一种机器人麦克风收音系统的制作方法

本实用新型涉及麦克风技术领域，特别涉及一种机器人麦克风收音系统。

背景技术：

目前，机器人技术发展迅速，市面上已经出现很多可以通过语音接收人类指令并执行相应动作的智能机器人。现有的智能机器人大多采用单个麦克风进行收音，以命令机器人做出动作；但是单个麦克风的收音距离有限，并且对背景噪声的处理能力有限，容易受环境杂音的干扰，所以一旦在远距离或嘈杂的环境中就无法很好的进行收音，导致机器人无法准确的识别相应的动作指令而做出错误的动作。

因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种机器人麦克风收音系统，可以有效增加机器人的语音控制距离并提高机器人语音识别的准确度。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种机器人麦克风收音系统，包括用于接收语音信号的语音接收模块和用于对语音信号进行处理的语音处理模块，所述语音接收模块包括多个麦克风，多个所述麦克风呈环形阵列设置，且多个所述麦克风均连接语音处理模块。

所述的机器人麦克风收音系统中，所述语音处理模块包括语音处理芯片、电源输入单元和麦克风信号输入单元，所述语音处理芯片分别连接电源输入单元和麦克风信号输入单元，语音处理芯片上设置有音频输入/输出接口。

所述的机器人麦克风收音系统中，所述电源输入单元包括低压差线性稳压器、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端和第二电阻的一端均连接直流电源，所述第一电阻的另一端连接低压差线性稳压器的输入端，所述低压差线性稳压器的输出端连接语音处理芯片的vddio端，所述第二电阻的另一端连接语音处理芯片的vddio端。

所述的机器人麦克风收音系统中，所述麦克风信号输入单元包括模数转换器、第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端和第四电阻的一端均连接语音处理芯片的pdm接口，所述第三电阻的另一端连接麦克风，所述第四电阻的另一端连接模数转换器的输出端，所述模数转换器的输入端连接麦克风。

所述的机器人麦克风收音系统中，所述语音处理模块还包括数模转换器，所述数模转换器的输入端连接语音处理芯片的音频输入/输出接口接口，所述数模转换器的输出端用于输出模拟信号。

所述的机器人麦克风收音系统中，所述语音处理芯片的型号为im501。

所述的机器人麦克风收音系统中，所述模数转换器的型号为fl123。

所述的机器人麦克风收音系统中，所述数模转换器的型号为es7148。

所述的机器人麦克风收音系统中，所述语音处理芯片上还设置有控制接口。

所述的机器人麦克风收音系统中，所述麦克风为mems麦克风。

相较于现有技术，本实用新型提供的一种机器人麦克风收音系统，包括用于接收语音信号的语音接收模块和用于对语音信号进行处理的语音处理模块，所述语音接收模块包括多个麦克风，多个所述麦克风呈环形阵列设置，且多个所述麦克风均连接语音处理模块。通过将本实用新型中的机器人麦克风收音系统设置在机器人上，可以有效提升机器人收音的集中度并抑制周边杂讯，从而增加机器人的语音控制距离并提高机器人语音识别的准确度，进而提高机器人产品的性能和可靠度。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种机器人麦克风收音系统的较佳实施例的结构示意图一。

图2为本实用新型提供的一种机器人麦克风收音系统的较佳实施例的结构示意图二。

图3为本实用新型提供的一种机器人麦克风收音系统中所述语音处理模块的较佳实施例的电路原理图。

具体实施方式

本实用新型提供一种机器人麦克风收音系统，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1和图2，均为本实用新型提供的一种机器人麦克风收音系统的较佳实施例的结构示意图，所述机器人麦克风收音系统包括用于接收语音信号的语音接收模块（图中未标号）和用于对语音信号进行处理的语音处理模块20，所述语音接收模块包括多个麦克风10，多个所述麦克风10呈环形阵列设置，且多个所述麦克风10均连接语音处理模块20。

其中，所述语音接收模块设置在机器人本体30（图中仅显示机器人本体的耳朵部分处，且本实施例中该处为圆环状）上，且麦克风阵列可以根据机器人本体设计的外型的不同而有不同的排列设置。所述语音处理模块20设置在机器人本体内，麦克风阵列透过连接器与机器人本体内的控制讯号线相连接，再通过控制讯号线连接到语音处理模块20，语音处理模块20连接机器人本体内的控制主板。

通过环形阵列设置的多个麦克风10形成的麦克风阵列，本实用新型可以利用麦克风阵列的波束成形（beamforming）的技术，将收音的波束集中到说话者的方位而其他以外区域的声音并不会被收入进来，因此具有背景噪音抑制的效果；此外波束成形的技术还能将收音的有效距离拉长，换句话说，说话者可以通过麦克风阵列达到远程控制的要求。

同时，当某一麦克风10收到声音时会判断该方位并将该方位的麦克风10设定为主麦克风，其余麦克风10则皆为辅助麦克风。语音处理系统的主要功能是可以将环境噪音降低保留主声道，当麦克风10接收声音之后将声音转为数位讯号后再经由控制主板处理。并且，所述麦克风10优选为mems（micro-electro-mechanicalsystem，微机电系统）麦克风，其为基于mems技术制造的麦克风，具有改进的噪声消除性能与良好的rf及emi抑制能，从而使得麦克风阵列的收音效果更佳。

