一种服务机器人的制作方法

本实用新型实施例涉及机器人领域，特别是涉及一种服务机器人。

背景技术：

随着科技的进步，服务机器人已经广泛地应用于维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护、导引、教育、休闲娱乐等诸多领域。为了提高服务机器人的交互性，在服务机器人上普遍设置有麦克风，以接收用户的输入语音信号，并将输入语音信号识别成相应的控制指令，进而执行相应的动作。然而，目前的服务机器人仅在服务机器人的正前方设置麦克风，导致收音效果不好。进一步，接收的输入语音信号容易受到扬声器的干扰。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种服务机器人，以解决现有服务机器人收音效果不好的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的一个技术方案是：提供一种服务机器人，该服务机器人包括多个麦克风，该多个麦克风设置成从不同方向接收输入语音信号。该服务机器人进一步包括模数转换电路、功放电路、扬声器以及主控芯片，其中功放电路向扬声器提供输出语音信号，模数转换电路分别将麦克风所接收的输入语音信号和功放电路所提供的输出语音信号进行模数转换，并传输至主控芯片，主控芯片利用模数转换后的输出语音信号对模数转换后的输入语音信号进行降噪处理。

其中，该服务机器人进一步包括头部壳体，头部壳体设置有多组入音孔，其中每组入音孔对应设置一麦克风。

其中，入音孔设置于头部壳体的顶部，且划分为五组，包括设置于头部壳体的顶部中心的中心入音孔以及以头部壳体的朝向为参考设置于中心入音孔前侧、后侧、左侧和右侧的前侧入音孔、后侧入音孔、左侧入音孔和右侧入音孔。

其中，前侧入音孔、后侧入音孔、左侧入音孔和右侧入音孔位于以中心入音孔为中心且半径相同的同一圆周上。

其中，扬声器包括设置在头部壳体左右两侧的左侧扬声器和右侧扬声器。

其中，服务机器人进一步包括谐波消除电路，谐波消除电路连接于数转换电路与功放电路之间，且用于对功放电路所提供的输出语音信号中的谐波成分进行消除。

其中，功放电路包括用于提供第一差分信号的第一差分数据线以及用于提供第二差分信号的第二差分数据线，其中谐波消除电路包括第一分压电阻、第二分压电阻和第三分压电阻，第一分压电阻的第一端连接第一差分数据线，第二分压电阻的第一端连接第二差分数据线，第三分压电阻的第一端和第二端分别连接第一分压电阻的第二端和第二分压电阻的第二端，第一分压电阻的第二端和第二分压电阻的第二端进一步分别连接模数转换电路。

其中，谐波消除电路进一步包括第一滤波电容和第二滤波电容，其中第一滤波电容连接于第一分压电阻的第二端与模数转换电路之间，第二滤波电容连接于第二分压电阻的第二端与模数转换电路之间。

其中，模数转换电路包括第一模数转换电路和第二模数转换电路，其中第一模数转换电路和第二模数转换电路分别用于将其连接的麦克风所接收的输入语音信号和/或功放电路所提供的输出语音信号进行模数转换成第一数字信号和第二数字信号，服务机器人进一步包括FPGA电路，FPGA电路连接于第一模数转换电路和第二模数转换电路与主控芯片之间，并用于将第一数字信号和第二数字信号合并成第三数字信号后输入至主控芯片。

其中，服务机器人进一步包括第一电路板和第二电路板，其中主控 芯片设置于第一电路板上，第一模数转换电路、第二模数转换电路和FPGA电路设置于第二电路板上，第一电路板上进一步设置有用于连接于主控芯片与FPGA电路之间的隔离电阻。

本实用新型实施例的有益效果是：在本实用新型实施例所提供的服务机器人中，通过设置多个麦克风从不同方向来接收输入语音信号，由此可提高服务机器人的收音效果。进一步，利用功放电路提供的输出语音信号对采集的输入语音信号进行噪声消除，可减小扬声器对麦克风的干扰。

附图说明

图1是根据本实用新型第一实施例的服务机器人的电路示意图；

图2是根据本实用新型第二实施例的服务机器人的结构示意图；

图3是根据本实用新型第三实施例的服务机器人的电路示意图；

图4是根据本实用新型第四实施例的服务机器人的电路示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，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。

参照图1所示，图1根据本实用新型第一实施例的服务机器人的电路示意图。本实施例的服务机器人包括多个麦克风101、102、103、104、105、模数转换电路111、112、扬声器121、122、功放电路131、132、FPGA电路(现场可编程门电路)14以及主控芯片15。

在本实施例中，麦克风101-105设置成从不同方向接收输入语音信号，由此可以有效提高收音效果。

进一步参照图2所示，图2根据本实用新型第二实施例的服务机器人的结构示意图。

服务机器人进一步包括头部壳体20，头部壳体20设置有多组入音 孔21-25，其中入音孔21-25中的每组入音孔与麦克风101-105中的一个对应设置。

具体来说，入音孔21-25设置于头部壳体20的顶部，且划分为五组，包括设置于头部壳体20的顶部中心的中心入音孔21以及以头部壳体20的朝向(箭头D1所示方向)为参考设置于中心入音孔21的前侧、后侧、左侧和右侧的前侧入音孔22、后侧入音孔23、左侧入音孔24和右侧入音孔25。麦克风101-105设置于头部壳体20的内部且分别与中心入音孔21、前侧入音孔22、后侧入音孔23、左侧入音孔24和右侧入音孔25对应设置，以使得经上述入音孔输入的语音信号被麦克风101-105所采集并转换成模拟信号。在本实施例中，前侧入音孔22、后侧入音孔23、左侧入音孔24和右侧入音孔25位于以中心入音孔21为中心且半径相同的同一圆周上。

