一种在线语音识别机器人的制作方法

本实用新型属于机器人领域，涉及一种在线语音识别机器人。

背景技术：

当今世界，随着科技的发展，越来越多的机器人进入到了我们的生活当中，如今的机器人早已不是最初仅仅完成重复动作的初级机器人，机器人的发展偏向智能化，随着云计算的发展，“云机器人”也应运而生。云机器人即云计算与机器人学的结合。就像其它网络终端一样，机器人本身不需要存储所有资料信息，或具备超强的计算能力。只需要对于云端提出需求，云端进行相应响应并满足其要求。机器与人的一大区别就是人类具有通俗易懂的语言可以用于交流，通过赋予机器人语音交流的能力可以使机器人更加趋于智能化，同时也降低了使用机器人需要具备的知识基础，正如各大互联网公司为其产品添加语音助手一般，例如苹果的siri和微软的小娜，这些语音助手的加入为产品的用户体验带来了颠覆性的改变。

但是，现在市场上有很多面向儿童的智能交互机器人，其开发程度都还处于较低的阶段，仅仅可以完成指定指令的动作或者识别指定语言并作出回应，一段时间后语音指令不再变化之后可玩性就会大幅下降。现有机器人大都采用离线命令模式，语音命令词无法做到实时更新，可以联网的智能音箱又不具有动作反馈功能，导致智能性很低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种在线语音识别机器人。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种在线语音识别机器人，包括外壳、若干肢体以及在线语音识别控制系统；在线语音识别控制系统包括树莓派、语音获取模块、云服务器、pwm信号发生器以及若干舵机；语音获取模块连接树莓派，树莓派通过互联网连接云服务器与云服务器进行数据交互；pwm信号发生器一端连接树莓派，另一端与若干舵机均连接；若干肢体均与外壳底部连接，树莓派、语音获取模块和pwm信号发生器均设置在外壳内部；每个肢体包括若干关节，不同关节之间以及关节与外壳之间均通过舵机连接。

本实用新型进一步的改进在于：

树莓派为raspberrypi3modelb+树莓派。

语音获取模块为respeaker2-micspihat模块。

pwm信号发生器为pca9685信号发生器。

舵机为mg996r舵机。

外壳和肢体的材质均为3d打印材料。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型控制系统，通过语音获取模块拾取用户语音，将语音信息发送至树莓派，通过互联网进行树莓派和云服务器的数据交互，实现语音信息的上传，云服务器识别结果的下发，实现在线语音识别，再通过树莓派控制pwm信号发生器生成pwm信号，进而控制舵机运转，进而实现控制包含本控制系统的载体的运动，通过舵机实现反馈功能，使载体的智能程度更高，可玩性增强，交互性更好。树莓派可以由有一定编程基础的用户进行编程，可以增加命令词以及对于相应动作舵机转动角度的调整，丰富控制的多样性。控制系统采用在线语音识别，不需要额外的语音识别模块，进一步减少整个控制系统的成本。

进一步的，树莓派为raspberrypi3modelb+树莓派，语音获取模块为respeaker2-micspihat模块，pwm信号发生器为pca9685信号发生器，在实现控制功能的同时，进一步降低整个控制系统的成本。

本实用新型机器人，给传统的智能设备加上了机械装置，使机器人的智能程度更高，可玩性增强，交互性更好，通过树莓派可以自行更改指令或者进一步增加动作，有助于提高使用者的交流以及动手能力，同时，控制系统的成本低，进而机器人成本低便于推广；机器人各模块划分明确，各模块皆可拆分，便于生产以及维修扩展。

进一步的，外壳和肢体的材质均为3d打印材料，可以通过3d打印技术进行制作，进一步降低机器人的成本，且可以丰富机器人的外形设计，利于推广使用。

附图说明

图1为本实用新型的控制系统结构示意图；

图2为本实用新型的pwm信号发生器与舵机的连接示意图；

图3为本实用新型的左侧肢体结构示意图；

图4为本实用新型的右侧肢体结构示意图；

图5为本实用新型控制系统的电气连接图。

其中：1-外壳；2-肢体；3-舵机；21-第一肢体；22-第二肢体；23-第三肢体；24-第四肢体；31-第一舵机；32-第二舵机；33-第三舵机；34-第四舵机；35-第五舵机；36-第六舵机；37-第七舵机；38-第八舵机。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1和2，本实用新型在线语音识别控制系统，包括树莓派、语音获取模块、云服务器、pwm信号发生器以及若干舵机3；语音获取模块连接树莓派，树莓派通过互联网连接云服务器与云服务器进行数据交互；pwm信号发生器一端连接树莓派，另一端与若干舵机3均连接，通过输出的pwm信号控制舵机3运转。

本实施例中，树莓派选用raspberrypi3modelb+树莓派；语音获取模块采用respeaker2-micspihat模块；舵机3选用mg996r舵机且有8个；pwm信号发生器选用pca9685信号发生器；云服务器为百度语音服务器。

