專(zhuān)利名稱(chēng)：高仿真表演機(jī)器人語(yǔ)音口形的驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)裝置，尤其是涉及一種高仿真表演機(jī)器 人語(yǔ)音口形的驅(qū)動(dòng)裝置。二、 背景技術(shù)眾所周知人們會(huì)說(shuō)話(huà)是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的常識(shí)問(wèn)題，不容置疑人們只要不犯 疾病都會(huì)說(shuō)話(huà)的，可是對(duì)仿真人來(lái)說(shuō)要它說(shuō)話(huà)就不是件容易的事情了 。那么仿真人是如何仿效人類(lèi)說(shuō)話(huà)功能呢？這個(gè)課題一直困擾著從事該工作 的技術(shù)人員，過(guò)去大致采取的是兩種方法1、 使用較復(fù)雜的機(jī)電驅(qū)動(dòng)技術(shù)，如步進(jìn)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)嘴唇的張合，然而步進(jìn) 電機(jī)的運(yùn)行是需要較復(fù)雜的電子驅(qū)動(dòng)技術(shù)，還要進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所需的信號(hào) 采集和轉(zhuǎn)化，同時(shí)機(jī)電設(shè)備多、雜，技術(shù)復(fù)雜，制造成本高，體積龐大，最重 要的是最終的調(diào)試結(jié)果令人失望，只能以失敗告終。2、 采用氣動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，用空氣壓縮機(jī)將壓縮后的高壓氣體存儲(chǔ)起來(lái)，用采 集后的語(yǔ)音信息去驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)執(zhí)行元件來(lái)拖動(dòng)上顎的運(yùn)動(dòng)，這種方法運(yùn)行后發(fā)現(xiàn) 存在以下問(wèn)題，由于氣壓難實(shí)現(xiàn)恒壓，性能變得很不穩(wěn)定；另外氣壓系統(tǒng)難于 實(shí)現(xiàn)比例控制，所以人口形和話(huà)音不易吻合。同時(shí)它需要空壓機(jī)，這就帶來(lái)了體積大、噪音大、安裝維護(hù)十分繁雜等問(wèn)題。三、 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決上述背景技術(shù)中的不足之處，提供一種高仿真表演機(jī) 器人語(yǔ)音口形的驅(qū)動(dòng)裝置，其體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝，調(diào)試簡(jiǎn)單，性能 穩(wěn)定可靠，成本低廉。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為一種高仿真表演機(jī)器人語(yǔ)音口形的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于包括比例伺服 機(jī)構(gòu)，比例伺服機(jī)構(gòu)與機(jī)器人的下頜骨連接，比例伺服機(jī)構(gòu)并與機(jī)器人的語(yǔ)音 輸出系統(tǒng)連接。上述比例伺服機(jī)構(gòu)包括與機(jī)器人的語(yǔ)音輸出系統(tǒng)連接的調(diào)制器，調(diào)制器與 比較器連接，比較器通過(guò)放大器與比例伺服電機(jī)連接，比較器并與脈沖發(fā)生器 連接，脈沖發(fā)生器與反饋電位器連接，反饋電位器與比例伺服電機(jī)連接。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和效果如下1 、本實(shí)用新型體積較小，便于安裝在仿真人體內(nèi)；2、 本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用電省，無(wú)需附加的機(jī)構(gòu)和設(shè)備，并且調(diào)試簡(jiǎn)單， 性能穩(wěn)定可靠；3、 本實(shí)用新型成本低廉，便于推廣使用，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。四、
圖l為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的原理框圖；圖3為人類(lèi)聲音的調(diào)幅波隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)圖；圖4為驅(qū)動(dòng)信息隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)圖。圖中，l-調(diào)制器，2-比較器，3-放大器，4-比例伺服電機(jī)，5-脈沖發(fā)生器， 6-反饋電位器。五具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1和圖2，本實(shí)用新型包括比例伺服機(jī)構(gòu)，比例伺服機(jī)構(gòu)與機(jī)器人的下頜骨連接，比例伺服機(jī)構(gòu)并與機(jī)器人的語(yǔ)音輸出系統(tǒng)連接，比例伺服機(jī)構(gòu)包括與機(jī)器人的語(yǔ)音輸出系統(tǒng)連接的調(diào)制器1，調(diào)制器1與比較器2連接，比較器 2通過(guò)放大器3與比例伺服電機(jī)4連接，比較器2并與脈沖發(fā)生器5連接，脈沖 發(fā)生器5與反饋電位器6連接，反饋電位器6與比例伺服電機(jī)4連接。其中， 調(diào)制器l、比較器2、放大器3、比例伺服電機(jī)4、脈沖發(fā)生器5、反饋電位器6 均為市售的現(xiàn)有產(chǎn)品。調(diào)制器1是聲音信息轉(zhuǎn)換或最后仿真人口形變化的橋梁， 比例伺服電機(jī)4是口形驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵機(jī)械。