主控mcu电路实现电路连接，用于播放声音实现对话交互。

2.根据权利要求1所述的一种新型ai智能语音交互小车，其特征在于，所述的主控mcu电路通过usb接口以及gpio接口协同完成电路连接和相互通信。

3.根据权利要求1所述的一种新型ai智能语音交互小车，其特征在于，所述的麦克风阵列板通过引脚与usb连接线与所述的主控mcu电路上的gpio接口和usb接口实现电路连接和相互通信。

4.根据权利要求1所述的一种新型ai智能语音交互小车，其特征在于，所述的无线通信模块由一块nrf24l01芯片组成，通过直插的方式与所述的主控mcu电路上的usb接口实现电路连接和相互通信。

5.根据权利要求1所述的一种新型ai智能语音交互小车，其特征在于，所述的电机驱动电路采用ln298电机驱动电路模块，使用导线与主控mcu电路完成电路连接和相互通信。

6.根据权利要求1所述的一种新型ai智能语音交互小车，其特征在于，所述的电机驱动电路由桥式可控整流逆变电路构成，可同时完成多路pwm波处理，实现电机全驱动。

技术总结
本实用新型公开了一种新型AI智能语音交互小车，其包括电机驱动模块、主控MCU电路、麦克风阵列板、无线通信模块、扬声器。其中，麦克风阵列板作为本实用新型的传感部分用来识别语音信号；主控MCU电路用于处理和传递语音的特征信息；无线通信模块联网通信获取信号；扬声器依据信号播放语音完成对话交互。本实用新型将人工智能技术和自动化设备结合，提高了人机交互的实时性，增加了人工智能和智能车技术的落地运用实例，降低了大众对人工智能技术的使用门槛，丰富了智能设备的种类，具有广阔的应用前景。

技术研发人员：韦政松;邓树乐;陈安;黄海真;连维钊;董雷震;舒润秋
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：2019.08.15
技术公布日：2020.06.30