專利名稱：音源方向識別方法、識別裝置和具有該裝置的機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種人工智能技術(shù)，尤其涉及一種音源方向識別方法、識別裝置 和具有該裝置的機器人。
背景技術(shù)：
目前，有一些成熟的音源方向判別技術(shù)通常應(yīng)用于精度要求很高的海洋探 測等領(lǐng)域，但其算法的復(fù)雜度，設(shè)備成本較高，將其移植于有同樣需求的玩具 制造、機器人等領(lǐng)域，存在著設(shè)備配套難與制造成本高的問題，難以實現(xiàn)良好 的經(jīng)濟效益。同時，玩具制造、機器人等領(lǐng)域沒有太高的識別精度要求，所以， 需要一種簡單實用的音源方向識別方法與識別裝置。
機器人若可以得知聲源方向，把頭部轉(zhuǎn)向聲源方向進行聲音攝取，這樣可 以使的人們感受到機器人是具有生命且友善的，因為人們習慣講話時是面對面
的。對機器人而言，她把頭轉(zhuǎn)到聲源方向時，可以用CCD攝取圖像，然后進行身 份辨別，在身份辨別完后就執(zhí)行人們所指定的工作，使的機器人變成是一個先 進的智能機器人。同樣，聲音可以打斷機器人正在執(zhí)行的任務(wù)，在聽到呼喚后 趕緊放下手邊的工作，跑到人們旁邊去詢問有什么能為人們效勞的。使人們感 覺到"呼之即來"的感覺，因此，音源方向識別方法、識別裝置和具有該裝置 的機器人，在人工智能技術(shù)領(lǐng)域，有著重要的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的第 一個目的在于提供一種簡單實用、 成本低、運算快的音源方向識別方法，以達到在精度要求不高的情況下，實現(xiàn) 音源方向的快速識別。
本發(fā)明的第二個目的在于提供一種簡單實用、成本低、運算快的音源方向 識別裝置，以達到在精度要求不高的情況下，實現(xiàn)音源方向的快速識別。
本發(fā)明的第二個目的在于提供一種具有本發(fā)明音源方向識別裝置的機器
人，能夠通過音源方向識別裝置對音源方向的快速有效識別，達到為機器人的 后續(xù)動作提供參數(shù)的目的。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種音源方向識別方法，包括依次進行
步驟S1:通過在一水平面上的等邊三角形三個頂點處布置的三個聲音采集 裝置采集聲音信號；
步驟S2:將所述聲音信號分別通過語音信號處理裝置，將其處理為數(shù)字信
步驟S3:將所述數(shù)字信號傳送于處理器，處理器根,接收數(shù)字信號的時間 差，通過查詢處理器中預(yù)置的時間差與入射角對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)表，得到音源方向的入射角。
一種音源方向識別裝置，包括
三個聲音采集裝置，布設(shè)于水平面的等邊三角形的三個頂點，用于采集聲 音信號；
信號處理裝置，用于將聲音信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；
處理器，通過接口適配器連接所述信號處理裝置，用于根據(jù)所接收數(shù)字信 號的時間差，通過查詢處理器中預(yù)置的時間差與入射角對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)表，得 到音源方向的角度。
一種具有語音識別裝置的機器人，包括機器人控制系統(tǒng)和機器人執(zhí)行機構(gòu)， 其特征在于還包括如權(quán)利要求5所述的音源方向識別裝置，所述識別裝置通過 接口適配器連接于所述機器人控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的音源方向識別方法與識別裝置，在精度要 求不高的應(yīng)用領(lǐng)域，達到了對音源方向的快速識別，其設(shè)備成本低，體積小， 運算速度快，識別準確率高。本發(fā)明的機器人，因其能夠進行音源方向識別， 可以進一步和更好的完成人們所指定的工作，具有更高的性能，變成是一個先
進的智能機器人。


圖l是本發(fā)明音源方向識別裝置的模塊結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明實施例中最小辨識角度說明圖。