實(shí)際工作時(shí)，首先對(duì)口形的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制處理，輸入是慢變的直流脈動(dòng)電 壓，輸出是脈沖寬度隨電壓變化的脈沖電壓，此脈沖電壓進(jìn)入比較器2與基準(zhǔn) 脈沖相比較，輸入脈沖較基準(zhǔn)脈沖寬，比較器2輸出"十"信號(hào)，反之輸出"一" 信號(hào)。比較器2的輸出信號(hào)經(jīng)整形加寬、放大處理后驅(qū)動(dòng)比例伺服電機(jī)4轉(zhuǎn)動(dòng)， 正反轉(zhuǎn)取決于"十"、"一"信號(hào)，比例伺服電機(jī)4經(jīng)減速后帶動(dòng)反饋電位器6 和力矩輸出軸，反饋電位器6控制基準(zhǔn)脈沖發(fā)生器5改變基準(zhǔn)脈沖的寬度。此 基準(zhǔn)脈沖與輸入了的控制脈沖相比較。比較結(jié)果為"0"時(shí)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，從而 實(shí)現(xiàn)了電機(jī)轉(zhuǎn)出與轉(zhuǎn)角與輸入信號(hào)成正比的轉(zhuǎn)角，口形的張合就與自己發(fā)出的 聲音相吻合。本實(shí)用新型的原理a) 口形信息的采集眾所周知只要有說(shuō)話(huà)聲音的出現(xiàn)必然導(dǎo)致口形的變化，即嘴唇的上下張合， 口形的信息就包含在聲音的發(fā)音中，簡(jiǎn)而言之聲音大，口形變化大(上下垂直 幅度)，聲音的節(jié)奏就是口形變化的節(jié)奏。那么只要將聲音變化的幅度和節(jié)奏精 確的提取出來(lái)再加以適當(dāng)?shù)淖兓涂梢宰鳛轵?qū)動(dòng)口形變化的信息源了。(2) 口形信息的適當(dāng)處理技術(shù)仿真人的口形是否與真人類(lèi)似是關(guān)鍵之重。如何提取口形信息，當(dāng)然是采 取音頻技術(shù)，從音頻技術(shù)中可得到聲音與電信息的電波信息，這個(gè)信息就是人類(lèi)聲音的調(diào)幅波，見(jiàn)圖3。從圖3可知口形的變化是隨聲音信號(hào)的包絡(luò)線(xiàn)規(guī)律變 化的，音色是包絡(luò)線(xiàn)內(nèi)的波形，亦是人的嗓子發(fā)音，它的頻率較高，對(duì)口形的 變化無(wú)大的影響。由圖3可見(jiàn)包絡(luò)線(xiàn)就類(lèi)似口形變化，但不等于是需要的驅(qū)動(dòng) 信號(hào)。然而可以取包絡(luò)線(xiàn)的上半側(cè)作為驅(qū)動(dòng)信息是可行的。這是因?yàn)槿∷话?仍包含有口形信息，同時(shí)它更適合需要的驅(qū)動(dòng)信息。(3) 驅(qū)動(dòng)技術(shù)與驅(qū)動(dòng)信息的關(guān)系，圖4就是所需的驅(qū)動(dòng)信息。圖4為一幅隨時(shí)間而按正弦規(guī)律變化的曲線(xiàn)，幅值可按電壓表式，橫軸與 時(shí)間，這實(shí)際上就是口形隨時(shí)間上下運(yùn)動(dòng)的軌跡。(4) 采用比例控制的直流伺服系統(tǒng)從圖4取得的控制信號(hào)去驅(qū)動(dòng)一只比例伺服電機(jī)為本實(shí)用新型采用的理想 的方法。比例伺服電機(jī)就是它隨輸入信號(hào)的幅值能快速準(zhǔn)確的執(zhí)行輸入信號(hào)指 令，即按照一定的比例執(zhí)行輸入的信息。用通俗的說(shuō)法是輸入多少電壓值，電 機(jī)就輸出相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角。亦角度值。本實(shí)用新型的直流伺服電機(jī)的技術(shù)指標(biāo)是 輸出角度±60° ，力矩3kg/cm，轉(zhuǎn)角所需時(shí)間《0.2s，精度±1° ，能很好的配合仿真人的口形控制,
權(quán)利要求1、一種高仿真表演機(jī)器人語(yǔ)音口形的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于包括比例伺服機(jī)構(gòu)，比例伺服機(jī)構(gòu)與機(jī)器人的下頜骨連接，比例伺服機(jī)構(gòu)并與機(jī)器人的語(yǔ)音輸出系統(tǒng)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高仿真表演機(jī)器人語(yǔ)音口形的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征 在于所述比例伺服機(jī)構(gòu)包括與機(jī)器人的語(yǔ)音輸出系統(tǒng)連接的調(diào)制器(1)，調(diào) 制器(1)與比較器(2)連接，比較器(2)通過(guò)放大器(3)與比例伺服電機(jī)(4)連接，比較器(2)并與脈沖發(fā)生器(5)連接，脈沖發(fā)生器(5)與反饋 電位器(6)連接，反饋電位器(6)與比例伺服電機(jī)(4)連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種高仿真表演機(jī)器人語(yǔ)音口形的驅(qū)動(dòng)裝置，其體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝，調(diào)試簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定可靠，成本低廉。本實(shí)用新型包括比例伺服機(jī)構(gòu)，比例伺服機(jī)構(gòu)與機(jī)器人的下頜骨連接，比例伺服機(jī)構(gòu)并與機(jī)器人的語(yǔ)音輸出系統(tǒng)連接，比例伺服機(jī)構(gòu)包括與機(jī)器人的語(yǔ)音輸出系統(tǒng)連接的調(diào)制器，調(diào)制器與比較器連接，比較器通過(guò)放大器與比例伺服電機(jī)連接，比較器并與脈沖發(fā)生器連接，脈沖發(fā)生器與反饋電位器連接，反饋電位器與比例伺服電機(jī)連接。
文檔編號(hào)G10L21/06GK201111893SQ200720032559
公開(kāi)日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2007年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月22日
發(fā)明者江育林 申請(qǐng)人:西安超人雕塑研究院