具体的，请参阅图3，所述语音处理模块20包括语音处理芯片u1、电源输入单元和麦克风信号输入单元（图中均未标号），所述语音处理芯片u1分别连接电源输入单元和麦克风信号输入单元，语音处理芯片u1上设置有音频输入/输出接口。

其中，所述语音处理芯片u1采用型号为im501的通用语音处理器，其集成了高保真迷你dsp核心，可通过dsp处理并减少收音时的环境噪声。且im501通用语音处理器完成了对1路/4路数字语音信号的处理，实现关键词唤醒、降噪及回声消除等功能，其产品包括硬件电路，语音处理软件，参数匹配设置三部分。

更具体的，对于电源输入单元，其包括低压差线性稳压器ldo、第一电阻r1和第二电阻r2，所述第一电阻r1的一端和第二电阻r2的一端均连接直流电源，所述第一电阻r1的另一端连接低压差线性稳压器ldo的输入端，所述低压差线性稳压器ldo的输出端连接语音处理芯片u1的vddio端，所述第二电阻r2的另一端连接语音处理芯片u1的vddio端。

所述直流电源具体可以是5v电源、3.3v电源或1.8v电源；所述低压差线性稳压器ldo可以选用lp2950型号、sp6265型号或其它型号。当电源输入为5v时，第一电阻r1为0欧，第二电阻r2为nc，语音处理芯片u1的vddio端为1.8v；当电源输入为3.3v时，第一电阻r1为nc，第二电阻r2为0欧，语音处理芯片u1的vddio端为3.3v；当电源输入为1.8v时，第一电阻r1为nc，第二电阻r2接0欧，语音处理芯片u1的vddio端为1.8v。

对于麦克风信号输入单元，其包括模数转换器adc、第三电阻r3和第四电阻r4，所述第三电阻r3的一端和第四电阻r4的一端均连接语音处理芯片u1的pdm接口，所述第三电阻r3的另一端连接麦克风10，所述第四电阻r4的另一端连接模数转换器adc的输出端，所述模数转换器adc的输入端连接麦克风10。

所述模数转换器adc的型号优选为fl123，当然也可选择其它具有相同功能但不同型号的模数转换器。麦克风信号输入单元可接数字麦克风10或模拟麦克风10，且模拟麦克风和数字麦克风不能混合使用。当麦克风信号输入单元选择数字麦克风信号输入时，第三电阻r3为0欧，第四电阻r4为nc；当麦克风信号输入单元选择模拟麦克风信号输入时，第四电阻r4为0欧，第三电阻r3为nc。

对于音频输入/输出接口（i2s接口），语音处理芯片u1的音频输入可以是差分信号，也可以是16k或48k数字信号；语音处理芯片u1的音频输出可以是8k或16k数字信号。同时，所述语音处理模块20还包括数模转换器dac，所述数模转换器dac的输入端连接语音处理芯片u1的音频输入/输出接口，所述数模转换器dac的输出端用于输出模拟信号，即语音处理芯片u1还可以输出模拟音频信号。

此外，所述语音处理芯片u1上设置有与其它平台进行连接的控制接口，如spi（串行外设）接口和i2c（i2c总线）接口；以及语音处理芯片u1上还设置有avd（安卓模拟器）接口、irq（中断请求）接口、rst（复位）接口和rtc（时钟）接口等接口，其中，rtc接口接频率为32.768khz有源晶振，且需要外部提供512khzbclk时钟。

本实用新型通过麦克风采用阵列的摆置并利用dsp晶片数位技术可以使环境噪音减到降到最低，使得说话者具有语音增强的效果，其具体指：当语音信号被各种各样的干扰甚至被干扰淹没后还能从噪声的语音信号中，提取出纯净语音的过程。所以在嘈杂环境下，也能准确地辨识语音指令。但是，在复杂的声学环境下，噪声总是来自于四面八方，如果利用单麦克风捕捉相对纯净的语音是非常困难的，而本实用新型提供的麦克风收音系统融合了语音信号的空间与时间信息，可以同时提取声源并抑制噪声。

因此将麦克风收音系统应用于机器人身上时，可以使得机器人具有以下几项优点：

1.说话者可以在较远的距离使用语音来做控制。

2.透过dsp的处理可以降低环境噪音降低执行的错误动作。

3.通过环形阵列设置的麦克风数组使得机器人可以听的到更细微的声音。

综上所述，本实用新型提供了一种机器人麦克风收音系统，包括用于接收语音信号的语音接收模块和用于对语音信号进行处理的语音处理模块，所述语音接收模块包括多个麦克风，多个所述麦克风呈环形阵列设置，且多个所述麦克风均连接语音处理模块。通过将本实用新型中的机器人麦克风收音系统设置在机器人上，可以有效提升机器人收音的集中度并抑制周边杂讯，从而增加机器人的语音控制距离并提高机器人语音识别的准确度，进而提高机器人产品的性能和可靠度。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。