树莓派与respeaker2-micspihat模块连接，通过树莓派串口连接，语音模块的40针脚与树莓派的40针脚相对应。respeaker2-micspihat模块上内置有两个独立的麦克风，通过两个独立的麦克风拾音，得到语音信息并发送至树莓派，通过树莓派采用互联网将语音信息发送至百度语音服务器，树莓派还通过互联网接收百度语音服务器发送的语音信息对应的文本格式识别结果。常规的，在上传时树莓派使用pyaudio库将语音信息保存为pcm文件，再将语音信息封装为json格式上传百度语音服务器。树莓派在接收到百度语音服务器发送的语音信息对应的文本格式识别结果时，通过树莓派自身常规的匹配功能，选取指令集中对应的指令，生成指令信号并发送至pwm信号发生器。pca9685信号发生器为16路12位pwm信号发生器，采用i2c通信，只需要几根i2c线就可以控制16路pwm信号，pwm信号的周期和占空比都可控。将树莓派的9号引脚rpignd与pca9685信号发生器的gnd接口连接；将树莓派的5号引脚rpiscl1与pca9685信号发生器的scl接口连接；将树莓派的3号引脚rpisda1与pca9685信号发生器的sda接口连接；将树莓派的1号引脚rpi3.3v与pca9685信号发生器的vcc接口连接；pca9685信号发生器的v+接口外接电源供电。pca9685信号发生器的0-7号引脚分别连接第一舵机31至第八舵机38；pca9685信号发生器接收树莓派的指令信号后生成对应的pwm信号发送至对应的舵机。舵机3根据pca9685信号发生器发出的pwm信号旋转对应的位置，并在pca9685信号发生器发出下一个pwm信号之前将一直保持这个位置。

参见图3和4，本实用新型在线语音识别机器人，包括外壳1、若干肢体2以及在线语音识别控制系统；若干肢体2均与外壳1底部连接，树莓派、语音获取模块和pwm信号发生器均设置在外壳1内部；每个肢体2包括若干关节，不同关节之间以及关节与外壳1之间均通过舵机3连接。外壳1和肢体2的材质为3d打印材料，如：工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料。可以通过3d打印技术进行外壳1和肢体2的生产，造型设计更加方便且多元化，同时也能简化生产工序，降低成本。本实施例中，设置了四个肢体2，四个肢体2对称分布，每个肢体2设计了两个关节，技术人员也可以进行适应性的扩展，连接以及控制原理与上述相同。

在使用前，需要提前将若干指令集储存在树莓派内部，指令集可以通过具体的使用情况进行设定，根据使用情况，将相应舵机3所要进行的动作转化为驱动舵机3用的pwm信号，进而给这个pwm信号设定一个指令，并通过简单的编程后储存在树莓派内部即可，属于树莓派的简单使用；通过多个指令的储存形成指令集，基于在线的语音识别技术，可以将用户的语音与指令集进行模糊匹配，将指令与语音识别结果转化为拼音通过python字符匹配函数进行匹配查找，同音不同字亦可以匹配成功。下面以向前运动为例，正对机器人方向，进行简单的介绍：

步骤1：左前脚前探：第七舵机37角度减小10度；第三舵机33减小20度；第六舵机36增大10度；

步骤2：右前脚前探：第五舵机35角度增大10度；第一舵机31增大20度；第五舵机35减小10度；

步骤3：后脚向前发力：第八舵机38角度增大10度；第四舵机34增大10度；同时刻，第六舵机36角度减小10度；第二舵机32减小10度；

步骤4：前脚恢复：第三舵机33增大20度；第一舵机31减小20度；

步骤5：后脚恢复：第八舵机38角度减小10度；第四舵机34减小10度；第六舵机36角度增大10度；第二舵机32增大10度；

步骤6：右前脚前探：第五舵机35角度增大10度；第一舵机31增大20度；第五舵机35减小10度；

步骤7：左前脚前探：第七舵机37角度减小10度；第三舵机33减小20度；第七舵机37增大10度；

步骤8：后脚向前发力：第八舵机38角度增大10度；第四舵机34增大10度；同时刻，第六舵机36角度减小10度；第二舵机32减小10度；

步骤9：前脚恢复：第三舵机33增大20度；第一舵机31减小20度；

步骤10：后脚恢复：第八舵机38角度减小10度；第四舵机34减小10度；第五舵机35角度增大10度；第二舵机32增大10度。

以上只是前进运动的一种具体实现方式，操作人员可以提前设计多种运动，并通过这些运动所需要舵机3的运转情况，设计控制舵机3进行这些运转的pwm信号，并给运动设定指令，设计控制pca9685信号发生器生成该pwm信号的指令信号，将指令和指令信号编程为树莓派语言存储在树莓派中，当接收到百度语音服务器发送的语音信息对应的文本格式识别结果时，通过树莓派与指令匹配，进而发送对应的指令信号给pwm信号发生器，pwm信号发生器生成pwm信号控制舵机3运转，实现机器人对应的运动。机器人的各种运动皆是以通过控制舵机3协同运作的方式完成，与上面的过程类似，不再赘述。

本实用新型可用于儿童早期教育领域以及作为智能家居部署于大众家庭，成为大众的好玩伴，给传统的智能设备加上了机械装置，使机器人的智能程度更高，可玩性增强，交互性更好，有助于提高儿童的交流以及动手能力，有助于儿童身心健康的发展，尽早培养编程逻辑思想，同时通过更换价格低廉的芯片、采用在线识别技术以及利用3d打印技术制作来降低成本，使得机器人可以以更低的价格进入普通大众的家庭，同时模块划分明确，便于生产以及维修扩展。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。