圖3是本發(fā)明帶有音源方向識別裝置的機器人的模塊結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本發(fā)明實施例中的特定語音方向判別模塊結(jié)構(gòu)圖。
圖5是本發(fā)明實施例中的帶通濾波器電路圖。
圖6是本發(fā)明實施例中的峰值保持器電路圖。
圖7是本發(fā)明實施例中的單路音源方向判別電路圖。
圖8是本發(fā)明音源方向識別方法實施例的流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
本發(fā)明的實施例的機器人，設(shè)置有本發(fā)明的音源識別裝置，并使用本發(fā)明 的音源識別方法進行音源識別。
如圖l所示，本發(fā)明實施例的音源識別裝置，包括三個具有拾音電路的麥 克，用于采集聲音信號；信號處理裝置，用于將聲音信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；單片 機，通過接口適配器連接信號處理裝置。還包括一與機器人控制系統(tǒng)連接的串 行接口。
如圖2所示，在本實施例的機器人的一水平面上的等邊三角形三個頂點處布 置的三個麥克。將所述聲音信號分別通過語音信號處理裝置，將其處理為數(shù)字
信號；將數(shù)字信號傳送于單片機，單片機根據(jù)接收數(shù)字信號的時間差，通過查 詢處理器中預(yù)置的時間差與入射角對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)表，得到音源方向的入射角6 。
如圖3所示，本發(fā)明實施例的具有音源方向識別裝置的機器人，包括機器人 控制系統(tǒng)和機器人執(zhí)行機構(gòu)，還包括本發(fā)明的音源方向識別裝置實施例的音源 方向識別模塊，音源方向識別模塊通過接口適配器連接于機器人控制系統(tǒng)。
通常情況下，語音信號處理裝置利用單穩(wěn)態(tài)電路將放大后的達到設(shè)定閥值 聲音信號整形為數(shù)字信號。對于特定語音，可以首先通過帶通濾波器對特定聲 音進行頻譜分析，確定聲音的特征，如圖5所示，得到帶通頻率；然后通過峰值 保持器，如圖6所示，將濾波后的交變信號整形為直流信號；最后通過比較器， 將峰值保持器輸出調(diào)理為處理器要求的數(shù)字信號。如圖7所示，其為非特定音源 方向判別的硬件電路，為了提高系統(tǒng)的魯棒性，該電路需配合其他軟件功能使 用。
如圖8所示，本發(fā)明實施例的音源方向識別方法，單片機接收數(shù)字信號后包 括依次進行流程
收到第一個中斷標志，則記錄中斷來源的聲音采集裝置的序號并啟動處理 器中的定時器；
收到第二個中斷標志，則記錄中斷來源的聲音采集裝置的序號并取得定時 器第一時間差；
收到第三次中斷標志，則記錄定時器相對于第二中斷標志的第二時間差；
通過查詢處理器中預(yù)置的時間差與入射角對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)表，得到音源方 向的入射角并輸出。
本實施例中，如圖2所示，時間差與入射角對應(yīng)關(guān)系為，入射角e余角的余 弦值乘以等邊三角形的邊長X，其結(jié)果為最小辨識時間與聲速之積。本實施例中， 等邊三角形的邊長為15cra。
以上所述的僅為本發(fā)明的較佳可行實施例，所述實施例并非用以限制本發(fā) 明的專利保護范圍，因此凡是運用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu) 變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種音源方向識別方法，包括依次進行:步驟S1:通過在一水平面上的等邊三角形三個頂點處布置的三個聲音采集裝置采集聲音信號；步驟S2:將所述聲音信號分別通過語音信號處理裝置，將其處理為數(shù)字信號；步驟S3:將所述數(shù)字信號傳送于處理器，處理器根據(jù)接收數(shù)字信號的時間差，通過查詢處理器中預(yù)置的時間差與入射角對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)表，得到音源方向的入射角。