进一步，扬声器121、122设置在头部壳体20左右两侧。在其他实施例中，前侧入音孔22与后侧入音孔23之间的距离也可以设置成大于左侧入音孔24和右侧入音孔25之间的距离，由此进一步降低扬声器121、122对麦克风101-105的干扰。上述麦克风101-105的具体数量和设置方式仅是示意性的，在其他实施例中，麦克风的具体数量和设置方式也可以根据需要改变。

进一步如图1所示，功放电路131、132向扬声器121、122提供输出语音信号，模数转换电路111、112分别将麦克风101-105所接收的输入语音信号和功放电路131、132所提供的输出语音信号进行模数转换，并传输至主控芯片15。

具体来说，在本实施例中，模数转换电路111连接麦克风101-104，并将麦克风101-104所接收的输入语音信号进行模数转换成第一数字信号，模数转换电路111连接麦克风103和功放电路131、132进而将麦克风103所接收的输入语音信号和功放电路131、132所提供的输出语音信号进行模数转换成第二数字信号。FPGA电路14连接于模数转换电路111、112与主控芯片15之间，并用于将第一数字信号和第二数字信号合并成第三数字信号后输入至主控芯片15。其中，模数转换电路111、 112所形成的第一数字信号和第二数字信号可以是I²S或其他类型的数字信号，FPGA电路14将所接收的第一数字信号和第二数字信号按照预订格式进行打包，并形成第三数字信号后发送给主控芯片15。主控芯片15按照预定的打包格式从第三数字信号中提取出相应的输出语音信号和输入语音信号，并利用输出语音信号对输入语音信号进行降噪处理。

具体来说，扬声器121、122所输出的语音信号会被麦克风101-105重新采集并加载到用户输入的语音信号中，由此使得麦克风101-105所实际采集的输入语音信号中包含一定程度的噪音。为了消除上述噪音，在本实施例中，利用模数转换电路111、112对功放电路131、132提供给扬声器121、122的输出语音信号进行同步地模数转换，主控芯片15再对模数转换后的输出语音信号进行一定延时的位移和反相，并根据模数转换电路111、112进行模数转换后的输入语音信号的幅度将位移和反相后的输出语音信号的幅度进行调整，最后将调整后的输出语音信号与输入语音信号进行逻辑加运算，由此消除输入语音信号中的噪音分量，进而提高后续语音识别的准确度。

主控芯片15还对麦克风101-105对应的输入语音信号进行评估(例如，信噪比评估)，并根据评估结果从中选择最佳的输入语音信号进行语音识别和后续的动作响应。

进一步参照图3所示，图3根据本实用新型第三实施例的服务机器人的电路示意图。

在本实施例中，服务机器人在上述电路的基础上进一步设置谐波消除电路16，谐波消除电路16连接于模数转换电路112与功放电路131之间，且用于对功放电路131所提供的输出语音信号中的谐波成分进行消除。当然，在其他实施例中，可以在模数转换电路112与功放电路132之间设置相同的谐波消除电路16。

具体来说，功放电路131包括用于提供第一差分信号的第一差分数据线以及用于提供第二差分信号的第二差分数据线。谐波消除电路16包括第一分压电阻161、第二分压电阻162和第三分压电阻163，第一分压电阻161的第一端连接第一差分数据线，第二分压电阻162的第一 端连接第二差分数据线，第三分压电阻163的第一端和第二端分别连接第一分压电阻161的第二端和第二分压电阻162的第二端，第一分压电阻161的第二端和第二分压电阻162的第二端进一步分别连接模数转换电路112。通过设置第一分压电阻161、第二分压电阻162和第三分压电阻163可以有效消除第一差分数据线和第二差分数据线所输出的第一差分信号和第二差分信号中的谐波成分。

进一步，谐波消除电路16进一步包括第一滤波电容164和第二滤波电容165，其中第一滤波电容164连接于第一分压电阻161的第二端与模数转换电路112之间，第二滤波电容165连接于第二分压电阻163的第二端与模数转换电路112之间。通过设置第一滤波电容164和第二滤波电容165可以有效消除第一差分信号和第二差分信号中的直流分量。

进一步参照图4所示，图4根据本实用新型第四实施例的服务机器人的电路示意图。在本实施例中，主控芯片15设置于第一电路板17上，模数转换电路111、112和FPGA电路14设置于第二电路板18上。第一电路板17与第二电路板18之间通过导线连接，并且为了消除信号在传输过程中引入的噪音。在第一电路板17上进一步设置有用于连接于主控芯片15与FPGA电路14之间的隔离电阻191、192。通过将主控芯片15与模数转换电路111、112和FPGA电路14分别设置于两个电路板上可以使得电路布局更加合理化，并可进一步分别由相互独立的电源进行供电，进而避免主控芯片15在工作过程中对模数转换电路111、112的数据采集的影响。

综上所述，本领域技术人员容易理解，在本实用新型实施例所提供的服务机器人中，通过设置多个麦克风从不同方向来接收输入语音信号，由此可提高服务机器人的收音效果。进一步，利用功放电路提供的输出语音信号对采集的输入语音信号进行噪声消除，可减小扬声器对麦克风的干扰。

以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等 效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。