2、 如權(quán)利要求l所述的音源方向識別方法，其特征在于步驟S2中所述語音 信號處理裝置利用單穩(wěn)態(tài)電路將放大后的達到設(shè)定閥值聲音信號整形為數(shù)字信號
3.如權(quán)利要求l所述的音源方向識別方法，其特征在于對于特定語音，步 驟S2可以細化為，步驟S21:通過帶通濾波器對特定聲音進行頻譜分析，確定聲音的特征，得 到帶通頻率；步驟S22:通過峰值保持器，將濾波后的交變信號整形為直流信號； 步驟S23:通過比較器，將峰值保持器輸出調(diào)理為處理器要求的數(shù)字信號。
4、 如權(quán)利要求1或3所述的音源方向識別方法，其特征在于所述S3包括依 次進行步驟S31:收到第一個中斷標志，則記錄中斷來源的聲音采集裝置的序號并 啟動處理器中的定時器；步驟S32:收到第二個中斷標志，則記錄中斷來源的聲音采集裝置的序號并 取得定時器第一時間差；步驟S33:收到第三次中斷標志，則記錄定時器相對于第二中斷標志的第二 時間差；步驟S34:通過查詢處理器中預(yù)置的時間差與入射角對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)表，得 到音源方向的入射角并輸出。
5、 如權(quán)利要求l所述的音源方向識別方法，其特征在于，所述時間差與入射 角對應(yīng)關(guān)系為，入射角余角的余弦值乘以等邊三角形的邊長，其結(jié)果為最小辨 識時間與聲速之積。
6、 一種音源方向識別裝置，包括三個聲音采集裝置，布設(shè)于水平面的等邊三角形的三個頂點，用于采集聲音 信號；信號處理裝置，用于將聲音信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；處理器，通過接口適配器連接所述信號處理裝置，用于根據(jù)所接收數(shù)字信號 的時間差，通過查詢處理器中預(yù)置的時間差與入射角對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)表，得到 音源方向的角度。
7、 如權(quán)利要求6所述的音源方向識別裝置，其特征在于，所述聲音采集裝置 為具有是拾音電路的麥克，所述等邊三角形的邊長為15cm。
8、 如權(quán)利要求6所述的音源方向識別裝置，其特征在于，還包括一與所述處 理器連接的串行接口。
9、 如權(quán)利要求6所述的音源方向識別裝置，其特征在于，所述時間差與入射 角對應(yīng)關(guān)系為，入射角余角的余弦值乘以等邊三角形的邊長，其結(jié)果為最小辨 識時間與聲速之積。
10、 一種具有語音識別裝置的機器人，包括機器人控制系統(tǒng)和機器人執(zhí)行機 構(gòu)，其特征在于還包括如權(quán)利要求6所述的音源方向識別裝置，所述識別裝置 通過接口適配器連接于所述機器人控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明的音源方向識別方法，通過在一水平面上的等邊三角形三個頂點處布置的三個聲音采集裝置采集聲音信號；通過語音信號處理裝置，將其處理為數(shù)字信號傳送于處理器，處理器根據(jù)接收數(shù)字信號的時間差，通過查詢處理器中預(yù)置的時間差與入射角對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)表，得到音源方向的入射角。本發(fā)明的音源方向識別裝置，包括三個聲音采集裝置、信號處理裝置和處理器。本發(fā)明的具有語音識別裝置的機器人，包括機器人控制系統(tǒng)和機器人執(zhí)行機構(gòu)，還包括音源方向識別裝置，所述識別裝置通過接口適配器連接于所述機器人控制系統(tǒng)。本發(fā)明在精度要求不高的應(yīng)用領(lǐng)域，達到了對音源方向的快速識別，其設(shè)備成本低，體積小，運算速度快，識別準確率高。
文檔編號B25J19/00GK101382590SQ20071012127
公開日2009年3月11日 申請日期2007年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月3日
發(fā)明者翔 周, 張雪元, 王志良 申請人:王志良;張雪元;周 翔